การส่งผลงานที่ดีของคุณไปยังฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงาน จะรู้สึกขอบคุณเป็นอย่างยิ่ง

โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru/

หัวข้อ: “กระบวนการทางกายภาพและวิธีการทางเทคนิคในการรับความเย็นประดิษฐ์ในสถานประกอบการทางการเกษตร”

1. หลักการทางกายภาพของการได้รับความเย็นเทียม

ส่วนสำคัญของกระบวนการทางเทคโนโลยีของผลิตภัณฑ์ที่เน่าเสียง่าย การเก็บรักษา การขนส่ง และการขายในภายหลังคือการทำความเย็นเทียม

เครื่องทำความเย็นประดิษฐ์คือการนำความร้อนออกจากร่างกายที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิ สิ่งแวดล้อมซึ่งเป็นที่ตั้งของตัวทำความเย็น

การใช้ความเย็นเทียมเพื่อถนอมอาหารที่เน่าเสียง่ายถูกนำมาใช้ในศตวรรษที่ 19 โดยส่วนใหญ่ในการประมง การผลิตความเย็นประดิษฐ์นั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการทางกายภาพที่มาพร้อมกับการดูดซับความร้อน บางครั้งมีการใช้งานเครื่องกลหรือไฟฟ้าเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้

มีกระบวนการหลายอย่างที่มาพร้อมกับการดูดซับความร้อนจากภายนอก ซึ่งรวมถึงการเปลี่ยนเฟสของสาร ได้แก่:

ละลาย;

การระเหย;

การระเหิด (การกลั่นล่วงหน้าแบบแห้งการระเหิด - หรือการเปลี่ยนผ่านโดยตรงของสารเมื่อถูกความร้อนจากของแข็งไปเป็นสถานะก๊าซโดยผ่านขั้นตอนของเหลว)

การควบคุมปริมาณอะเดียแบติก (การขยายตัวของก๊าซที่ไหลผ่านรูแคบ ๆ โดยไม่ทำให้เกิด งานภายนอกและไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม - ผลกระทบจูล - ทอมสัน)

ผลกระทบนี้เกิดจากการสิ้นเปลืองพลังงานภายในเพื่อต่อต้านแรงดึงดูดของโมเลกุล ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของก๊าซจริง ใช้ในเทคโนโลยีการทำความเย็นแบบลึก ในเครื่องทำความเย็นของกลุ่มอุตสาหกรรมเกษตร วิธีการนี้ไม่ค่อยมีใครใช้มากนัก

การขยายตัวของก๊าซอะเดียแบติกพร้อมประสิทธิภาพการทำงานภายนอกที่เป็นประโยชน์

เอฟเฟกต์กระแสน้ำวน (เอฟเฟกต์อันดับ) ซึ่งประกอบด้วยความจริงที่ว่าอากาศอัดที่อุณหภูมิแวดล้อมถูกจ่ายเข้าไปในท่อผ่านอินพุตสัมผัส

เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก (Peltier effect) คือเมื่อกระแสไฟฟ้าตรงผ่านวงจรที่ประกอบด้วยโลหะสองชนิดที่ไม่เหมือนกัน โลหะหนึ่งจะมีอุณหภูมิต่ำกว่า ส่วนโลหะที่สองจะมีอุณหภูมิสูงกว่า จุดแยกความเย็นเป็นแหล่งกำเนิดของอุณหภูมิต่ำ อุปกรณ์ทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกทำงานบนหลักการนี้

เพื่อรักษาอาหารที่เน่าเสียง่ายต้องแช่เย็นอยู่เสมอ สิ่งนี้เป็นไปได้หากมีสารทำความเย็นจำนวนมาก หรือหากมีปริมาณจำกัด ให้คืนสถานะเดิม เช่น สารทำความเย็นจะต้องผ่านกระบวนการหรือวงจรเป็นวงกลม โดยมีการเปลี่ยนแปลงหลายครั้ง แต่จะต้องกลับสู่สถานะเดิมเสมอ เพื่อจุดประสงค์นี้จำเป็นต้องใช้งานภายนอก

2. กระบวนการและวัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์ หน่วยทำความเย็น

วงจรในอุดมคติสำหรับการผลิตความเย็นประดิษฐ์คือหน่วยทำความเย็นที่ทำงานตามวงจรคาร์โนต์ย้อนกลับ ซึ่งมีสาระสำคัญดังนี้ ต่างจากวงจรข้างหน้าซึ่งงานจะดำเนินการเมื่อความร้อนถูกถ่ายโอนจากวัตถุที่มีความร้อนมากกว่าไปยังวัตถุที่มีความร้อนน้อยกว่า ในรอบย้อนกลับ งานหรือความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากวัตถุที่มีความร้อนน้อยกว่าไปยังวัตถุที่มีความร้อนมากกว่า บนแผนภาพ ปรากฏการณ์ (กระบวนการ) นี้สามารถแสดงได้ดังนี้

ดังที่เห็นได้จากแผนภาพ ในกระบวนการที่ 1 - 2 สารทำความเย็นจะถูกบีบอัดแบบอะเดียแบติกจากปริมาตร V1 ถึงปริมาตร V2 โดยมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก T2 เป็น T1 ถัดไป ในกระบวนการที่ 2 - 3 สารทำความเย็นจะถูกบีบอัดด้วยการกำจัดความร้อนไอโซเทอร์มอล Q1 พร้อมกันที่อุณหภูมิ T1 สู่สิ่งแวดล้อม ในกระบวนการที่ 3 - 4 สารทำความเย็นจะขยายตัวแบบอะเดียแบติกจากปริมาตร V3 ไปเป็นปริมาตร V4 โดยมีอุณหภูมิลดลงจาก T1 ถึง T2 ในกระบวนการที่ 4 - 1 สารทำความเย็นยังคงเพิ่มปริมาตร (ขยาย) ต่อไปที่อุณหภูมิ T2 โดยรับความร้อน Q2 จากอุณหภูมิที่เย็นกว่าเมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมภายนอก

วงจรการทำความเย็นในอุดมคติ

S - เอนโทรปีเช่น ปริมาณพลังงานที่ถูกถ่ายโอนเป็นความร้อนจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกร่างกายหนึ่ง (Claudisus, 1852)

Q - สำรองความร้อน

T - อุณหภูมิสัมบูรณ์

รอบจริงของเครื่องทำความเย็น

1-2 - อะเดียแบติก (S = const) - การบีบอัดไอแห้งในห้อง กระบวนการ 2-2" - การระบายความร้อนของสารทำความเย็นในคอนเดนเซอร์ (P = const) ขจัดความร้อนที่ได้รับก่อนหน้านี้ออกสู่สิ่งแวดล้อม

2"-3 - ฟรีออนที่ถูกบีบอัดที่ T = const และ P = const ควบแน่นในคอนเดนเซอร์

3-3" - การทำความเย็นย่อยในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนคือไอโซบาริก P= const

3"-4 - การขยายตัวหลังวาล์วขยายตัว (isenthalpe, i= const.

4 -1 - เดือดในเครื่องระเหย (T = const, P = const)

1-2 - การบีบอัดอะเดียแบติกในคอมเพรสเซอร์จนถึงแรงดัน P1

ผลประโยชน์ของวงจรทำความเย็นคือปริมาณความร้อน Q2 ซึ่งสารทำความเย็นนำไปใช้จากผลิตภัณฑ์ที่ระบายความร้อนที่อุณหภูมิ T2< Т1. Это количество теплоты принято называть холодопроизводительностью цикла, которую можно определить по формуле:

โดยที่ i1 คือเอนทัลปีของไอสารทำความเย็นแห้ง

i4 คือเอนทาลปีของสารทำความเย็นเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่าความเย็น

Сср - ความจุความร้อนเฉลี่ยของสารทำความเย็นที่ P = const

ในการประเมินการทำงานของเครื่องทำความเย็นที่ทำงานในวงจรคาร์โนต์แบบย้อนกลับจะใช้ค่าสัมประสิทธิ์การทำความเย็นซึ่งกำหนดเป็นอัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่มีประโยชน์ที่นำมาจากแหล่งทำความเย็นที่มีขนาด จำกัด ต่องานที่ใช้ในการดำเนินการ วงจร โดยที่ Aob เป็นงานที่ใช้ในการดำเนินการวงจรย้อนกลับ

ในการใช้วงจรดังกล่าวจำเป็นต้องติดตั้งตัวขยายแบบบังคับเพิ่มเติม - เดนดราเตอร์ - ลงในวงจรการทำงานของเครื่องทำความเย็น สิ่งนี้นำไปสู่การใช้พลังงานเพิ่มเติม

ในหน่วยทำความเย็นที่มีอยู่ แทนที่จะติดตั้งกระบอกขยาย (ตัวขยาย) จะมีการติดตั้งวาล์วควบคุมปริมาณซึ่งสารทำความเย็นจะไหลผ่านด้วยการทำความเย็นล่วงหน้า การทำเช่นนี้เพื่อเพิ่มปริมาณสารทำความเย็นที่เดือดในเครื่องระเหยซึ่งจะทำให้วงจรการทำงานของเครื่องทำความเย็นลดลง ยิ่งไปกว่านั้น วงจรนี้ยังมาพร้อมกับความร้อนสูงเกินไปของไอระหว่างการบีบอัด

ขั้นตอนการทำงานของเครื่องทำความเย็นสามารถแสดงได้ดังแผนภาพต่อไปนี้ ฟรีออนของเหลวเดือดในเครื่องระเหยที่ T = const และ P2 = const (กระบวนการ 4-1 - isobar, isotherm) รับความร้อน Q2 ซึ่งถูกลบออกจากตัวระบายความร้อน

ไอน้ำที่เกิดขึ้นซึ่งไหลผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจะเข้าสู่คอมเพรสเซอร์โดยถูกบีบอัดแบบอะเดียแบติกจนถึงแรงดัน P1 (กระบวนการ 1-2) บีบอัดและทำให้ร้อนยวดยิ่ง

ไอระเหยจากคอมเพรสเซอร์จะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ซึ่งที่ความดันคงที่ P1 ไอระเหยจะถูกทำให้เย็นลง (กระบวนการ 2-2 ") ในขณะเดียวกันก็ขจัดความร้อน Q1 ที่ได้รับจากกระบวนการก่อนหน้าในสภาพแวดล้อมแบบไอโซบาร์พร้อมกัน การให้ความร้อน สารทำความเย็นจะเข้าสู่ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน (เครื่องทำความเย็นย่อย) โดยถูกทำให้เย็นเพิ่มเติมจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าโดยไอสารทำความเย็นที่ปล่อยออกมาจากเครื่องระเหยหรือโดยน้ำ ในกรณีนี้ ความดัน P1 = const และอุณหภูมิจะต่ำกว่าอุณหภูมิการควบแน่น T1 (2"- 3 กระบวนการไอโซบาร์) จากตัวแลกเปลี่ยนความร้อน สารทำความเย็นจะถูกส่งไปยังตัวกรองแห้ง โดยผ่านเข้าไปในวาล์วขยายตัว เมื่อควบคุมปริมาณ สารทำความเย็นจะขยายตัวแบบอะเดียแบติกจนถึงแรงดัน P2 (กระบวนการ 3-4 ไอเซนธาลป์ i = const) โดยมีอุณหภูมิลดลงจาก T1 เป็น T2 จากนั้นให้ทำซ้ำขั้นตอนนี้

มีเครื่องทำความเย็นแบบบีบอัดซึ่งกระบวนการทำความเย็นถูกบีบอัด เครื่องทำความเย็นแบบใช้ความร้อนที่ใช้พลังงานความร้อน เครื่องทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกโดยใช้ปรากฏการณ์ Peltier

ในทางกลับกันเครื่องทำความเย็นแบบอัดจะแบ่งออกเป็นเครื่องแบบแก๊สซึ่งสารทำความเย็นแบบก๊าซไม่เปลี่ยนแปลง สถานะของการรวมตัวและไอน้ำซึ่งสารทำความเย็นเปลี่ยนสถานะการรวมตัว (ไอน้ำ - ของเหลว) อย่างหลังเป็นที่แพร่หลายที่สุด

เครื่องทำความเย็นแบบใช้ความร้อนแบ่งออกเป็นเครื่องดูดซับซึ่งมีสององค์ประกอบมีส่วนร่วมในวงจรการทำความเย็น - สารทำความเย็นและตัวดูดซับ (ตัวดูดซับ) และตัวพ่นไอน้ำ ซึ่งการบีบอัดไอน้ำจะดำเนินการโดยใช้เครื่องพ่นไอน้ำ

สารทำความเย็นหรือสารทำความเย็นเป็นสารทำงานของเครื่องทำความเย็น ใช้สารทำความเย็นที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องทำความเย็น ดังนั้นในเครื่องทำความเย็นแบบอัดไอน้ำ ฟรีออน แอมโมเนีย ไฮโดรคาร์บอน (โพรเพน อีเทน เอทิลีน และสารอื่น ๆ ) ถูกใช้เป็นสารทำความเย็น ในเครื่องดูดซับ - สารละลายน้ำของแอมโมเนียและลิเธียมโบรไมด์ ในเครื่องพ่นไอน้ำ - ไอน้ำ

ลองพิจารณาแผนผังและหลักการทำงานของไอน้ำอัด การดูดซับความร้อน และเครื่องทำความเย็นแบบดีเจ็คเตอร์โดยใช้ความร้อน

รูปที่ 1 หลักการทำงานของเครื่องทำความเย็นแบบอัด

แผนภาพของเครื่องทำความเย็นแบบบีบอัดแสดงไว้ในรูปที่ 1 1. ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักดังต่อไปนี้: เครื่องระเหย 2, คอมเพรสเซอร์ 3, คอนเดนเซอร์ 6, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน 9, ตัวกรองแห้ง 11 และวาล์วเทอร์โมสแตติก 10 เชื่อมต่อกันด้วยท่อเข้าสู่ระบบปิดที่ปิดสนิทซึ่งเต็มไปด้วยสารทำความเย็น

เครื่องระเหยประกอบด้วยสารหล่อเย็นระดับกลาง (น้ำ) ที่อยู่ในตัวสะสมความเย็น 1 ซึ่งเป็นผลมาจากการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสารทำความเย็นที่เดือด สารทำความเย็นจะเดือดในเครื่องระเหยเนื่องจากการควบคุมปริมาณในวาล์วขยายตัวและแรงดันต่ำที่คอมเพรสเซอร์รักษาไว้ จุดเดือดของสารทำความเย็นในเครื่องระเหยมักจะต่ำกว่าอุณหภูมิของตัวกลางที่เย็นลง 5-150 น้ำจะส่งความร้อนไปยังสารทำความเย็นซึ่งกลายเป็นไอน้ำผ่านพื้นผิวของเครื่องระเหย ดังนั้นในเครื่องระเหย สารทำความเย็นจะเดือดที่อุณหภูมิต่ำ เพื่อขจัดความร้อนออกจากน้ำเย็น

คอมเพรสเซอร์จะดูดไอสารทำความเย็นจากเครื่องระเหยและรักษาแรงดันในเครื่องระเหยให้ต่ำ เพื่อให้มีจุดเดือดต่ำ นอกจากนี้ คอมเพรสเซอร์จะปั๊มไอเข้าไปในคอนเดนเซอร์และบีบอัดให้มีแรงดันสูงจนกลายเป็นของเหลวเมื่อระบายความร้อนด้วยสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิ 20-300C

คอนเดนเซอร์ช่วยระบายความร้อนของไอสารทำความเย็นที่ถูกบีบอัดด้วยอากาศโดยรอบ เพื่อลดอุณหภูมิของไอให้เป็นอุณหภูมิการควบแน่น (สถานะอิ่มตัว) และควบแน่นไออิ่มตัวให้เป็นสถานะของเหลว

เครื่องรับจะสร้างการจ่ายสารทำความเย็นเหลวที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าระบบการระเหยจะจ่ายสม่ำเสมอ นอกจากนี้ตัวรับยังมีความจุเพิ่มเติมของคอนเดนเซอร์ซึ่งป้องกันไม่ให้สารทำความเย็นของเหลวล้น เครื่องรับของเครื่องทำความเย็นที่ใช้งานได้จะต้องเติมสารทำความเย็นเหลวให้เหลือ 50% ของปริมาตร

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนช่วยให้สารทำความเย็นเหลวเย็นลงเข้าสู่วาล์วขยายตัวและให้ความร้อนยวดยิ่งของสารทำความเย็นที่เป็นไอที่ไหลจากเครื่องระเหยไปยังคอมเพรสเซอร์

เครื่องทำแห้งแบบกรองจะดักจับสิ่งปนเปื้อนเชิงกลต่างๆ (ขี้เลื่อย สนิม ฯลฯ) ของสารทำความเย็น และดูดซับความชื้นในระบบ

วาล์วควบคุมอุณหภูมิได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมปริมาณสารทำความเย็นที่เป็นของเหลวที่เข้าสู่เครื่องระเหยและควบคุมการไหลของสารทำความเย็น การควบคุมปริมาณจะมาพร้อมกับแรงดันสารทำความเย็นที่ลดลงจากแรงดันการควบแน่นไปจนถึงแรงดันเดือด นอกจากนี้ วาล์วปรับอุณหภูมิยังช่วยให้แน่ใจว่ามีการเติมสารทำความเย็นเหลวลงในเครื่องระเหยที่จำเป็น โดยจ่ายของเหลวได้มากต่อหน่วยเวลาเท่ากับปริมาณไอที่คอมเพรสเซอร์จัดการเพื่อดูดออกในช่วงเวลานี้

ดังนั้นเครื่องทำความเย็นจึงทำงานแบบวงจรปิด กระบวนการควบคุมปริมาณสารทำความเย็นเหลวด้วยวาล์วเทอร์โมสแตติก (TRV) จะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงสถานะการรวมตัวของสารทำความเย็น ส่วนหนึ่งของของเหลวที่ไหลผ่านวาล์วขยายตัวจะกลายเป็นไอน้ำอิ่มตัว ในขณะที่สารทำความเย็นที่เหลือเย็นลงจนถึงจุดเดือด ดังนั้นส่วนผสมของของเหลวและไอน้ำอิ่มตัว (ไอน้ำเปียก) จึงออกมาจากวาล์วขยายตัว ปริมาณไอน้ำสัมพัทธ์ในส่วนผสมนี้คือ 10-20% โดยน้ำหนัก หรือสูงถึง 90-95% โดยปริมาตร ไอเปียกที่เข้าสู่เครื่องระเหยจะถูกแยกออกเป็นเฟสของเหลวและก๊าซ ของเหลวในเครื่องระเหยจะเดือดที่ความดันเดือด โดยดูดซับความร้อนจากสารหล่อเย็นตัวกลาง (น้ำ) ผ่านผนังของเครื่องระเหย ไอที่มาจากวาล์วขยายตัวและเกิดขึ้นระหว่างการเดือดจะถูกดูดออกโดยคอมเพรสเซอร์ อุณหภูมิและความดันในการเดือดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิความเย็นที่ต้องการ ขนาดของพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนของเครื่องระเหย และความเข้มของการแลกเปลี่ยนความร้อน

ไอสารทำความเย็นที่ถูกดูดโดยคอมเพรสเซอร์จะถูกให้ความร้อนเพิ่มเติมเมื่อเคลื่อนที่ผ่านเครื่องระเหยอันเป็นผลมาจากการแลกเปลี่ยนความร้อนผ่านผนังของเครื่องระเหย ดังนั้นอุณหภูมิที่ทางออกของเครื่องระเหยจึงมักจะสูงกว่าจุดเดือด 2-70C

การบีบอัดไอสารทำความเย็นในคอมเพรสเซอร์จากแรงดันเดือดไปจนถึงแรงดันการควบแน่นจะมาพร้อมกับพลังงานภายใน ความดัน และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น อุณหภูมิเมื่อสิ้นสุดการอัดไอในคอมเพรสเซอร์ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของแรงดันที่ทางเข้าและทางออกของคอมเพรสเซอร์และสูงถึง 60-800C

กระบวนการสามกระบวนการเกิดขึ้นตามลำดับในคอนเดนเซอร์: การทำความเย็นไอระเหยที่ถูกบีบอัดให้อยู่ในสถานะอิ่มตัว การควบแน่นและการทำให้เย็นลงเป็นพิเศษของสารทำความเย็นของเหลว ความดันและอุณหภูมิของการควบแน่นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวกลางทำความเย็น ขนาดของพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนของคอนเดนเซอร์ และความเข้มของการถ่ายเทความร้อน ตามกฎแล้วอุณหภูมิการควบแน่นจะสูงกว่าอุณหภูมิของตัวกลางทำความเย็น 5-200C

สารทำความเย็นที่เป็นของเหลวจากคอนเดนเซอร์ผ่านตัวรับ ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน และตัวกรองแห้งจะเข้าสู่วาล์วขยายตัว และวงจรจะเกิดซ้ำ ดังนั้นสารทำความเย็นที่เคลื่อนที่ในวงจรปิดจะนำความร้อนจากน้ำในตัวสะสมความเย็นและปล่อยให้อากาศเป่าบนคอนเดนเซอร์

เครื่องทำความเย็นแบบดูดซับ

ในเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับโดยใช้ความร้อน (ARM) จะใช้ตัวดูดซับซึ่งเป็นภาชนะที่เต็มไปด้วยน้ำเพื่อกำจัดไอน้ำออกจากเครื่องระเหย ไอระเหยของแอมโมเนีย (สารทำความเย็น R717) จากเครื่องระเหย และเข้าสู่ตัวดูดซับ Ab. น้ำที่ฟองไอแอมโมเนียละลาย (ดูดซับเช่นดูดซับ) ความดันในตัวดูดซับที่ลดลงเล็กน้อยช่วยให้ไอระเหยใหม่จากเครื่องระเหยเข้าสู่ตัวดูดซับสะดวกขึ้น

เมื่อแอมโมเนียละลายในน้ำ ความร้อนจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งจะทำให้การละลายแอมโมเนียลดลงอีก ดังนั้นตัวดูดซับจะต้องถูกทำให้เย็นลง

เครื่องกำเนิด G. น้ำที่อิ่มตัวด้วยแอมโมเนีย (สารละลายเข้มข้น) จะถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิด G. ที่นี่สารละลายเข้มข้นจะถูกให้ความร้อนด้วยไอน้ำร้อนที่ผ่านขดลวด (ในตู้เย็นแบบดูดซับที่บ้านสารละลายเข้มข้นจะถูกให้ความร้อนด้วยขดลวดไฟฟ้าหรือใช้ เตาแก๊ส- ไอแอมโมเนียซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสารละลายเข้มข้นได้รับความร้อน จะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ Kd จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งจะถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำและควบแน่น แอมโมเนียเหลวแรงดันสูงจะถูกควบคุมปริมาณในวาล์วขยายตัวและเข้าสู่เครื่องระเหย ซึ่งจะเดือดที่ความดันต่ำ เพื่อขจัดความร้อนออกจากตัวกลางทำความเย็น

สารละลายน้ำแอมโมเนียอ่อนที่เหลืออยู่ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลังจากที่แอมโมเนียเดือดหมดแล้วจะกลับสู่ตัวดูดซับและดูดซับไอแอมโมเนียส่วนใหม่ที่มาจากเครื่องระเหย

ดังนั้นเครื่องดูดซับจึงแตกต่างจากเครื่องอัดแทนที่จะใช้คอมเพรสเซอร์เครื่องดูดซับใช้อุปกรณ์สองตัว (ตัวดูดซับและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) เช่นเดียวกับปั๊มสำหรับจ่ายของเหลวซึ่งมีกำลังน้อยกว่าคอมเพรสเซอร์ประมาณ 10 เท่า

ในตู้เย็นแบบดูดซับที่บ้านปั๊มและวาล์ว2РВจะถูกแยกออกจากวงจรโดยสิ้นเชิง ทำได้โดยการเติมไฮโดรเจนลงในเครื่องระเหย เป็นผลให้ความดันในคอนเดนเซอร์เท่ากับความดันรวมของแอมโมเนียและไฮโดรเจนในเครื่องระเหย ในกรณีนี้ การเติมไฮโดรเจนจะไม่ส่งผลต่อจุดเดือดของแอมโมเนียในเครื่องระเหย เนื่องจากจะถูกกำหนดโดยความดันบางส่วนของไอแอมโมเนียเท่านั้น

ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ

ในเครื่องดูดซับ e? น้อยกว่าการบีบอัดสามเท่า การไม่มีคอมเพรสเซอร์ซึ่งสร้างเสียงรบกวนระหว่างการทำงานและพังเร็วกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน เป็นตัวกำหนดการใช้เครื่องดูดซับสำหรับตู้เย็นในบ้านด้วย

อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องทำความเย็นแบบอัดแล้ว เครื่องทำความเย็นแบบดูดซับมีข้อเสียหลายประการ เนื่องจากเครื่องทำความร้อนเชื่อมต่อกับเครือข่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องหรือแบบวนรอบ การทำงานของเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับจึงมีราคาแพงกว่าเครื่องทำความเย็นแบบอัดซึ่งเชื่อมต่อกับเครือข่ายเป็นระยะ ประสิทธิภาพของเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับนั้นต่ำกว่าเครื่องอัดอย่างมาก กระบวนการทำความเย็นและการได้อุณหภูมิต่ำ (ลบ) ในเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับจะดำเนินการช้ากว่ามากและอุณหภูมิที่ได้จะสูงกว่าในเครื่องทำความเย็นแบบอัดมาก

ตู้เย็นแบบดูดซับ (AT) ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวัน พวกมันได้ชื่อมาจากกระบวนการดูดซึมที่เกิดขึ้นในตัวพวกมัน เช่น การดูดซับไอสารทำความเย็นที่เกิดขึ้นในเครื่องระเหยโดยตัวดูดซับของเหลวหรือของแข็ง สารทำความเย็นคือแอมโมเนีย ไอแอมโมเนียถูกดูดซับโดยน้ำเพื่อสร้างสารละลายแอมโมเนีย-น้ำ

ส่วนประกอบของสารละลายสำหรับเติมหน่วยทำความเย็น ได้แก่ สารทำความเย็น - แอมโมเนีย สารดูดซับ - น้ำกลั่นสองครั้ง สารยับยั้ง - โซเดียมโครเมต Na2CrO4 ก๊าซเฉื่อย - ไฮโดรเจน ปริมาณสารละลายน้ำแอมโมเนียสำหรับเติมหน่วยทำความเย็นคือ 350-750 cm3 ความเข้มข้นของแอมโมเนียในสารละลายน้ำแอมโมเนียคือ 34-36% (โดยน้ำหนัก)

หน่วยนี้เต็มไปด้วยสารละลายน้ำแอมโมเนียและไฮโดรเจนภายใต้ความดัน 1.47-1.96 MPa ไฮโดรเจนมีความเฉื่อยและไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับแอมโมเนีย

จุดประสงค์ของไฮโดรเจนคือการสร้างแรงดันต้านไอน้ำแอมโมเนีย ไฮโดรเจนจะถูกส่งไปยังคอนเดนเซอร์ที่ความดันต่ำกว่าความดันของไอแอมโมเนียก่อนที่จะควบแน่น

เพื่อป้องกันพื้นผิวด้านในของท่อหน่วยทำความเย็นจากการกัดกร่อน จึงเติมโซเดียมโครเมต (Na2CrO4) ลงในสารละลายในปริมาณ? 2% ของมวลประจุ สารละลายน้ำแอมโมเนียถูกเตรียมโดยการผสมแอมโมเนียกับน้ำกลั่นสองครั้ง

หน่วยทำความเย็นจะอยู่ที่ผนังด้านหลังของตู้ทำความเย็น โดยมีเครื่องระเหยอยู่ภายในห้องทำความเย็น

ความสามารถในการทำความเย็นของหน่วยประเภทการดูดซึม-การแพร่กระจายคือ 20-30 กิโลแคลอรี/ชม.

หน่วยทำความเย็น

ข้าว. หน่วยทำความเย็นแบบดูดซับ

1 - หม้อไอน้ำ; 2 - คอนเดนเซอร์ไหลย้อน; 3 - ตัวเก็บประจุ;

4 - เครื่องระเหย; 5 - ตัวดูดซับ; 6 - ท่อเส้นเลือดฝอย Ш 0.8 มม

หน่วยทำความเย็นแบบดูดซับและกระจายทำจากท่อไร้ตะเข็บที่เชื่อมต่อกันด้วยการเชื่อมแก๊ส ส่วนประกอบหลักของหน่วย:

เครื่องกำเนิดไฟฟ้า - สร้างไอน้ำแอมโมเนียและเพิ่มสารละลายที่อ่อนแอจนถึงความสูงของการปล่อยลงสู่ตัวดูดซับ

คอนเดนเซอร์ - การควบแน่นของไอแอมโมเนีย

เครื่องระเหย - การระเหยของแอมโมเนียเหลวด้วยการก่อตัวของความเย็น

ตัวดูดซับ - การดูดซับไอแอมโมเนียด้วยสารละลายแอมโมเนีย - น้ำ (กระบวนการดูดซับ);

เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า - ให้ความร้อนกับสารละลายน้ำแอมโมเนียในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

หลักการทำงานของเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับมีดังต่อไปนี้ สารละลายเข้มข้นจะถูกให้ความร้อนอย่างต่อเนื่องในหม้อต้ม 1 จนถึงอุณหภูมิจุดเดือดโดยแหล่งความร้อนบางส่วน (ไฟฟ้า แก๊ส ฯลฯ) เนื่องจากจุดเดือดของสารทำความเย็นต่ำกว่าจุดเดือดของตัวทำละลาย (ตัวดูดซับ) อย่างมีนัยสำคัญ ในระหว่างการระเหยของสารละลายเข้มข้น (ประมาณ t = 165-1750C) ไอระเหยของสารทำความเย็นเข้มข้นที่มีตัวทำละลายจำนวนเล็กน้อยจะออกมาจาก หม้อไอน้ำ ระหว่างทางไปคอนเดนเซอร์ ไอระเหยของสารทำความเย็นเข้มข้นจะผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนพิเศษ (เครื่อง dephlegmator 2) ซึ่งเกิดการควบแน่นของไอระเหยที่เข้มข้นบางส่วน ในกรณีนี้ คอนเดนเสทที่เกิดขึ้นจะไหลลงสู่สารละลายอ่อนๆ ออกจากหม้อไอน้ำ และไอของสารทำความเย็นที่มีความเข้มข้นมากขึ้นจะเข้าสู่คอนเดนเซอร์ 3 สารทำความเย็นของเหลวที่มีความเข้มข้นสูงผ่านท่อคาปิลลารีที่มีความกว้าง 0.8 มม. จากคอนเดนเซอร์จะเข้าสู่เครื่องระเหย 4 ซึ่งจะเดือดที่ อุณหภูมิติดลบ ขจัดความร้อนออกจากช่องแช่เย็น สารละลายอ่อนจากหม้อไอน้ำจะเข้าสู่ตัวดูดซับ 5 และถูกทำให้เย็นลงโดยสภาพแวดล้อมจนถึงอุณหภูมิที่การดูดซึมเริ่มต้นขึ้น ไอของสารทำความเย็นที่ออกจากเครื่องระเหยจะเข้าสู่ตัวดูดซับไปยังสารละลายอ่อนที่ระบายความร้อนด้วยการเคลื่อนที่ ในตัวดูดซับจะเกิดกระบวนการดูดซับ (การดูดซึม) ของไอสารทำความเย็นด้วยสารละลายอ่อน ๆ ในกรณีนี้ความร้อนของการดูดซับ (การผสม) จำนวนหนึ่งจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม สารละลายเข้มข้นที่เกิดขึ้นในตัวดูดซับจะถูกส่งไปยังหม้อไอน้ำโดยปั๊มความร้อน

สารละลายและสารทำความเย็นจะไหลเวียนอย่างต่อเนื่องในขณะที่หม้อไอน้ำและปั๊มความร้อนซึ่งได้รับความร้อนจากแหล่งความร้อนแหล่งเดียวกำลังทำงานอยู่ ดังนั้นในหน่วยทำความเย็นแบบดูดซับอย่างต่อเนื่อง บทบาทของส่วนดูดของคอมเพรสเซอร์เชิงกลจะถูกเล่นโดยตัวดูดซับ และส่วนที่ระบายออกโดยปั๊มความร้อน

อุตสาหกรรมรัสเซียผลิตหน่วยทำความเย็นแบบดูดซับ: Morozko 3m, 4m, 5m; ลาโดกา 40m; ดาวเทียม ASH-60, คริสตัล 4, 9.9 ม., 12 ม.; ฟรอสต์, รัสเซีย ราคาของหน่วยดังกล่าวถูกกว่ามาก แต่ไม่มีบริการรับประกันหรือซ่อมแซมในสาธารณรัฐของเรา

ในเครื่องทำความเย็นระบบเป่าไอน้ำ ไอน้ำทำงานจากหม้อไอน้ำ (เครื่องกำเนิดไอน้ำ) จะเข้าสู่หัวฉีดอีเจ็คเตอร์ ซึ่งจะขยายตัวและปล่อยหัวฉีดไว้ด้วยความเร็วสูง จะฉีด (จับ) ไอน้ำเย็นจากเครื่องระเหย การไหลทั้งหมดเข้าสู่คอนเดนเซอร์ ซึ่งสร้างแรงดัน Pk

แผนผังของเครื่องทำความเย็นแบบเป่าไอน้ำ

1 - หม้อไอน้ำ; 2 - อีเจ็คเตอร์; 3 - เครื่องระเหย; 4 - สิ่งอำนวยความสะดวกการทำความเย็น; 5, 7 - ปั๊ม;

6 - ตัวเก็บประจุ

จากคอนเดนเซอร์ส่วนหลักของของเหลวจะถูกส่งกลับไปยังหม้อไอน้ำโดยปั๊มและส่วนเล็ก ๆ จะไหลผ่านวาล์วควบคุม PB1 ไปยังเครื่องระเหย เนื่องจากการทำงานของอีเจ็คเตอร์จึงรักษาแรงดันต่ำ P0 ไว้ซึ่งส่วนหนึ่งของน้ำระเหยไอระเหยจะถูกดูดออกโดยอีเจ็คเตอร์และส่วนใหญ่จะถูกทำให้เย็นลงและจ่ายโดยปั๊มไปยังวัตถุที่ระบายความร้อน น้ำจะกลับสู่เครื่องระเหยผ่านวาล์วควบคุม RV2

ในแง่ของตัวบ่งชี้พลังงาน เครื่องพ่นไอน้ำนั้นด้อยกว่าเครื่องอัด แต่ความเรียบง่ายของการออกแบบและการบำรุงรักษา ต้นทุนเริ่มต้นต่ำ ความน่าเชื่อถือสูง และความสามารถในการใช้ความร้อนที่มีศักยภาพต่ำ ทำให้การใช้งานดีกว่าในบางเงื่อนไข

สารทำงานของเครื่องทำความเย็น คุณสมบัติหลัก และขอบเขตการใช้งาน

สารทำงานที่ใช้วงจรย้อนกลับในเครื่องทำความเย็นเรียกว่าสารทำความเย็น สารทำความเย็นใช้ในเครื่องทำความเย็น เครื่องปรับอากาศ และปั๊มความร้อน สารทำความร้อนที่พบบ่อยที่สุดคือ น้ำ แอมโมเนีย ฟรีออน และอากาศ

เครื่องทำความเย็นแบ่งออกเป็นสองกลุ่มขึ้นอยู่กับสารหล่อเย็นที่ใช้: ไอน้ำและก๊าซ

เครื่องยนต์ไอน้ำมีสองประเภท - การบีบอัดและการดูดซับ ในเครื่องจักรประเภทแรก สารทำความเย็นจะหมุนเวียนโดยคอมเพรสเซอร์ ในประเภทที่สองการหมุนเวียนจะมั่นใจได้โดยพลังงานความร้อนของเครื่องทำความร้อนเมื่อให้ความร้อนกับก๊าซเหลว

เครื่องจักรที่ใช้แก๊สใช้อากาศเป็นสารหล่อเย็น

เครื่องปรับอากาศใช้น้ำเป็นสารทำความเย็นเพราะ... อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นจะสูงกว่า 00C เสมอ (t > 00C)

น้ำถูกใช้เป็นสารทำความเย็นในการติดตั้งแบบดูดซับและอีเจ็คเตอร์

แอมโมเนียถูกใช้ในหน่วยดูดซับพิเศษที่มีจุดเดือด tk > -700C ข้อดีหลัก:

ปริมาตรจำเพาะต่ำที่อุณหภูมิการระเหย

ความร้อนสูงของการกลายเป็นไอ

ความสามารถในการละลายเล็กน้อยในน้ำมัน

ไม่มีผลในการประสานกับเหล็ก

ข้อเสีย ได้แก่ ความเป็นพิษ ความไวไฟ และการระเบิดที่ความเข้มข้นในอากาศ 16...26.8% เมื่อผสมกับน้ำ จะกัดกร่อนสังกะสี ทองแดง ทองแดง และโลหะผสมทองแดงอื่นๆ ยกเว้นทองแดงฟอสฟอรัส ดังนั้นสารประกอบคาร์บอนหรือไฮโดรคาร์บอนที่มีฟลูออรีน คลอรีน และโบรมีนจึงแพร่หลายมากขึ้นในฐานะสารทำความเย็น สิ่งนี้ได้ปรับปรุงความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความปลอดภัยของเครื่องทำความเย็น ในขั้นต้นอนุพันธ์ของฮาโลเจนของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวดังกล่าวถูกเรียกว่าฟรีออนเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่า บริษัท การค้าดูปองท์ในอเมริกาทำการสังเคราะห์ freon-12 เป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2471 ปัจจุบัน แทนที่จะใช้คำว่า "ฟรีออน" มีการใช้คำว่า "ฟรีออน" การกำหนดสารทำความเย็นตามมาตรฐานสากล MS ISO 817-74 เป็นไปตามสูตร R - N (โดยที่ R คือสัญลักษณ์ระบุสารทำความเย็น; N คือเลขสารทำความเย็นหรือเลขที่กำหนดให้กับสารทำความเย็นอื่นๆ) สำหรับสารทำความเย็นจะมีการถอดรหัสตัวเลขตามลำดับดังนี้

หลักแรกของตัวเลขสองหลักหรือสองหลักแรกหรือสองหลักแรกในตัวเลขสามหลักระบุถึงไฮโดรคาร์บอน CnH2n+2 ที่อิ่มตัวโดยยึดตามที่ได้รับฟรีออน มีการกำหนดตัวเลขต่อไปนี้: 1 - CH4 (มีเทน); 11 - C2H6 (อีเทน); 21 - C3H8 (โพรเพน); 31 - C4H10 (บิวเทน) เป็นต้น สารประกอบเฮไลด์ของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว CnH2n+2 ได้มาจากการแทนที่อะตอมไฮโดรเจนด้วยฟลูออรีน คลอรีน อะตอมโบรมีน (CnHxFyClzBru) มีจำนวนมากมายมหาศาล จำนวนโมเลกุลของส่วนประกอบแต่ละส่วนที่รวมอยู่ในสารประกอบเคมีเหล่านี้มีความสัมพันธ์กันโดยการพึ่งพา x + y + z + u = 2n + 2

ทางด้านขวาเขียนจำนวนอะตอมฟลูออรีนในสารทำความเย็น CF2Cl2 - R12, C3F4Cl4 - R214 เป็นต้น หากมีอะตอมของโบรมีนอยู่ในสารทำความเย็น ตัวอักษร B จะถูกเขียนหลังตัวเลขหลัก ตามด้วยจำนวนอะตอมของโบรมีน: CF2Br2 - R12B2 อะตอมไฮโดรเจนที่ไม่ถูกแทนที่ - บวกกับจำนวนอะตอมที่ไม่ถูกแทนที่เหลืออยู่ที่เลขหลักแรก (มีเทน) หรือเลขสองในสารประกอบที่เหลือ

คุณสมบัติหลักของสารทำความเย็นได้แก่ อุณหฟิสิกส์ เคมีกายภาพ และสรีรวิทยา คุณสมบัติทางอุณหฟิสิกส์ ได้แก่ ความหนืด m การนำความร้อน l ความหนาแน่น c จุดเยือกแข็ง tcr ฯลฯ m, l, s - ส่งผลต่อค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนระหว่างการเดือดและการควบแน่น ค่าขนาดใหญ่ของ l, c และความหนืดต่ำ m สอดคล้องกับค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนที่มีขนาดใหญ่ ความหนืดและความหนาแน่นส่งผลต่อความต้านทานไฮดรอลิกเมื่อหมุนเวียนสารทำความเย็นในระบบ คุณสมบัติทางเคมีกายภาพ ได้แก่ ความสามารถในการละลายในน้ำมันหล่อลื่นและน้ำ ความเฉื่อยต่อโลหะ การระเบิด และการติดไฟได้ ตามคุณสมบัติทางสรีรวิทยา สารทำความเย็นไม่ควรเป็นพิษ

ขึ้นอยู่กับลักษณะของปฏิกิริยากับน้ำมัน สารทำความเย็นทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม ประการแรกประกอบด้วยสารทำความเย็นที่มีการละลายในน้ำมันได้จำกัด (แอมโมเนีย R717, คาร์บอนไดออกไซด์ R44, สารทำความเย็น R13, R14, R115 อยู่ใกล้) ไปยังกลุ่มที่สอง - มีความสามารถในการละลายได้ไม่จำกัด (R11, R12, R21, R22, R40) ซึ่งหมายความว่าด้วยความสามารถในการละลายที่จำกัดในเฟสของเหลวของส่วนผสม มีการสังเกตสองชั้น โดยที่น้ำมันมีอิทธิพลเหนือกว่าในชั้นหนึ่งและสารทำความเย็นในชั้นอื่น ๆ ในกรณีที่สองสิ่งนี้ไม่ได้ถูกสังเกตและนอกจากนี้หากไม่ใช่สารทำความเย็นบริสุทธิ์ที่เดือด แต่เป็นส่วนผสม (R12 + น้ำมัน) จากนั้นเพื่อให้ได้จุดเดือดเช่นเดียวกับ R12 บริสุทธิ์ก็จำเป็นต้องรักษาไว้ แรงดันเดือดที่ต่ำกว่าและดังนั้นจึงใช้งานการบีบอัดไอน้ำมากเกินไป

นอกจากนี้ส่วนผสมของน้ำมันสารทำความเย็นยังมีความหนืดสูง และสิ่งนี้จะช่วยลดค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน ความสามารถในการละลายของฟรีออนในน้ำก็มีเช่นกัน สำคัญเพื่อให้เครื่องทำความเย็นทำงานได้ตามปกติ การมีความชื้นมากเกินไปนำไปสู่การ "ปิดผนึก" ของการเปิดปีกผีเสื้อของวาล์วอุณหภูมิด้วยน้ำแข็ง

ปฏิกิริยาของฟรีออนกับโลหะยังขึ้นอยู่กับปริมาณความชื้นด้วย

ไฮโดรคาร์บอนที่มีฮาโลเจนผลิตกรดฮาโลเจนที่มีความชื้น ซึ่งสามารถนำไปสู่การไฮโดรไลซิสของฟรีออนและการกัดกร่อนของโลหะ

สารทำความเย็นจะต้องไม่ระเบิดหรือเป็นพิษ และต้องไม่ลุกไหม้เมื่อผสมกับอากาศ อย่างไรก็ตาม แอมโมเนียทำให้เกิดการระคายเคืองต่อดวงตาและทางเดินหายใจส่วนบน ความเข้มข้นที่อนุญาตในอากาศคือ > 0.02 g/m3

ฟรีออนที่มีปริมาณฟลูออรีนสูงหรือมีฟลูออรีนสมบูรณ์ (R13, R113) แทบไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ R12 สลายตัวเป็นส่วนประกอบเฉพาะในเปลวไฟเท่านั้น ผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวประกอบด้วยฟอสจีน ขาดฟลูออรีน - หลุมโอโซน

สารทำความเย็นที่แตกต่างกันใช้ในพื้นที่ใดบ้าง?

แอมโมเนีย (R717) สารทำความเย็น (R12, R22) ใช้ในเครื่องทำความเย็นแบบอัดเพื่อให้ได้อุณหภูมิเดือดต่ำถึง -30...-400C โดยไม่ต้องใช้สุญญากาศในระบบทำความเย็น R12 ใช้ในเครื่องทำความเย็นแบบขั้นตอนเดียวที่มี tcond =< + 750С и tкип = >-300С ในตู้เย็นที่บ้าน เครื่องปรับอากาศ เครื่องทำความเย็นแบบระบายความร้อนด้วยน้ำ R22 ใช้สำหรับเครื่องจักรที่มีคอมเพรสเซอร์ลูกสูบและสกรูที่มีการบีบอัดแบบหนึ่งและสองขั้นตอนรวมถึงในตู้เย็นในครัวเรือน ช่วง tboil = -10…1700С, tcond =< 500С.

เพื่อลดความสามารถในการละลายและการไหลเวียนของน้ำมัน แทนที่จะใช้ R22 ให้ใช้ส่วนผสมของ R22 และ R12 รวมถึงส่วนผสมอะซีโทรปิกของ R502

R502 ใช้ในเครื่องทำความเย็นแบบขั้นตอนเดียวอุณหภูมิต่ำที่ tcond =< 500С и tкип = >-450С ฯลฯ

สำหรับการใช้งานจริง สารทำความเย็นต่อไปนี้ถือได้ว่ามีแนวโน้มมากที่สุด:

สำหรับเครื่องทำความเย็นที่มีอุณหภูมิสูง

RCR/P0 R12/R114; R22/R114; R143/R142

P0 - แรงดันการขยายตัว

สำหรับอุณหภูมิปานกลาง

R22/R114; R143/R12; R13B1/R12; R12/R142; R22/R12/R142/CO2

สำหรับอุณหภูมิต่ำ

R13/R12; R13B1/R12; R13/R22/R12/ไนโตรเจน

ชื่อโดยประมาณและคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์พื้นฐานของสารทำความเย็นทั่วไป

จากแรงดันการควบแน่นที่อุณหภูมิการควบแน่น tk = 300C สารทำความเย็นจะถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

1) สารทำความเย็นแรงดันสูง (2< Р30 < 7 МПа) или низкотемпературные (tн.к ниже -600С) - R744; R13; R14;

2) สารทำความเย็นแรงดันปานกลาง (0.3< Р30 < 2 МПа) или среднетемпературные (tн.к выше -600С и ниже -100С) - R717; R12; R22; R115; R143; R502;

3) สารทำความเย็นความดันต่ำ (P30< 0,3 МПа) или высокотемпературные (tн.к выше -100С).

ขึ้นอยู่กับชนิดของสารทำความเย็นที่ใช้ เครื่องทำความเย็นแบ่งออกเป็นแอมโมเนีย ฟรีออน โพรเพน ไอน้ำ น้ำแอมโมเนีย ฯลฯ ในทางปฏิบัติมีการใช้สารทำความเย็นมากกว่า 20 ชนิด

ตั้งแต่ใน เกษตรกรรมส่วนใหญ่จะใช้หน่วยทำความเย็นแบบอัด ชิ้นส่วนที่ถูของคอมเพรสเซอร์จะต้องได้รับการหล่อลื่นอย่างทั่วถึง สำหรับการหล่อลื่นจะใช้น้ำมันหล่อลื่นชนิดพิเศษซึ่งคงคุณสมบัติไว้เป็นเวลานาน คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีโดยไม่เกิดริ้วรอยด้วยจุดไหลเทต่ำและจุดวาบไฟสูง เพื่อจุดประสงค์นี้จึงใช้น้ำมันทำความเย็นแบบพิเศษ (ทำความเย็น) คุณภาพสูงประเภทเอชเอฟ ในกรณีนี้สารทำความเย็นแต่ละประเภทจะต้องสอดคล้องกับประเภทของน้ำมัน (R12 - HF 12-16; R22 - HF 22-24; R717 - XA; XA-23; XA-30; XA-34)

การเสื่อมสภาพของน้ำมันเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของออกซิเจนในบรรยากาศ ส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะและการปล่อยสารเรซิน ซึ่งนำไปสู่การอุดตันของรูเล็กๆ ในเครื่องทำความเย็น น้ำมันหล่อลื่นต้องไม่มีความชื้น ดังนั้นพวกเขาจึงถูกปล่อยให้แห้งอย่างทั่วถึงและเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิท ก่อนเติมน้ำมันในเครื่องทำความเย็นต้องทำให้น้ำมันแห้งก่อน

น้ำมันหล่อลื่นจะต้องมีจุดขุ่นและจุดเทต่ำ ความขุ่นเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลงเนื่องจากการปล่อยผลึกพาราฟินออกจากน้ำมัน และสิ่งนี้นำไปสู่การอุดตันของทางเดินเล็ก ๆ ในเครื่อง (ท่อเส้นเลือดฝอย) และการหยุดชะงักของการทำงานปกติของตู้เย็น

การอ่านเพิ่มเติม

อุปกรณ์ทำความเย็น. เอ็ด วี.เอฟ. เลเบเดวา. -ม.: Agropromizdat, 2549.

A.I. Pobedinsky และคนอื่น ๆ -ม.: อุระชัย, 2547

เอกสารที่คล้ายกัน

พื้นฐานทางกายภาพสำหรับการได้รับความเย็นประดิษฐ์ สารทำความเย็นและสารหล่อเย็นขั้นกลาง คุณสมบัติและข้อกำหนด ประเภทของเครื่องทำความเย็นและหน่วย ระบบทำความเย็น การซ่อมแซมการติดตั้ง และงานการปฏิบัติงาน

ทดสอบเพิ่มเมื่อ 29/03/2554


การใช้ความเย็นในการผลิตขนม พารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสารหล่อเย็นสำหรับการผลิตลูกกวาด การจัดกลุ่มผู้บริโภคความเย็นด้วยไอโซเทอร์มความเย็น การคำนวณวัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์ของเครื่องทำความเย็น แผนภาพระบบทำความเย็น

งานหลักสูตร เพิ่มเมื่อ 19/06/2554


การติดตั้งหน่วยทำความเย็น: อุปกรณ์ที่มีเครื่องสุญญากาศในตัว, หน่วยขนาดเล็กพร้อมหน่วยระยะไกล, หน่วยความจุปานกลางและสูง เทคนิคการทำงานอย่างปลอดภัยระหว่างการบำรุงรักษาและการทำงานของหน่วยทำความเย็น

งานหลักสูตร เพิ่มเมื่อ 11/05/2009


ระบบทำความเย็นในห้องทำความเย็น วิธีหลักในการเป็นหวัด การออกแบบและหลักการทำงานของเครื่องทำความเย็นแบบอัด เครื่องทำความเย็นและหน่วยที่ใช้ในยุคปัจจุบัน กิจกรรมการซื้อขาย- การออกแบบและประเภทหลักของพวกเขา

งานหลักสูตร เพิ่มเมื่อ 17/04/2010


ขอบเขตของหน่วยทำความเย็น การบำรุงรักษาอุปกรณ์ เครื่องทำความเย็นคอมเพรสเซอร์ และการติดตั้งตามแบบทางเทคนิคและเอกสารประกอบ ข้อกำหนดสำหรับลักษณะเฉพาะของผู้เชี่ยวชาญและการฝึกอบรมทางวิชาชีพ

การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 10/01/2555


หลักการพื้นฐานของการรวมกลุ่มของเครื่องทำความเย็นแบบคอมเพรสเซอร์ไอน้ำ องค์ประกอบของคอมเพรสเซอร์-คอนเดนเซอร์ และหน่วยคอมเพรสเซอร์-ระเหย คุณสมบัติการออกแบบคอนเดนเซอร์อากาศ เกาะเยือกแข็ง ประเภทและขอบเขตการใช้งาน

บทคัดย่อเพิ่มเมื่อวันที่ 11/09/2014


ลักษณะของวัตถุประสงค์หลักของอุปกรณ์ทำความเย็นซึ่งช่วยให้คุณสามารถรักษาคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์อาหารตลอดจนได้รับผลิตภัณฑ์อาหารที่มีคุณสมบัติใหม่ หลักการทำงานของเครื่องทำความเย็นแบบอัด ดูดซับ และเป่าไอน้ำ

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 12/15/2010


ประวัติและสถานะปัจจุบันของเครื่องระเหยสารทำความเย็น อุปกรณ์ทำความเย็นแบบเงียบในห้อง การจำแนกประเภทและการออกแบบเครื่องระเหยประเภทหลักสำหรับหน่วยทำความเย็น อุปกรณ์ทำความเย็นแบบเงียบในห้อง ความทันสมัยของเครื่องระเหยบรรยากาศ

งานหลักสูตร เพิ่มเมื่อ 10/12/2013


บทบาทของเทคโนโลยีเครื่องทำความเย็นในตลาดอาหาร ลักษณะของพื้นที่ก่อสร้าง การคำนวณพื้นที่ก่อสร้างห้องเก็บของและตู้เย็น การเลือกโครงสร้างฉนวนอาคารและการคำนวณความหนาของฉนวนความร้อน การเลือกใช้อุปกรณ์

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 29/06/2555


ประวัติความเป็นมาของการสร้างและการจำแนกประเภทของเครื่องทำความเย็นแบบดูดซับ ขอบเขตและการใช้งาน การคำนวณรอบ เครื่องกำเนิด เส้นทางจ่ายของส่วนผสมเริ่มต้น การทบทวนสิทธิบัตรของเครื่องดีดตัวแบบหลายขั้นตอนและหน่วยการดูดซับและการแพร่กระจาย

ความเย็นได้มาโดยการเอาความร้อนออกจากวัตถุที่เป็นก๊าซ ของเหลว หรือของแข็ง ตัวอย่างเช่น พวกมันทำให้อากาศในห้องเย็นลงด้วยผลิตภัณฑ์อาหาร แช่แข็งน้ำในระหว่างการผลิต น้ำแข็งเทียมหรือปลาในการประมง ในกรณีเหล่านี้ทั้งหมด ความร้อนจะถูกลบออกจากตัวทำความเย็นไปยังตัวทำความเย็นหรือที่เรียกว่าตัวทำงาน นอกจากนี้ยังใช้กับกรณีที่ง่ายที่สุดด้วย ตัวอย่างเช่น นมอุ่นในกระป๋องจะถูกทำให้เย็นลงในถังที่มีน้ำบ่อเย็น สารทำงาน - น้ำในถัง - ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น

อุณหภูมิที่ลดลงก็เกิดขึ้นได้เนื่องจากการขยายตัวของก๊าซอัด แน่นอนว่าก๊าซไม่ได้อัดตัวมันเอง การทำเช่นนี้จะต้องออกแรงจากภายนอก กล่าวคือ จะต้องทำงานให้เสร็จ งานที่ใช้ในการอัดแก๊สจะกลายเป็นความร้อน และแก๊สก็จะร้อนขึ้น อนุภาคของมันจะเร่งการเคลื่อนที่ของมัน การผลักอนุภาคไปที่ผนังของถังจะบ่อยขึ้นและแรงขึ้น ซึ่งหมายความว่าแรงดันแก๊สจะเพิ่มขึ้น ตอนนี้ให้โอกาสก๊าซอัดในการขยายตัว การขยายตัวก๊าซจะทำงานแบบเดียวกับที่ใช้ในการบีบอัด งานนี้สามารถทำได้โดยใช้พลังงานความร้อนของก๊าซเท่านั้น หากก๊าซถูกหุ้มไว้ในเปลือกที่ไม่นำความร้อนจนไม่มีความร้อนไหลเข้ามาจากภายนอก อุณหภูมิของก๊าซจะลดลงอย่างมาก ดังนั้นการขยายตัวของก๊าซจึงทำให้เย็นลง

ปรากฏการณ์นี้ใช้ในเครื่องทำความเย็นแบบใช้แก๊สแบบพิเศษซึ่งมีอากาศทำหน้าที่เป็นสารทำงาน

อย่างไรก็ตาม วิธีการผลิตความเย็นโดยไม่เปลี่ยนสถานะทางกายภาพของของไหลทำงานนั้นไม่ประหยัดเพียงพอ

ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดจะได้รับเมื่อของไหลทำงานเปลี่ยนสถานะของการรวมตัวนั่นคือมันผ่านจากสถานะของแข็งไปเป็นของเหลวหรือจากของเหลวไปเป็นสถานะไอ การเปลี่ยนแปลงของสารหล่อเย็นเหล่านี้จะต้องเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำและมาพร้อมกับการดูดซับความร้อนปริมาณค่อนข้างมากจากสภาพแวดล้อมที่เย็นลง

สภาพร่างกายแต่ละอย่างสอดคล้องกับอุณหภูมิและความดันที่แน่นอน เมื่อสถานะการรวมตัวเปลี่ยนแปลง การจัดเรียงสัมพัทธ์ของอนุภาคในร่างกายก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ในขณะเดียวกันคุณสมบัติทางกายภาพหลายอย่างของร่างกายก็เปลี่ยนไป

การเปลี่ยนแปลงสถานะการรวมตัวของสารจะมาพร้อมกับการปล่อยหรือการดูดซับความร้อนแฝงซึ่งใช้ในการจัดเรียงอนุภาคใหม่ ดังนั้นจึงเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพของสารและเงื่อนไขของการเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง

หากความร้อนถูกส่งไปยังวัตถุที่เป็นของแข็งอย่างต่อเนื่อง ที่อุณหภูมิหนึ่งความร้อนก็จะเริ่มเปลี่ยนเป็นสถานะของเหลว เช่น ละลาย ตัวอย่างของการละลายของแข็งที่ใช้ทำความเย็นคือการละลายของน้ำแข็ง

จะเกิดอะไรขึ้นกับอนุภาคน้ำแข็งเมื่อมันละลาย?

น้ำแข็งเป็นของแข็ง อนุภาคของมันก่อตัวขึ้นดังที่เราได้กล่าวไปแล้วว่าเป็นโครงตาข่ายคริสตัล มีแรงดึงดูดหรือแรงยึดเหนี่ยวที่แข็งแกร่งระหว่างอนุภาคน้ำแข็ง เมื่อน้ำแข็งละลายให้เรียงตามลำดับ

อนุภาคแตก พวกเขาแยกตัวออกจากสถานที่และเริ่มเคลื่อนไหวแบบสุ่ม - ของเหลวเกิดขึ้น เพื่อที่จะเอาชนะแรงยึดเกาะ เช่น การทำลายโครงตาข่ายคริสตัล จำเป็นต้องใช้พลังงาน นี่คือที่ที่ความร้อนที่จ่ายให้กับน้ำแข็งถูกใช้ไป

ของแข็งบางชนิดเมื่อละลายจะเข้าสู่สถานะเป็นไอทันที การเปลี่ยนแปลงสถานะการรวมตัวของสารนี้เรียกว่าการระเหิดหรือการระเหิด เพื่อให้ได้ความเย็นจะใช้การระเหิดของสิ่งที่เรียกว่าน้ำแข็งแห้งซึ่งเราจะทำความคุ้นเคยด้านล่างนี้

การทำความเย็นโดยการละลายของน้ำแข็งจากน้ำหรือการระเหิดของน้ำแข็งแห้งเรียกว่าการทำความเย็นด้วยน้ำแข็ง

เทคโนโลยีการทำความเย็นสมัยใหม่ใช้การทำความเย็นด้วยเครื่องจักรเป็นหลัก และในบางกรณี การทำความเย็นด้วยน้ำแข็งและเกลือน้ำแข็ง และวิธีการผลิตความเย็นทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงสถานะการรวมตัวของสาร

จะเกิดอะไรขึ้นหากน้ำแข็งผสมกับเกลือผสมกัน?

กระบวนการสองอย่างเกิดขึ้นพร้อมกัน: การละลายของน้ำแข็งและการละลายของเกลือ เมื่อละลายเกลือจะเปลี่ยนจากสถานะของแข็งไปเป็นสารละลาย การเปลี่ยนแปลงนี้ต้องใช้ความร้อนซึ่งใช้ในการเอาชนะแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคเกลือ ดังนั้นอุณหภูมิของน้ำเกลือที่ได้จึงต่ำกว่าอุณหภูมิของน้ำแข็งและเกลือที่แยกกัน ส่วนผสมของน้ำแข็ง 4 ส่วนโดยน้ำหนักและแคลเซียมคลอไรด์ 5 ส่วนจะช่วยลดอุณหภูมิลงเหลือ -40°C แต่บ่อยครั้งในอุตสาหกรรม มีการใช้การทำความเย็นเกลือน้ำแข็ง โดยพิจารณาจากการใช้ส่วนผสม น้ำแข็งบดและเกลือแกงธรรมดา อุณหภูมิของส่วนผสมขึ้นอยู่กับปริมาณเกลือที่เติมลงในน้ำแข็ง เมื่อเติมเกลือ 30 เปอร์เซ็นต์ (โดยน้ำหนัก) ลงในน้ำแข็ง อุณหภูมิต่ำสุดจะอยู่ที่ 21.2 ° C

การทำความเย็นด้วยน้ำแข็งและเกลือน้ำแข็ง ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงในสถานะทางกายภาพของสารทำงาน ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ในห่วงโซ่การค้าปลีก และในการขนส่งทางรถไฟ เมื่อขนส่งสินค้าที่เน่าเสียง่าย

สิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งในเทคโนโลยีการทำความเย็นคือวิธีการของเครื่องจักรในการผลิตความเย็นโดยอาศัยปรากฏการณ์การระเหยของของเหลวบางชนิดที่อุณหภูมิต่ำ ง่ายต่อการตรวจสอบว่าการระบายความร้อนเกิดขึ้นเมื่อของเหลวระเหย ทำให้มือเปียกด้วยน้ำ จากนั้นโบกมือไปในอากาศโดยไม่ต้องเช็ด คุณจะรู้สึกได้ทันทีว่ามือของคุณเย็นลง น้ำระเหยอย่างรวดเร็วทำให้ผิวหนังมือเปียกเย็นลง

การระเหยของของเหลวเกิดขึ้นได้หลายวิธี หากของเหลวกลายเป็นไอจากพื้นผิวเท่านั้น ของเหลวนั้นจะระเหยไป หากการระเหยกลายเป็นไอไม่เพียงเกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลวเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นจากภายในด้วย แสดงว่ากำลังเดือด

มาดูกันว่าน้ำเปลี่ยนเป็นไอน้ำเมื่อถูกความร้อนได้อย่างไร ที่ความดันบรรยากาศปกติ (760 มม. ปรอท) อุณหภูมิของน้ำจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นถึง + 100 ° C และคงที่ไม่ว่าเราจะให้ความร้อนเท่าไรก็ตาม น้ำกำลังเดือด

อุณหภูมิการระเหยและการเดือดของของเหลวขึ้นอยู่กับความดันของไอระเหยที่เกิดขึ้นเหนือของเหลว ยกตัวอย่างมาก ภูเขาสูงอากาศจะบริสุทธิ์มากกว่าที่เท้า ดังนั้นความดันจึงต่ำกว่าปกติ ดังนั้นเมื่อถูกความร้อนน้ำที่นี่จะเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า + 100 ° C ในทางตรงกันข้ามในหม้อต้มไอน้ำซึ่งความดันสูงกว่าปกติหลายเท่าน้ำจะเดือดที่อุณหภูมิสูงกว่า + 100 ° C

การระเหยและการเดือดของของเหลวรวมถึงการละลายของของแข็งนั้นจำเป็นต้องใช้พลังงานความร้อน

พลังงานนี้ใช้เพื่อเอาชนะแรงยึดเกาะระหว่างอนุภาคของเหลวเมื่อเปลี่ยนเป็นไอน้ำ ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการแปลงของเหลวหนึ่งกิโลกรัมให้เป็นไอขึ้นอยู่กับความดันไอและ

กำหนดโดยคุณสมบัติทางกายภาพของของเหลว นี่คือโค"

ปริมาณพลังงานความร้อนคือความร้อนของการกลายเป็นไอของของเหลวที่กำหนด

เมื่อความร้อนออกจากไอ ความร้อนจะเปลี่ยนกลับเป็นของเหลว กล่าวคือ ควบแน่น

ผู้คนใช้ความเย็นโดยการระเหยมาเป็นเวลานาน ตัวอย่างเช่น ในอียิปต์โบราณ* พวกเขาทำให้น้ำเย็นลงด้วยวิธีนี้

น้ำซึมผ่านรูพรุนของถังและระเหยออกสู่อากาศภายนอกอย่างรวดเร็ว เพื่อเร่งการระเหย ทาสจะตั้งพัดลมให้อากาศเคลื่อนที่ (รูปที่ 2)

คุณแต่ละคนสามารถสร้าง "เครื่องจักร" ทำความเย็นแบบง่ายๆ โดยอาศัยการระเหยของของเหลว พันผ้าเปียกพันรอบขวดโหลให้แน่น เนยแล้ววางลงในจานใส่น้ำ (รูปที่ 3) ตามผ้าขี้ริ้วซึ่งขอบควรจุ่มน้ำน้ำจะลอยขึ้นเช่นเดียวกับน้ำมันก๊าดที่ลอยไปตามไส้ตะเกียงถึงตะเกียง เนื่องจากการระเหยของน้ำจากผ้าเปียก (ยิ่งไปกว่านั้นหากวางตู้เย็นธรรมดานี้ไว้ในร่าง) น้ำมันในขวดจะแข็งตัว: การระเหยของน้ำจะทำให้น้ำมันเย็นลง

อุณหภูมิต่ำในอุตสาหกรรมได้มาจากการระเหยของของเหลวระเหยบางชนิดที่มีจุดเดือดต่ำ ทำหน้าที่เป็นสารทำงานในเครื่องทำความเย็นแบบไอน้ำ

ความพยายามครั้งแรกเพื่อให้ได้ความเย็นลึกเกิดขึ้นในศตวรรษที่ผ่านมา เมื่อนักวิทยาศาสตร์พยายามเปลี่ยนก๊าซบางชนิดให้เป็นของเหลวเป็นครั้งแรก ปัจจุบันสามารถรับก๊าซใด ๆ ในรูปของเหลวได้ ตัวอย่างเช่น อากาศที่เราหายใจกลายเป็นของเหลว ซึ่งมีอุณหภูมิประมาณ -193°C

รูปแบบที่ง่ายที่สุดในการรับอากาศเหลวแสดงไว้ในรูปที่ 4

คำถามเกิดขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจ อุณหภูมิร่างกายต่ำสุดที่สามารถรับได้คือเท่าใด นักวิทยาศาสตร์พบว่าอุณหภูมิที่จำกัดนี้คือ -273.16° C ที่อุณหภูมินี้ การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอนุภาคในร่างกายควรหยุดลงโดยสิ้นเชิง ดังนั้นอุณหภูมิ -273.16 ° C จึงถือเป็นศูนย์สัมบูรณ์ของระดับอุณหภูมิเคลวินพิเศษ (ตัวย่อ K) การอ่านอุณหภูมิในระดับนี้สามารถเป็นค่าบวกเท่านั้น

เครื่องปรับอากาศอยู่ในตลาดมาเป็นเวลานานและในช่วง 10 ปีที่ผ่านมาพวกเขาก็เปิดเผยต่อสาธารณะอย่างแท้จริง อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่รู้วิธีการทำงาน ถ้าเราไม่ทำให้ถนนเย็นสบาย แล้วทำไมเราถึงต้องการห้องข้างนอกล่ะ? อากาศภายนอกเข้าสู่ห้องผ่านท่อเชื่อมต่อมากแค่ไหน? ฯลฯ

ฉันขอนำเสนอเรื่องราวการศึกษาวิทยาศาสตร์ยอดนิยมที่เปิดเผยต่อสาธารณะให้คุณทราบ และเราจะเริ่มจากจุดเริ่มต้น - ด้วยความหนาวเย็น

จะเป็นหวัดได้อย่างไร?

ในโลกวิทยาศาสตร์ หัวข้อนี้เรียกว่า “พื้นฐานทางกายภาพในการเป็นหวัด” และมีฐานรากดังกล่าวมากกว่าหนึ่งโหล แต่มันยากและน่าเบื่อ มาดูเส้นทางง่ายๆกันดีกว่า เราต้องทำให้ห้องเย็น วิธีการทำเช่นนี้?

1. สร้างความเย็น (พลังงานเย็น) จากพลังงานอื่น
2. นำความเย็นมาจากห้องอื่น

จนถึงตอนนี้ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะเรียบง่าย - เรามีสองทางเลือกเสมอและทุกที่ในการรับบางสิ่งบางอย่าง - ทำด้วยตัวเองหรือขโมยมาจากใครบางคน

ตัวอย่างเช่น เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าทุกเครื่องจะสร้างความร้อนขึ้นมาเอง และถ้าเราใช้พัดลมสูบอากาศร้อนจากถนนเราจะไม่สร้างความร้อนที่นี่ แต่ถ่ายเทความร้อน (จากถนนไปที่ห้อง) ประสิทธิผลของทั้งสองวิธีคืออะไร? ในกรณีแรก เราใช้ไฟฟ้ามากพอๆ กับที่เราได้รับความร้อน (องค์ประกอบความร้อนที่ใช้ 1 kW จะผลิตความร้อนได้ 1 kW พอดี) เช่น ประสิทธิภาพคือ 100% ในกรณีที่สอง เมื่อใช้พัดลมที่กินไฟจากถนน 1 กิโลวัตต์ คุณสามารถสร้างความร้อนได้ 5, 10 หรือ 20 กิโลวัตต์! ถนนจะร้อนกว่านี้! แล้วไงล่ะ? ประสิทธิภาพจะอยู่ที่ 500, 1,000 หรือ 2,000% หรือไม่? ไม่เลย แต่ความจริงที่ว่าวิธีที่สองมีประสิทธิภาพมากกว่านั้นชัดเจน

เครื่องปรับอากาศ-พาหะความเย็น

เครื่องปรับอากาศทำงานในลักษณะที่สองอย่างแน่นอน ไม่สร้างความหนาวเย็น แต่นำมาจากท้องถนน เราจะดูว่าต่ำกว่านี้เล็กน้อย แต่สำหรับตอนนี้ เป็นการเปรียบเทียบอีกครั้งจากชีวิตสมัยใหม่

พิจารณาการทำงานของวิศวกรและผู้จัดการฝ่ายขาย วิศวกรมีส่วนร่วมในการออกแบบและรับเงินจากการพัฒนาและสร้างอุปกรณ์ทุกประเภท เขาสามารถใช้เวลาหนึ่งหรือสองปีในการพัฒนา ผู้จัดการโอนอุปกรณ์นี้หรือขายต่อโดยสร้างรายได้จากส่วนเพิ่ม และใครมีชีวิตที่ดีกว่าในยุคปัจจุบันของเรา? -

เอาล่ะ กลับมาเรื่องแอร์กันดีกว่า นั่นเป็นสาเหตุที่พวกมันทั้งหมดประกอบด้วยสองช่วงตึก พวกมันบรรทุกอะไรกันแน่! เย็น. บล็อกแรกคือผู้ส่งความเย็น บล็อกที่สองคือผู้รับ (หรือจากมุมมองของความร้อน ในทางกลับกัน บล็อกแรกคือผู้รับความร้อน และบล็อกที่สองคือผู้ส่ง) ที่อยู่และผู้รับ บล็อกที่เรียกว่าภายนอกและภายใน

เครื่องปรับอากาศจัดการกับความเย็นได้อย่างไร?

ง่ายมาก - ในการใช้กระบวนการถ่ายโอนคุณต้องมีสารพาหะบางชนิด ในฤดูหนาว อากาศข้างนอกจะหนาวและสื่อก็จะเย็นลง และทำให้ห้องร้อนขึ้นพร้อมกับทำให้อากาศในห้องเย็นลง เหล่านั้น. ผู้ให้บริการจะย้ายอุณหภูมิจากถนนไปที่ห้อง

แต่ความเย็นมาจากไหนในฤดูร้อน? คำตอบนั้นง่าย - จากความร้อนเดียวกัน คุณเพียงแค่ต้องแก้ไขปัญหาให้แตกต่างออกไปเล็กน้อยและไม่ใช่การถ่ายโอนอุณหภูมิ แต่เป็นพลังงาน หากคุณถ่ายโอนพลังงานจากห้องไปที่ถนน พลังงานในบ้านจะน้อยลงและอากาศจะเย็นลง แต่ภายนอกจะอุ่นขึ้น

สารพาพลังงานถ่ายโอนพลังงานได้อย่างไร? มาดูคุณสมบัติของสารที่ความดันต่างกันกัน ยกตัวอย่างคุณสมบัติของอากาศ หากคุณรับอากาศในปริมาณหนึ่งที่อุณหภูมิ 25°C และความดัน 1 atm (จุดที่ 1 รูปที่ 1) และบีบอัดให้เหลือ 200 atm (จุดที่ 2) จากนั้นอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นเป็น 53°C ทีนี้มาทำให้อุณหภูมิเย็นลงด้วยอากาศริมถนนที่อุณหภูมิ 40°C (จุดที่ 3) และปรับให้มีความดัน 1 atm (จุดที่ 4) อีกครั้ง ในขณะที่อุณหภูมิจะเย็นลงเหลือ 8°C - หนาวขนาดนั้น! อุณหภูมินี้สามารถทำให้ห้องเย็นลงได้! จริงๆแล้วนั่นคือทั้งหมด - งานเสร็จสมบูรณ์แล้ว!

ปัญหาในการเลือกน้ำยาหล่อเย็น

วิธีการผลิตความเย็นโดยใช้อากาศที่กล่าวถึงข้างต้นใช้ในเทคโนโลยีทำความเย็นเพื่อให้ได้อุณหภูมิประมาณ -100C แต่ไม่เหมาะกับเครื่องปรับอากาศอย่างยิ่ง:

• ประการแรก อย่างที่เราได้เห็นแล้วว่าการเติมอากาศในรูปแบบสารหล่อเย็นนั้นไม่สะดวก เนื่องจาก... 200เอทีเอ็ม - มาก ความดันโลหิตสูงซึ่งต้องใช้พลังงานสูงจึงจะบรรลุผล
• ประการที่สอง สิ่งนี้สามารถแสดงให้เห็นได้ว่าเราจะต้องมีการไหลเวียนของอากาศขนาดใหญ่
• สุดท้าย ประการที่สาม สารใดๆ ก็ตามมีคุณสมบัติที่น่าทึ่งในการบริโภคหรือปล่อยพลังงานโดยไม่เปลี่ยนอุณหภูมิของตัวเอง สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อสถานะของการรวมกลุ่มเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่นหากการให้ความร้อนน้ำ 1 กิโลกรัมที่ความดันบรรยากาศจาก 5C ถึง 15C ต้องใช้พลังงาน 42 kJ จาก 15C ถึง 25C - ปริมาณเท่ากัน (สามารถละเลยการพึ่งพาความจุความร้อนกับอุณหภูมิได้) และจาก 85C ถึง 95C - เท่ากัน 42 kJ จากนั้นจาก 95C ถึง 105C - ไม่ใช่เลย ความลับก็คือที่อุณหภูมิ 100C น้ำจะเริ่มเดือดและไม่ว่าจะให้พลังงานเท่าใดจนกว่าน้ำจะเดือดหมด เราจะไม่เห็นความร้อนอีกต่อไป - จูลที่ให้มาทั้งหมดจะถูกใช้ในการเปลี่ยนสถานะการรวมตัว และพลังงานที่ต้องใช้ในการต้มน้ำ 1 กิโลกรัมก็สูงอย่างน่าประหลาดใจ! นั่นมากถึง 2,500kJ! โดยรวมแล้วการทำความร้อนจาก 95C ถึง 105C จะทำให้เราต้องเสียเงิน 2,542kJ! คุณรู้สึกถึงความแตกต่าง 60 เท่าหรือไม่? สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรในทางปฏิบัติ? ซึ่งหมายความว่าหากจำเป็นต้องถ่ายโอน เช่น 25,000 กิโลจูลที่อุณหภูมิต่างกัน 10 C เราก็จะต้องการน้ำ 600 กิโลกรัมโดยไม่เปลี่ยนสถานะการรวมตัว หรือเพียง 10 กิโลกรัมเมื่อมีการเปลี่ยนแปลง น้อยกว่า 60 เท่า! แต่คุณจะสังเกตได้ว่าอุณหภูมิ 95C และ 105C สามารถใช้ทำความร้อนได้ แต่ใช้ในการผลิตความเย็นไม่ได้ แท้จริงมันเป็นอย่างนั้น แต่ฉันสังเกตว่าตัวอย่างของเราให้ไว้สำหรับความดันบรรยากาศ และหากใช้น้ำหล่อเย็นที่ความดันต่ำกว่า จุดเดือดก็จะลดลง แต่เพื่อให้น้ำเดือดที่อุณหภูมิ 10C ที่ต้องการ ต้องใช้แรงดันสัมบูรณ์ประมาณ 0.02 atm ซึ่งเกือบจะเป็นสุญญากาศ ซึ่งเป็นสภาวะที่ทำได้ยากมาก

ข้อสรุปสุดท้ายนั้นง่าย - จำเป็นต้องค้นหาสารหล่อเย็นที่สะดวกเพื่อให้ได้อุณหภูมิลำดับ 10C ที่แรงกดดัน "สมเหตุสมผล" รวมทั้งหากเป็นไปได้จะใช้เอฟเฟกต์ความร้อนเมื่อเปลี่ยนสถานะของการรวมตัว

การปรากฏตัวของฟรีออน

นี่คือที่มาของสารทำความเย็น ซึ่งมักเรียกว่าฟรีออน (อันที่จริง การใช้คำว่า "ฟรีออน" ถูกต้องมากกว่า และฟรีออนเป็นเพียงสารทำความเย็นที่ได้รับสิทธิบัตรจาก E. I. du Pont de Nemours and Co. (USA)) เราจะดำเนินการต่อโดยไม่หยุดจุดที่ชี้แจงองค์ประกอบช่วงคุณสมบัติเฉพาะ ฯลฯ ให้เราแจ้งข้อเท็จจริงทันทีว่ามีการนำวงจรการทำความเย็นมาใช้ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาด้วยอุณหภูมิที่ 5-15 C และค่าสูงสุด ความดันของวงจรไม่เกิน 20 atm (ในฟรีออนรุ่นใหม่ - 30 atm) และพร้อมกับข้อดีทั้งหมดจะใช้ความร้อนของการกลายเป็นไอและการควบแน่น

ดังนั้นเครื่องปรับอากาศที่ทันสมัยจึงทำงานบนฟรีออนซึ่งการบีบอัดจะดำเนินการในคอมเพรสเซอร์การทำความเย็นของก๊าซอัดและในขณะเดียวกันก็ถ่ายโอนไปยังสถานะของเหลว - ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน - คอนเดนเซอร์ freon ที่ถูกระบายความร้อนจะขยายตัว ในคันเร่ง (หรือวาล์วเทอร์โมสแตติกหรือเส้นเลือดฝอย) เป็นผลให้มันเย็นลงและเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเครื่องระเหยโดยที่ ดับความเย็นภายในห้อง,ร้อนขึ้น,ระเหยและร้อนขึ้นอีกครั้งตามเข้าไปในคอมเพรสเซอร์ วงจรเสร็จสมบูรณ์

วิธีแก้หนาว

ธรรมชาติทางกายภาพของความร้อนและความเย็นจะเหมือนกัน ความแตกต่างอยู่ที่ความเร็วการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและอะตอมเท่านั้น ในร่างกายที่มีความร้อนมากกว่า ความเร็วในการเคลื่อนที่จะมากกว่าในร่างกายที่มีความร้อนน้อยกว่า เมื่อความร้อนเข้าสู่ร่างกาย การเคลื่อนไหวจะเพิ่มขึ้น

พลังงานความร้อนคือพลังงานภายในของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและอะตอม

การระบายความร้อนของร่างกาย - นี่คือการกำจัดความร้อนออกไปพร้อมกับอุณหภูมิที่ลดลง วิธีการทำความเย็นที่ง่ายที่สุดคือการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างตัวทำความเย็นกับสิ่งแวดล้อม - อากาศภายนอก แม่น้ำ น้ำทะเล, ดิน.

แต่ด้วยวิธีนี้ อุณหภูมิของร่างกายที่ระบายความร้อนจะลดลงเหลือเพียงอุณหภูมิแวดล้อมเท่านั้น การระบายความร้อนประเภทนี้เรียกว่าการระบายความร้อนตามธรรมชาติ การระบายความร้อนของร่างกายให้ต่ำกว่าอุณหภูมิโดยรอบเรียกว่าการประดิษฐ์ โดยส่วนใหญ่จะใช้ความร้อนแฝงที่ดูดซับโดยวัตถุเมื่อสถานะการรวมตัวของวัตถุเปลี่ยนแปลง

ปริมาณความร้อนหรือความเย็นวัดเป็นแคลอรี่หรือกิโลกรัม-แคลอรี่ (กิโลแคลอรี) แคลอรี่คือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการทำให้น้ำ 1 กรัมอุ่นขึ้น 1 องศาเซลเซียส ที่ความดันบรรยากาศปกติ ส่วนกิโลแคลอรี่คือการทำให้น้ำ 1 กิโลกรัมอุ่นขึ้น 1 องศาเซลเซียส ภายใต้สภาวะเดียวกัน

มีหลายวิธีในการรับความเย็นประดิษฐ์

1.เกี่ยวกับ ระบายความร้อนด้วยน้ำแข็งหรือหิมะการหลอมละลายซึ่งมาพร้อมกับการดูดซับความร้อนจำนวนค่อนข้างมากเรียบง่ายราคาถูก ข้อเสีย - คุณไม่สามารถรับอุณหภูมิต่ำกว่า +3 °C ได้ ในทางปฏิบัติ ในห้องที่เย็นด้วยน้ำแข็งหรือหิมะ สามารถรักษาอุณหภูมิของอากาศได้เฉพาะที่เท่านั้น 5-8°ซ. สำหรับการทำความเย็นด้วยน้ำแข็ง จะใช้น้ำแข็งน้ำหรือคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็ง (น้ำแข็งแห้ง)

ที่ ระบายความร้อนด้วยน้ำแข็งมีการเปลี่ยนแปลงสถานะของการรวมตัว - การละลาย (การละลาย) ความสามารถในการทำความเย็นหรือความสามารถในการทำความเย็นของความสะอาด น้ำแข็งเรียกว่าความร้อนจำเพาะของฟิวชัน มีค่าเท่ากับ 335 กิโลจูล/กก. ความจุความร้อนของน้ำแข็งคือ 2.1 kJ/kg องศา

น้ำแข็งน้ำถูกใช้เป็นสารทำความเย็นในธารน้ำแข็งพิเศษและโกดังน้ำแข็ง ธารน้ำแข็งมาพร้อมกับน้ำแข็งที่บรรจุด้านล่าง (ห้องใต้ดินธารน้ำแข็ง) และการโหลดด้านข้าง - แบบกระเป๋า

2. การระบายความร้อนด้วยเกลือน้ำแข็งทำโดยใช้น้ำแข็งบดและเกลือ เมื่อเติมเกลือ อัตราการละลายของน้ำแข็งจะเพิ่มขึ้น และอุณหภูมิการละลายของน้ำแข็งจะลดลง เนื่องจากการเติมเกลือจะทำให้การยึดเกาะของโมเลกุลอ่อนลงและสลายตัว โปรยคริสตัลน้ำแข็ง. การละลายของส่วนผสมเกลือน้ำแข็งเกิดขึ้นพร้อมกับการขจัดความร้อนออกจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งส่งผลให้อากาศโดยรอบเย็นลงและอุณหภูมิลดลง เมื่อปริมาณเกลือในส่วนผสมเกลือน้ำแข็งเพิ่มขึ้น จุดหลอมเหลวจะลดลง สารละลายเกลือที่มีจุดหลอมเหลวต่ำที่สุดเรียกว่ายูเทคติก และอุณหภูมิหลอมเหลวเรียกว่าจุดไครโอไฮเดรต จุดไครโอไฮเดรตสำหรับส่วนผสมเกลือน้ำแข็งกับน้ำปรุงอาหารเกลือ -21.2°C, ที่ความเข้มข้นของเกลือในสารละลาย 23.1% เทียบกับมวลรวมของส่วนผสมซึ่งมีค่าประมาณเท่ากับเกลือ 30 กิโลกรัมต่อน้ำแข็ง 100 กิโลกรัม ด้วยความเข้มข้นของเกลือที่เพิ่มขึ้น อุณหภูมิหลอมละลายของส่วนผสมเกลือน้ำแข็งจะไม่ลดลง แต่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิหลอมเหลว (ที่ความเข้มข้น 25% ของเกลือในสารละลายต่อมวลทั้งหมด อุณหภูมิหลอมเหลวจะเพิ่มขึ้นเป็น -8°ซ)

เมื่อสารละลายเกลือแกงที่เป็นน้ำถูกแช่แข็งในความเข้มข้นที่สอดคล้องกับจุดไครโอไฮเดรตปรากฎว่า ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันผลึกน้ำแข็งและเกลือซึ่งเรียกว่าสารละลายของแข็งยูเทคติก

จุดหลอมเหลวของสารละลายของแข็งยูเทคติกของเกลือแกงคือ -21.2° C และความร้อนของฟิวชันคือ 236 kJ/kg สารละลายยูเทคติกใช้สำหรับการทำความเย็นแบบไม่มีแรงบิด สำหรับสิ่งนี้ถึงศูนย์ - รูปแบบที่ปิดสนิท - เติมสารละลายยูเทคติกของเกลือแกงแล้วนำไปแช่แข็ง Zeroths แช่แข็งใช้สำหรับทำความเย็นเคาน์เตอร์ ตู้ ตู้เย็น กระเป๋าเก็บความเย็นแบบพกพา ฯลฯ

3. แช่เย็นด้วยน้ำแข็งแห้งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็งในการระเหิดเช่นเมื่อดูดซับความร้อนมันจะไปจาก สถานะของแข็งกลายเป็นสถานะก๊าซโดยไม่ผ่านสถานะของเหลว คุณสมบัติทางกายภาพน้ำแข็งแห้ง: อุณหภูมิการระเหิดที่ความดันบรรยากาศ - 78.9°ซ , ความร้อนระเหิด 574.6 kJ/kg. - น้ำแข็งแห้งที่มีราคาสูงจำกัดการใช้อย่างแพร่หลาย

น้ำแข็งแห้งมีข้อดีเหนือน้ำแข็ง:

1. สามารถรับอุณหภูมิที่ต่ำกว่าได้

2. ผลการทำความเย็นของน้ำแข็งแห้ง 1 กิโลกรัมนั้นมากกว่าน้ำแข็งน้ำ 1 กิโลกรัมเกือบ 2 เท่า:

3. ในระหว่างการทำความเย็นจะไม่เกิดความชื้น นอกจากนี้ เมื่อน้ำแข็งแห้งระเหิดจะเกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นสารกันบูดที่ส่งเสริมการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ได้ดีขึ้น

น้ำแข็งแห้งใช้สำหรับขนส่งอาหารแช่แข็ง ทำความเย็นไอศกรีมบรรจุหีบห่อ ผลไม้และผักแช่แข็ง

การทำความเย็นแบบประดิษฐ์สามารถทำได้โดยการผสมน้ำแข็งหรือหิมะกับกรดเจือจางตัวอย่างเช่น ส่วนผสมของหิมะหรือน้ำแข็ง 7 ส่วนกับกรดไนตริกเจือจาง 4 ส่วนจะมีอุณหภูมิ -35°Cสามารถรับอุณหภูมิต่ำได้โดยการละลายเกลือในกรดเจือจาง ดังนั้นหากแอมโมเนียมไนเตรต 5 ส่วนและโซเดียมซัลเฟต 6 ส่วนละลายในกรดไนตริกเจือจาง 4 ส่วนส่วนผสมจะมีอุณหภูมิ -40° C

การผลิตความเย็นประดิษฐ์ด้วยความช่วยเหลือของหิมะหรือน้ำแข็งตลอดจนความช่วยเหลือของส่วนผสมทำความเย็นนั้นมีข้อเสียที่สำคัญ: กระบวนการรวบรวมน้ำแข็งหรือหิมะที่ใช้แรงงานเข้มข้น, การส่งมอบ, ความยากในการควบคุมอัตโนมัติและความสามารถด้านอุณหภูมิที่จำกัด

4. ระบายความร้อนด้วยก๊าซเหลว(ไนโตรเจน อากาศ ฯลฯ)จากการเดือดที่อุณหภูมิต่ำที่ความดันปกติ จุดเดือดของไนโตรเจนคือ –195.8 °C อากาศ – ตั้งแต่ –190 ถึง –195 °C ออกซิเจน –182.8 °C

เนื่องจากวิกฤตพลังงานและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ปัญหาของการใช้วิธีการที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแบบดั้งเดิมในการรับความเย็นเพื่อแปรรูปผลิตภัณฑ์อาหารในตู้เย็นจึงกลายเป็นเรื่องเร่งด่วนมากขึ้น สิ่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือวิธีการแช่แข็งโดยใช้ไนโตรเจนเหลวและก๊าซโดยใช้ระบบทำความเย็นแบบไหลผ่านโดยไม่ต้องใช้เครื่องจักร ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้สารแช่แข็งเพียงครั้งเดียว

อนาคต วิธีนี้อุปทานเย็นเพิ่มขึ้นเนื่องจากการค้นพบปริมาณสำรองขนาดใหญ่ในรัสเซีย (340 พันล้านลูกบาศก์เมตร 3 ) ก๊าซไนโตรเจนสูงใต้ดิน ต้นทุนของไนโตรเจนบริสุทธิ์นั้นมีลำดับความสำคัญต่ำกว่าไนโตรเจนที่ได้จากวิธีแยกอากาศ

ระบบทำความเย็นไนโตรเจนแบบไหลแบบไม่ใช้เครื่องจักรมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ: มีความน่าเชื่อถือในการทำงานและมี ความเร็วสูงการแช่แข็งทำให้มั่นใจได้ถึงการรักษาคุณภาพและรูปลักษณ์ของผลิตภัณฑ์เกือบทั้งหมดตลอดจนการสูญเสียน้ำหนักน้อยที่สุดเนื่องจากการหดตัว

สิ่งที่น่าสังเกตเป็นพิเศษคือความสะอาดของระบบนิเวศของระบบดังกล่าว (ชั้นบรรยากาศของโลกมีก๊าซไนโตรเจนมากถึง 78%)

การออกแบบที่เรียบง่ายที่สุดและเข้าถึงได้มากที่สุดคือหน่วยที่ทำงานด้วยสารหล่อเย็นสำเร็จรูป:น้ำหรือน้ำแข็งแห้ง ส่วนผสมของเกลือน้ำแข็ง ก๊าซเหลวฯลฯข้อเสียเปรียบหลักคือการขึ้นอยู่กับความสามารถและเงื่อนไขในการรับสารหล่อเย็นและงานจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการชาร์จระบบทำความเย็น การระบายความร้อนด้วยเครื่องจักรซึ่งใช้พลังงานหรืออากาศจากภายนอกเท่านั้นไม่มีข้อเสียนี้

วิธีการระบายความร้อนที่ใช้กันทั่วไปและสะดวกที่สุดคือการระบายความร้อนด้วยเครื่องจักร

5.เครื่องทำความเย็น- วิธีการผลิตความเย็นโดยการเปลี่ยนสถานะการรวมตัวของสารทำความเย็น การต้มที่อุณหภูมิต่ำโดยกำจัดความร้อนของการกลายเป็นไอซึ่งจำเป็นสำหรับสิ่งนี้ออกจากตัวทำความเย็นหรือสภาพแวดล้อม

การระบายความร้อนก็เหมือนกับการให้ความร้อน ขึ้นอยู่กับการแลกเปลี่ยนความร้อน ซึ่งเป็นการถ่ายเทความร้อนจากร่างกายที่มีอุณหภูมิสูงกว่าไปยังร่างกายที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าได้เอง สำหรับการทำความเย็นจะใช้กระบวนการที่เกิดจากการดูดซับความร้อนจากสิ่งแวดล้อม: การละลายหรือการละลาย การต้มหรือการระเหย การระเหิด ฯลฯ

ภายใต้อุณหภูมิต่ำเข้าใจอุณหภูมิที่ต่ำกว่าสภาพแวดล้อม ในอุปกรณ์ทำความเย็นของสถานประกอบการค้าและการจัดเลี้ยงสาธารณะ ช่วงนี้คือตั้งแต่ 0 ถึง - 40°C

ได้อุณหภูมิต่ำอันเป็นผลมาจากกระบวนการทางกายภาพที่มาพร้อมกับการดูดซับความร้อน กระบวนการหลักดังกล่าว ได้แก่ :

1. การเปลี่ยนเฟสของสาร - การหลอม, การเดือด (การระเหย), การระเหิด

การเปลี่ยนเฟส สารบางชนิดในระหว่างการหลอม การเดือด (การระเหย) การระเหิดเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำและมีการดูดซึม จำนวนที่มีนัยสำคัญความร้อน.

รูปที่ 1 แผนภาพแสดงการเปลี่ยนเฟสของสสาร

ละลาย - การเปลี่ยนสถานะของแข็งเป็นสถานะของเหลวที่อุณหภูมิที่กำหนด ความร้อนฟิวชันคือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการแปลงสารของแข็ง 1 กิโลกรัมที่อุณหภูมิคงที่ให้เป็นสถานะของเหลว

การระเหิด- การเปลี่ยนแปลงของร่างกายจากสถานะของแข็งไปเป็นสถานะไอโดยผ่านสถานะของเหลวความร้อนระเหิด- ปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการแปลงของแข็ง 1 กิโลกรัมให้เป็นไอที่ความดันและอุณหภูมิคงที่ คาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็งที่ความดันบรรยากาศจะเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซที่อุณหภูมิ -78°C

เดือด - กระบวนการเปลี่ยนของเหลวให้เป็นไอ การก่อตัวของไอน้ำเกิดขึ้นตลอดปริมาตรของของเหลวทั้งหมด อุณหภูมิของของเหลวที่ได้รับความร้อนจนถึงจุดเดือดจะคงที่โดยมีความดันคงที่จนกว่าของเหลวจะเดือดหมด

การระเหย- กระบวนการเปลี่ยนของเหลวที่ยังไม่ถึงจุดเดือดให้เป็นไอน้ำ. การระเหยเกิดขึ้นจากพื้นผิวของของเหลวเท่านั้น

ในเทคโนโลยีทำความเย็น การระเหยยังหมายถึงการเดือดอีกด้วย

กระบวนการต้มแบบย้อนกลับคือการควบแน่น การควบแน่นเกิดขึ้นที่อุณหภูมิคงที่และมาพร้อมกับการปล่อยความร้อน อุณหภูมิการควบแน่นขึ้นอยู่กับแรงดัน ความดันและอุณหภูมิจะเปลี่ยนไปในทิศทางเดียวกันเสมอ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความดันจะเพิ่มขึ้น และในทางกลับกัน

2. การขยายตัวของก๊าซอะเดียแบติก

ป กระบวนการที่เกิดขึ้นโดยไม่มีการจ่ายความร้อนหรือการกำจัดความร้อนเรียกว่าอะเดียแบติก การขยายตัวแบบอะเดียแบติกเป็นกระบวนการของแรงดันลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อสารทำงานผ่านอุปกรณ์ขยายตัวแบบพิเศษ ในเทคโนโลยีทำความเย็น เครื่องขยายจะใช้เป็นอุปกรณ์ขยาย.

3. การควบคุมปริมาณก๊าซและของเหลว

กระบวนการของความดัน (อุณหภูมิ) ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อสารทำงานผ่านการแคบเฉพาะที่ในช่อง.

คลองแคบลง

ข้าว. 2 แผนภาพเครื่องทำความเย็น

4. เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก (เอฟเฟกต์ Peltier)

องค์ประกอบเดี่ยวของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก (TEM) คือเทอร์โมคัปเปิล ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบที่ไม่เหมือนกัน 2 ชิ้นซึ่งมีการนำไฟฟ้าประเภท p และ n องค์ประกอบเชื่อมต่อกันโดยใช้แผ่นเชื่อมต่อทองแดง วัสดุที่ใช้ทำองค์ประกอบต่างๆ ได้แก่ สารกึ่งตัวนำที่มีบิสมัท เทลลูเรียม มีสิ่งเจือปนคือพลวงและซีลีเนียม

TEM คือชุดเทอร์โมคัปเปิลที่เชื่อมต่อแบบไฟฟ้าแบบอนุกรม เทอร์โมคัปเปิลวางอยู่ระหว่างแผ่นอลูมิเนียมออกไซด์แบนหรือแผ่นเซรามิกอะลูมิเนียมไนไตรด์สองแผ่น จำนวนเทอร์โมคัปเปิลอาจแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่ไม่กี่คู่ไปจนถึงหลายพันคู่ ซึ่งทำให้สามารถสร้าง TEM ที่ใช้พลังงานในการทำความเย็นได้เกือบทุกประเภท ตั้งแต่หนึ่งในสิบไปจนถึงหลายร้อยวัตต์

เมื่อผ่านค่าคงที่ TEM กระแสไฟฟ้าความแตกต่างของอุณหภูมิเกิดขึ้นระหว่างด้านข้าง -ด้านหนึ่ง (เย็น) ระบายความร้อน, ก ส่วนอีกอัน (ร้อน) จะร้อนขึ้น- หากความร้อนถูกเอาออกจากด้านร้อนของ TEM ในด้านเย็นก็เป็นไปได้ที่จะได้รับอุณหภูมิที่ต่ำกว่าอุณหภูมิโดยรอบหลายสิบองศา ระดับความเย็นจะเป็นสัดส่วนกับกระแส เมื่อขั้วของกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง ด้านร้อนและเย็นขององค์ประกอบ Peltier ก็เปลี่ยนไป

ประสิทธิภาพเทอร์โมอิเล็กทริกสูงสุดสำหรับการผลิตวัสดุ TEMบิสมัทเทลลูไรด์ซึ่งมีการเติมสารเจือปนพิเศษซีลีเนียมและพลวงลงไป

ตู้เย็นเทอร์โมอิเล็กทริกเงียบแต่แพง:ถุงเก็บความเย็น, ตู้เย็นในรถยนต์ขนาดเล็กและตู้กดน้ำดื่ม

วิธีการรับความเย็นประดิษฐ์นั้นมีหลากหลาย

ธรรมชาติทางกายภาพของความร้อนและความเย็นจะเหมือนกัน ความแตกต่างอยู่ที่ความเร็วการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและอะตอมเท่านั้น ในร่างกายที่มีความร้อนมากกว่า ความเร็วในการเคลื่อนที่จะมากกว่าในร่างกายที่มีความร้อนน้อยกว่า เมื่อความร้อนเข้าสู่ร่างกาย การเคลื่อนไหวจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นพลังงานความร้อนจึงเป็นพลังงานภายในของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและอะตอม

การระบายความร้อนของร่างกายคือการขจัดความร้อนออกไปพร้อมกับอุณหภูมิที่ลดลง วิธีการทำความเย็นที่ง่ายที่สุดคือการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างตัวทำความเย็นกับสิ่งแวดล้อม - อากาศภายนอก น้ำ ดิน แต่ด้วยวิธีนี้ แม้จะมีการแลกเปลี่ยนความร้อนที่สมบูรณ์แบบที่สุด อุณหภูมิของตัวระบายความร้อนก็สามารถลดลงเหลือเพียงอุณหภูมิแวดล้อมเท่านั้น การระบายความร้อนประเภทนี้เรียกว่าการระบายความร้อนตามธรรมชาติ การระบายความร้อนของร่างกายให้ต่ำกว่าอุณหภูมิโดยรอบเรียกว่าการประดิษฐ์ มันใช้ความร้อนแฝงที่ถูกดูดซับโดยวัตถุเมื่อสถานะการรวมตัวของพวกมันเปลี่ยนแปลงไป

มีหลายวิธีในการรับความเย็นประดิษฐ์ วิธีที่ง่ายที่สุดคือการทำให้น้ำแข็งเย็นลงซึ่งการละลายจะมาพร้อมกับการดูดซับความร้อนจำนวนค่อนข้างมาก หากความร้อนไหลเข้ามาจากภายนอกมีน้อย และพื้นผิวการถ่ายเทความร้อนของน้ำแข็งค่อนข้างมาก อุณหภูมิในห้องจะลดลงเหลือเกือบ 0°C ในทางปฏิบัติในห้องที่เย็นด้วยน้ำแข็ง สามารถรักษาอุณหภูมิของอากาศไว้ที่ระดับ 5 -8 ˚С เท่านั้น

เมื่อถูกทำให้เย็นลงด้วยน้ำแข็ง สถานะการรวมตัวจะเปลี่ยนไป - การละลาย ความสามารถในการทำความเย็นหรือความสามารถในการทำความเย็นของน้ำแข็งน้ำบริสุทธิ์เรียกว่าความร้อนจำเพาะของฟิวชัน มีค่าเท่ากับ 335 กิโลจูล/กก.·องศา

น้ำแข็งน้ำใช้สำหรับทำความเย็นและจัดเก็บผลิตภัณฑ์อาหาร ผัก และผลไม้ตามฤดูกาลในเขตภูมิอากาศที่มีระยะเวลาเย็นยาวนาน ซึ่งสามารถเตรียมได้ง่ายภายใต้สภาพธรรมชาติในฤดูหนาว

น้ำแข็งน้ำถูกใช้เป็นสารทำความเย็นในธารน้ำแข็งพิเศษและโกดังน้ำแข็ง ธารน้ำแข็งมาพร้อมกับน้ำแข็งที่บรรจุด้านล่าง (ธารน้ำแข็ง - ห้องใต้ดิน) และการบรรจุน้ำแข็งด้านข้าง - แบบกระเป๋า

การทำความเย็นด้วยน้ำแข็งมีข้อเสียที่สำคัญ: อุณหภูมิในการจัดเก็บถูกจำกัดด้วยอุณหภูมิหลอมละลายของน้ำแข็ง (โดยปกติแล้วอุณหภูมิอากาศในโกดังน้ำแข็งจะอยู่ที่ 5-8 ºС) ต้องวางน้ำแข็งในปริมาณที่เพียงพอในธารน้ำแข็งตลอดระยะเวลาการเก็บรักษา และ เพิ่มต้นทุนแรงงานที่สำคัญตามความจำเป็นในการเตรียมและจัดเก็บน้ำแข็ง ห้องน้ำแข็งขนาดใหญ่ ใหญ่กว่าห้องอาหารประมาณ 3 เท่า ต้นทุนค่าแรงที่สำคัญเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับการจัดเก็บอาหารและการระบายน้ำละลาย

การทำความเย็นด้วยเกลือน้ำแข็งเกิดขึ้นโดยใช้น้ำแข็งและเกลือบด เมื่อเติมเกลือ อัตราการละลายของน้ำแข็งจะเพิ่มขึ้น และอุณหภูมิการละลายของน้ำแข็งจะลดลง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการเติมเกลือทำให้การทำงานร่วมกันของโมเลกุลอ่อนลงและการทำลายโครงผลึกน้ำแข็ง การละลายของส่วนผสมเกลือน้ำแข็งเกิดขึ้นพร้อมกับการขจัดความร้อนออกจากสิ่งแวดล้อม ซึ่งส่งผลให้อากาศโดยรอบเย็นลงและอุณหภูมิลดลง เมื่อปริมาณเกลือในส่วนผสมเกลือน้ำแข็งเพิ่มขึ้น จุดหลอมเหลวจะลดลง สารละลายเกลือที่มีจุดหลอมเหลวต่ำที่สุดเรียกว่ายูเทคติก และอุณหภูมิหลอมเหลวเรียกว่าจุดไครโอไฮเดรต จุดไครโอไฮเดรตสำหรับส่วนผสมน้ำแข็ง-เกลือกับเกลือแกง (H 2 O - NaCl) อยู่ที่ 21.2 ºC โดยมีความเข้มข้นของเกลือในสารละลาย 23.1% เมื่อเทียบกับน้ำหนักรวมของส่วนผสม ซึ่งเท่ากับเกลือประมาณ 30 กิโลกรัม ต่อน้ำแข็ง 100 กิโลกรัม ด้วยความเข้มข้นของเกลือที่เพิ่มขึ้นอีกจะไม่ลดลง แต่อุณหภูมิหลอมละลายของส่วนผสมเกลือน้ำแข็งจะเพิ่มขึ้น (รูปที่ 5.1)

รูปที่ 5.1 - การขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการแข็งตัวของสารละลายกับความเข้มข้นของเกลือในน้ำ

สารละลายยูเทคติกใช้สำหรับการทำความเย็นแบบไม่มีแรงบิด ในการทำเช่นนี้สารละลายเกลือยูเทคติกจะถูกเทลงในซีโรเตอร์ - แม่พิมพ์ที่ปิดสนิท - และแช่แข็ง ซีโรเตอร์แช่แข็งใช้สำหรับทำความเย็นเคาน์เตอร์ ตู้ ตู้เย็น กระเป๋าพกพา-ตู้เย็น ฯลฯ

การทำความเย็นด้วยน้ำแข็งแห้งจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็งในการระเหิด เช่น เมื่อดูดซับความร้อนให้เปลี่ยนจากสถานะของแข็งเป็นสถานะก๊าซโดยผ่านสถานะของเหลว คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำแข็งแห้งมีดังนี้ อุณหภูมิการระเหิดที่ความดันบรรยากาศ – 78.9°С ความร้อนของการระเหิด 574.6 กิโลจูล/กก.

น้ำแข็งแห้งมีข้อดีเหนือน้ำแข็งดังนี้:

เป็นไปได้ที่จะได้อุณหภูมิที่ต่ำกว่า

น้ำแข็งแห้ง 1 กิโลกรัมให้ความเย็นได้เกือบสองเท่าของน้ำแข็งแห้ง 1 กิโลกรัม

เมื่อเย็นลงจะไม่เกิดความชื้น นอกจากนี้ เมื่อน้ำแข็งแห้งระเหิดจะเกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นสารกันบูดที่ส่งเสริมการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ได้ดีขึ้น

น้ำแข็งแห้งใช้สำหรับขนส่งอาหารแช่แข็ง ทำความเย็นไอศกรีมบรรจุหีบห่อ ผลไม้และผักแช่แข็ง น้ำแข็งแห้งผลิตขึ้นโดยเทียมที่โรงงานคาร์บอนไดออกไซด์และเก็บไว้ในภาชนะพิเศษที่มีฉนวนกันความร้อนเพิ่มขึ้น

การผลิตความเย็นประดิษฐ์โดยใช้น้ำแข็ง เช่นเดียวกับการใช้ส่วนผสมในการทำความเย็น มีข้อเสียที่สำคัญ: กระบวนการที่ใช้แรงงานเข้มข้นในการเตรียมน้ำแข็งและการจัดส่ง ความยากในการควบคุมอัตโนมัติ และความสามารถด้านอุณหภูมิที่จำกัด

การระบายความร้อนด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกนั้นขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์ Peltier (ค้นพบโดย Jean Peltier ในปี 1834) สาระสำคัญก็คือภายใต้อิทธิพลของการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านวงจรของตัวนำหรือเซมิคอนดักเตอร์ 2 ตัวที่แตกต่างกันอุณหภูมิที่แตกต่างกันจะปรากฏที่ทางแยก (รูปที่ 5.2 ). หากอุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อความเย็นต่ำกว่าอุณหภูมิโดยรอบ ก็สามารถใช้เป็นเครื่องทำความเย็นได้ ความแตกต่างของอุณหภูมิที่สำคัญที่ทางแยกนั้นมาจากคู่ที่ประกอบด้วยเซมิคอนดักเตอร์ที่ทำจากสารประกอบบิสมัท พลวง ซีลีเนียม โดยเติมสารเติมแต่งจำนวนเล็กน้อย

รูปที่ 5.2 - แผนผังระบายความร้อนด้วยเทอร์โมอิเล็กทริก

ข้อดีของการระบายความร้อนด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกคือการไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวของเหลวทำงานไม่มีเสียงความน่าเชื่อถือและความทนทานในการทำงานข้อเสียคือการใช้พลังงานสูง อุปกรณ์ทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกใช้ในตู้เย็นและบาร์แช่เย็นบางประเภท

เมื่อพิจารณาถึงข้อเสียของวิธีการทำความเย็นข้างต้นทั้งหมด วิธีการทำความเย็นที่ใช้กันทั่วไปและสะดวกที่สุดในการปฏิบัติงานคือการทำความเย็นด้วยเครื่องจักร

การทำความเย็นด้วยเครื่องจักรเป็นวิธีการหนึ่งในการรับความเย็นโดยการเปลี่ยนสถานะการรวมตัวของสารทำความเย็นโดยต้มที่อุณหภูมิต่ำโดยกำจัดความร้อนของการกลายเป็นไอซึ่งจำเป็นสำหรับสิ่งนี้จากตัวทำความเย็นหรือตัวกลาง สำหรับการควบแน่นไอสารทำความเย็นในภายหลัง จำเป็นต้องเพิ่มความดันและอุณหภูมิเบื้องต้น

การใช้เครื่องทำความเย็นอย่างแพร่หลายในการค้านั้นอธิบายได้จากคุณสมบัติการดำเนินงานและข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจหลายประการ: การบำรุงรักษาอัตโนมัติของอุณหภูมิการจัดเก็บคงที่ขึ้นอยู่กับประเภทของผลิตภัณฑ์ สูง ความถ่วงจำเพาะการใช้ความสามารถในการทำความเย็นที่เป็นประโยชน์ ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ การซ่อมบำรุงและการซ่อมแซม ความสะดวกในการใช้งาน และการฆ่าเชื้อ

ความซับซ้อนของกลไกและอุปกรณ์ที่ดำเนินวงจรการทำความเย็นเรียกว่าเครื่องทำความเย็น สถานประกอบการค้าใช้เครื่องทำความเย็นแบบบีบอัด ซึ่งไอสารทำความเย็นถูกบีบอัดในคอมเพรสเซอร์โดยใช้พลังงานกล