Substancje Naturalne

Wodę można stosowac jako czynnik chłodniczy tylko przy temperaturach parowania powyżej 0 stopni C. W jej przypadku w porównaniu z czynnikami grupy CFC wymagane są od do 200 razy większe strumienie objętościowe, a to oznacza duzy nakład środków technicznych na wykonanie urządzenia. Głównym obszarem zastosowania wody są np. przemysłowe urządzenia chłodniczo absorpcyjne.

Powietrze od dawna znane jest jako czynnik chłodniczy. Na przykład w latach 50-tych urządzenia powietrzne stosowano do klimatyzacji samolotów. Podjęto również próby ich zastosowania w transporcie kolejowym. W przeciwieństwie do urządzeń chłodniczych sprężarkowych wykorzystujacych niskowrzące płyny robocze, powietrze używane jest w urządzeniach chłodniczych gazowych, w których realizowany jest obieg Joule’a. W urządzeniach tych powietrze spręża się, następnie odprowadza ciepło i wreszczie rozpręża do niskiego ciśnienia temperatur i w związku z tym może odbierać ciepło z przestrzeni chłodzonej. Obieg taki może być otwarty lub zmknięty, zależnie od tego czy to samo powietrze, czy też powietrze z otoczenia, będzie sprężane w sprężarce. Energetycznie takie urządzenia są korzystne dopiero przy temperaturze poniżej -40 stopni C.

Węglowodory biorąc pod uwagę zużycie energii, zgodność z materiałami konstrukcyjnymi i rozpuszczalność w olejach mineralnych, są znakomitymi czynnikami chłodniczymi. Jednak palność oraz niebezpieczeństwo wybuchu ogranicza obecnie obszar ich zastosowania do małych zwartych urządzeń chłodniczych i pomp ciepła.

Dwutlenek węgla jest substancją niepalną i nietoksyczną, charakteryzującą się niewielkim szkodliwym wpływem na środowisko. Urządzenia chłodnicze na CO2 w porównaniu do pracujących z czynnikami grupy CFC posiadają jednak dwukrotnie większe zużycie energii. Ciśnienia w układach nim napełnionych są bardzo wysoki (ok. 100 bar), stąd też komponenty i przewody rurowe muszą gwarantować znaczną wytrzymałość. Wady te ograniczają szersze zastosowanie tego płynu roboczego.

Amoniak jest najstarszym znanym czynnikiem, który ma obecnie, tak jak i dawniej, szerokie zastosowanie w przemysłowych urządzeniach chłodniczych w zakresie wydajności od 100 do 5000 kW. Głównymi dziedzinami jego zastosowań są wielkie chłodnie, masarnie, mleczarnie, browary i centra sportowe. Z powodu wprowadzenia zakazu stosowania związków CFC w nowo budowanych urządzeniach, obecnie rozszerza się jego zastosowanie również do mniejszych wydajności. Wykorzystując nową technikę rozwiązań konstrukcyjnych urządzeń, z bezpośrednim odparowaniem czynnika w parowniku doprowadzanego np. przez termostatyczny zwór rozprężny i wynikające stąd niewielkie napełnienia tego aparatu, staje się możliwe konstruowanie zwartych urządzeń przeznaczonych do chłodzenia wody lub solanki również o niższych wydajnościach, od około 10 kW. Skutkiem swej dużej toksyczności amoniak nie może jednak zastąpić związków typu CFC we wszystkich zastosowaniach.

Czynniki Chłodnicze

Czynnik chłodniczy to substancja robocza uczesnicząca w wymiarze ciepła w urządzeniu chłodniczym lub pompie ciepła, która pobiera ciepło przez odparowanie w niskiej temperaturze i przy niskim ciśnieniu, a oddaje przez skraplanie przy odpowiednio wyższej temperaturze i wyższy, ciśnieniu. W związku z tym, że zgodnie z drugą zasada termodynamiki, jaki transport ciepła nie może zachodzić samoistnie, należy dla realizacji procesu sprężania dostarczyć pewnej ilości energii.

W najczęściej stosowanych urządzeniach chłodniczych, pracujacych z niskowrzącymi płynami roboczymi, wykorzystuje się ich znaczne ciepło utajone przy zmianach stanu skupienia do odbierania ciepła z ochładzanej przy niskiej temperaturze i pod niskiem ciśnieniem, a skrapla się oddając ciepło w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem. Zmienia się przy tym koleno jego stan, ponieważ ulega on odparowaniu, jest sprężany, skrapla się i wreszcie zostaje zdławiony.

Substancje przeznaczone do stosowania w urządzeniach chłodniczych powinny charakteryzować się następuującymi własnościami:

• niską jednostkową teoretyczną pracą sprężania (niskim nakładem energii),
• niską jednostkową wydajnością chłodniczą, zapewniającą mniejszy strumień krążącego w układzie czynnika, a to umożliwia zastosowanie mniejszej sprężarki,
• wysokimi współczynnikami przejmowania ciepła, w procesach skraplania i odparowania, zapewniajacymi małe powierzchnie wymienników ciepła,
• zerowym potencjałem niszczenia stratosferycznej warstwy ozonowej (ODP),
• zerowym potencjałem efektu cieplarnianego (GWP),
• brakiem negatywnego oddziaływania na materiały konstrukcyjne i uszczelnienia,
• brakiem własności niszczących olej smarny, tzn. nie powinny z nim wchodzić w reakcje chemiczne,
• brakiem własności toksycznych, palnych i wybuchowych,
• trwałością przy stosowanych ciśnieniach i temperaturach (nie powinny ulegać rozkładowi),
• możliwością łatwego wykrywania ewentualnych nieszczelności w instalacji,
• przy stosowanych temperaturach skraplania niewysokimi występujacymi przy nich ciśnieniami nasycenia, aby móc stosować lekkie konstrukcje sprężarek,
• niskiem punktem krzepnięcia,
• wyosko położonym punktem krytycznym
• niską cenę.

Dotychczas nie istnieje czynnik chłodniczy, który spełniałby wszystkie wymagania. W związku z tym inżynier chłodnictwa musi dokonać kompromisowych wyborów, i dla każdego zastosowania (wielkość urządzenia, jego typ, temperatura parownia) dobierać odpowiedni płyn roboczy.

Zawory bezpieczenstwa

Zadaniem zaworów bezpieczeństwa jest zabezpieczenie urządzeń chłodniczych przed zniszczeniem, wywołanym niedopuszczalnie wysokim ciśnieniem wewnetrznym. Rozróżnia się zawory bezpieczeństwa przeznaczone do zbiorników ciśnieniowych oraz zawory przelewowe do sprężarek. Zawory bezpieczeństwa przy przekroczeniu nastawionego na nich ciśnienia tak długo wypuszczają czynnik chłodniczy do otoczenia, aż ciśnienie w miejscu ich zainstalowania opadnie do ustalonej wielkości. W celu ochrony środowiska przed emisją czynników syntetycznych tzw. freonów, należałoby montaż zaworu bezpieczeństwa połączyć z zainstalowaniem wystarczająco dużego zbiornika czynnika chłodniczego, który wymagałby stałego wychładzania.

Filtr przewodu ssawnego

Filtr przewodu ssawnego posiada szczególnie drobne sito lub wkład filtrujący. Montowany jest on bezpiśrednio przed sprężarką po jej stronie ssawnej. W średnich i dużych urządzeniach chłodniczych należy go stosować obowiązkowo, aby odfiltrować pochodzące z instalacji i wypłukiwane przez czynnik wióry, nagar, brud czy resztki lutu i dzięki temu skutecznie chronić srężarkę.

Sprężarka – wiki 2

Rodzaje sprężarek

Podział ze względu na stosunek sprężania

* wentylatory dla π < 1.13 (przyrost ciśnienia nie przekraczający 10 kPa)
* dmuchawy dla 1.13 < π < 3
* kompresory[1] dla π > 3

Sprężarki – wiki 1

Sprężarka – maszyna energetyczna, której zadaniem jest podwyższenie ciśnienia gazu[1] lub wymuszenie jego przepływu (nadanie energii kinetycznej).

W sprężarce ciśnienie ssawne – ps jest nieznacznie niższe od ciśnienia atmosferycznego (na tyle tylko by zachować zdolność ssania), zaś ciśnienie tłoczne pt znacznie wyższe od atmosferycznego, jak na to wskazuje parametr π.

Sprężarki, w których ps jest znacznie niższe, a pt tylko nieznacznie wyższe od ciśnienia otoczenia, nazywane są pompami próżniowymi.

Sprężarka

Sprężarka jest zasadniczym elementem składowym urządzenia chłodniczego, stąd bardzo często określa się ją jako jego serce.

Zadaniem sprężarki jest zasysanie pary czynnika chłodniczego o niskim ciśnieniu oraz niskiej temperaturze i spężanie jej do wysokiego ciśnienia i zwykle wysokiej temperatury.

Szybkie schładzanie mięsa

W celu zapobieżenia szybkiemu zepsuciu mięsa przez mikroorganizmy dąży się do jak najszybszego jego schłodzenia. Dążenie to znajduje swoje odzwierciedlenie w nowoczesnej przemysłowej technice uboju i obróbki mięsa poprzez zastąpienie tradycyjnych etapów przygotowawczych jego składowania oraz wstępnego schładzania, nowoczesnymi technologiami szybkiego schładzania przy coraz niższych temperaturach i coraz większych szybkościach przepływu powietrza.

Pomieszczenia do rozbierania i przygotowywania mięsa

W Stanach Zjednoczonych dokonuje się rozbioru i przygotowywania mięsa zaraz po uboju, a zatem w stanie ciepłym, natomiast w krajach Unii Europejskiej przerabia sie mięso uprzednio schłodzone do około +2 stopni C. W związku z tym w pomieszczeniach produkcyjnych musi byc utrzymana temperatura około +10 stopni C przy wilgotności 60 do 70%, tak aby nie przekroczyć punktu rosy powietrza i uniknąć tym samym wkraplania wody na mięsie. Źródłem napływu powietrza do stanowiska roboczego może być na przykład system wentylacyjny z kanałami tekstylnymi lub specjalna sufitowa chłodnica charakteryzująca sie niewielkim przepływem powietrza, umieszczona nad stanowiskiem roboczym, np typu BK firmy Guntner.

Zasady wyznaczania obciążenia cieplnego chłodni

Podstawą do obliczeń obciążenia cieplnego chłodni są pierwsza i druga zasada termodynamiki, które można sformułować następująco:

• Pierwsza zasada
  

  
  W układzie zamkniętym energia nie może zniknąć, a jedynie zmienić się w inną formę energii. Energia cieplna i mechaniczna są równoważne

• Druga zasada
  

  Ciepło przepływa zawsze od ciała o wyższej temperaturze do ciała o niższej temperaturze.