Холодильная машина

устройство, служащее для отвода теплоты от охлаждаемого тела при температуре более низкой, чем температура окружающей среды. Х. м. используются для получения температур от 10 °С до —150 °С. Область более низких температур относится к криогенной технике (См. Криогенная техника). Х. м. работают по принципу теплового насоса (См. Тепловой насос)— отнимают теплоту от охлаждаемого тела и с затратой энергии (механической, тепловой и т.д.) передают её охлаждающей среде (обычно воде или окружающему воздуху), имеющей более высокую температуру, чем охлаждаемое тело. Работа Х. м. характеризуется их Холодопроизводительностью, которая для современных машин лежит в пределах от нескольких сотен вт до нескольких Мвт.

В холодильной технике (См. Холодильная техника) находят применение несколько систем Х. м. — парокомпрессионные, абсорбционные, пароэжекторные и воздушно-расширительные, работа которых основана на том, что рабочее тело (Холодильный агент) за счёт затраты внешней работы совершает обратный круговой термодинамический процесс (холодильный цикл (См. Холодильные циклы)). В парокомпрессионных, абсорбционных и пароэжекторных Х. м. для получения эффекта охлаждения используют кипение низкокипящих жидкостей. В воздушно-расширительных Х. м. охлаждение достигается за счёт расширения сжатого воздуха в Детандере.

Первые Х. м. появились в середине 19 в. Одна из старейших Х. м. — абсорбционная. Её изобретение и конструктивное оформление связано с именами Дж. Лесли (Великобритания, 1810), Ф. Карре (Франция, 1850) и Ф. Виндхаузена (Германия, 1878). Первая парокомпрессионная машина, работавшая на эфире, построена Дж. Перкинсом (Великобритания, 1834). Позднее были созданы аналогичные машины с использованием в качестве хладагента метилового эфира и сернистого ангидрида. В 1874 К. Линде (Германия) построил аммиачную парокомпрессионную Х. м., которая положила начало холодильному машиностроению.

Парокомпрессионные Х. м. — наиболее распространённые и универсальные Х. м. Основными элементами машин данного типа являются (рис. 1) испаритель, Холодильный компрессор, Конденсатор и терморегулирующий (дроссельный) вентиль — ТРВ, которые соединены трубопроводом, снабженным запорной, регулирующей и предохранительной арматурой. Ко всем элементам Х. м. предъявляется требование высокой герметичности. В зависимости от вида холодильного компрессора парокомпрессионные машины подразделяются на поршневые, турбокомпрессорные, ротационные и винтовые.

В парокомпрессионной Х. м. осуществляется замкнутый цикл циркуляции хладагента. В испарителе хладагент кипит (испаряется) при пониженном давлении p_kи низкой температуре. Необходимая для кипения теплота отнимается от охлаждаемого тела, вследствие чего его температура понижается (вплоть до температуры кипения хладагента). Образовавшийся пар отсасывается компрессором, сжимается в нём до давления конденсации p_k и подаётся в конденсатор, где охлаждается водой или воздухом. Вследствие отвода теплоты от пара он конденсируется. Полученный жидкий хладагент через ТРВ, в котором происходит снижение его температуры и давления, возвращается в испаритель для повторного испарения, замыкая таким образом цикл работы машины. Для повышения экономической эффективности Х. м. (снижения затрат энергии на единицу отнятого от охлаждаемого тела количества теплоты) иногда перегревают пар, всасываемый компрессором, и переохлаждают жидкость перед дросселированием. По этой же причине для получения температур ниже —30 °С используют многоступенчатые или каскадные Х. м. В многоступенчатых Х. м. сжатие пара производится последовательно в несколько ступеней с охлаждением его между отдельными ступенями. При этом в двухступенчатых Х. м. получают температуру кипения хладагента до —80 °С. В каскадных Х. м., представляющих собой несколько последовательно включенных Х. м., которые работают на различных, наиболее подходящих по своим термодинамическим свойствам для заданных температурных условий хладагентах, получают температуру кипения до —150 °С.

Абсорбционная Х. м. (рис. 2) состоит из кипятильника, конденсатора, испарителя, Абсорбера, насоса и ТРВ. Рабочим веществом в абсорбционных Х. м. служат растворы двух компонентов (бинарные растворы) с различными температурами кипения при одинаковом давлении. Компонент, кипящий при более низкой температуре, выполняет функцию хладагента; второй служит абсорбентом (поглотителем). В области температур от 0 до —45 °С применяются машины, где рабочим веществом служит водный раствор аммиака (хладагент — аммиак). При температурах охлаждения выше 0 °С преимущественно используют абсорбционные машины, работающие на водном растворе бромида лития (хладагент — вода). В испарителе абсорбционной Х. м. происходит испарение хладагента за счёт теплоты, отнимаемой от охлаждаемого тела. Образующиеся при этом пары поглощаются в абсорбере. Полученный концентрированный раствор перекачивается насосом в кипятильник, где за счёт подвода тепловой энергии от внешнего источника из него выпаривается хладагент, а оставшийся раствор вновь возвращается в абсорбер. Что касается газообразного хладагента, то он из кипятильника направляется в конденсатор, конденсируется там и затем поступает через ТРВ в испаритель на повторное испарение. Применение абсорбционных машин весьма выгодно на предприятиях, где имеются вторичные энергоресурсы (отработанный пар, горячая вода, отходящие газы промышленных печей и т.д.). Абсорбционные Х. м. изготавливают одно- или двухступенчатыми.

Пароэжекторная Х. м. состоит из (рис. 3) эжектора, испарителя, конденсатора, насоса и ТРВ. Хладагентом служит вода, в качестве источника энергии используется пар давлением 0,3—1 Мн/м² (3—10 кгс/см²), который поступает в сопло Эжектора, где расширяется. В результате в эжекторе и, как следствие, в испарителе машины создаётся пониженное давление, которому соответствует температура кипения воды несколько выше 0 °С (обычно порядка 5 °С). В испарителе за счёт частичного испарения происходит охлаждение подаваемой потребителю холода воды. Отсосанный из испарителя пар, а также рабочий пар эжектора поступает в конденсатор, где переходит в жидкое состояние, отдавая теплоту охлаждающей среде. Часть воды из конденсатора подаётся в испаритель для пополнения убыли охлаждаемой воды.

Воздушно-расширительные Х. м. относятся к классу холодильно-газовых машин (См. Холодильно-газовые машины). Хладагентом служит воздух. В области температур примерно до —80 °С экономическая эффективность воздушных машин ниже, чем парокомпрессионных. Более экономичными являются регенеративные воздушные Х. м., в которых воздух перед расширением охлаждается либо в противоточном теплообменнике, либо в теплообменнике-регенераторе. В зависимости от давления используемого сжатого воздуха воздушные Х. м. подразделяются на машины высокого и низкого давления. Различают воздушные машины, работающие по замкнутому и разомкнутому циклу.

Лит.: Холодильные машины, под ред. Н. Н. Кошкина, М., 1973: Холодильная техника. Энциклопедический справочник, т. 1—3, М., 1960—62.

А. Н. Фомин.

Рис. 1. Схема парокомпрессионной холодильной машины: 1 — испаритель; 2 — компрессор; 3 — конденсатор; 4 — теплообменник; 5 — терморегулирующий вентиль.

Рис. 2. Схема абсорбционной холодильной машины: 1 — испаритель; 2 — абсорбер; 3 — насос; 4 — терморегулирующий вентиль; 5 — кипятильник; 6 — конденсатор.

Рис. 3. Схема пароэжекторной холодильной машины: 1 — эжектор; 2 — испаритель; 3 — потребитель холода; 4 — насос; 5 — терморегулирующий вентиль; 6 — конденсатор.

ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА - осуществляет искусственное охлаждение с помощью подводимой энергии (механической, тепловой и т. д.). Различают холодильные машины компрессионные (газовые и паровые), абсорбционные, пароэжекторные и термоэлектрические.

refrigerating machine

холоди́льная маши́на

осуществляет искусственное охлаждение с помощью подводимой энергии (механической, тепловой и т. д.). Различают холодильные машины компрессионные (газовые и паровые), абсорбционные, пароэжекторные и термоэлектрические.

* * *

ХОЛОДИ́ЛЬНАЯ МАШИ́НА, осуществляет искусственное охлаждение с помощью подводимой энергии (механической, тепловой и т. д.). Различают холодильные машины компрессионные (газовые и паровые), абсорбционные, пароэжекторные и термоэлектрические.

(a.refrigerating machine; н.Kuhlanlage; ф.machine frigorifique, congelateur; и.refrigerador) - устройство для переноса тепла от объектов (веществ), охлаждаемых до темп-ры ниже темп-ры окружающей среды, в окружающую среду c затратой механич., тепловой или др. энергии.

X. м. используются для получения темп-p от 10°C до - 153°C (область более низких темп-p относится к криогенной технике). B горн. деле применяют X. м. парокомпрессионного, эжекторного, абсорбционного, детандерного, вихревого и термоэлектрич. типов при Подземном строительстве, Замораживании грунтов, Сепарации газов (особенно при Низкотемпературной сепарации) и в др. случаях, когда необходимо искусств. охлаждение.

Первые X. м. появились в 19 в. Oдна из старейших X. м. - абсорбционная. Eё изобретение и конструктивное оформление связано c именами Дж. Лесли (Bеликобритания, 1810), Ф. Kappe (Франция, 1850) и Ф. Bиндхаузена (Германия, 1878). Первая парокомпрессионная X. м., работавшая на эфире, построена Дж. Перкинсоном (Bеликобритания, 1834). B 1874 K. Линде (Германия) построил аммиачную парокомпрессионную X. м., к-рая положила начало холодильному машиностроению.

Действие парокомпрессионных X. м. основано на использовании теплоты испарения жидких рабочих веществ (хладагентов), в качестве к-рых применяют аммиак, фреоны, углеводороды, смеси разл. веществ. Пары холодильного агента сжимаются в компрессоре до давления, обеспечивающего их конденсацию при теплообмене c водой или воздухом. Cконденсированный хладагент собирается в ресивере, из к-рого через регулирующий вентиль подаётся в испаритель, где выкипает при низком давлении, соответствующем требуемой темп-pe, за счёт подвода тепла от охлаждаемого объекта. Для привода компрессора используется механич. энергия.

B X. м. абсорбционного и эжекторного типа процесс происходит также c изменением агрегатного состояния рабочего вещества. B абсорбционных X. м. роль механич. компрессора исполняет система абсорбер-генератор. Pабочим веществом служит раствор, состоящий из двух компонентов c разл. темп-рами кипения при одинаковом давлении, один из к-рых является хладагентом, другой - поглотителем (сорбентом). B практике применяется водоаммиачный раствор и водный раствор бромистого лития. B абсорбере происходит поглощение паров холодильного агента, поступающих из испарителя, слабым раствором при отводе теплоты сорбции. Hасыщенный раствор из абсорбера подаётся в генератор, где из него выпаривается практически чистый холодильный агент при давлении конденсации за счёт подвода тепла. Затем холодильный агент конденсируется и подаётся в испаритель, a слабый раствор из генератора возвращается в абсорбер.

Эжекторные X. м., так же как и абсорбционые, используют энергию в виде тепла. B CCCP нашли применение пароводяные машины, обеспечивающие охлаждение только до положительных темп-p. Повышение давления от давления кипения до давления конденсации хладагента происходит в эжекторе за счёт кинетич. энергии потока из парогенератора. B детандерных X. м. обычно не происходит изменения агрегатного состояния вещества. Oхлаждение осуществляется за счёт адиабатич. расширения предварительно сжатого газа c отводом механич. энергии. B состав детандерной X. м., как правило, входит компрессор, детандерно-компрессорный агрегат и теплообменные аппараты. B состав вихревых X. м. входят компрессор и теплообменные аппараты. B качестве рабочего вещества, как правило, используется воздух. Oхлаждение c помощью вихревой трубы осуществляется на основе эффекта Pанка, состоящего в том, что в трубе c тангенциальным вводом поток сжатого газа разделяется на 2 потока, один из к-рых имеет темп-py ниже исходной, a второй - выше. X. м. термоэлектрич. типа основаны на эффекте Пельтье, заключающегося в том, что при пропускании электрич. тока через соединённые пластины из различных материалов в местах контактов пластин возникает разность темп-p - один спай нагревается, a другой - охлаждается. Пластины изготовляются, как правило, из полупроводниковых материалов. H. И. Изотов, Г. Э. Oдишария.

машина, осуществляющая искусств. охлаждение с помощью подводимой энергии. Различают компрессионные X. м., в к-рых происходит сжатие холодильного агента; теплоиспользующие X. м., потребляющие тепловую энергию; термоэлектрич. X. м., осн. на использовании Пельтье явления. Компрессионные X. м. подразделяют на газовые, в к-рых газообр. холодильный агент не меняет агрегатного состояния, и паровые (рис. 1), в к-рых холодильный агент изменяет агрегатное состояние (наиболее распространены). В испарителе паровой X. м. кипит холодильный агент, отнимая теплоту от охлаждаемого объекта. Образовавшиеся пары отсасываются, сжимаются и подаются компрессором в конденсатор, где сжижаются в результате охлаждения водой или воздухом, затем холодильный агент поступает снова в испаритель через регулирующий вентиль. Местное сужение на пути движения холодильного агента, создаваемое регулирующим вентилем, вызывает дросселирование, процесс к-рого сопровождается понижением темп-ры. Теплоиспользующие X. м. подразделяют на абсорбционные (рис. 2), у к-рых в холодильном цикле участвуют 2 компонента - холодильный агент и поглотитель (абсорбент), и пароэжекторные, в к-рых сжатие пара осуществляется с помощью парового эжектора. Абсорбц. X. м. (рис. 3) состоят из кипятильника (генератора), конденсатора, испарителя и абсорбера (поглотителя). Кипятильник служит для выпаривания холодильного агента из крепкого р-ра за счёт подвода теплоты. Выпаривание производится при относит. высоких темп-ре и давлении. Конденсатор, испаритель и регулирующий вентиль выполняют те же функции, что и в компрессионных X. м. Из испарителя пары холодильного агента перемещаются в абсорбер, где поглощаются слабым р-ром, поступающим из кипятильника через дроссельный вентиль. Крепкий (насыщ.) р-р из абсорбера подаётся насосом в кипятильник. В пароэжекторной X. м. рабочий пар из кипятильника (парогенератора) поступает в сопло эжектора, где расширяется и, выходя из сопла с большой скоростью, инжектирует холодный пар из испарителя. Общий поток поступает в конденсатор, где создаётся давление р_к. Из конденсатора осн. часть жидкости насосом возвращается в кипятильник, а меньшая часть поступает через регулирующий вентиль РВ1 в испаритель. В нём за счёт работы эжектора поддерживается низкое давление ро, при к-ром часть воды испаряется, пары отсасываются эжектором, а осн. масса воды охлаждается и насосом подаётся к охлаждаемым объектам. В испаритель вода возвращается через регулирующий вентиль РВ2. По энергетич. показателям пароэжекторные машины уступают компрессионным, но простота их конструкции и обслуживания, низкая нач. стоимость, высокая надёжность и возможность использования теплоты низкого потенциала делают их применение в определ. условиях предпочтительным. См. также Термоэлектрическое охлаждающее устройство.

Рис. 1. К ст. Холодильная машина. Схема компрессионной холодильной машины: 1 - компрессор; 2 - регулирующий вентиль; 3 - испаритель; 4 - конденсатор; 5 - ресивер

Рис. 2. К ст. Холодильная машина. Схема абсорбционной холодильной машины: 1 - кипятильник; 2 - конденсатор; 3 - ресивер; 4 - регулирующий вентиль; 5 - испаритель; 6 - абсорбер; 7 - насос для раствора; 8 - дроссельный вентиль для раствора; 9 - теплообменник

Рис. 3. К ст. Холодильная машина. Схема пароэжек-торной холодильной машины: 1 - кипятильник; 2 - эжектор; 3 - испаритель; 4 - охлаждаемые объекты; 5,7 - насосы; 6 - конденсатор

chilling machine, mechanical refrigerating unit, refrigerating [refrigeration] machine, refrigerating system, refrigerating unit, refrigerator

* * *

refrigerating machine

macchina frigorifera

холоди́льна маши́на

холоди́льна маши́на

34. Холодильная машина - с позиций термодинамики - это машина, осуществляющая перенос теплоты с низкого температурного уровня на более высокий в целях охлаждения и содержащая минимально необходимое число элементов (четыре), для проведения холодильного цикла

Источник: Постановление Минтруда России от 22.12.2000 № 92 "Об утверждении Межотраслевых правил по охране труда при эксплуатации фреоновых холодильных установок" (вместе с "ПОТ Р М-015-2000 )