Chladiace zariadenia
Chladiaca technika je komplexný vedný odbor, ktorý má vplyv na mnoho priemyselných a hospodárskych odvetví a ktorý výrazným spôsobom prispieva k riešeniu dôležitých problémov ľudstva.
Význam a využívanie chladiacej techniky
Chladiaca technika je komplexný vedný odbor, ktorý má vplyv na mnoho priemyselných a hospodárskych odvetví a ktorý výrazným spôsobom prispieva k riešeniu dôležitých problémov ľudstva. Jedným z najvýznamnejších je zaistenie výživy ľudstva. Ako obor interdisciplinárneho charakteru plne využíval ku svojmu rozvoju poznatky nie len vied technických, ale vo veľkej miere i chemických, a to hlavne v oblasti chladív, mazív a tepelných izolácií. Ak doterajší vývoj prebiehal plynule bez väčších výkyvov a konfliktov, nie je možné očakávať pokračovanie tohoto stavu aj v budúcnosti.
Keďže dnes boli postavené nové úlohy pred chladiacu techniku, ktoré je možné celkovo označiť ako požiadavku na ekologizáciu odboru. Ich riešenie sa dotkne nielen výrobcov, ale v porovnateľnej, dokonca možno aj vo väčšej miere užívateľov chladiacich zariadení všetkých výkonových a teplotných oblastí. Za hlavné úlohy súčasnosti možno označiť prechod na chladivá s menším priamym negatívnym pôsobením na atmosféru a znižovanie energetickej náročnosti zariadení ako celkov a to ako voľbou a úpravou tepelného obehu, ako aj využitím odpadných tepiel.
Uskladnenie potravín v chlade je na rozdiel od ostatných konzervačných metód jedinou metódou, ktorá zachováva prirodzenú chuť, vôňu, konzistenciu i vzhľad produktu. Sušené ovocie, údené mäso, konzervovaná zelenina a ovocie a pod., napriek veľmi dobrým chuťovým vlastnostiam, sa vo veľkej miere odlišujú od čerstvých surovín. Mrazené potraviny uskladnené v mraziarňach sa môžu pri správnom ošetrení zachovať bez zmien, s rovnakými biologickými a nutričnými hodnotami i niekoľko mesiacov.
Ročný prírastok objemu zmrazovaných potravín sa vo svete v posledných rokoch pohybuje medzi 4 ÷ 12%. Sortiment výrobkov sa pritom neustále rozširuje. Dnes prakticky neexistuje skupina potravín, ktorá by sa nezmrazovala. Jedným z hlavných prostriedkov ako zabrániť stratám a uchovať potraviny v požadovanej kvalite na ich ceste od výroby až ku spotrebiteľovi je ich chladenie a mrazenie. Kvalita potravín závisí nielen na vstupnej surovine a jej spracovaní vo výrobe, ale i na dodržiavaní podmienok pri doprave a skladovaní.
Jednotlivé hlavné články chladiaceho reťazca:
Chladiaca technika zahŕňa oblasť dosahovania teplôt asi od 20 °C teoreticky až do absolútnej nuly (0 K) a delí sa na dve oblasti:
- chladiaca technika (teploty nad 120 K)
- kryogenika (teploty pod 120 K).
Základné princípy dosahovania nízkych teplôt v chladiacej technike sú preskúmané a zvládnuté natoľko,
že nemožno očakávať objavy nových princípov praktického významu. Súčasný trend rozvoja a výskumu v tejto oblasti je najmä:
Základný princíp parného kompresorového obehu
Chladenie je proces, pri ktorom odoberáme teplo predmetom alebo látkam, ktoré sa tak buď ochladzujú na teploty nižšie ako je teplota okolia, alebo sa mení ich skupenstvo, prípadne sa odvádza reakčné teplo. V parnom kompresorovom chladiacom obehu sa chladiaci účinok dosahuje vyparovaním chladiva vo výparníku. Odobraté teplo zo systému odvádzame do prostredia, ktoré je k dispozícii (vzduch, voda a pod.). Odvod tepla prebieha v kondenzátore kondenzáciou pár chladiva pri kondenzačnom tlaku. Kondenzačný tlak sa dosiahne mechanicky poháňaným kompresorom. (objemovým alebo turbokompresorom).
Základné usporiadanie parného kompresorového obehu Principiálna schéma okruhu, v ktorom sa parný obeh uskutočňuje, je znázornený na obrázku 1. Prívodom tepelného toku Qo chladenou látkou do výparníka sa chladivo vyparuje a nasáva ho kompresor s príkonom Piz. Po stlačení na kondenzačný tlak sa v kondenzátore parám chladiva odoberá tepelný tok Qk, pričom kondenzujú. Kvapalné chladivo prechádza z kondenzátora do škrtiaceho ventilu, kde sa jeho tlak zníži z kondenzačného tlaku pk na výparný tlak po. Kvapalina sa zmení na paru prívodom tepelného toku z ochladzovanej látky a okruh je uzatvorený.
Zobrazenie parného kompresorového obehu v ln p-h diagrame Základná tepelná bilancia chladiaceho obehu pri uvažovaní ideálneho obehu a zanedbaním výmeny tepla s okolím je nasledovná: Qo + Piz = Qk, (W) (1.1)
Kde:
Qo – chladiaci výkon (W)
Piz – izoentropický príkon kompresora (W)
Qk – kondenza