Большая энциклопедия техники

Холодильные машины различаются по характеру работы хладоносителя (ее рабочего вещества) и бывают парокомпрессионными, пароэжекторными, абсорбционными, воздушно-расширительными. Работа холодильной машины основана на совершении ее хладагентом холодильного цикла – обратного круговорота термодинамического процесса. Парокомпрессионные, пароэжекторные и абсорбционные машины осуществляют охлаждение тела за счет кипения жидкостей, имеющих низкую температуру кипения. Воздушно-расширительные холодильные машины охлаждают тело при помощи расширения сжатого воздуха в специальном устройстве – детандере. Способ длительного хранения продуктов или других веществ при помощи их охлаждения, т. е. в охлажденном виде, был известен давно, и это способствовало созданию таких холодильных устройств. Но произошло это только с общим ростом машиностроения в XIX в. Самые первые холодильные машины появились в 1810 г. в Великобритании – конструктор Дж. Лесли; в 1850 г. во Франции – конструктор Ф. Карре; в 1878 г. в Германии – конструктор Ф. Виндхаузен. Самая первая машина была абсорбционная, созданная в начале XIX в., и уже во второй половине XIX в. была построена парокомпрессионная холодильная машина.

Парокомпрессионные холодильные машины

Конструкция включает компрессор, испаритель, конденсатор, теплообменник, терморегулирующий вентиль (дроссель), соединенные между собой трубопроводом. Трубопровод имеет запорную, предохранительную и регулирующую арматуру. По принципу действия различают следующие компрессоры: поршневые, турбокомпрессионные, ротационные, винтовые.

Парокомпрессионные холодильные машины – самые универсальные и распространенные, все их устройства и части обладают высокой герметичностью. Принцип их работы основан на замкнутом цикле, который выполняет циркулирующий хладагент. Кипение хладагента осуществляется в испарителе при низкой температуре, при этом отводится тепло от охлаждаемого тела, образуется пар, который компрессор отсасывает, сжимает и далее направляет в конденсатор. При конденсации пара образуется жидкость – хладагент, направляющийся через терморегулирующий вентиль и снова возвращающийся в испаритель для начала нового цикла. Чтобы получить низкие температуры (ниже 30 °С), применяют холодильные машины с многоступенчатым (или каскадным) устройством. Многоступенчатые машины имеют несколько ступеней охлаждения для последовательного сжатия пара. Каскадные машины – это последовательность нескольких холодильных машин, они вырабатывают низкую температуру кипения (150 °С).

Пароэжекторные холодильные машины

Конструкция включает эжектор, испаритель, конденсатор, насос, терморегулирующий вентиль. Источник энергии в этих машинах – пар, давление которого 0,3—1 Мн/м² (3—10 кгс/см²). Хладагент – вода. В эжекторе расширяется пар, поступающий через сопло эжектора, это понижает давление в испарителе и охлаждает воду. Пар из испарителя и из эжектора идет в конденсатор и преобразуется в жидкость с отдачей тепла в окружающую среду.

Абсорбционные холодильные машины

Конструкция включает абсорбер, испаритель, конденсатор, кипятильник, насос, терморегулирующий вентиль. Рабочее вещество – бинарные растворы, кипящие при разной температуре. Раствор с более высокой температурой кипения – абсорбент, раствор с более низкой температурой кипения – хладагент.

Если температуры от 0 до 45 °С, то рабочее вещество – раствор аммиака. Хладагент – аммиак. Если температуры больше 0 °С, то рабочее вещество – водный раствор бромида лития. Хладагент – вода. Хладагент испаряется, отводя тепло от охлаждаемого тела, и пар впитывает абсорбер. Концентрированный раствор, образованный при этом, насос откачивает в кипятильник, где хладагент испаряется. Абсорбционные машины эффективно используются на объектах с вторичными энергоресурсами: отработанными водой, газами, паром. Воздушно-расширительные холодильные машины – это холодильногазовые машины с температурами 80 °С. Хладагент – воздух с различным давлением. Но эффективность воздушно-расширительных машин ниже, чем у парокомпрессионных.

Раздел 10. Электротехника

Автономный источник электропитания

Автономный источник электропитания – это источник, обеспечивающий электрической энергией все системы и устройства, которые не связаны с линиями электропередачи. Данный автономный источник может быть конструктивно объединен с первичными элементами или аккумуляторами, а также может быть выносного типа в виде передвижной электростанции или электропоезда.

Такие генераторы предназначены для обеспечения питания радиоэлектронной аппаратуры при работе на объектах, где отсутствуют стандартные источники электроэнергии.

Автотрансформатор

Автотрансформатор – это электромагнитное устройство для преобразования величин токов и напряжений без изменения мощности, частоты. Различают однофазные и трехфазные автотрансформаторы. Такой трансформатор имеет вторичную обмотку, продолжающую первичную. То есть в отличие от других типов трансформаторов, автотрансформатор имеет только одну обмотку, часть которой принадлежит одновременно вторичной и первичной цепям.

Автотрансформаторы используются в электротехнических установках в тех случаях, когда коэффициент трансформации близок к единице. Автотрансформатор используется при передаче электроэнергии, когда требуется соединить через трансформатор электрические цепи, отношение номинальных напряжений которых не превышает 2, например цепи высокого напряжения 110 и 220 кВ. В этих случаях экономически выгоднее вместо трансформатора применить автотрансформатор, так как его КПД выше, а размеры меньше, чем у трансформатора той же номинальной мощности.

Автотрансформаторы нельзя применять для питания распределительной сети 220 В от сети высокого напряжения 6000 В, при таком автотрансформаторе не только пришлось бы рассчитать изоляцию распределительной сети на 6000 В, что чрезвычайно увеличило бы ее стоимость, но и пользоваться такой распределительной сетью было бы опасно для жизни.

Обмотки трехфазных автотрансформаторов обычно соединяются звездой с выведенной нейтральной точкой или без нее.

Устройство автотрансформатора

На концы обмотки подводится напряжение V₁. Обмотка благодаря отводу делится на две части, где ее часть является вторичной или понижающей обмоткой, к чему и присоединяется потребитель электрической энергии. Отношение напряжений V₁ и V₂ пропорционально отношению витков W₁ и W₂. При больших отношениях W₁ и W₂ экономия при изготовлении автотрансформатора меди и железа делается минимальной.

Недостатки автотрансформатора

Недостаток автотрансформатора заключается в том, что первичная и вторичная обмотки соединены, так как это может быть опасным при перепадах напряжения.

Применение автотрансформаторов

Применяют при пуске электродвигателей переменного тока, а также для релейной защиты.

Адаптер

Адаптер – это электромагнитный прибор для воспроизведения звуковой записи с помощью механических колебаний движения в электрическом напряжении посредством электромагнитного и пьезоэлектрического преобразования. Так как в переводе с английского языка слово адаптер означает «приспособление», то такое название имеют также добавочные кассеты к фотоаппарату и устройства для присоединения к фотокамере объективов с нестандартным креплением.

Аккумулятор

Аккумулятор (от лат. accumulator – «собиратель») означает устройство, используемое с целью накопления энергии для ее последующего применения. Существует несколько разновидностей аккумуляторов.

В основе действия электрического аккумулятора лежит преобразование электрической энергии в химическую, причем подобный вид аккумуляторов впоследствии обеспечивает и обратное превращение – преобразует химическую энергию в электрическую. Химические источники электрического тока в подобных аккумуляторах обычно многоразового пользования, и восстановление их работоспособности традиционно осуществляется путем заряда. Заряд – это пропускание электрического тока в направлении, которое обратно направлению движения тока при разряде.

Впервые опыт по созданию электрического аккумулятора был проведен в начале XIX в. В. В. Петровым и И. Риттером. Огромный вклад в изучение свойств, разработку и совершенствование конструкции аккумуляторов внесли русские ученые Э. Х. Ленц, Д. А. Лачинов, Е. П. Тверитинов, Н. Н. Бенардос, П. Н. Яблочков, М. П. Авенариус, а также английский физик У. Гров, француз Г. Планте и другие ученые. Приведем статистику: в мировой практике лишь по одному свинцовому аккумулятору уже к 1937 г. было зарегистрировано около двадцати тысяч патентов. А в 1900 г. Т. А. Эдисоном был изобретен аккумулятор щелочного типа, который получил довольно широкое распространение.