ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЯ

       электронный учебно-методический комплекс

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

Холодильная установка

Цель работы

Программа работы

Общие теоретические сведения

Методика работы

Содержание отчёта

Контрольные вопросы

Приложение 10

Цель работы

Изучить устройство и принцип действия климатической камеры МКК-3.

Программа работы

1. Ознакомиться с теоретическими сведениями.
2. Изучить методику и выполнить работу.
3. Составить и защитить отчёт.

Общие теоретические сведения

Сооружения, предназначенные для охлаждения, замораживания и хранения продуктов, называют холодильниками. Холодильники бывают: подземные, термоэлектрические, однокамерные, многокамерные и др. Холодильники, оборудованные холодильными машинами, называют холодильниками с машинным охлаждением. Холодильная машина состоит из комплекта оборудования, необходимого для осуществления холодильного цикла. Физическое тело, с помощью которого осуществляется холодильный цикл, называется рабочим телом или холодильным агентом. К холодильным агентам предъявляют ряд требований. При атмосферном давлении их температура кипения довольно низкая. Холодильный агент должен быть безвредным для здоровья человека, не взрывоопасным, обладать химической инертностью по отношению к металлу и смазочным материалам. Важный его показатель - это удельная холодильная мощность.

В холодильных машинах в качестве холодильного агента находят применение аммиак и хладоны - галоидопроизводные предельных углеводородов. Сокращенное обозначение холодильного агента строится по форме RN, где R - символ, обозначающий холодильный агент, N - номер хладона.

Аммиак NH₃ (международный индекс R-717) при давлении 0,1МПа кипит при температуре -33,35ºС. Удельная теплота его парообразования при t=-15ºС - 1310 кДж/кг. Аммиак можно использовать для охлаждения до температуры -70ºС. К недостаткам аммиака следует отнести его ядовитость (удушливый запах) и горючесть.

Хладон-12 (CF₂C1₂, индекс R-12) - один из наиболее распространённых холодильных агентов. Температура его кипения при давлении 0,1 МПа - 29,8ºС. Удельная теплота парообразования при температуре t=-15ºС - 159,3 кДж/кг.

Хладон-22 (СНР₂С1 индекс R-22) при давлении 0,1 МПа кипит при температуре - 40,8ºС. Удельная теплота парообразования при t=-15ºС - 215,8 кДж/кг.

Хладоны R-12 и R-22 не имеют запаха, не оказывают действия на продукты. Они обладают высокой текучестью и поэтому герметичности соединений трубопроводов следует уделять особое внимание.

В холодильной технике охлаждение продукции производится в холодильной камере непосредственно холодильным агентом. Если это технически осуществить трудно, охлаждение объекта осуществляют при помощи хладоносителя. В качестве таковых используют растворы солей NaCl, СаС1₂, MgCl₂.

В сельском хозяйстве применяют хладоновые и аммиачные холодильные машины, предназначенные для охлаждения молока на фермах, мяса на птицефабриках, фруктов и овощей в хранилищах, как с непосредственным, так и с рассольным охлаждением.

Холодильные установки, используемые на молочных фермах, оборудованы аккумулятором, так называемым танком, предназначенным для аккумулирования холода в промежутках между дойками. Эти установки работают в автоматическом режиме.

Для охлаждения молока на фермах применяют холодильные установки МХУ-8с, ТОМ-2А, КСА-500, СМ-1200, УВ-10, АВ-30 и др. На крупных фермах используют холодильные установки АВ-22, АУ-45 с рассольным охлаждением.

Холодильная машина МХУ-8с обеспечивает охлаждение молока за 2 ч. с учётом аккумуляции холода (намораживания льда на пластинах испарителя). Длительность аккумуляции холода 5 ч. Таким образом, длительность всего цикла охлаждения 7 ч. Количество намороженного льда на панелях испарителя - 450±50 кг. Холодильная мощность установки - 9,3 кВт.

Танк-охладитель молока ТОМ-2А, холодильной мощностью 13,9 кВт, предназначен для охлаждения и хранения молока на фермах. Им оборудуют молочно-товарные фермы на 200, 400 и 600 голов.

Танк-охладитель молока СМ-1200 конструктивно мало отличается от охладителя молока ТОМ-2А. Для охлаждения молока используют установку КСА-500 (входит в комплект доильной установки “Импульс”) и установку МК-2000Л-2А (на 2000 л молока). Средняя холодильная мощность установки КСА-500 - 8,8...9,0 кВт, а МК-2000 - 13,4 кВт на 1000 л молока.

Установки УВ-10 (холодильная мощность 11,65 кВт) и АВ-30 (холодильная мощность 35 кВт) служат для получения холодной воды, предназначенной для охлаждения молока при его первичной обработке на фермах.

На фермах используют также охладительно-пастеризационные установки ОПФ-1 и ОПУ-ЗМ, производительностью соответственно 1000 и 3000 л/ч. В этих установках производится очистка, тонкослойная пастеризация и охлаждение молока при полной автоматизации процесса.

Для охлаждения холодильных камер и хранения продуктов, в том числе в столовых и буфетах, используют хладоновые автоматические холодильные машины типа ФАК, а именно: ФАК-0,7; ФАК-1,1E; ФАК-1,5М и ФАК-0,7AB холодильной мощностью 0,814...1,745 кВт. Они работают с различными по размерам испарительными батареями в диапазоне температур от -30ºС до +5ºС, при температуре окружающего воздуха до +40ºС. Агрегат ФАК-0,7АВ отличается тем, что его конденсатор охлаждается водой.

Более крупные холодильные камеры оборудованы холодильными агрегатами типа ИФ. Холодильная машина ИФ-49 с водяным, а машина ИФ-56 - с воздушным охлаждением. Холодильная мощность обеих машин в стандартном режиме 3,5 кВт.

В овоще- и фруктохранилищах используют хладоновые холодильные машины типа ХМ-22-ФВ-22/1, ХМ-22-ФВ-22/11, ХМ-22-ФУ-45/1, ХМ-22-ФУ-45/11, ХМ-22-ФУУ-90/1 и другие, работающие на холодильных агентах R-12 и R-22.

Эти машины бывают двух модификаций: I - с частотой вращения коленчатого вала компрессора 24 с^-1 и II - с частотой вращения 16 с^-1. Их используют как с непосредственным батарейным, так и с рассольным охлаждением.

Холодильные машины работают при температуре кипения хладона от -45ºС до +55ºС и температуре охлаждающей воды от 1 до 30ºС.

Для охлаждения сельскохозяйственной продукции, кроме хладоновых, применяют также аммиачные холодильные машины ХМ-АВ-22/1-11, ХМ-АУ-45/1-11, ХМ-АУУ-90/1-11. Их применяют для охлаждения молока на больших фермах, мяса на птицефабриках, а также для охлаждения фруктов и овощей в хранилищах.

При водном охлаждении конденсатора используют как прямоточную, так и оборотную систему подачи воды. В первом случае охлаждающая вода сбрасывается в канализацию, во втором - она проходит через градирню, где охлаждается в результате теплообмена с воздухом, после чего вновь подается в систему охлаждения конденсатора.

В охлажденном помещении необходимо поддерживать требуемый температурный режим. Для этого должно быть равенство теплопритоков в помещение и отвода теплоты из него.

Уравнение теплового баланса имеет вид, Дж:

где

Q - расход холода в холодильной камере;

Q₁ - приток теплоты через ограждения, включая действие солнечной радиации;

Q₂ - приток теплоты от продуктов при их охлаждении и замораживании;

Q₃ - тепловой поток с наружным воздухом при вентиляции помещений;

Q₄ - тепловой поток, обусловленный эксплуатацией помещений;

Q₅ - тепловой поток от фруктов и овощей в результате их дыхания.

Установленная мощность холодильной установки:

где

К_т - коэффициент, учитывающий теплопритоки в трубопроводах. Для холодильных установок непосредственного охлаждения К_т=1,05…1,07, для системы охлаждения хладоносителем (рассолом) К_т=1,1…1,2;

b_р - коэффициент рабочего времени (для крупных и средних холодильных установок b_р=0,75…0,92, для малых холодильных установок b_р=0,7).

По значению Ф_уст, пользуясь каталогами или справочниками, выбирают холодильную машину для данной установки. При этом в области средней и малой мощности (до 0,4 МВт) следует отдавать предпочтение поршневым компрессорам. Для малых холодильных машин рекомендуется применять хладоны R-22 или R-12, для средних - аммиак или R-12.

Холодильник Кашеварова ХК

Холодильник ХК работает в результате сжатия воздуха компрессором; охлаждения сжатого воздуха в радиаторе, установленном за окном помещения, в котором находится холодильный шкаф; расширения сжатого и охлаждённого воздуха в камере с соляным рассолом, в который погружена морозильная камера; охлаждения холодильной камеры воздухом, выходящим из соляного рассола в атмосферную камеру, установленную вдоль задней стенки холодильной камеры над рассольной камерой и поступлением воздуха с давлением 1 кг/см² из атмосферной камеры в компрессор, установленный на шкафу холодильника (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Холодильник Кашеварова.

Малогабаритная климатическая камера МКК-3

Назначение. Малогабаритная климатическая камера МКК-3 предназначена для испытания узлов и приборов различной аппаратуры в диапазоне температур oт -25ºC до +60ºС. Камера может быть использована для работы в лабораториях и производственных условиях.

Нормальные условия при работе климатической камеры:

Технические данные климатической камеры:

Устройство и принцип работы:

Малогабаритная климатическая камера (рис. 10.2 и рис. 10.3) выполнена в виде прямоугольного металлического шкафа.

Рис. 10.1. .

Рис. 10.2. Камера МКК-3.

В верхней части камеры расположен приборный блок с панелью управления и автоматическим показывающим мостом KCМ2-004, позволяющим производить запись значений температуры в камере на диаграммной ленте. Для доступа внутрь приборного отделения достаточно отвернуть два болта на задней стенке камеры и выдвинуть лоток.

В рабочем отделении камеры расположены на различной высоте три легкоснимаемые металлические полки для установки испытываемых приборов. В верхней части рабочего отделения камеры находится теплоэлектровентилятор для перемешивания воздуха и создания высоких температур.

Контроль температуры производится датчиком ИС-27, закреплённым на специальной штанге, позволяющей регулировать расположение его в объёме камеры.

Для создания низких температур в камере служит холодильная установка, состоящая из двух автономных компрессорных холодильных агрегатов.

Каждый холодильный агрегат состоит из поршневого компрессора с электродвигателем, конденсатора и испарителя, являющегося одновременно внутренними стенками камеры, соединённых в герметичную неразборную систему. Система холодильного агрегата заполнена хладагентом - фреоном-12 и маслом ХФ-12, которые не меняются в течение всего времени эксплуатации. Сохранение в агрегате хладагента и смазочного масла даёт возможность обходиться без его технического обслуживания.

Рис. 10.3. Камера МКК-3 в разрезе.

Конденсаторы холодильных агрегатов расположены с задней стороны камеры, компрессоры с пускозащитной аппаратурой устанавливаются в мотор-компрессорном отделении в нижней части камеры.

Для соединения испытываемых приборов с аппаратурой, находящейся вне камеры, предусмотрено сквозное окно.

Камера установлена на ролики для удобства перемещения. Принцип действия холодильного агрегата (рис. 10.4) заключается в следующем:

а) при работе компрессора пары хладагента из испарителя поступают по всасывающему трубопроводу в цилиндр, где сжимаются и под давлением (нагретые) подаются по нагнетательному трубопроводу в конденсатор;

б) в конденсаторе, охлаждаемом окружающим воздухом, пары хладоагента, отдавая тепло при повышенном давлении, переходят в жидкое состояние;

в) жидкий хладоагент поступает из конденсатора в испаритель через капиллярную трубку служащую вентилем;

г) в результате прохождения хладоагента через малое сечение капиллярной трубки с последующим расширением в испарителе, жидкий хладагент кипит при низком давлении, отнимая тепло из окружающей среды, в которой расположен испаритель, и превращается в пар;

д) пар из испарителя отсасывается компрессором, и цикл вновь повторяется;

е) таким образом, циркулирующий при работе холодильного агрегата хладагент отнимает тепло от охлаждаемого объекта через испаритель и отдаёт его в окружающую среду через конденсатор, меняя при этом своё агрегатное состояние;

ж) на охлаждение объекта затрачивается электрическая энергия, потребляемая электродвигателем для привода компрессора;

и) в холодильном агрегате используются:

хладагент фреон 12 - ГОСТ 8501-57,

смазочное масло - ХФ12-16 ГОСТ 5546-66,

пускозащитное реле - РПЗ 23 ТУ27-04-355-71,

мотор-компрессор - ФГ-0,100 ГОСТ 17008-71.

Рис. 10.4. Схема работы герметичного холодильного агрегата.

Cхемa регулирования (рис. 10.5) температуры внутри камеры собрана на основе электронного автоматического моста переменного тока KCМ2-004 с двумя задающими указателями.

Рис. 10.5. Схема электрическая принципиальная климатической камеры МКК-3: ЭМ - мост КСМ2-004; ТЭ - теплоэлектровентилятор ТВ-6; В1,В3 - тумблер ТВ1-4; В2,В4 - тумблер ТВ1-2; Л1-Л4 - лампа МН-24; Р1,Р2 - реле МКУ-48; Р3,Р4 - реле РПЗ-23; М1,М2 - электродвигатель ЭД-23; ТР - трансформатор ТСБ2-0,05; ПР2 - предохранитель ПК45-5а; ПР1 - предохранитель ПК45-5а с перепайкой на 10 А; ТСМ - датчик ИС-27.

Поддержание необходимых температур внутри камеры осуществляется с помощью холодильных агрегатов и нагревателя, подключаемых в автоматическую схему через контакты точных реле типа МКУ-48, катушки которых, в свою очередь, введены в схему электронного моста.

Переключателем В4 ("УПРАВЛЕНИЕ" "РУЧН-АВТ") осуществляется переключение режимов работы. В положении В4 на "РУЧН" вывод камеры на нужный температурный режим производится переключателем В2 "ХОЛОД- НАГРЕВ".

Визуальное наблюдение за правильностью работы камеры производится по световым табло на приборной панели, подключаемым в сеть 36 В синхронно с включением соответствующих исполнительных органов.

Многокамерный холодильник (рис. 10.6) содержит шкаф с морозильной и, расположенными под ней, близкокриоскопической и холодильной камерами, разделёнными перегородками, размещённые в верхней и нижней камерах испарителя. Близкриоскопическая камера снабжена коробом из теплопроводного материала, ограничивающего внутренний объём камеры и установленного с преобразованием зазора между ним и шкафом. Зазор сообщён с морозильной камерой каналами, выполненными в перегородке и в шкафу.

Рис. 10.6. Многокамерный холодильник.

Меры безопасности

Перед включением камеры в сеть переменного тока необходимо надёжно заземлить её, пользуясь специальной клеммой, находящейся в верхней части задней стенки камеры.

Установку нужной температуры на мосту производить при выключенном питании камеры.

Включение моста производить при выключенном питании камеры. Включение камеры производить при закрытой на замок дверке моста. Замену предохранителей и ламп производить при выключенном питании камеры.

Методика работы

Установить задающие указатели моста на требуемую температуру, оставив просвет между ними примерно равный 1 ºС.

Включить питание моста и протяжку диаграммной ленты.

Тумблер “CЕТЬ” поставить в положение “ВКЛ”.

Тумблер “УПРАВЛЕНИЕ” поставить в положение “АВТ”, при этом, исходя из отношения установленной температуры к температуре окружающего воздуха, включится соответствующий исполнительный орган и световое табло.

При ручном управлении камеры нужная температура достигается переключением тумблера “ХОЛОД-НАГРЕВ” в требуемое положение.

Примечание: включение нагревателя на обоих режимах происходит только при включенном вентиляторе.

Расстояние от стены до задней стенки камеры должно быть не менее 15 см.

Нe устанавливать камеру вблизи нагревательных приборов.

Не устанавливать камеру вблизи приборов, создающих сильные магнитные поля.

Не допускать ударов по узлам холодильных агрегатов и внутренним стенкам камеры.

Обеспечить надёжную герметизацию сквозного окна.

Не допускать касание датчика стенок камеры или узлов аппаратуры.

Соблюдать правила инструкции по эксплуатации электронного моста.

Содержание отчёта

1. Принципиальная электрическая схема МКК-3.
2. Расчётные формулы
3. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Что такое холодильник?
2. Что такое холодильная мощность холодильной установки?
3. Как определяют значения холодильного коэффициента?
4. Дайте характеристику холодильным агентам.
5. В чём заключается особенность охлаждения при помощи хладоносителя?
6. Какие холодильные установки применяются в сельском хозяйстве?
7. Сущность метода определения холодильной мощности.
8. Принцип работы МКК-3.
9. Назвать основные узлы МКК-3.
10. Что такое холодильный агент?

Приложение 10

© ФГОУ ВПО Красноярский государственный аграрный университет, 2006
© Центр дистанционного обучения КрасГАУ, 2006