Автоматизация работы холодильных машин

Холодильная машина представляет собой совокупность механизмов, ап­паратов и приборов, последовательно соединенных в систему производства ис­кусственного холода.

По принципу получения холода холодильные машины подразделяются

на:

• использующие процессы фазового превращения (способ получения холо­да за счет изменения агрегатного состояния хладагента /рабочего вещества/, кипения его при низких температурах и давлении с отводом от охлаждаемо­го тела или среды необходимой для этого теплоты парообразования). Под­разделяются на компрессионные (пары хладагента подвергают сжатию в компрессоре) и абсорбционные холодильные машин (пары хладагента по­глощаются абсорбентом);

• использующие термоэлектрическое охлаждение (способ получения холо­да за счет пропускания электрического тока в цепи, состоящей из двух раз­личных проводников, один из которых охлаждается, а другой нагревается). Для получения холода используют элементы Пельтье — это термоэлек­трические преобразователи, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье - возникновении разности температур при протекании электрического тока.

Энергетическая эффективность термоэлектрических охладителей сущест­венно ниже, однако они имеют следующие преимущества:

• возможность изменения направления электрического тока и, как следст­вие, переход от охлаждения к нагреву;

• модули, вырабатывающие холод, исключительно надежны;

• возможность очень быстрого охлаждения товаров;

• высокая точность регулирования температуры;

• работа без шума и вибрации из-за отсутствия движущихся частей;

• простота технического обслуживания.

В торговле получили наибольшее распространение компрессионные холо­дильные машины. Основные узлы компрессионной холодильной машины:

• Испаритель - это теплообменный аппарат, который поглощает тепло ок­ружающей среды за счет кипящего в нем при низкой температуре хладагента. В зависимости от вида охлаждаемой среды различают испарители для охлажде­ния жидкости и воздуха;

• Компрессор {по сути - насос) - предназначен для забора и перекачивания паров хладагента из испарителя, сжатия и нагнетания их в перегретом состоя­нии в конденсатор. Компрессор - это основной элемент, от которого зависит срок службы холодильной машины. По принципу действия холодильные ком­прессоры подразделяют на поршневые, ротационные, винтовые, центробежные (турбокомпрессоры) и спиральные. По расположению привода компрессоры разделяют на открытые (с внешним приводом и сальниковым уплотнением конца вала, выступающего из корпуса); бессальниковые (полугерметичные) со встроенным электродвигателем, но с отъемными крышками; герметичные (со встроенным электродвигателем в заваренном кожухе без ргтзъемов).

Основные виды компрессоров:

1. герметичные поршневые компрессоры - выполнены по традиционной отработанной технологии (доля таких компрессоров в системах хладоснабже- ния для магазинов постоянно снижается). Преимущество — низкая стоимость. Недостаток — невозможность ремонта и более «уязвимая» конструкция:

2. герметичные спиральные компрессоры - не содержат возвратно- поступательного механизма. Преимущества - более производительны, надеж­ны. стойки к различным внешним воздействиям и загрязнениям в системе. Также при использовании спиральных компрессоров снижается возможность гидроудара.

3. полугерметичные поршневые компрессоры. Преимущества: ремонто­пригодны, надежнее спиральных компрессоров, выпускаются, как правило, большой производительности.

• Конденсатор — теплообменный аппарат, служащий для сжижения паров хладагента путем их охлаждения. По виду охлаждающей среды конденсаторы выпускают с водяным и воздушным охлаждением. Конденсаторы с принуди­тельным движением воздуха имеют вертикально расположенные плоские змее­вики из медных или стальных орсбренных труб;

• Ресивер — резервуар, служащий для сбора жидкого хладагента с целью обеспечения его равномерного поступления к терморегулирующему вентилю и в испаритель. В малых хладоновых машинах ресивер предназначен для сбора хладагента во время ремонта машины;

• Фильтр - служит для очистки хладагента от механических загрязнений, образовавшихся в результате недостаточной очистки системы при изготовле­нии, монтаже и ремонте. Фильтры бывают жидкостные и паровые;

• Терморегулирующий вентиль - устройство подачи хладагента в испа­ритель, которое обеспечивает равномерное поступление хладона в испаритель и распыляет жидкий хладагент, тем самым понижает давление конденсации до давления испарения. От правильной регулировки терморегулирующего вентиля во многом зависит экономичность работы холодильной машины.

(Примечание: данные устройства соединены в непрерывную цепь получе­ния холода, т.е. образуют холодильную машину, в той последовательности, в которой перечислены выше).

Работа холодильной машины происходит следующим образом. Легко- испаряющаяся жидкость (рабочее вещество - например хладон) поступает че­рез терморегулирующий вентиль в испаритель. Попадая в условия низкого дав­ления, она кипит, превращаясь в пар, и при этом отбирает тепло у воздуха, ок­ружающего испаритель. Из испарителя пары хладона отсасываются компрессо­ром, сжижаются и в перегретом от сжатия состоянии нагнетаются в конденса-

1 — компрессор;

2 — конденсатор;

3 — ресивер;

4 — фильтр;

5 —терморегулнрующий вентиль;

6 — испаритель;

7 — охлаждаемая камера;

8 — электродвигатель;

9 — магнитный пускатель;

10 — кнопочный включатель;

11 — реле давления

Жидкий хладон стекает по трубам конденсатора и скапливается в ресивере, откуда под давлением проходит через фильтр, где задерживаются механические примеси (песок, окалина и др.). Очищенный от примеси хладон, проходя через узкое отверстие терморегулирующего вентиля, распыляется и при резком сни­жении давления и температуры поступает в испаритель, после чего цикл повто­ряется.

Для обеспечения нормальной работы холодильной установки необходимо поддерживать в определенных пределах или регулировать в соответствии с за­данной программой значения целого ряда физических величин или параметров. Автоматическое регулирование работы холодильной машины обеспечивают приборы автоматического контроля, управления, регулирования, сигнализации и защиты.

Рассмотрим схему автоматического регулирования на примере компресси­онной холодильной машины с использованием реле давления (см. рисунок вы­ше). При работе холодильной машины температура в холодильной камере по­нижается, что снижает величину теплопритока к испарителю. Кипение стано­вится менее интенсивным, сокращается количество пара, падает давление в ис­парителе до предела, при котором реле давления размыкает контакты, и маши­на останавливается. К моменту выключения машины уменьшается подача жид­кого хладагента в испаритель, поскольку избыток поступившего в него хлада­гента ведет к снижению температуры выходящих паров и к автоматическому прикрытию игольчатого клапана терморегулирующего вентиля. Через несколь­ко секунд после остановки машины давление в термобаллоне и испарителе окончательно сравнивается и игольчатый клапан закрывается.

тор. В охлаждаемом водой или воздухом ко..^енсаторе они превращаются в жидкость. Схема устройства компрессион­

ной холодильной машины:

В испарителе продолжается процесс кипения оставшегося после выключе­ния машины жидкого хладагента. От притока внешнего тепла температура ис­парителя постепенно повышается и, следовательно, давление скопившихся в нем паров возрастает. Давление в испарителе будет расти до тех пор, пока прессостат (реле давления) не замкнет контакты и машина не вступит в работу.