Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов - Способы охлаждения и типы холодильных машин

Для искусственного охлаждения используют специальные холодильные машины.
Холодильные машины разделяют по способу охлаждения, принципу работы, назначению, холодопроизводительности, объему рабочей камеры и т. д.
В холодильных машинах сельскохозяйственного назначения используют в основном следующие способы охлаждения: фазовое превращение вещества при кипении и термоэлектрический эффект.
Фазовое превращение вещества при кипении — процесс перехода его из жидкого в парообразное состояние с отбором тепла от охлаждаемой среды. Рабочую жидкость, посредством которой происходит отбор и передача тепла, называют холодильным агентом (хладоагентом).
В холодильных машинах наиболее распространены фреон-12 и аммиак, которые имеют низкую температуру кипения. При атмосферном давлении температура кипения фреона-12 составляет минус 29,8°С, а аммиака минус 33,6°С.
По принципу работы холодильные машины с фазовым превращением вещества подразделяют на компрессионные и адсорбционные.

Рис. 16.1. Схема термоэлектрической холодильной машины:
1 — источник постоянного тока; 2— радиатор (теплообменник); 3 — полупроводник; 4 — нагреваемая среда; 5 — холодный спай; 6— охлаждаемая среда; 7 — горячий спай.
Компрессионная холодильная машина основана на превращении механической энергии электродвигателя компрессора в энергию сжатия и конденсации паров хладагента с последующим кипением в испарителе и отбором тепла от охлаждаемой среды.
Абсорбционная холодильная машина основана на том же физическом принципе, что и компрессионная, однако рабочий цикл здесь совершается не за счет механической энергии, а за счет тепловой.
Машина работает на смеси двух веществ (так называемой бинарной смеси), из которых одно является собственно хладоагентом, а другое абсорбентом, то есть веществом, поглощающим или растворяющим пары хладагента после кипения.
Преимуществом абсорбционных холодильников перед компрессионными является отсутствие движущихся частей, простота устройства и полная бесшумность в работе. Однако абсорбционные холодильные машины менее экономичны в работе, имея повышенную температуру внутри холодильной камеры.
Термоэлектрическая холодильная машина основана на эффекте термоэлектрического охлаждения и нагрева. При пропускании постоянного тока по цепи, состоящей из двух разнородных металлов, образующих термоэлектрический элемент (рис. 16.1), один из спаев нагревается, другой — охлаждается. При изменении направления тока на противоположное спай, который ранее нагревался, будет охлаждаться, а другой спай, который раньше охлаждался, будет нагреваться. Значительную разность температур на спаях получают в парах, составленных из полупроводниковых материалов (соединения висмута, сурьмы, селена с добавлением различных присадок).
Следует отметить, что преобразование электрической энергии в холодильных установках позволяет на 1 кВт-ч затраченной энергии одновременно получать до 2...5 кВт-ч полезно используемой тепловой энергии. Такие установки для комплексного использования энергии называют электротепловыми насосами.