Большая Советская Энциклопедия (ХО)

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 камеры сборные) 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 т и 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 V₁ (тёплый) и V₂ (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 V₁ = 0. При движении поршня вверх вошедший газ охлаждается в регенераторе, расширяется и охлаждается в объёме V₁ , 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_o и давлении p_k за счёт теплоты охлаждаемой среды. Испарившийся хладагент отсасывается компрессором, адиабатически (энтропия S-const) сжимается в нём до давления p_k и 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 и T ). 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.