По назначению Х. д. делятся на 4 категории: для хранения незамороженных продуктов (отсутствует низкотемпературное отделение), краткосрочного хранения (в течение нескольких сут) ,среднесрочного хранения (до 2 нед) и длительного хранения (до 3 мес) замороженных продуктов. Принадлежность Х. д. к той или иной категории определяется наличием низкотемпературного отделения и температурой воздуха в нём. Для информации потребителей Х. д., предназначенные для краткосрочного хранения, маркируют одной звёздочкой (температура в низкотемпературном отделении -6°С), среднесрочного - двумя (-12 °С), длительного хранения - тремя (не выше -18 °С). Все эти холодильники являются двухтемпературными. По конструктивному исполнению модели с двумя и тремя звёздочками бывают одно-, двух- и многокамерные. В двухкамерных имеется усиленная теплоизоляционная перегородка между камерами (низкотемпературной и с положительной температурой), и каждая из них снабжена отдельной дверью. Многокамерные холодильники оборудованы несколькими, по крайней мере тремя, камерами с отдельными дверями для хранения различных продуктов. По степени автоматизации обслуживания различают холодильники с ручным, полуавтоматическим и автоматическим удалением снегового покрова с испарителя. В зависимости от способа циркуляции воздуха в холодильнике различают Х. д. с естественной циркуляцией и с принудительной циркуляцией, создаваемой вентилятором.
В Х. д. с естественной конвекцией воздуха, маркированных тремя звёздочками, каждая камера, как правило, охлаждается отдельным испарителем. В Х. д. с принудительной циркуляцией воздуха вентилятор просасывает воздух сквозь испаритель, выполненный в виде трубчатого змеевика с пластинчатыми ребрами. Испаритель и вентилятор устанавливают обычно на задней стенке низкотемпературного отделения. Большая часть холодного воздуха (75-85%) подаётся в низкотемпературное отделение, а остальной - в камеру с положительной температурой. В этих холодильниках полностью устраняется оседание инея на продуктах и стенках. Влага, содержащаяся в воздухе, оседает на ребристо-трубном испарителе, размещенном за стенкой камеры, и поэтому в неё поступает только сухой воздух. Поскольку испаритель не контактирует с продуктами, обогрев его при оттаивании не влияет на температуру замороженных продуктов. Поэтому возможно производить оттаивание автоматически несколько раз в сутки. По исполнению Х. д. бывают стационарные, подразделяющиеся на напольные, настенные, встроенные (в кухонный или гостиный мебельный блок) и переносные (главным образом абсорбционные и термоэлектрические). Абсорбционные холодильники подразделяются, кроме того, в зависимости от источника нагрева на электрические, газовые, керосиновые и комбинированные. Наиболее распространены электрические Х. д. Ограниченное использование газовых холодильников объясняется, в основном, соображениями безопасности, а также неудобствами, связанными с подсоединением к газовой сети. Керосиновые применяются преимущественно на судах, а также в качестве переносных аппаратов.
Большинство выпускаемых Х. д. - компрессионные. Доля абсорбционных аппаратов в выпуске составляет 5-10%. Абсорбционные Х. д. по сравнению с компрессионными имеют большие габариты, массу, расход электроэнергии (в 1,5-2 раза) и меньший объём низкотемпературного отделения. Термоэлектрические Х. д. имеют очень ограниченное распространение, поскольку они дороги и уступают компрессионным по энергетическим показателям. В основном это холодильники малой ёмкости (до 60 л). Производство Х. д. организовано более чем в 60 странах. Ежегодно изготовляется свыше 25 млн. шт. СССР (в 1975 произведено 5600 тыс. шт.) наряду с США и Италией занимает ведущее место по объёму производства Х. д.
Л. Н. Вайн.
Рис. 2а. Двухкамерный холодильник с естественной циркуляцией воздуха: 1 - низкотемпературная камера; 2 - плюсовая камера; 3 - испаритель плюсовой камеры.
Рис. 1. Компрессионный холодильный агрегат: 1 - компрессор; 2 - испаритель; 3 - конденсатор; 4 - фильтр-осушитель; 5 - дроссельное устройство (капилярная трубка).
Рис. 2б. Двухкамерный холодильник с принудительной циркуляцией воздуха: 1 - низкотемпературная камера; 2 - плюсовая камера; 3 - испаритель плюсовой камеры; 4 - вентилятор.
Холодильник промышленный
Холоди'льник промы'шленный,сооружение, предназначенное для охлаждения, замораживания и хранения скоропортящихся пищевых и др. продуктов при низких температурах. Крупный Х. п., функционирующий как самостоятельное предприятие, включает: охлаждаемый склад с автомобильными и ж.-д. платформами, машинное и конденсаторное отделения холодильной установки,градирню, резервуары и насосную станцию оборотного водоснабжения, административно-бытовой корпус и др. здания и сооружения.
В зависимости от выполняемых функций Х. п. подразделяются на производственные, распределительные (для оптовой торговли), портовые, базисные, торговые (для торговой сети и общественного питания). Производственные Х. п. предназначены для холодной обработки и хранения охлажденных или замороженных пищевых продуктов (см. Охлаждение пищевых продуктов, Замораживание пищевых продуктов) и сооружаются в районах производства и заготовки продуктов, а также в центрах потребления. Эти холодильники могут быть цехами каких-либо пищевых предприятий (мясокомбинат, молочный комбинат и т.п.) или самостоятельным предприятием в местах заготовки, например, птицы, яиц (птично-яичные) и др. продуктов. Распределительные Х. п. предназначены для равномерного обеспечения промышленных центров и городов сезонными продуктами питания в течение всего года. При этих Х. п. часто сооружаются производственные цехи: по производству мороженого, «сухого льда» и жидкой углекислоты, фасовке масла и др. Такие комплексы называют хладокомбинатами. Портовые Х. п. служат для краткосрочного хранения грузов при их перегрузке с одного вида транспорта на другой, например с водного на железнодорожный, и строятся обычно в речных или морских портах. Базисные Х. п. предназначены для долгосрочного хранения продуктов, поступающих с производственно-заготовительных Х. п., с целью создания резервов. Торговые Х. п. ( холодильные шкафы, холодильные камерысборные) служат для краткосрочного хранения продуктов на торговых базах, в магазинах, столовых, ресторанах и т.п. Наряду с Х. п. общего назначения (хранение широкой номенклатуры продуктов) сооружаются специализированные - для хранения фруктов, овощей, яиц, солёных рыботоваров и др. На Х. п. предусматриваются холодильные камеры с различными температурными режимами: для хранения охлажденных продуктов (температура воздуха от 4 до -5 °С), для хранения мороженых продуктов (от -20 до -30 °С), а также камеры универсальные (от 0 до -30 °С), охлаждения (до -10 °С), замораживания (от -30 до -40 °С). Все холодильные камеры оборудуются теплоизоляционными дверями. Грузовые работы по приёму и выдаче грузов на Х. п. механизируются с помощью подъёмнотранспортных механизмов: грузовые лифты (для многоэтажных Х. п.), электропогрузчики, электрокары, грузовые тележки и т.д. Для хранения фруктов, овощей и др. продуктов сооружаются Х. п., в камерах которых наряду с требуемым температурно-влажностным режимом поддерживается определённый газовый состав воздуха (контролируемая газовая среда с повышенным содержанием азота или углекислого газа), что позволяет удлинить сроки хранения продуктов, улучшить качество и значительно сократить потери при хранении. Создание необходимого газового состава воздуха осуществляется газообменниками-диффузорами или газогенераторами. Ограждающие конструкции камер таких Х. п. должны иметь герметизирующую газоизоляцию (используются металлический лист с проваркой швов, резинобитумные мастики, специальные полимерные плёнки и др.). Двери камер делаются герметичными.
В зависимости от ёмкости, условий строительной площадки и т.д. Х. п. сооружаются одно- или многоэтажными (Х. п. ёмкостью 10 000 ти выше обычно многоэтажные). При строительстве Х. п. применяют различные сборные железобетонные унифицированные конструкции (колонны, балки, плиты и др.) и специальные облегчённые строительные конструкции: панели из профилированного алюминиевого или оцинкованного металлического листа со слоем холодильной изоляции (панели типа «Сэндвич»). Объёмно-планировочные решения зданий Х. п. принимаются с учётом сокращения капитальных затрат на строительство, обеспечения условий для максимальной механизации грузовых работ и создания оптимальных температурно-влажностных режимов, обеспечивающих сокращение потерь хранимых продуктов.
Лит.:Проектирование холодильников, М., 1972.
В. В. Васютович.
Холодильно-газовые машины
Холоди'льно-га'зовые маши'ны,установки для получения низкотемпературного холода (главным образом в интервале температур от 12 до 150 К) путём расширения сжатого газа. Характерная особенность Х.-г. м. заключается в том, что применяемое рабочее тело (гелий, водород, неон, азот или воздух) совершает весь холодильный цикл, оставаясь неизменно в газовой фазе. Как правило, Х.-г. м. представляет собой совокупность нескольких агрегатов ( рис. 1 ). Рабочее тело, сжатое в компрессоре, проходит через водяной или воздушный холодильник, где отводится теплота сжатия, и после предварительного охлаждения в теплообменнике-регенераторе поступает в расширительное устройство. Полученный после расширения холодный газ охлаждает в камере объект и либо через теплообменник-регенератор возвращается в компрессор на повторное сжатие (замкнутый цикл), либо выбрасывается в атмосферу (разомкнутый цикл). Вид расширительного устройства определяется выбранным способом расширения сжатого газа. В Х.-г. м. наиболее часто используются холодильные циклы,основанные на: дросселировании сжатого газа через суженное отверстие ( Джоуля - Томсона эффект ) ;расширении сжатого газа в детандере с производством внешней работы; расширении газа из постоянного объёма без совершения внешней работы. Цикл с дросселированием является самым простым, но термодинамически малоэффективным и поэтому применяется только для очень малых Х.-г. м. (т. н. микроохладителей). Благодаря высокой эффективности наибольшее распространение получили Х.-г. м. с детандерами, а среди них установки типа «Филипс», которые обычно представляют собой комбинацию в одном блоке компрессора, теплообменника-регенератора и детандера. Работают по обратному холодильному циклу Стирлинга, состоящему из двух изотерм и двух изохор. По теоретической эффективности этот цикл равноценен Карно циклу.Х.-г. м. с детандерами строятся на холодопроизводительность от нескольких вт(при 12-15 К) до десятков квт(при 77 К). Для Х.-г. м. небольшой производительности наряду с детандерными циклами применяется также цикл, предложенный в 1959 Джиффордом и Мак-Магоном (т. н. тепловой насос), где использовался эффект охлаждения при расширении без совершения внешней работы. Основной элемент машины ( рис. 2 ) - пластмассовый поршень-вытеснитель, перемещающийся в тонкостенном цилиндре с объёмами V 1(тёплый) и V 2(холодный), которые соединены через высокоэффективный регенератор с насадкой из тонкой металлической сетки. Давление газа в обоих объёмах практически одинаково, и при перемещении поршня работа не совершается. Заполнение системы сжатым газом начинается при V 1= 0. При движении поршня вверх вошедший газ охлаждается в регенераторе, расширяется и охлаждается в объёме V 1,отводя при этом теплоту от объекта охлаждения. При обратном движении поршня газ подогревается в регенераторе и покидает систему при температуре, превышающей температуру поступившего из компрессора газа. Разность энтальпий входящего и выходящего потоков газа определяет холодопроизводительность цикла. Энергия, отнятая от охлаждаемого объекта, передаётся в окружающую среду в виде теплоты. Термодинамическая эффективность такого цикла ниже, чем у циклов с детандером. Однако Х.-г. м., работающие по данному циклу, компактны, просты по конструкции, легко могут быть выполнены в виде многоступенчатой системы, что позволяет получить весьма низкие температуры (80-100 К при одной ступени и 14-20 К при трёх).
Х.-г. м. применяются для охлаждения приёмников излучения, квантовых усилителей (мазеров) и т.д., а также для сжижения газов.
Лит.:Архаров А. М., Низкотемпературные газовые машины, М., 1969; Техника низких температур, М., 1975.
А. Б. Фрадков.
Рис. 2. Схема холодильно-газовой машины Джиффорда - Мак-Магона: К - компрессор; 1 - цилиндр; 2 - поршень-вытеснитель; 3 - регенератор; 4 - охлаждаемый объект; 5 - впускной клапан; 6 - выпускной клапан.
Рис. 1. Принципиальная схема холодильно-газовой машины: К - компрессор; Х - холодильник; Т-Р - теплообменник-регенератор; РУ - расширительное устройство; Н - охлаждаемый объект.
Холодильные рассолы
Холоди'льные рассо'лы,см. в ст. Холодильные теплоносители.
Холодильные теплоносители
Холоди'льные теплоноси'тели,хладоносители, жидкие или газообразные вещества, применяемые в холодильных установках как промежуточная среда для переноса теплоты от охлаждаемого тела к кипящему в испарителе холодильной машины холодильному агенту (хладагенту). Установки с Х. т. применяются в тех случаях, когда непосредственное охлаждение тела с помощью кипящего хладагента оказывается невозможным, затруднительным или невыгодным, например при разветвлённости сети холодопотребителей или их удалённости от машинного зала. К Х. т. предъявляется ряд требований: низкая температура замерзания, небольшая вязкость, высокие значения теплоёмкости и теплопроводности, нетоксичность, взрывобезопасность, нейтральность к конструкционным материалам и т.д. В качестве Х. т. используются водные растворы солей (холодильные рассолы): хлорида натрия (для температур до -15 °С), хлорида магния (до -27 °С), хлорида кальция (до -45 °С). В низкотемпературных установках применяются антифризы и фреоны:водные растворы пропиленгликоля (до -47 °С) и этиленгликоля (до -60 °С), фреон-30 (до -90 °С), фреон-11 (до -100 °С). В установках для охлаждения (кондиционирования) воздуха при положительных температурах в качестве Х. т. используют воду.
В. А. Гоголин.
Холодильные циклы
Холоди'льные ци'клы,обратные круговые термодинамические процессы, в результате которых теплота переходит от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой за счёт затраты работы. Х. ц. используются в холодильных машинах, холодильно-газовых машинах.Практически наиболее широко применяются Х. ц., основанные на испарении жидкости, использовании Джоуля - Томсона эффекта,расширении рабочего тела в детандере.С помощью этих Х. ц. можно получать низкие температуры, вплоть до ~ 0,3 К. Одним из наиболее энергетически выгодных (см. Холодильный коэффициент ) является обратный Карно цикл.К нему приближается цикл идеальной парокомпрессионной холодильной машины, представленный на рис . Цикл состоит из двух адиабатических процессов ( 1-2, 3-4) и двух изотермических процессов ( 4-1, 2-3) .В этом цикле в испарителе холодильной машины происходит кипение хладагента (линия 4-1) при температуре T oи давлении p kза счёт теплоты охлаждаемой среды. Испарившийся хладагент отсасывается компрессором, адиабатически ( энтропия S-const) сжимается в нём до давления p kи температуры T k(линия 1- 2) и подаётся в конденсатор,где происходит его конденсация (линия 2-3) при неизменных давлении и температуре. Отвод теплоты конденсации осуществляется охлаждающей жидкостью или воздухом. Полученный жидкий хладагент возвращается в испаритель через расширительный цилиндр - детандер, в котором происходит адиабатическое понижение давления и температуры (линия 3-4) до исходных значений ( p 0и T 0) .Процесс сопровождается частичным испарением хладагента. В реальной парокомпрессионной холодильной машине, в отличие от идеальной, Х. ц. идёт с перегревом паров при сжатии в компрессоре, кроме того, вместо детандера здесь имеется регулирующий вентиль, и поэтому процесс расширения хладагента не адиабатический, а изоэнтальпийный. Всё это приводит к снижению значения холодильного коэффициента. Для повышения энергетической эффективности в реальных холодильных машинах применяются усложнённые Х. ц. В области умеренных температур охлаждения при одноступенчатом сжатии хладагента используют циклы с регенеративным теплообменом. Для достижения температур ниже -30 °С в парокомпрессионных холодильных машинах обычно применяют многоступенчатые, каскадные и др. Х. ц. Холод получают также с помощью Х. ц., в которых в процессе их осуществления не происходит фазовых превращений (испарение, конденсация) хладагента. В воздушно-расширительных холодильных машинах используется Х. ц., состоящий из двух адиабат и двух изобар. В этом цикле хладагент (воздух) засасывается из охлаждаемого помещения компрессором, адиабатически сжимается в нём и далее, пройдя охладитель, адиабатически расширяется в детандере и с температурой -70 °С и ниже поступает в охлаждаемое помещение, после чего цикл повторяется. Энергетически более выгодным является регенеративный Х. ц., состоящий из двух изотермических и двух изохорных процессов (обратный цикл Стирлинга); используется в холодильно-газовых машинах типа «Филипс» и позволяет получать криогенные температуры.
Лит.:Справочник по физико-техническим основам криогеники, 2 изд., М., 1973.
В. А. Гоголин.
Холодильный цикл идеальной парокомпрессионной машины: r - давление; i - энтальпия.
Холодильный агент
Холоди'льный аге'нт,хладагент, рабочее вещество холодильной машины,которое при кипении или в процессе расширения отнимает теплоту от охлаждаемого объекта и затем после сжатия передаёт её охлаждающей среде (воде, воздуху и т. п.). К Х. а. предъявляется ряд требований: они должны иметь низкую температуру кипения при давлениях выше атмосферного (во избежание подсоса воздуха), умеренные давление и температуру конденсации, низкую температуру затвердевания и высокую критическую температуру, большую теплоту парообразования при малых удельных объёмах паров, малую теплоёмкость и высокую теплопроводность. Кроме того, желательно, чтобы Х. а. были взрывобезопасными, нетоксичными, негорючими, нейтральными к конструкционным материалам, инертными к смазке и т. д. В зависимости от температуры кипения при атмосферном давлении Х. а. подразделяют на 3 группы: высокотемпературные (выше -10 °С), умеренные (ниже -10 °С) и низкотемпературные (ниже -50 °С). Основными Х. а. являются аммиак, фреоны(хладоны) и некоторые углеводороды. Аммиак относится к группе умеренных Х. а. Достоинствами аммиака являются его низкая стоимость и высокие теплофизические показатели. К недостаткам относятся токсичность, взрывоопасность. Аммиак также разрушительно воздействует на медь и её сплавы. Фреоны в большинстве случаев безвредны и негорючи; насчитывается свыше 50 различных фреонов и их смесей, применяемых во всех температурных группах. Наиболее распространены фреон-12, фреон-22 (относятся к умеренным Х. а.) и фреон-13 (низкотемпературный Х. а.). Углеводороды (этан, пропан, этилен) имеют низкую температуру замерзания, но взрывоопасны; применяются в крупных и средних холодильных установках в нефтехимической и газовой промышленности. В пароэжекторных и работающих на водном растворе бромистого лития (бромистолитиевых) абсорбционных холодильных машинах Х. а. служит вода. В холодильно-газовых машинах в качестве Х. а. в основном используются такие газы, как гелий, водород, азот, воздух.
Лит.:Богданов С. Н., Иванов О. П., Куприянова А. В., Холодильная техника. Свойства веществ. Справочник, 2 изд., Л., 1976.
В. А. Гоголин.
Холодильный агрегат
Холоди'льный агрега'т,конструктивное соединение в единую сборочную единицу всех или части элементов холодильной машины.Х. а. имеет общую раму или общий каркас, а в ряде случаев он монтируется на какой-либо из элементов (узлов), входящих в его состав. Этот элемент (обычно один из теплообменных аппаратов) должен иметь достаточную массу и габариты для возможности крепления к нему остальных входящих в состав агрегата сборочных узлов. Сборка Х. а. производится в заводских условиях. Это обеспечивает значительное повышение качества сборки, герметизации, очистки и осушки сравнительно с монтажом разрозненного холодильного оборудования на объекте эксплуатации. Х. а. поставляются заполненными холодильным агентом или инертным газом (азот), а содержащие компрессор - и смазочным маслом. Монтаж агрегата сводится к установке на фундаменте (если он требуется) и присоединению к коммуникациям теплоносителя, воды и электроэнергии. К Х. а. предъявляются требования: компактности и отсутствия выступающих за габариты деталей, неудобных для упаковки, удобства демонтажа и ремонта сборочных элементов, сведения к минимуму протяжённость трубопроводов и арматуры, по возможности одностороннее обслуживание. На сторону обслуживания выносятся щиты управления, контрольно-измерительные приборы, приборы автоматики. Агрегатируют все типы холодильных машин: парокомпрессионные, абсорбционные, пароэжекторные, воздушные. Пример высшей степени агрегатирования - холодильники домашние и кондиционеры.
В. Л. Цирлин.
Холодильный компрессор
Холоди'льный компре'ссор,компрессор, входящий в состав холодильной парокомпрессионной машины; служит для отсасывания паров холодильного агента (хладагента) из испарителя и нагнетания их в конденсатор.Одна из важнейших характеристик Х. к. - обеспечиваемая им холодопроизводительность холодильной установки, которая при заданном хладагенте и температурном режиме работы холодильной машины пропорциональна объёмной (массовой) производительности Х. к. В зависимости от применяемых хладагентов, требуемой объёмной производительности и др. специфических условий в холодильной технике используются различные типы компрессоров: поршневые, ротационные, винтовые, центробежные. По принципу действия Х. к. аналогичны компрессорам для сжатия воздуха и газов. Однако они имеют и ряд особенностей, связанных с условиями работы холодильной машины, термодинамическими и физико-химическими свойствами паров применяемых хладагентов. Для Х. к. характерна, например, работа с различными значениями перегрева пара. К Х. к. предъявляются такие требования, как допустимость одноступенчатого сжатия при значительно больших отношениях давлений нагнетания и всасывания, чем у воздушных компрессоров (до 10-12, а у некоторых Х. к. специальных конструкций до 25-30), возможность регулирования объёмной производительности, снижение неуравновешенных усилий, габаритов, массы, малошумность (особенно для Х. к., применяемых в бытовой технике и системах кондиционирования воздуха). В поршневых Х. к. это привело к созданию многоцилиндровых конструкций в едином герметическом корпусе (блок-картере), находящемся под давлением паров хладагента. Блок-картерные Х. к. хорошо уравновешены и могут работать с высокой частотой вращения (25-50 сек –1). В случаях применения хладагентов, инертных по отношению к обмоткам электродвигателя, последний встраивают непосредственно в корпус компрессора. В зависимости от степени герметизации такие компрессоры подразделяются на бессальниковые (т. н. полугерметичные) с корпусом, имеющим разъёмы для доступа к клапанам и механизму движения, и герметичные - с неразъёмным (заваренным) кожухом. Бессальниковые компрессоры (поршневые, винтовые, центробежные) выполняют в широком диапазоне производительности с мощностями приводящих электродвигателей до 500 квт.Герметичные Х. к. (поршневые и ротационные) применяются для сравнительно малой (до нескольких квт) холодопроизволительности ( холодильники домашние и кондиционеры,торговое холодильное оборудование).