Теоретичні основи машинного охолодження.

Найбільш простий спосіб штучного охолодження – тепловий контакт тіла, що охолоджується з тілом, що охолоджує, температура якого нижче температури навколишнього середовища. В холодильній техніці прямий теплообмін між двома тілами здійснюється льодяним, льодосоляний, сухольодяним охолодженням, а також охолодженням рідкими газами.

Льодяне та льодосоляне охолодження основане на таненні льоду (льодосоляної суміші) і розчиненні повареної солі. Цей спосіб простий і надійний, але має недоліки: великі габаритні розміри і масу обладнання, неможливість підтримання достатньо низьких температур, інтенсивна корозія конструкцій, необхідність утримання великого запасу холодоносія в пунктах льодозабезпечення.

Сухо льодяне охолодження основане на переході вуглекислого газу з твердого стану сухого льоду в газоподібне, минаючи рідинну фазу. При атмосферному тиску температура пари, що при цьому утворюється, складає 194,3 К ( - 78,9 ⁰С). Сухий лід використовується в промисловості і торгівлі. Висока вартість отримання і відносна дефіцитність твердої вуглекислоти не дає можливості широкому використанню такому способу охолодження.

Охолодження рідкими газами (азотом, повітрям, хладоном, вуглекислим газом, киснем) основане на здатності їх кипіти при низькій температурі.

Термоелектричні охолоджуючі пристрої працюють з витратою електричної енергії на основі ефекту Пельтье (рух електронів в термоелементах з напівпровідників). Ефективність таких пристроїв низька.

3.Способи промислового отримання холоду.

№ п/п	Спосіб охолодження	Вид енергії, що витрачається	Стан та вигляд охолодження
1.	Зміна агрегатного стану А) Випаровувальний     Б) Льодяний В) Льодосоляний   Г) Сухольодяний Д) Рідкими газами     Машинний ( в парових холодильних машинах)	Без витрат енергії     Без витрат енергії Без витрат енергії   Без витрат енергії Без витрат енергії     Механічна або теплова	Часткове випаровування води при теплообміні із зовнішнім повітрям; Плавлення водяного льоду; Плавлення льоду і розчинення солі; Сублімація сухого льоду; Кипіння при нормальному тиску рідких газів без наступної конденсації їх парів. Кипіння холодоагенту з наступною конденсацією його парів.
2.	Збереження агрегатного стану охолоджувача. А) Повітряний або водяний     Б) Вихровий   Машинний ( в газових холодильних машинах)   Термоелектричний	Без витрат енергії     Механічна   Механічна     Електрична	Підвищення температури повітря або води при теплообміні; Зниження і підвищення температури повітря при розширенні і розділенні його у вихровій трубі; Зниження температури стисненого повітря при розширенні і роботі; Рух електронів у термоелементах з напівпровідників

Для промислового отримання холоду використовують різні холодильні машини та установки. Тепло, що відводиться при охолодженні, згідно ІІ закону термодинаміки не може само переходити від тіла з більш низькою температурою до навколишнього середовища, що має більш високу температуру. Виробництво холоду в холодильних машинах обумовлено витратою механічної або теплової енергії. Процес штучного охолодження, відняття тепла від тіла, що охолоджується і передача більш нагрітому тілу, здійснюється шляхом прямого теплообміну при наявності різниці температур. Реалізується такий теплообмін за допомогою робочого тіла. або холодильного агенту.

 

Холодоагент при віднятті тепла повинен мати температуру більш низьку, ніж у тіла, що охолоджується, а момент віддачі тепла - більш високу, ніж у навколишнього середовища. Такий процес можливий лише у тому випадку, коли в робочому тілі будуть виконуватися прямі перетворення тепла в роботу, а роботи – в тепло. Для неперервного отримання холоду процеси взаємних перетворень тепла і роботи, а також процеси теплообміну повинні чергуватися. Це викликає необхідність здійснення робочим тілом замкненого кругового процесу (циклу).

Низька температура холодоагенту досягається за рахунок випаровування (кипіння) при відповідному тиску. Тепло, що відводиться від тіла, що охолоджується за допомог випаровування холодоагенту, передається потім навколишньому середовищу, щоб викликати наступну конденсацію пари холодоагенту при більш високому тиску і температурі. Для здійснення такої передачі тепла і необхідна витрата роботи, яка перетворюється в тепло і також передається від холодоагенту навколишньому середовищу.

Тепло від об’єкту, що охолоджується може відводитися проміжною речовиною – холодоносієм (повітрям, розсолом), а потім передаватися холодоагенту і далі за його допомогою – навколишньому середовищу.