Холодильные аппараты

Оглавление  

Введение  …………………………………………………………………………….3

1. Анализ  современного состояния холодильных  машин и установок……….....7

2. Классификация,  конструкции и принцип действия  основных  аппаратов холодильных  машин………………………………………………………………..21

   2.2. Конденсаторы ……………………………………………………………...23

   2.1. Испарители ………………………………………………………………...32

 3. Методика  теплового и конструктивного  расчетов аппаратов холодильных  машин…………………………………………………………………………….…42

   3.1. Тепловой и конструктивный расчет  конденсаторов…………………….46

   3.2. Тепловой и конструктивный расчет испарителей………………….……49

4. План-конспект  урока ……………………………………………………….…..61

Заключение………………………………………………………………………….68

Список  используемых источников и нормативных актов…………………...….69

Приложение  ………………………………………………………………………..74 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

      Актуальность исследования. Холодильная техника постоянно совершенствовалась на протяжении всего ХХ столетия. Большую роль в улучшении ее характеристик сыграла классическая термодинамика, которая позволяет определять для низкотемпературных установок теоретически минимальные величины необходимых затрат работы (электроэнергии) как для достижения желаемого технологического результата, так и для компенсации расчетных величин роста («производства») энтропии вследствие необратимости.

      Для расширения присутствия нашей страны на мировом и внутреннем рынках необходимы новые идеи, новые инженерные решения и высокое качество изделий. В нашей стране существует огромный опыт русской инженерной школы, и опыт советской криологии и, что особенно существенно, новые, приоритетные, исследования.

      Следует отчетливо представлять, что без  серьезных научных исследований, которыми всегда славилась Россия, и без фундаментальной подготовки высококвалифицированных специалистов по холодильной и криогенной технике, кондиционированию и жизнеобеспечению (области инженерной криологии) эта задача не разрешима.

      Одним из основных направлений развития является применение энергосберегающих технологий, экономия невосполнимых природных  ресурсов.

      Например, потребление энергии холодильниками в Японии постоянно уменьшается, и за последние 10 лет сократилось на 1/5 часть. Это объясняется частично развитием производства вакуумных теплоизоляционных материалов, которые являются более эффективными, чем термоизоляционные панели. Они изготовлены из вакуумных уплотняющих материалов - кварцевого порошка и стекловаты, и покрыты металлической слоистой пленкой. Другим способом для улучшения энергосбережения является создание инверторной технологии, спо-собной минимизировать потери энергии посредством контроля за скоростью компрессора.

      Исследования  британских специалистов показало, что  продовольственные супермаркеты и  заводы пищевой промышленности существенно  могли бы сократить свои энергозатраты (более чем на 30 %) и вредные  выбросы в окружающие среду (на 25-50 %), используя комбинированное тепло, охлаждение и технологические мощности. Учет только половины от полного потребления энергии супермаркетов и других потенциальных потребителей могли быть существенны для экономики страны, что составило бы 5 % общего количества потребления электроэнергии Великобритании, а от заводов пищевой промышленности - до 10 %.

      В издании «Quick Frozen Foods International» были опубликованы материалы по потреблению продукции быстрой заморозки в Германии и Скандинавии. При этом выявилась следующая закономерность: крупные опто-вые магазины в Дании, такие как Lidl, быстро расширяются. Потребление замо-роженной пищи на душу населения в Германии составляет сейчас 34,6 кг. В Швеции в ресторанах продается 35 % замороженной пищи, остальные 65 % продаж приходится на розничную торговлю (в Японии и США наблюдается противоположная тенденция). В Швеции потребление замороженной пищи на душу населения сейчас равно 51,4 кг. Это второй показатель после Великобритании.

      Холодильная система - комплекс холодильного оборудования (один или несколько компрессоров, конденсаторов, испарителей различного типа, ресиверов и др.), в котором циркулирует или находится хладагент для производства искусственного холода.

      Холодильная установка - совокупность одной или нескольких холодильных машин и всех узлов, агрегатов, элементов, трубопроводов и жидкостей, необходимых для их функционирования, а также распределения и использования холода.

      Холодильная машина - категория тепловых машин, которые, поглощая энергию, имеют своей целью изъятие тепла от тел с низкой температурой и передачу его телам с более высокой температурой.

      Холодильная машина - осуществляет искусственное охлаждение с помощью подводимой энергии (механической, тепловой и т. д.). Различают холодильные машины компрессионные (газовые и паровые), абсорбционные, пароэжекторные и термоэлектрические.

      Цель  дипломной работы заключается в  исследовании холодильных аппаратов. Объектом является холодильные аппараты, предметом – анализ совершенствования и технического обслуживания компрессоров.

      Для достижения цели поставлены следующие  задачи:

      - дать классификацию и рассмотреть  технические характеристики компрессоров  холодильных машин;

      - описать поршневой компрессор: определение,  состав и принцип действия;

      - охарактеризовать отечественные герметичные компрессоры;

      - проанализировать пути усовершенствования  компрессоров и их техническое  обслуживание.

      Для рассмотрения данной темы в дипломном  проекте было использовано большое  количество научной, законодательной, аналитической литературы, а также практические документы с расчетами холодильных установок.

      Дипломная работа состоит из 4 глав. В первом разделе приводятся сведения об истории развития холодильной техники, и, в частности, конденсаторов. Указаны основные этапы развития от появления первого промышленного холодильника и до наших дней, приводится классификация холодильных машин и их сравнительный анализ, основные тенденции развития низкотемпературной техники.

      Во  второй разделе рассматриваются  конденсаторы, охлаждаемые водой и испарители. Приводится классификация водяных конденсаторов, основные конструктивные схемы, принцип действия, достоинства и недостатки по сравнению с другими схемами и принципами охлаждения.

      В третьем разделе изучается теплового  и конструктивного расчетов аппаратов холодильных машин.

      В четвертом разделе рассматривается  изучение холодильной системы в школьном курсе.

      Методами  исследования данной темы в дипломном  проекте являются: метод анализа, метод сравнения, аналитический  метод.

      При написании дипломной работы использованы специальная и учебная литературы.

      Научная новизна состоит в разработке учебно-методического материала в области холодильной технике.

      Практическая  значимость работы состоит в исследовании методологических аспектов данной темы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН И УСТАНОВОК 

      Проблемы  хранения были всегда. В древности  забитого на охоте зверя ели до тех пор, пока мясо его не протухало. Летом оно портилось быстрее, а зимой медленнее. При низких температурах мясо и овощи хранились значительно дольше. Всё потому, что микробы на холоде погибают. Хотя в те времена этого ещё не знали. Постепенно люди смекнули, что снег и лёд помогают сохранять продукты. У северных народов замороженные рыба, оленина и ягоды хранились месяцами.

      С течением времени этот опыт переняли и те, кто проживал в регионах с более мягким климатом. Чтобы  сохранить продукты жарким летом, стали  использовать лёд. Известно, что древнеримский  император Нерон тратил сумасшедшие  деньги на закупку льда. Для царственной особы этот «дефицит» заготавливали зимой в высокогорных районах или использовали замерзающие на зиму водоёмы. В средние века про лёд «забыли». На смену пришли иные способы хранения продуктов, в некоторых местах - довольно своеобразные. Например, плесневый сыр во Франции и других европейских странах. Его специально заражали «благородной» плесенью, чтобы не развивалась «неблагородная». Пенициллин, препарат, созданный из плесени, стали применять в качестве антибиотика недавно, в 50-х годах прошлого века, но совершенно подсознательно его свойствами - убивать бактерии - пользовались европейские сыроделы. Благородная плесень убивала всё, что производители сыра считали необходимым убить для надлежащего вкуса и длительного хранения своей продукции.[12, с. 29]

      Лишь  в ХIII веке, после возвращения  легендарного путешественника Марко  Поло из Китая, средневековая Европа узнала о том, какую пользу могут  принести снег и лёд. Вернее, не узнала, а вспомнила. Так, замороженные продукты прочно вошли в меню королевских семейств и знати сначала в Италии, а потом и во всей остальной Европе. Это были деликатесы, сохранить которые можно было только во льду, а также охлаждённое шампанское и мороженое.

      Люди  менее знатные, не имевшие средств  на дорогостоящие ледяные шкафы и погреба, хранили и консервировали продукты другими, более традиционными национальными способами. Мясо солили, капусту квасили, грибы и фрукты сушили и вялили на солнце.

      Больше  двухсот лет тому назад американский инженер Томас Мур занимался  поставками сливочного масла страждущим. Продукт животноводства быстро портился, и для его перевозки Мур (не зря же инженер) изготовил ёмкость из тонких листов стали, обернул её кроличьими шкурками, поместил в кедровую бадью и, назвав рефрижератором, запатентовал.

      Во  второй половине ХIХ века домашние ледники  были у миллионов семей в Америке, Европе и Австралии. Это был всё  тот же деревянный ящик. Теплоизоляцией служил уже не заячий мех, а пробка, бумага и опилки. Тысячи специально обученных людей в разных городах  и странах разносили лёд по домам. Имя им было - айсмены. Ледяной бизнес стал приносить немалые доходы. Но льда, особенно летом, катастрофически не хватало.

      В высокотехнологичной Европе и предприимчивой Америке стали искать пути к созданию искусственного холода. Ещё в средние века было замечено, что некоторые соли, например селитра, растворяясь в воде, поглощают большое количество тепла. Пользуясь современными терминами, можно сказать, что происходит реакция с поглощением тепла. Это был один из первых способов искусственного охлаждения. Если смешать селитру не с водой комнатной температуры, а со льдом, то можно добиться понижения температуры значительно ниже ноля. Этот способ был дорог и не получил широкого распространения. На практике его стали применять лишь в последние годы в охлаждающих пакетах, широко используемых в медицине. Они представляют собой мягкие ёмкости с водой, внутри которых плавает капсула с аммиачной селитрой. Нужно ударить по пакету, капсула разбивается, и селитра, растворяясь в воде, охлаждает пакет на 12-15 градусов.

      В 1810 году профессор Эдинбургского  университета Джон Лесли использовал  для охлаждения технологию, основанную на процессе абсорбции - поглощения сернистого газа водой. Но первое работающее устройство абсорбционного типа было создано только 50 лет спустя французами, братьями Эдмондом и Фердинандом Карре. Машина, представленная ими на выставке в 1862 году в Лондоне, производила более 200 кг льда в час [17, с. 66].

      Первые  образцы холодообразующих машин  были громоздки и дороги, а использовавшиеся в них вещества аммиак и селитра - ядовитыми либо огнеопасными.