книги из ГПНТБ / Серебряный, И. М. Пособие для машинистов холодильных установок

И. М. С ЕР ЕБ Р Я Н Ы Й

ПОСОБИЕ

ДЛЯ МАШИНИСТОВ

ХОЛОДИЛЬНЫХ

УСТАНОВОК

Издательство «Техжка» Киев—1974

6П2.28 С32

УДК 621.565

Изложены физические основы и способы получения искусственного холода в современных компрессорных холодильных установках. Рас­ смотрены существующие системы охлаждения и современные схемы холодильных установок, дана их сравнительная оценка. Описаны кон­ струкции различных многооборотных компрессоров, аппаратов и прибо­ ров охлаждения. Большое внимание уделено вопросам технической эксплуатации аммиачных и фреоновых холодильных установок, спосо­ бам устранения неполадок, являющихся следствием дефектов проекта, монтажа или неправильной эксплуатации. Книга предназначена для машинистов, обслуживающих аммиачные и фреоновые холодильные установки. Может быть использована учащимися холодильных факуль­ тетов техникумов.

Табл. 26, илл. 94, библ. 24.

Рецензент инж. Е. Г. Фельдман

Редакция литературы по легкой, пищевой промышленности, торговле и бытовому обслуживанию Заведующий редакцией инж. Е. И. Касперская

337—231 С М202(04)-74 151-74

(^Издательство «Техшка», 1974 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

На декабрьском (1973 г.) Пленуме Центрального Комитета КПСС особое внимание уделялось дальнейшему повышению эффективности общественного производства, выполнению и перевыполнению народнохозяйственного пла-

. на. В решении этой задачи важная роль принадлежит внедрению нового высокопроизводительного оборудования.

Высокие'темпы развития сельского хозяйства и отрас­ лей пищевой промышленности предъявляют ■повышенные требования к холодильному хозяйству — использованию современных машин и аппаратов, совершенствованию ме­ тодов холодильной обработки и хранению скоропортящихся продуктов. Общая холодильная емкость страны, включая холодильники в совхозах и колхозах, а также холодиль­

в мясной и молочной промышленности емкость холодиль­ ников возрастет более чем на 30%, в рыбной — на 40,5%. Емкость распределительных холодильников в торговле

стемы Центросоюза, расположенных в основном в местах производства, увеличится в 2,9 раза.

К концу 1975 г. холодообеспеченность в целом по стра­ не должна увеличиться в 1,7 раза. Кроме того, масштабы строительства холодильников в совхозах и колхозах су­ щественно изменят структуру холодильной емкости, что явится важной предпосылкой улучшения снабжения насФ ления свежими плодами и овощами в течение всего года.

Широкое развитие холодильного хозяйства диктуется также современными требованиями технологического про­ цесса термической обработки пищевых продуктов для повы­ шения их качества, что требует интенсификации процессов

производства и поддержания низких температур в ка­ мерах замораживания и хранения.

Получение низких температур при строительстве но­ вых холодильников и реконструкции действующих воз­ можно только при условии внедрения последних достиже­ ний холодильной техники — использования новых ам­ миачных насосных схем, эффективных изоляционных материалов, новых приборов охлаждения, автоматизации холодильных установок с использованием надежных при­ боров автоматики, что даст возможность резко сократить эксплуатационные расходы и увеличить надежность ра­ боты оборудования.

Широкое использование искусственного холода в хими­ ческой, текстильной, электротехнической, машинострои-. тельной, строительной и других отраслях промышленности возможно при условии грамотной эксплуатации нового высокопроизводительного оборудования.

Поскольку немалая роль в освоении и внедрении нового в холодильной технике принадлежит среднему и младшему техническому персоналу, работающему на холодильных установках, задача настоящего пособия — помочь им по­ высить свою квалификацию в области холодильной тех­

252601, Киев, 1, ГСП, Пушкинская, 28, издательство «Техшка».

!П

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХОЛОДА

Холод применяется во многих отраслях промышлен­ ности: в химической, горнорудной, металлургической и др. Особенно большое применение получил холод в пище­ вой промышленности для хранения скоропортящихся про­ дуктов, а также в технологическом процессе производства пищевых продуктов при их термической обработке и тран­ спортировке железнодорожным и другим транспортом.

Использование холода, особенно искусственного, зна­ чительно улучшает санитарно-гигиеническое состояние про­ дуктов во время технологических процессов производства, хранения и торговли ими в течение всего года.

Для четкого представления о процессах, происходящих в аппаратах и машинах холодильных установок? ознако­ мимся с некоторыми понятиями и определениями физи­ ческих основ охлаждения.

ПРИРОДА ТЕПЛА И ХОЛОДА

Ощущение тепла и холода является относительным и по-разному воспринимается нашей нервной системой.

Употребляемые термины «охлаждение», «охладить», «мы даем холод» и т. д.— понятия условные, поскольку в при­ роде все явления тепла и холода являются результатом перехода только тепла, а среда или продукт охлаждаются за счет отнятия от них тепла тем или иным способом, при этом одна среда охлаждается, а другая нагревается. Так, например, жидкий хладагент, поступающий в батареи холодильных камер, испаряется в них, для чего требуется тепло, которое он забирает от окружающей среды в каме­ ре и хранящихся в них продуктов. За счет этого среда или продукты охлаждаются, а хладагент, нагреваясь, 'испаря­ ется. То же происходит и с рассолом в баке испарителя

5

холодильной установки, где он отдает свое тепло хлад­ агенту, который испаряется, а сам охлаждается и в охлажденном виде направляется к потребителям холода, отнимает от них тепло и охлаждает их.

Сущность теплоты и холода объясняется современной молекулярно-кинетической теорией строения вещества, из которой следует, что все тела состоят из молекул, находя­ щихся в беспрерывном, так называемом тепловом движении. Энергия этого движения и называется теплом. Энергия зависит от массы и скорости движения молекул. Все моле­ кулы могут двигаться с разной скоростью, но для данной температуры характерна их определенная средняя скорость.

При нагревании тела. скорость движения его молекул увеличивается, при охлаждении — уменьшается. Нагре­ тое тело отличается от холодного скоростью движения его молекул, поэтому температура является мерой скорости движения его молекул, а количество тепла — мерой коли­ чества движения его молекул. Количество тепла изменя­ ется вследствие теплообмена веществ, имеющих различные температуры, при этом тепло переходит от более нагретого тела к менее нагретому. Таким образом, при теплообмене происходят два процесса: подвод тепла к одному вещест­ ву.— нагревание его — и отвод тепла от другого — охлаж­ дение его.

Меру изменения внутренней энергии, перешедшей от одного тела к другому, называют количеством теплоты.

За единицу энергии приняты 1 джоуль (До/с) и 1 кало­ рия (кал).

Джоуль — количество теплоты, эквивалентное меха­ нической работе 1 Дж.

Между джоулем и калорией существует следующее соот­ ношение:

1 кал = 4,2 Док.

В технике пользуются единицей, в 1000 раз большей,—

килокалорией (1 ккал = 1000 кал); 1 ккал = 4200 Дж.

ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ТЕЛ

Все тела в природе могут находиться в трех физиче­ ских, или агрегатных, состояниях: твердом, жидком и газо­ образном. Переход тел из одного состояния в другое может происходить под действием температур и давления.

В твердых телах молекулы находятся на сравнительно

6

небольших расстояниях друг от друга, силы взаимного притяжения их значительны, поэтому твердое тело сохра­ няет определенный объем и форму.

В жидкостях силы притяжения между молекулами

•менее значительны. Жидкость обладает свойством прини­ мать форму сосуда, в котором она находится. Это свойство жидкостей называется текучестью.

Плотность газообразных тел во много раз меньше плот­ ности твердых и жидких тел. Поэтому молекулы в газах (паре) находятся друг от друга на больших расстояниях, чем в жидких и твердых телах, силы взаимного притяжения ■между молекулами очень малы и газ занимает весь объем сосуда (помещения).

При нагревании или охлаждении все тела меняют свой объем и переходят из одного состояния в другое, напри­ мер, лед при нагревании переходит в жидкость, а жид­ кость в пар. Этим свойством физических тел пользуются в холодильной технике, где определенными способами из­ меняют состояние хладагента для получения холодильного эффекта.

ТЕМПЕРАТУРА, ТЕПЛОЕМКОСТЬ И КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА

Температура есть степень нагретости тела. За единицу измерения температуры принят градус. Прибор, измеря­ ющий температуру, называется термометром. В Советском Союзе принята стоградусная шкала Цельсия (°С). На этой температурной шкале за нуль принята точка таяния льда, а отметка 100° С соответствует температуре кипения воды при атмосферном давлении.

Шкала разделена на 100 равных частей — градусов. Температура выше 0° обозначается знаком «+», ниже — знаком «—». В Международной практической температур­ ной шкале 1968 г. (МПТШ— 68) единицей измерения тем­ пературы служит Кельвин (К), равный по величине гра­ дусу Цельсия, а отсчет производится от самой низкой в природе температуры — абсолютного нуля.

Соотношение между абсолютной температурой Т, вы­ раженной в градусах Кельвина (К), и температурой t, выраженной в градусах Цельсия (°С), выражено форму­ лой

Т .= 273 + ( ± t).

7

Для измерения температур обычно применяются ртут­ ные термометры, но следует иметь в виду, что ртуть замер­ зает при температуре—39° С, поэтому для измерения более • низких температур применяют термометры, в кото­ рых ртуть заменена подкрашенным спиртом.

При подсчете количества тепла, требующегося для на­ гревания или охлаждения, учитывается удельная теплоем­ кость веществ, т. ё. количество тепла, потребное для нагре­ вания 1 кг вещества на 1 Размерность удельной теплоем­ кости— ккал/(кг ■°С) или кДж/(кг • К).

При подсчете расхода тепла и холода учитывается так­ же теплота плавления или затвердевания различных ве-- ществ. Теплота плавления (затвердевания).— это коли­ чество тепла, которое требуется, чтобы перевести 1 кг данного вещества из твердого состояния в жидкое (или на­ оборот) при температуре плавления (затвердевания).

Измеряется теплота плавления в ккал/кг или Дж/кг. В процессе плавления или затвердевания вещества его темпе­ ратура до конца процесса остается постоянной. Так, лед тает при 0° С, и температура таяния его будет оставаться все время 0° С, хотя ему и будет сообщаться тепло.

Тепло, которое не обнаруживается термометром, но расходуется для расплавления, является скрытой тепло­ той плавления. Для льда она составляет 80 ккал/кг. Это означает, что потребуется 80 ккал теплоты, чтобы расто­ пить 1 кг льда, когда его температура доведена доО°С. Те же 80 ккал нужно будет отнять у 1 кг воды, доведенной до 0° С. чтобы заморозить ее и превратить в лед.

ПАР

При подогреве и достижении определенных температур и давления жидкость кипит и превращается в пар, причем парообразование происходит не только с. поверхности жид­ кости, но и внутри ее. Процесс парообразования -только с поверхности жидкости называется испарением. Процесс парообразования не только с поверхности жидкости, но и внутри ее, по всей толще, с подъемом пузырьков пара вверх над жидкостью, называется кипением.

При постоянном давлении кипение каждой жидкости происходит при определенной для этой жидкости темпе­ ратуре. Так, вода при атмосферном давлении кипит при 100° С и переходит в пар. При этом, несмотря на подвод

8

тепла, температура воды, пока вся она не выкипит, оста­ нется постоянной. Тепло, которое не обнаруживается термо­ метрами, потрачено на парообразование. Тепло в килока­ лориях, потраченное на превращение 1 кг жидкости в пар, называется теплотой парообразования.

Температура, при которой происходит процесс кипе­ ния, называется температурой кипения. Теплота паро­ образования и температура кипения для различных веществ различны.

Таблица 1

Температура кипения и теплота парообразования некоторых жидкостей при атмосферном давлении

Для воды при атмосферном давлении температура кипе­ ния равна 100° С, а теплота парообразования составляет

539 ккал/кг.

Температура кипения для каждой жидкости изменяется в зависимости от давления, при котором происходит этот процесс. Так, вода на значительной высоте, где давление ниже 1 атм (760 мм pm. cm.), будет кипеть при темпера­ туре ниже 100° С. В паровых котлах, где вода закипает при давлении выше атмосферного, температура ее кипения повышается.

Процесс превращения насыщенного пара в жидкость называется ожижением, или конденсацией. Этот процесс сопровождается выделением теплоты. Температура кипе­ ния и температура конденсации при одном и том же давле­ нии совпадают. В холодильной установке конденсация про­ исходит в аппарате, называемом конденсатор.

Температура кипения и теплота парообразования неко- : торых f жидкостей при атмосферном давлении приведены гв табл. 1.

9