Всемирный день холода, учрежденный в 2019 году, призван повысить осведомленность международного сообщества о роли HVACR в обществе. На протяжении веков человечество зависело исключительно от природы в создании холода. От подземных систем для хранения продуктов питания и напитков, сделанных из терракотовых колец китайским императором Ши Хуан-ди (220 г. до н.э.), до ледяных ферм на реке Гудзон в середине XIX века, появление холодильных технологий было ограничено наличие естественного льда в зимние месяцы (Ганц, 2015).
Мы можем сказать, что сфера бизнеса, которую мы знаем сегодня как холодильная цепь, зародилась на «ледяных фермах» реки Гудзон в Нью-Йорке, в Соединенных Штатах, откуда ледяные глыбы извлекались с помощью процесса, известного как сбор льда. . В зимние месяцы блоки измельчали, удаляли, а затем перевозили на кораблях в разные места для хранения в Ледовых домах (складах с тепловой изоляцией для сохранения льда, добытого из природы). Первые попытки сделать искусственный лед приписывают Виллиану Каллену из Эдинбургского университета, который в 1755 году создал лед, создав вакуум в ресивере, содержащем летучую жидкость. Лишь в 1834 году было создано первое описание полной холодильной системы, содержащей четыре основных процесса (сжатие, конденсация, расширение и испарение), работа британского изобретателя и инженера Джейкоба Перкинса (британский патент 6.662). С тех пор мы прошли долгий путь, достигнув новых технологий, которые позволили нам расширить бизнес и качество жизни по всему миру. Но как работает базовая система охлаждения?
Как работает система охлаждения
Подавляющее большинство холодильников работают по принципу, известному как сжатие пара. Типичная холодильная система состоит из четырех основных компонентов: компрессора, конденсатора, расширительного устройства и испарителя. Летучая жидкость (хладагент) протекает через холодильную систему, где она неоднократно преобразуется в жидкость и пар. Компрессор отвечает за сжатие перегретого пара от низкого давления (давление испарения) до высокого давления (давление конденсации). После этого охлаждающая жидкость под высоким давлением и температурой поступает в конденсатор.
И какова функция конденсатора? Конденсатор представляет собой теплообменник, работающий при высоком давлении и температуре, превышающей температуру окружающей среды, в которой расположена система. Таким образом, конденсатор способен отводить тепло от хладагента в окружающую среду. Этот процесс отвода тепла уменьшает общую энергию хладагента, переводя его из состояния перегретого пара в состояние недогретой жидкости на выходе из теплообменника.
Хладагент в жидком состоянии обычно проходит через фильтр-осушитель, отвечающий за удаление возможно присутствующей влаги из системы. На выходе из фильтра-осушителя хладагент затем расширяется в расширительном устройстве (например, капиллярной трубке или расширительном клапане), давление которого снижается, что приводит к переходу части хладагента в фазовое состояние (из жидкого состояния в парообразное).
Это процесс превращения хладагента из жидкости в пар, который вызывает снижение температуры жидкости. В холодильных системах обычно используется промежуточный теплообменник, или так называемый CT-SL HX (теплообменник на линии всасывания с капиллярной трубкой). В общих чертах, этот теплообменник имеет функцию снижения энтальпии на входе испарителя (прирост удельной холодопроизводительности) и повышения температуры хладагента на всасывании компрессора, уменьшая такие проблемы, как запотевание линии или возврат жидкости в компрессор.
На выходе из расширительного устройства хладагент находится в двухфазном состоянии (пар + жидкость) при давлении испарения. Именно поток хладагента при низкой температуре через теплообменник (испаритель) позволяет отводить энергию из охлаждаемой среды (например, морозильной камеры бытового холодильника). При поглощении энергии из охлаждаемой среды (снижении температуры в морозильной камере) хладагент прекращает процесс испарения, и, как правило, вся оставшаяся жидкость превращается в пар, который течет в сторону всасывания компрессора, где цикл повторяется.
Замена компрессора по обратному давлению
Применение компрессоров обычно классифицируется в зависимости от уровня температуры кипения в системе. Компрессоры делятся на три категории:
- (i) LBP (низкое противодавление),
- (ii) MBP (среднее противодавление)
- (iii) HBP (высокое противодавление)
Компрессоры LBP (с низким противодавлением) предназначены для применений с температурой испарения примерно от -35°C до -10°C, таких как горизонтальные морозильники, вертикальные морозильники и холодильные островки, обычно встречающиеся в супермаркетах и магазинах повседневного спроса.
Компрессоры MBP (среднее противодавление) предназначены для применений с температурой испарения примерно от -20°C до 0°C, таких как холодильники, используемые в супермаркетах, пекарнях и торговых точках молочных продуктов. Некоторые из этих продуктов могут работать даже при положительной температуре в камере, чтобы сохранить свежесть продуктов и избежать повреждений от замерзания.
Компрессоры HBP (с высоким противодавлением) предназначены для применений с температурой испарения примерно от -15°C до 10°C, таких как охладители вина и питьевые фонтанчики.
Характеристики, которые имеют значение при замене компрессора
Очень важно знать основные характеристики холодильной системы, чтобы произвести соответствующую замену компрессора. Тип хладагента, тип масла и электрические компоненты индивидуальны для каждого применения. Помимо влияния на производительность системы, неправильные замены могут нести риски.
Еще одним важным моментом при выборе компрессора для конкретного применения является его холодопроизводительность. Этого должно быть достаточно для удовлетворения требований системы во время работы, таких как быстрое снижение температуры в шкафу при первом включении системы (так называемое понижение температуры), восстановление температуры после открытия двери или даже после помещения горячего груза. в системе (например, банки, бутылки или горячая еда).
Когда речь идет о необходимой холодопроизводительности, изоляция системы играет центральную роль, поскольку именно она предотвращает проникновение энергии из окружающей среды в холодильное отделение. Лучшая теплоизоляция означает меньшую требуемую холодопроизводительность и более экономичную систему.
В торговых точках, обычно встречающихся в супермаркетах, установка дверей резко снижает проникновение чувствительных (горячий и сухой воздух) и скрытых (влажность) тепловых нагрузок, что может привести к снижению энергопотребления до 40%, в зависимости от условий испытаний.
Как мы видим, в охлаждении задействовано множество технологий, и это то, что стало фундаментальной частью нашего образа жизни. Как следствие этого, индустрия холодовой цепи находится в постоянном и быстром развитии, требуя одинакового ритма от профессионалов в этой области, от производителей компонентов до технических специалистов и монтажников. Вот почему мы можем гордиться созданием Всемирного дня холода и быть уверены, что наша сфера деятельности оказывает огромное влияние на мир.
