Будова і принцип дії холодильної машини

Принципова схема холодильної машини наведена на рис. 8. Основними елементами машини є: випарник, компресор, конденсатор і терморегулюючий вентиль (ТРВ).

В випарник 2 поступає рідкий холодильний агент - хладон (фреон) при температурі

t < 0, °С. Відбираючи теплоту від продукту охолодження, він кипить і перетворюється в пару. Температура продукту охолодження в результаті здійснення цього процесу знижується до температури нижче температури навколишнього середовища. При кипінні хладону в випарнику підтримується понижений тиск.

Утворена в випарнику пара відсмоктується компресором 3, стискується ним до більш високого тиску. При цьому пара хладону перегрівається до температури вище температури навколишнього середовища. Із компресора стиснена перегріта пара хладону поступає в конденсатор 4, де вона охолоджується потоком повітря, яке подається примусово з допомогою вентилятора 5. В процесі охолодження температура пари хладону знижується до температури конденсації при тиску після компресора, а потім пара конденсується, віддаючи теплоту повітрю.

Гарячий рідкий хладон після конденсатора поступає в терморегулюючий вентиль 1. ТРВ виконує дві функції. По-перше, він змінює термодинамічні параметри робочого тіла. Це відбувається при дроселюванні хладону: при проходженні його через місцеве звуження і подальшому різкому розширенні знижується тиск хладону від тиску нагнітання після компресора до тиску всмоктування після випарника, а температура зменшується від t > 0, °С після конденсатора до t < 0, °С на вході в випарник.

По-друге, ТРВ змінює подачу холодильного агента в випарник в залежності від припливу теплоти від об'єкту охолодження (його температури) до холодильного агента.

Таким чином, холодильний агент, який циркулює в машині, не витрачається, а на виробництво хладону затрачується тільки механічна енергія, яку одержують від електродвигуна, що приводить в дію компресор і вентилятор.

Рис. 8. Принципова схема холодильної компресійної машини

Холодильні агенти

В малих холодильних машинах як холодоагенти використовують хладон-12 (фреон-12, міжнародний індекс R-12) і хладон-22 (R-22).

Хладон-12 (дифтордихлорментан CF₂Cl₂) найбільш поширений холодильний агент. Він являє собою безбарвний газ, значно важчий за повітря, з дуже слабим запахом. Запах стає примітним при наявності його в повітрі більш 20%, (слабий запах ефіру), а при наявності повітрі більш 30% по об'єму з'являються ознаки отруєння організму через нестачу кисню.

Хладон-12 дуже текучий. Він здатний проходити через дрібніші нещільності, де повітря або аміак пройти не можуть.

Рідкий хладон-12 розчиняє мастило, не горючий, не вибухонебезпечний, практично не розчиняє воду. При відсутності вологи в хладоні-12 він нейтральний до всіх металів, які застосовуються в машинобудуванні. Нерозчинена вода в холодильних установках навіть в невеликих кількостях сприяє корозії і, замерзаючи, створює льодяні пробки, які забивають вузькі проходи, найчастіше в дросельних пристроях. Температура кипіння хладону-12при атмосферному тиску (100 кПа) мінус 29°С.

Хладон-12 широко застосовується в холодильних машинах з температурою кипіння до мінус 30°С і конденсації до плюс 70°С. Найбільше поширення він має в малих і середніх холодильних установках, але його використовують також в установках великої продуктивності.

Хладон-22 має добрі термодинамічні і експлуатаційні властивості. Він більш отруйний, ніж хладон-12, не вибухонебезпечний і не горючий. Рідкий хладон-22 може розчиняти в 8 разів більше води, ніж хладон-12. Температура кипіння пари при нормальному тиску мінус 40,8°С.

Хладон-22 нешкідливий, але при великій концентрації в повітрі він може бути задушливим.

В мастилі хладон-22 розчиняється необмежено при температурах вище 20°С, при більш низьких температурах його розчинність обмежена.

Хладон-22 має велику текучість, з металами майже не взаємодіє.