25 - Strojní chlazení

Strojní chlazení

( Maturitní otázka č.25 )

• Jeho úkolem je snížit ve vybraném prostředí teplotu pod teplotu okolí

• Podstatou je úkaz z termomechaniky, že každá kapalina při přeměně v páru ( expanze ) spotřebuje značné množství tepla, které odejme svému okolí

• Využívá se v chemickém, potravinářském průmyslu, zdravotnictví, stavebnictví, strojírenství

Rozdělení

Přímé chlazení

• Chlazený prostor je umístěn přímo ve výparníku

Nepřímé chlazení

• Je-li třeba zajistit chlazení na větší vzdálenost od chladícího zařízení

• Chceme-li z ochranných důvodů zabránit možnému úniku chladiva k ochlazovaným látkám

• Další kapalinou je solanka, která se čerpá potrubím a přenáší chlad na místo určení

• Solanka je teplonosná látka, která zůstává tekutá, při nízkých teplotách bod bodem mrazu a při oběhu nemění své skupenství ( nejčastěji se používá roztok vody a soli )

Chladiva

• Kapaliny, které při své přeměně v páru odebírají teplo svému okolí

• Nehořlavé, nejedovaté, levné

• Mají bod varu za atmosférického tlaku pod 0 °C

• Páry chladiva lze snadno zkapalnit při teplotě kolem 25 °C

• Mají velké výparné teplo ( aby nebylo třeba velkého množství chladiva )

• Nesmí být jedovaté, hořlavé a nesmí narušovat materiál chladícího zařízení

• Používá se čpavek, oxid uhličitý, methan, propan, propylen, methylchlorid

Kompresní chladící oběh ( přímý )

• Může být použito jakéhokoliv typu kompresoru

• Okruh je naplněn vhodným snadno zkapalnitelným plynem ( chladivem )

• Chladivo je ve formě par stlačováno kompresorem z tlaku p1 na tlak p2 ( p1 < p2 )

• Poté následuje ochlazení chladiva v kondenzátoru, kde dojde ke zkapalnění chladiva

• Zkapalněné chladivo projede škrtícím ventilem, jímž se zredukuje tlak z tlaku p2 na tlak p1 ( p1 < p2 )

• Redukce tlaku je spojena s expanzí kapalného chladiva, které se ve výparníku mění v sytou páru

• Tepelná energie potřebná ke změně skupenství se odebírá z vychlazovaného prostoru, v němž teplota klesá, páry chladiva jsou znovu nasávány a stlačovány kompresorem ( uzavřený tepelný okruh )

Tepelné čerpadlo

• Je v podstatě kompresorový chladící oběh, kde kondenzátor je ve funkci topného radiátoru, který je umístěn ve vytápěném prostoru

• Topná látka má podobné vlastnosti jako chladivo ve chladícím oběhu

• Výparník je nutné umístit např. v proudící vodě

Příklad

Nakreslete schéma pístového kompresoru a do obrázku označte potřebné veličiny pro výpočet. Proveďte výpočet ø válce D a závit pístu Z, je-li dán objemový průtok Qv, otáčky kompresoru nk, sací tlak ps a výtlačný tlak pv a poměrové číslo λ =L/D

Qv = S . L . nk . ξd = nk . ξd