Глава 23. ХОЛОДИЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ УСТАНОВКИ
ОБОРУДОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ КОМПРЕССИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН
В сельскохозяйственном производстве широко распространены компрессионные холодильные машины, как наиболее экономичные и универсальные.
В соответствии с принципом работы холодильной машины энергия, затраченная электродвигателем компрессора, теряется в виде теплоты, передаваемой конденсатором окружающей среде (воздуху или воде).
Количество теплоты, которое можно отвести из холодильной камеры, отнесенной к энергии, подведенной к электродвигателю компрессора, называется удельной холодопроизводительностью или коэффициентом преобразования энергии Кп. Эта величина безразмерная и зависит от физических свойств хладоагента, конструкции холодильной машины, температуры конденсации хладоагента.
Теоретический коэффициент преобразования энергии Кпт аммиачных и фреоновых холодильных машин в зависимости от температуры конденсации, переохлаждения и испарения приведен в таблице 23.1. Переохлаждение хладоагента повышает эффективность работы холодильной машины и осуществляется либо в самом конденсаторе, либо в специальном теплообменнике (переохладителе), который устанавливается за конденсатором.
Действительный коэффициент преобразования энергии из-за несовершенства работы компрессора и наличия трения в механизме машины ниже теоретического на 30... 40%.
Компрессоры работают в диапазоне температур кипения от 5 до 30°С для аммиака и от 10 до 30°С для фреона-12. Температура конденсации для аммиака не выше 40°С, для фреона не выше 65°С при разности давлений конденсации и кипения не выше 12-105 Па, а отношение этих давлений обычно равно 9.
Мощность (кВт), потребляемую двигателем компрессора, можно определить, пользуясь табличными данными по формуле
(23.1)
Таблица 23.1
Теоретический коэффициент преобразования энергии холодильных машин
где Qo — холодопроизводительность установки, кДж/ч; Кт и /Спд — теоретический и действительный коэффициенты преобразования энергии; г]Е — к. п. д. холодильной машины (0,6... 0,7); т]д — к. п. д. электродвигателя.
Компрессионные холодильные машины отличаются по роду хладоагента (аммиачные, фреоновые и др.), по холодопроизводительности (малые — до 42 МДж/ч, средние — до 375 МДж/ч и крупные — свыше 375 МДж/ч), по способу охлаждения (системы с непосредственным и рассольным охлаждением), а также по другим признакам.
В сельском хозяйстве наиболее распространены машины малой и средней холодопроизводительности.
Конструкции фреоновых и аммиачных машин аналогичны, за исключением того, что размер цилиндров фреоновых компрессоров больше, чем аммиачных, при одинаковой холодопроизводительности. Из-за большой плотности фреона-12 и сравнительно (с аммиаком) высокой вязкости диаметры трубопроводов и проходные отверстия клапанов принимают в 2 раза большими, чем в аммиачных машинах.
Рис. 23.1. Принципиальная схема автоматической фреоновой холодильной установки с воздушным компрессором:
1 — компрессор; 2 — конденсатор; 3 — ресивер; 4 — фильтр;
5 — терморегулирующий вентиль; 6— испаритель; 7 — реле давления.
Большинство фреоновых машин оборудуется воздушным охлаждением, а аммиачных — водяным. Они выпускаются полностью агрегатированными или в виде двух агрегатов — компрессорноконденсаторного и испарительно-регулирующего.
Экономичная работа холодильной машины обеспечивается эффективностью теплообмена конденсатора с охлаждаемой средой и испарителя с охлаждаемым продуктом (или средой) путем поддержания заданных значений температуры и давления хладоагента в системе.
Сравнительно простая технологическая схема холодильной установки показана на рисунке 23.1. В ней предусмотрены два автоматических прибора: сильфонный терморегулируюший вентиль и реле давления. Терморегулирующий вентиль 5, термобаллон которого прижат к всасывающему трубопроводу на выходе из испарителя, регулирует заполнение испарителя жидким фреоном.
Реле давления 7, включенное между, всасывающей и нагнетательной линиями компрессора 1, регулирует общую холодопроизводительность машины путем периодического включения и выключения компрессора. Если холодопотребление уменьшается, то давление кипения при работе компрессора понижается, разность давлений возрастает и компрессор включается. Обратное включение его произойдет тогда, когда разность давлений снизится до значения, на которое отрегулировано реле давления.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА
Молоко — ценный, но скоропортящийся продукт. Чтобы повысить стойкость молока при хранении, его необходимо охлаждать немедленно после первичной обработки до определенной температуры в зависимости от сроков хранения: 
Оборудование для охлаждения молока включает в себя охладители молока и аппараты для охлаждения промежуточного хладоагента (воды, рассола).
При охлаждении молоко отдает теплоту промежуточному хладоагенту (кДж/ч);
(23.2)
где Got — производительность охладителя, кг/ч; ст — массовая теплоемкость молока, кДж/(кг-°С); О] и #2 — температура молока до и после охлаждения, °С.
В общем случае расход хладоагента (кг/с) будет в несколько раз больше количества молока, прошедшего через охладитель в единицу времени
(23.3)
где я — коэффициент кратности расхода (для воды /1=2,5... 3,0, для рассола п= 1,5 ... 2,5).
Для получения и аккумулирования искусственного холода на фермах используют автоматизированные фреоновые холодильные установки типа МХУ с холодопроизводительностью от 12,6 до 50,2 МДж/ч. Основные узлы установок МХУ следующие: компрессор, воздушный конденсатор, ресивер, фильтр-осушитель, вентилятор, теплообменник, испаритель, терморегулирующий вентиль, реле давления и насос.
На рисунке 23.2 показана электрическая схема холодильной установки МХУ-8С с холодопроизводительностью 33,5 МДж/ч.
Установка может работать в трех режимах: автоматическом, ручном и в режиме намораживания льда.
Рис. 23.2. Принципиальная электрическая схема холодильной установки МХУ-8С.
В автоматическом режиме переключатель S2 ставят в положение «Л». Промежуточное реле К1 получает питание и замыкающими контактами включает магнитный пускатель электродвигателей компрессора и вентилятора КЗ.
Если температура хладоагента снизится до 2°С, размыкаются контакты термодатчика Е1, лишая питания реле К4 и магнитный пускатель КЗ, который отключает холодильную установку. Когда температура повысится до 2,5°С, контакт датчика Е1 замыкается и установка опять включается. В дальнейшем этот цикл повторяется.
В ручном режиме переключатель S2 ставит в положение «Я», срабатывает пускатель КЗ и включает в работу двигатели компрессора и вентилятора.
Электродвигатель насоса во всех случаях включают вручную тумблером S1.
Отключают установку, ставя переключатель в положение «О».
В режиме намораживания льда переключатель S2 ставят в положение «Л», и установка включается в работу. При достаточном намораживании льда температура паров фреона во всасывающем трубопроводе понизится и термореле Е2, настроенное на заданную температуру, разомкнет свои контакты и отключит холодильную установку. Повторное включение установки возможно лишь при повышении температуры и отключении, а затем включении вводного автомата F1.
Установка отключается также, если значения давления или нагнетания выходят из заданных пределов настройки реле давления Е3.
