Способы отвода теплоты от потребителей холода

В зависимости от условий отвода теплоты от охлаждаемых объектов и продуктов системы охлаждения подразделяются:

· на системы с контактным охлаждением - непосредственный контакт продукта с рабочей средой (холодильным агентом, хладоносителем);

· системы с бесконтактным охлаждением - контакт продукта и рабочей среды через разделяющую их стенку.

При контактном способе отвода теплоты объект погружается в охлаждающую среду или ею орошается. При этом охлаждающая среда может изменять свое агрегатное состояние (кипеть), если применяют азот, хладоны. Теплообмен между объектом и охлаждающей средой происходит конвективным путем и характеризуется высокой эффективностью, малой продолжительностью процесса, незначительной потерей массы продукта, небольшими размерами оборудования при его большой производительности, потребностью в малых площадях для установки оборудования. Недостатком способа является возможность ухудшения качества продуктов при непосредственном контакте с некоторыми средами.

К системам бесконтактного охлаждения относятся:

· системы охлаждения объектов через разделяющую их стенку:

· системы передачи теплоты от охлаждаемых объектов к поверхности теплообмена через подвижную промежуточную среду. В качестве промежуточной среды чаще всего используют воздух или специальную газовую среду.

В зависимости от интенсивности циркуляции среды различают:

· батарейное охлаждение - теплота отводится с помощью батарей (пристенных, потолочных) при естественной скорости движения воздуха у батарей (рис. 25); скорость движения воздуха достигает 0, 05¸ 0, 15 м/с;

· воздушное охлаждение - теплота отводится воздухоохладителем (рис. 26) при принудительной циркуляции воздуха в нем и в охлаждаемом помещении. Воздух перемещается посредством вентилятора. Его скорость у поверхности продукта может достигать 10 м/с и более;

· смешанное охлаждение, при котором в камере устанавливают как батареи, так и воздухоохладители.

Системы охлаждения различают с внутрикамерным отводом теплоты, проникающей через наружные ограждения (см. рис. 25, а, б; рис. 26, а) и с внекамерным отводом внешних теплопритоков (см. рис. 25, в; рис. 26, б).

а) б) в)

Рис. 25. Схема батарейного способа охлаждения при внутрикамерном (а, б)

и внекамерном отводе внешних теплопритоков:

а) с потолочными батареями; б) с пристенными батареями; в) с внекамерным отводом

внешних теплопритоков; 1 - внутрикамерные приборы охлаждения; 2 - внекамерные приборы

охлаждения; 3 - продух; 4 - стена, отделяющая камеру от продуха

В первом случае приборы охлаждения устанавливаются в камере, а во втором случае в ней размещают только внутрикамерные приборы, а приборы для отвода внешних теплопритоков устанавливаются вне камеры - в продухе, воздухонепроницаемо отделенном от камеры.

б) а) Рис. 26. Воздушные системы охлаждения с внутрикамерным (а) и внекамерным (б) отводом внешних теплопритоков: 1 - внутрикамерные приборы охлаждения; 2 - нагнетательный воздуховод; 3 - всасывающий воздуховод; 4 - вентилятор; 5 - внекамерный прибор охлаждения; 6 - продух; 7 - стена из сборного железобетона; 8 - наружное изолированное ограждение

В воздушных системах охлаждения предусматривается наличие специальной системы организованного распределения воздуха в охлаждаемом помещении. Различают системы канального и бесканального распределения воздуха. При канальной системе в помещении располагают два (рис. 26, а) или один (рис. 27) канал.

Воздух, охлажденный в воздухоохладителе, подается в нагнетательный канал, имеющий специальные окна для выхода воздуха или сопла прямоугольного или круглого сечения. Воздух из окон выходит со скоростью 1-2 м/с, а отепленный воздух всасывается в окна всасывающего канала. При одноканальной системе отепленный воздух всасывается через входной патрубок вентилятора. Двухканальную систему распределения воздуха используют редко. Одноканальную систему применяют для камер охлаждения и замораживания (рис. 27, а) и для камер хранения (рис. 27, б).

а) б) Рис. 27. Схема одноканальной системы распределения воздуха: а) в камерах холодильной обработки; б) в камерах хранения

В бесканальной системе (рис. 28) каналы отсутствуют. Здесь находят применение следующие системы:

· при сосредоточенной подаче воздуха в помещение (рис. 28, а) применяют различные сопла. Из сопла воздух выходит со скоростью 10-15 м/с. Отепленный воздух всасывается в нижнюю часть постаментного воздухоохладителя, охлаждается в нем и вентилятором подается через сопло в помещение;

· с подвесными воздухоохладителями, которые подвешивают к потолку (рис. 28, б), равномерно размещая их по камере;

· с настенными воздухоохладителями, которые устанавливают около стен или на антресолях либо подвешивают к потолку (рис. 28, в).

а) б) в)

Рис. 28. Схемы бесканальной раздачи воздуха:

а) с сосредоточенной подачей воздуха; б) с подвесными воздухоохладителями, размещенными

под потолком; в) с настенными воздухоохладителями; 1 - прибор охлаждения; 2 - вентилятор; 3 - сопло

Основное преимущество батарейного охлаждения - небольшая усушка продуктов, хранящихся в неупакованном виде, поэтому оно применяется в камерах хранения мороженых грузов без упаковки. К недостаткам этих систем относятся большая металлоемкость, неравномерность распределения температуры по объему камеры и трудность оттаивания инея.

Воздушное охлаждение, несмотря на его недостатки (расход энергии на работу вентиляторов; дополнительные первоначальные затраты на воздухоохладители, воздуховоды, вентиляторы; большая усушка груза при его длительном хранении без упаковки), в настоящее время находит широкое применение. Это объясняется преимуществами воздушного охлаждения: более равномерным, чем при батарейном охлаждении, распределением температуры и влажности воздуха по объему камеры; интенсификацией процессов охлаждения и замораживания из-за большой скорости движения воздуха; возможностью вентилирования камеры и регулирования влажности воздуха; меньшей металлоемкостью оборудования; возможностью полной автоматизации холодильной установки; облегчением работы по оттаиванию снеговой шубы (инея).