zapogi.ru 1

1 Сущность процессов охлаждения и замораживания продуктов.

Охлаждение продуктов применяют когда необходимо: 1. прекратить воздействие высоких тем-р на продукт после бланшировки или пастеризации. 2. снизить тем-ру продукта перед фаршировкой или укладкой в банки. 3. ускорить диффузионные процессы ( насыщение соков СО2, диффузия сахаров в плоды) 4. приготовить продукты к длительному хранению. При охлаждении тем-ра продукта всегда выше креоскопической при которой начинается образовываться лед, поэтому физическая константа продукта изменяется не значительно. Замораживают продукты для сохранения их в свежем виде, а так же при концентрации сока вымораживвания. При замораживании тем-ра продукта всегда ниже креоскопической. Процесс замораживания сопровождается частичным вымораживанием воды и образования кристаллов льда. При этом физические константы продукта значительно меняется. При замораживании тем-ра продукта снижают до -10 -18С, а иногда до -80С. Образование льда в растительных и живых клетках всегда предшествует некоторые переохлаждения воды, степень которого зависит от св-в продукта, скорости и условия охлаждения, характера распределения воды в продукте. Вода переохлаждается при замораживании плодов до -5-6 С, овощей -2-3С, мяса птицы и рыбы -4-5С. После достижения водой тем-ры переохлаждения начинает образовываться кристаллы льда. Это приводит к повышению тем-ры продукта до креоскапической. Перепад от тем-ры переохлаждения до креоскапической происходит очень быстро из за значительной скорости роста кристалла. По достижении креоскапической температура продукта снижается одновременным вымораживанием воды. Кристалл льда образовывается в меж клеточном пространстве и в клетках продукта. В начале на поверхности, а затем и в центре куска продукта. При замораживании продукта значительно изменяется его теплоемкость и объемная масса. Относительное содержание воды в плодах и овощах в значительной степени зависит от сорта и условий созревания, а в мясе и рыбе от вида сырья и режима предварительной обработке. При замораживании объемная масса продукта уменьшается, из за увеличения обьема продукта вследствие расширения образующегося льда. Скорость замораживания зависит от вида, размеров, консистенции продукта, теплопроводности и размера тары, температура охлаждающей среды и способа замораживания. При замораживании пищ. продуктов теплота отводится с поверхности тела, а глубинные слои имеют более высокую температуру – это разность температур будет иметь место к моменту завершения процесса замораживания продукта, но по истечении длительного времени хранения продукта в холодильной камере, температура продукта становится одинаковой, это выравнивание происходит за счет внутреннего теплообмена. Эта тем-ра получила название средней и конечной тем-ра замораживания, определяется она как среднее арифметической значение м/д температурой в конце процесса замораживания на поверхности и в центре. Лучшие результаты получаются при быстром замораживании, т.к образуются ледяные кристаллы небольшого размера слабо повреждающие клетки продукта. При этом так же сокращается продолжительность диффузии солей и отведение воды в виде льда. Меньше вероятность воздействия микроорганизмов на продукт, лучше сохраняются витамины и более эффективно используется холодильное оборудование. Расчет продолжительности охлаждения и замораживания продуктов представляет определенные трудности в следствии того что этот процесс зависит от многих условий изменяющихся во времени.


2. Холодильное хранение пищевых продуктов. Режимы и сроки хранения.

Охлаждение и замораживание пищевых продуктов это подготовительные процессы холодильной технологии перед холодильным хранением. Сроки такого хранения несоизмеримо больше продолжительности охлаждения или замораживания. Поэтому при холодильном хранении основное значение приобретает максимальное снижение скорости нежелательных микробиологических, биохимических и химических процессов в пищевых продуктах.

Кроме того в задачи холодильного хранения входит обеспечение сохранности питательных свойств продуктов, их питательной ценности и товарного качества.

Для рационального холодильного хранения охлажденных или замороженных продуктов необходимо выполнение условий: -хранить следует доброкачественный продукт, прошедший регламентированную технологическую обработку перед хранением; -соблюдать температурный режим хранения; -поддерживать определенную влажность при хранении;

-соблюдать санитарно-гигиенические условия; -использовать дополнительные средства, повышающие стойкость хранимых продуктов.

Охлажденные скоропортящиеся пищевые продукты хранят в камерах при температурах близких к криоскопическим, а относительная влажность поддерживается в пределах 80-90%.

Температурный режим хранения замороженных продуктов выбирают из планируемого срока хранения. При непродолжительном сроке хранения допускается поддерживать температуры в камерах хранения -8…-12 в целях сокращения эксплуатационных расходов. Замороженные продукты, предназначенные для длительного хранения держат при температуре не выше -18. Более низкие температуры применяют с целью обеспечения сохранности продуктов, содержащих непредельные жирные кислоты (рыба сельдевых пород, тунца и др).

Предельным сроком хранения пищевых продуктов принято считать такой, по истечении которого в хранимом продукте начинают появляться посторонние запахи, продукт приобретает привкус, изменяется цвет, внешний вид.


Изменение показателей качества для каждого продукта индивидуально. Так при хранении жиров животного происхождения микроорганизмы и ферменты вызываю распад ненасыщенных жировых клеток, что приводит к образованию кетонов обуславливающих горький привкус продукта.

При хранении рыбы и рыбопродуктов происходит распад белковых молекул с образованием аминокислот и как следствие триметиламина, присутствие которого свидетельствует о наличии порчи.

Характерным признаком порчи фруктов и овощей является изменение их окраски, изменение консистенции, вследствие биохимических и химических реакций.

Хранение охлажденных пищевых продуктов при низких положительных температурах до +2 град обеспечивает сохранность мяса, рыбы и птицы в течение 1…2 недель.

Скоропортящиеся продукты растительного происхождения могут храниться до 9 мес.

Различные продукты имеют свои особенности хранения.


3. Режимы и сроки хранения мяса, рыбы.

Охлаждённое мясо с начальной температурой в толще наиболее массивной части (бедра) не выше 4 градусов хранят в виде туш или подтуш в подвешенном состоянии на крючьях повесных путей. В камере хранения туши располагаются на расстоянии 20 - 30мм друг от друга. В камере поддерживается температура воздуха 0-2 гpaдyca. Продолжительность хранения составляет 7 - 16 суток.

Ко времени выдачи мяса после хранения на дальнейшую переработку или потребление оно должно иметь нежную консистенцию и apомат присущий свежему продукту. Эти свойства мясо приобретает в результате сложных биохимических процессов называемых созреванием. Процесс созревания начинается при охлаждении и заканчивается при холодильном хранении. Сроки созревания мяса зависят температуры. Неблагоприятные условия хранения сопровождаются нежелательными микробиологическими изменениями и, как следствие, появлением на поверхности мяса плесени и ослизнения. Облучение камеры хранения мяса УФлучами является одним из эффективных способов борьбы с микробиологической порчей. Небольшое увеличение сроков хранения обеспечивает подмораживание мяса, т.е. замораживание поверхностного слоя, не превышающего 25% от массы туши. Продолжительность хранения подмороженного мяса допускается до 17 суток.


Мороженое мясо закладывается на хранение, если температура в толще бедра не выше -8 гpaд., а на поверхности близка к температуре камеры хранения. Т- ра воздуха в камере хранения замороженного мяса составляет для краткосрочного хранения не выше -12 гpaд., для длительного -:- не выше -18 град. при относительной влажности воздуха 95 – 98%. Колебание темп. воздуха в камере не должно превышать ±2 гр.

Хранение битой птицы По окончании процесса охлаждения птицы ящики с тушками помещают в камеры хранения и устанавливают в штабели в шахматном порядке для улучшения теплообмена. Температура в камерах холодильного хранения поддерживается в пределах 0-2 градуса при относительной влажности воздуха 80 -85 градусов. Срок хранения упакованных в бумагу и уложенных в деревянные ящики охлаждённых тушек птицы - 5 суток, упакованных в полиэтиленовые пакеты - 5 - 6 суток, в термоусадочную плёнку - до 10 суток. Для увеличения сроков хранения мясо птицы подмораживают, что практически не сказывается на его качестве. Продолжительность хранения замороженной птицы составляет несколько мес. при темпер. не выше -12 гр. и относит. влажности воздуха 85 - 95%.

Хранение рыбы. Рыба в охлаждённом состоянии хранится в ледяной крошке, молотом или чешуйчатом льде. Для хранения стараются использовать искусственный лёд, имеющий меньшую микробиологическую обременённость, или лёд из морской воды с добавлением антисептиков (гипохлорид и др.) или антибиотиков (террамицин). Продолжительность хранения свежей охлаждённой рыбы 15 суток, применение антибиотиков или антисептиков позволяет увеличить этот срок на 5 - 7 суток. Подмораживанием рыбы удаётся увеличить срок хранения до 20 суток практически без потери качества. Рыбу в замороженном состоянии упаковывают в ящики и хранят при общих для замороженных продуктов режимах. Сроки хранения мороженой рыбы - 2 - 9 мес., причём меньшие сроки относятся к рыбе жирных пород. Наиболее эффективным способом предохранения рыбы жирных пород от порчи является понижение темп. в камере хранения до 30 градусов.


4. Режимы и сроки хранения молока и молочных продуктов, яиц.
Предельным сроком хранения принято считать такой по истечению которого в хранимом продукте начинает появляться посторонние запахи, продукт приобретает привкус, изменяется цвет и внешний вид.

Молочные продукты. Молоко любой расфасовки, сливки, кисломолочные напитки (кефир и др.), творог, сырки и паста творожные требуют особого внимания. Следует хранить эти продукты питания 36 ч; напитки из сыворотки, кумыс – 48 ч; сметана – 72 ч. ХРАНЯТ молоко в охлаждаемых помещениях при температуре не более 8 градусов не позднее числа или дня реализации, указанных в маркировке. Стерилизованное молоко хранят при температуре не более 20 градусов в течении 10 суток с момента изготовления. Относительная влажность воздуха должна быть не выше 80% при более высокой влажности в помещении может появиться плесень. Запрещается хранить молоко вместе с мясными продуктами, овощами, фруктами и специями. В холодильных камерах молоко хранят на подтоварниках и стеллажах, фасованную - в таре, в которой ее доставляют в магазин. На рабочем месте продавца молоко хранится в холодильных камерах.

Хранение яиц . Срок хранения столовых яиц при комнатной температуре 25 сут, в холодильниках при температуре 0...—2 °С и относительной влажности воздуха 85 % — 125 сут. Диетические яйца по истечении 7 сут хранения переводят в столовые с одновременной уценкой. Разрешается хранение яиц также в растворах извести в бетонных или деревянных цистернах. При таком способе поры в скорлупе закупориваются, чем предупреждается высушивание яйца и попадание микробов внутрь его. Повышение температуры яиц в летний период даже до +30 … +35С не вызывает их немедленной порчи. Поэтому на птицефабриках яйца обычно хранят, хотя и непродолжительное время, в неохлаждаемых помещениях. Однако такое хранение в большей или меньшей степени отражается на качестве готового продукта. При необходимости продолжительного хранения яйца хранятся при пониженной температуре. Яйца хранят в картонных коробках или деревянных ящиках в штабелях в 10 ярусов. Температуру в камерах хранения поддерживают на уровне 0 … +2 0С при относительной влажности воздуха 85 … 88%.


Температуру и влажность воздуха в холодильных камерах измеряют два раза в сутки одновременно в нескольких местах: в центральном проходе между штабелями и у стен камеры. Измерения проводят поверенными приборами: термометрами и гигрометрами, или термографами и гигрографами.


5. Режимы и сроки хранения овощей и фруктов.

Усушка продуктов при холодильном хранении.

Хранение овощей. Листовая зелень хранится в охлаждённом виде несколько суток. На длительное хранение закладывают картофель, морковь и др. корнеплоды. Для их хранения чаще используют метод проточного вентилирования насыпного слоя. Охлаждённый воздух принудительно продувается через 2-3 метровый слой хранимых овощей.

Хранение фруктов. При хранении фруктов обеспечивается принудительная вентиляция хранилища с кратностью циркуляции 2- 4 раза в сутки. Срок холодильного хранения фруктов и ягод складывается из периода дозревания и хранения в созревшем виде. Сроки хранения черешни, сливы, вишни, персиков - несколько дней. Яблоки, груши хорошо дозревают при хранении и могут храниться в течении нескольких месяцев. Хорошие результаты даёт хранение фруктов в регулируемых газовых средах. Используются три группы смесей, компоненты, в основном - азот, кислород, углекислый газ. Применение РГС позволяет существенно замедлить процессы дозревания и увядания плодов, удлинить сроки хранения, снизить воздействие микробиологической порчи.

Режим хранения замороженных овощей и фруктов не отличается от хранения других мороженых продуктов. Темпер. хранения не выше -18 гр., сроки хранения - 5 - 8 мес. Понижение темпер. хранения при водит к значительному замедлению нежелательных изменений в продуктах и увеличивает допустимый срок хранения.

Замороженные плодово - ягодные соки, ягоды и фрукты при температуре в камере хранения выше -8 гр. могут подвергаться брожению с образованием в них спирта:. Сохранность витаминов обеспечивается прибавлением небольшого количества сахара к плодам и ягодам перед процессом замораживания.


Усушка продуктов при холодильном хранении. Продукты, помещённые в холодильные камеры хранения без герметичной упаковки, с течением времени теряют массу. Происходит это вследствие испарения влаги с поверхности продуктов. При этом ухудшается их качество. Высохший поверхностный слой становится пористым, адсорбирует посторонние запахи и приобретает специфический привкус. Испарившаяся с поверхности продуктов влага оседает в виде снеговой шубы на поверхности охлаждающих приборов, что при водит К снижению эффективности системы охлаждения. На усушку влияет большое число факторов. К ним относятся стабильность темпер. и влажностного режимов в камере хранения, равномерность температурного поля по объёму камеры, движение воздуха по объёму камеры и др.

Для снижения усушки необходимо строго соблюдать технологические режимы хранения, при менять герметичные упаковочные материалы для хранения продуктов, использовать пищевые обмазки для продуктов (глазурирование мороженой рыбы льдом, желатиновые обмазки для мороженого мяса и пр.).


6. Термодинамические основы охлаждения. Прямой и обратный термодинамический циклы.

Понижение температуры вещества ниже температуры окружающей среды возможно только искусственным путем. При этом условии понижения температур является отведение теплоты от охлаждаемого тела или среды. Температурный диапазон искусственного охлаждения располагается от температуры окружающей среды (20° С) до абсолютного нуля (-273). Принято этот температурный диапазон делить на 2 зоны: зона умеренного холода(до -120) и зона глубокого холода (от -120…-273). Термодинамика это наука о законах и превращениях одних видов энергии в другие. Любое вещество обладает энергией. Мерой обмена энергии между телами может быть работа, теплота и др.

В технической термодинамике обмен энергией базируется на двух основных законах термодинамики. I закон термодинамики это закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам.


II закон термодинамики устанавливает что невозможен переход теплоты от тела более холодного к телу более нагретому.

Для передачи теплоты нужны специальные искусственные условия, организация цикла затрат и работ. Термодинамическим циклом (круговым процессом) называется процесс при котором термодинамическая система выйдя из первоначального состояния возвращается в то же состояние после завершения цикла. Различают прямые и обратные циклы. РИС 3.1

В прямом цикле теплота Q1 передается от тела с более высокой температурой t1 к телу с более низкой t2 (а). Термодинамическая система, выполняя роль посредника, превращает часть передаваемой теплоты в работу.

В обратном цикле теплота Q2 передается от тела с более низкой температурой t2 к телу с более высокой t1, но для осуществления этого цикла требуется подвод энергии или выполнение работы: L=Q1-Q2.

В холодильных машинах реализуется обратный цикл, при котором теплота Q2 при участии термодинамической системы (холодильный цикл) передается с температурного уровня t2 (холодильная камера) на более высокий температурный уровень t1 (окружающая среда, охлаждающая вода). При этом на более высокий темп-й уровень передается количество теплоты: Q1=L+Q2
7. Основные процессы получения искусственного холода за счет изменения агрегатного состояния рабочего тела.

Нагретое тело естественным путем можно охладить только до температуры среды в которой находится тело. Дальнейшее понижение температуры возможно только искусственным путем при использовании одного из способов охлаждения, а именно: изменением агрегатного состояния рабочего тела; расширением рабочего тела с совершением полезной работы; дросселированием рабочего тела; вихревой эффект; термоэлектрическое охлаждение.

К процессам изменения агрегатного состояния (фазовым переходам) относят: плавление, кипение, сублимацию. Теплота фазовых переходов веществ достаточно велика, при этом процессы происходят при постоянной температуре. Она различна, но постоянна для каждого вещества.


Разные рабочие тела также отличаются по количеству теплоты, которое необходимо подвести к 1 кг рабочего тела для этого перехода. Эту величину называют удельной теплотой фазового перехода и измеряют в кДж/кг.

Плавление (таяние) это переход рабочего тела из твердого состояния в жидкое. Для охлаждения наибольшее распространение получил водяной лед. Температура плавления 0 град, удельная теплота плавления 335 кдж/кг.

Кипение – превращение рабочего тела из жидкого состояния в парообразное. Температура кипения существенно зависит от давления над поверхностью кипящей жидкости. Меняя давление можно изменить температуру кипения. Процесс обратный кипению наз. конденсацией.

Совокупность процессов кипения и конденсации положена в основу цикла парокомпрессорной холодильной машины. Количество теплоты, необходимое для превращения в пар 1 кг жидкости наз. удельной теплотой парообразования и измеряется в кДж/кг. Существует большое количество жидких рабочих тел с температурой кипения ниже температуры окружающей среды, которые могут использоваться в качестве рабочих тел холодильных машин.

Сублимация это процесс перехода вещества из твердого состояния в парообразное, минуя жидкую фазу. Таким веществом является диоксид углерода или твердая углекислота. Переход твердой углекислоты в парообразное состояние происходит при -78,9 град.

8. Процессы искусственного охлаждения при дросселировании рабочего тела и с использованием вихревого эффекта.

При дросселировании (эффект Джоуля-Томпсона): процесс понижения давления газообразного или жидкого рабочего тела без совершения внешней работы наз. дросселированием. Этот процесс осуществляется при пропускании рабочего тела с параметрами p1 и t1 через сужающееся отверстие РИС 3.2. при этом понижается давление и температура до значений p2 и t2, а также происходит испарение части жидкости.

Охлаждение с использованием вихревого эффекта или охлаждение в вихревой трубе: реализуется без внешней работы. Вихревая труба имеет цилиндрический корпус 1, внутри которого расположена диафрагма 2, рядом с которой находится сопло 4, по которому по касательной рабочее тело (сжатый и охлажденный газ, чаще всего воздух) подается в вихревую трубу. В противоположном конце трубы располагается регулирующий вентиль 3. РИС 3.3.


Сжатый воздух внутри вихревой трубы расширяется и совершает вращательное движение, в результате которого происходит его разделение на теплый и холодный потоки.

Холодный воздух через отверстие в диафрагме выводится в одну сторону охладителя, а нагретый через регулирующий вентиль - в другую.


9. Способы применения искусственного холода. Принцип работы холодильной машины с замкнутым парокомпрессионным циклом.

Одним из самых древних способов охлаждения является использование природных условий, но в холодное время года. Увеличивается продолжительность действий в природных условиях за счет применения природного льда в качестве приемника теплоты. Схема холодильной камеры с ледяным охлаждением – РИС 3.5. В теплоизолированной камере помещают емкость со льдом. Недостаток данной системы охлаждения: необходимость пополнения запасов льда и невозможность охлаждения ниже температуры таяния льда. Лед можно заменить на жидкость, кипящей при атмосферном давлении и температуре ниже тем-ры окружающей среды. Такие жидкости называются холодильными агентами. Пример использования кипящего хладагента на рис 3.6. Температуру кипения хладагента можно регулировать, изменяя давление пара в емкости. при повышении давления в емкости тем-ра кипения будет повышаться, а при понижении - понижаться. Недостаток данной системы охлаждения – необходимость периодического пополнения запаса хладагента и невыгодно выбрасывать пары хладагента в атмосферу. Эти недостатки исключаются при организации замкнутого парокомпрессорного цикла – рис 3.7.

Основными элементами холодильной машины реализующей данный цикл явл.: компрессор КМ, конденсатор КД, испаритель И, дросселирующее устройство – дроссель ДрВ.

Кипящий в испарителе хладагент отводится на всасывание в КМ. В КМ пары хладагента сжимаются, давление газообразного хладагента повышается. При высоком давлении парообразный хладагент переводится в жидкое состояние путем отвода теплоты конденсации в окружающую среду или охлаждающую жидкость.


Превращение парообразного хладагента наз. конденсацией, а устройство которое это реализует – конденсатор.

Затем жидкий хладагент поступает в дросселирующий вентиль, где давление его понижается. Понижение давления сопровождается понижение температуры кипения хладагента. В процессе кипения хладагент отводит теплоту от охлаждаемого объема в специальном теплообменном аппарате – испарителе.

Образующиеся в процессе кипения пары хладагента отводятся на всасывание в компрессор. Цикл замкнулся.

Работа холодильной машины по замкнутому циклу позволяет многократно использовать одно и тоже количество хладагента, последовательно превращая его в пар и жидкость и при этом отводить требуемое количество теплоты с низкого температурного уровня (холодильные камеры) на более высокий (охлаждающая среда).
10. Хладагенты. Требования, виды, достоинства и недостатки.
Хладагенты- являются рабочим телом, которое участвует в обратном термодинамическом цикле осуществляя передачу теплоты от менее нагретого тела (продукта) к более нагретому (окр.среда). В качестве первого хладагента использовалась вода. В 1834 была создана первая парокомпрессионная машина, работающая на диэтиловом эфире. А в 1863 году создана машина на этиловом эфире.

К хладагентам предъявляются требования, которые можно разделить на следующие группы: 1. Термодинамические: * низкая температура кипения при параметрическом давлении. * невысокое давление конденсации * большая объемная холодопроизводительность * большое значение коэффициента теплопроводности * небольшая плотность * невысокая вязкость. 2. Эксплуатационные требования: * химическая совместимость с холодильными маслами и конструкционными материалами * растворимость в воде *негорючесть и невзрывоопасность *незначительная текучесть *наличие запаха (для обнаружения утечек) 3. Экономические *невысокая цена *возможность организации товарного производства и доставки по месту требования 4.экологические * озонобезопасность, т.е. низкое значение потенциала истощения озона * низкое значение потенциала глобального потепления * негорючесть и не токсичность.


В природе не существует х-та отвечающего всем требованиям с учетом условий работы машины. Получили распространение 3 х-та: аммиак, углекислый газ и диоксид серы.

В конце 20-х годов 20 столетия были фторуглеводородные х-ты с хорошими термодинамическими свойствами, которые начали выпускаться. В 1931 году под торговой маркой «Фреон11» и «Фреон12» , а позже под торговой маркой «Фреон22».

За 50 лет существования фреонов их концентрация в атмосфере выросла, они стали отрицательно воздействовать на озоновый слой земли и парниковый эффект.

Применявшийся повсеместно до 1995 года хладагент R12 был признан одним из самых опасных, поскольку он наиболее негативно воздействует на озоновый слой планеты и способствует его разрушению. R12 использовался не только в обычном холодильном оборудовании, но и в автомобильных холодильных установках, системах климат-контроля и кондиционерах. После того как в 1987 году в соответствии с программой ООН, направленной на охрану окружающей среды, был введен в действие «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой», на замену опасным хладагентам R22 и R12 приняты R134a, R410A и R407.

Их вредное влияние на озоновый слой оценивается по величинам потенциалов, значение которых начинается от 0 – безопасных, а заканчивается 13 – разрушающим озон.

Например, хладагенты R134a и R407 имеют потенциал, равный нулю; а R22 имеет потенциал 0,05 , R12 – 1.0.

Внедрение безопасных для озонового слоя хладагентов позволило снизить негативное влияние на верхний слой атмосферы, однако данная проблема еще не решена полностью, поскольку безопасного хладагента с оптимальными термодинамическими свойствами еще не существует.
11. Классификация хладагентов, характеристика, свойства. Традиционные хладагенты(вода, аммиак, хладоны R-12, R.22).
Существует 3 типа фторуглеводородных х-тов:

1. хлорфторуглеводороды (хфу) с высокой озоноразрушающей активностью R 12,12,113.


2. гидро-хфу с низкой озон.активностью R22,123,124,141,142.

3.полностью озонобезопасные гидрофторуглеводороды (гфу) R144а, 404а и др. они не содержат хлора, не разрушают озоновый слой и имеют низкий период жизни в атмосфере.

К традиционнымотносят такие х-ты как вода, аммиак, хладон R12, хладон R22.

Аммиак – один из лучших хладагентов, обладает хорошими термодинамическими характеристиками, применяется в холодильных установках до -70С. Безцветный газ с резким запахом, легче воздуха, темпер.кипения при барометрическом давлении -33,3С, практически не растворим в масле и очень интенсивно поглощается водой, нейтрален к черным металлам, но в присутствии влаги разъедает цинк и медь, оказывает вредное действие на человека, раздражает слизи оболочки, вызывает ожоги. При определенной концентрации в воздухе (16-27%) в присутствии открытого пламени взрывоопасен.

Фреон R12 – наиболее распространенный х-т в холодильных установках, агрегатах промышленного и бытового значения. Температура кипения при барометрическом давлении -29С, безопасен, не токсичен, но при температуре выше 330С разлагается с образованием высокотоксичного фтористого водорода, хлористого водорода. При концентрации более 30% вызывает удушение. Неограниченно растворим в масле и практически не растворим в воде, нейтрален ко всем металлам, обладает способностью протекать в микротрещины, при смеси с маслом проникает в зазоры м/д трущимися деталями и снижает трение и износ.

Хладон R22 –используется для получения температуры до -40С в первой ступени холодильных машин, и до -60С во второй ступени в промышленных и бытовых кондиционерах, применяется также как компонент смеси хладагентов.

Хладагент R11- фтортрихлорметан, тяжелый газ, относится к группе хлорфторуглеродов. Для организма человека хладагент R11 безвреден, он невзрывоопасен, неограниченно растворяется в минеральном масле. В воде нерастворим. Обезвоженный хладагент нейтрален ко всем металлам, за исключением сплавов, содержащих более 20% магния. Объемная холодопроизводительность R11 мала. При соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями разлагается с образованием высокотоксических продуктов. Используется как: • хладагент в турбокомпрессорных агрегатах низкого давления, • пропеллент (в смеси с дифтордихлорметаном), • порообразователь при получении пенопластов, • растворитель.


Температура кипения 23,65С

Хладагент R14 - бесцветный газ со слабым запахом тетрахлорметана. Тетрафторметан является самым простым из фторуглеродов. Oбладает высокой химической стойкостью. При соприкосновении с пламенем разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. Негорючий газ. Термическое разложение при времени контакта 1—10 с в трубке из никеля Н-1 начинается при температуре 910°С. Применяют хладагент для получения температуры от -120 до -150 С. Температура кипения 128,0С.


12. Смеси хладагентов. Альтернативные хладагенты.
В 1950 г. для систем кондиционирования получен азеотропный смесевой хладагент R500, по холодопроизводительности превосходящий R12. В состав R500 вошли хладагенты R12 и R152a, где R152a оказался первым, не содержащим хлор. Технология смешения хладагентов привела к появлению в 1952 г. смесевого хладагента R502, заменившего R22 в низкотемпературных холодильных установках. Это позволило снизить повышенные температуры нагнетания в компрессорах, характерные для R22. В дальнейшем для получения очень низких температур были разработаны хладагенты R13, R503 и R13B1. Начиная с 60-х годов хладагенты R12, R22 и R502 являлись одними из основных хладагентов в промышленных и торговых средне- и низкотемпературных холодильных установках, бытовых холодильниках, кондиционерах и тепловых насосах.

Используются 2 группы смесей хладагентов: неазеотропные и азеотропные.

Неазеотропные- имеют различный состав жидкой и паровой фазы. В процессе хладагента в испарителе при постоянном давлении Ткипения возрастает. Серия х-тов 400.

Азеотропные – отличаются тем что состав жидкой и паровой фаз в процессе кипения остается неизменным, Ткипения при пост.давлении не изменяется, смеси ведут себя как однокомпонентное в-во, серия 500.

Также с производственным номером внутри серии есть альтернативные хладагенты – экологически не вредные, не разрушающие озоновый слой.

В настоящее время существует большое количество холодильных машин, работающих на запрещенных хладагентах, т.к. работоспособность этих машин позволяет их эксплуатировать, то срок их службы можно продлить заменив существующие х-ты на альтернативные.


К сервисным смесям относят R404а, который заменяют R502.

R502 - это азеотропная смесь хладагентов R22 и R115. Относится к группе гидрохлорфторуглеродов. Данный фреон невзрывоопасен, негорюч, малотоксичен и химически инертен к металлам. При соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями компоненты хладона 502 разлагаются с образованием высокотоксичных продуктов.

R502 - это низкотемпературный хладагент с высокими холодильными качествами, дающий снижение расхода электроэнергии на 10-15% в сравнении с R12 и R22. Главным образом используется в холодильных витринах, низкотемпературных холодильниках и компрессорах. Заменители хладагента R502: R407a, R507.


13. Теплоносители. Классификация, свойства применение.
Теплоноситель — жидкое или газообразное вещество, применяемое для передачи тепловой энергии. На практике чаще всего применяют воду (в виде газа или жидкости), глицерин, нефтяные масла, расплавы металлов (Sn, Pb, Na, К), воздух, азот (в том числе жидкий), фреоны и др.

Теплоносители можно разделить на 3 группы: *вода и рассолы *антифризы *спирты.

Вода - занимает примерно 68 % от всего объема используемых теплоносителей.

Несмотря на хорошие теплофизические свойства, низкую стоимость, негорючесть, экологическую и токсикологическую безопасность воды, ее эксплуатация связана с рядом проблем. К числу этих проблем относятся: *высокая коррозионная активность по отношению к металлам (в первую очередь к черным сталям); *Склонность к соле и накипеобразованию. Недостаток: высокая Тзамерзания, поэтому вместо воды применяются водные р-ры солей или рассолы.

Для снижения коррозионной активности и осадко(соле)образования, а также для повышения стабильности теплофизических свойств, в вышеупомянутые водные растворы вводятся целевые добавки. В результате получаются антифризы - жидкости для системы отопления. Качество антифризов зависит от сочетания и эффективности набора целевых добавок.


Водный раствор хлористого кальция используется когда температура теплоносителя должна быть не ниже -18С. В последнее время распространение получили теплоносители на основе ацетата и формиата калия.

Гликоли – безцветная жидкость, вязкая, сладковатая. Пропиленгликоль применяется для охлаждения пива, вина, молока и других жидкостей. Охлаждение осуществляется методом принудительной циркуляции, как правило, 30% водного раствора пропиленгликоля по змеевикам. Преимуществом пропиленгликоля перед водой, этиленгликолем и раствором солей в воде заключается в том, что из-за не токсичности пропиленгликоля продукт можно применять даже после небольших утечек пропиленгликоля через неплотности системы. Присутствие 0,25% пропиленгликоля не влияет на вкус. Концентрация пропиленгликоля 30% позволяет довести температуру охладителя до -12,8С; вода же позволяет понизить температуру лишь до 1,1С. Пропиленгликоль автоматически смазывает элементы охлаждающей системы. Использование пропиленгликоля в качестве теплоносителя позволяет обезопасить жилище, людей и животных по вторичным признакам техногенных катастроф и факторов (пожар, землетрясение, авария и нарушение правил эксплуатации теплоснабжения), продлевает срок службы системы индивидуального теплоснабжения из-за низкой коррозионной агрессивности пропиленгликоля и не замерзания при низкой температуре.

Применение в системах кондиционирования и вентиляции пропиленгликоля дает неоспоримые преимущества, т.к. температура застывания чистого продукта: от -60 до -77С . При испарении воды из теплоносителя система в безопасности в то время как этиленгликоль замерзает при 13С. Водные растворы с концентрацией пропиленгликоля 60% замерзают при температуре около -70С.

Более низкие температуры замерзания имеют спирты: этиловый (-117С), пропиловый (-127), метиловый (-98С).все спирты применяются в герметичных системах.

14. холодильные машины. Классификация.

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.


С позиций термодинамики - это машина, осуществляющая перенос теплоты с низкого температурного уровня на более высокий с целью охлаждения, и содержащая минимально необходимое число элементов (четыре) для осуществления холодильного цикла.

Классификация холодильных машин

Холодильные машины различают:

по способу получения холода — компрессионные и абсорбционные;

по холодильному агенту — фреоновые, аммиачные и др.;

по холодопроизводительности — малые, средние и крупные. В бытовых холодильниках устанавливают самые малые (мелкие) холодильные машины.

Компрессионные холодильные машины отличаются также друг от друга степенью герметизации. В бытовых холодильниках уже много лет применяют исключительно герметичные холодильные машины, или, как их называют, герметичные холодильные агрегаты. В таких агрегатах отсутствуют какие-либо разъемные соединения наружных частей. Все отдельные узлы соединены снаружи сваркой или пайкой.

Абсорбционные холодильные машины бывают непрерывного и периодического действия. Машины непрерывного действия, в свою очередь, разделяют на насосные и безнасосные. Безнасосные машины называются абсорбционно-диффузионными.

В бытовых холодильниках абсорбционного типа используют исключительно абсорбционно-диффузионные машины (агрегаты).

Цикл одноступенчатой парокомпрессионной холодильной машины. рис. 4.1; 4.2

Одноступенчатые холодильные машины используют для понижения температуры до -25-30С.

цикл одноступенчатой парокомпрессионной машины может быть представлен в виде четырех последовательных процессов.....

Процесс 1-2. Выходя из испарителя И пары хладагента сжимаются компрессором КМ под давлением Р0 до давления Рн. В процессе сжатия температура хладагента так же повышается от Т0 до Тсж. Для сжатия хладагента затрачивается работа Lсж.

Процесс 2-3. В конденсаторе Кд от сжатого хладагента отводится теплота и хладагент из состояния перегретого пара (т.2) переходит в состояние насыщенной жидкости.


Процесс 3-4. Жидкий хладагент поступает в дроссельный вентиль ДрВ где при дросселировании происходит понижение давление хладагента от Рн до Р0. При этом температура хладагента так же понижается от Тсж до Т0 .

После дросселирования хладагент находится в виде смеси жидкости и пара. Этот процесс осуществляется без совершения внешней работы.

Процесс 4-1. Теплота охлаждаемой среды в испарителе И подводится к хладагенту и жидкий хладагент превращается в пар. И далее цикл повторяется.

15. Цикл холодильной машины с регенеративным теплообменником.
В современных фреоновых холодильных машинах используется цикл с регенерацией теплоты. Жидкий хладагент в данном теплообменнике РТО переохлаждается перед дроссельным вентелем ДрВ (рис 4,3 и 4,4), а парообразный хладегент выходящий из испарителя перегревается перед всасыванием в компрессор.

Понижение температуры жидкого хладагента приводит к увеличению жидкости после дросселирования и соответственно увеличению холодопроизводительности машин.

Перегрев паров хладагента повышает безопасность работы холод.машины т.к. исключает возможность работы компрессора влажным паром.

Перегрев и переохлаждение осуществляется между потоками хладагента в спец.теплообменном аппарате, регенеративном теплообменнике. При этом кол-во теплоты отводимое от жидкого хладагента равно кол-ву теплоты подведенного к парообразному хладагенту Q отведенное = i3-i3’ Q подведенное = i1-i1’

Соответственно увеличивается удельная массовая холодопроизводительность цикла и др.удельные массовые показатели холодильной машины.
16. Цикл двухступенчатой холодильной машины с неполным и

полным промежуточным охлаждением.
При температурах кипения хладагента от -30С до -50С применяют холодильные машины двуступенчатого сжатия с неполным и полным промежуточным охлаждением (рис 4,5 и 4,7).

Понижение Ткипения хладагента к увеличению степени сжатия в компрессоре и изменению температуры хладагента в конце сжатия.

Температура в конце сжатия не может превышать 160С . поэтому процесс сжатия разбивают на 2. И сжатый в первой ступени х-т охлаждает перед сжатием второй ступени.

В цикле с неполным промежуточным охлаждением, охлаждение х-та после сжатия в компрессоре нижней ступени КМ11 осуществл. в промежуточном охладителе ПО (рис.4,5).

Использование полного промежуточного охлаждения (рис 4,7) позволяет установить в одной холодильной машине два испарителя Ин и Ив по разных температурных условиях: при понижении температуры кипения хладагента в промежуточном сосуде Пс в котором хладагент после нижней ступени сжатия пропускается через слой жидкого хладагента. Жидкий х-т в этом сосуде частично испаряется и обеспечивает охлаждение парообразного хладагента до состояния сухого насыщенного пара. Часть жидкого х-та из промежуточного сосуда может отводиться в дополнительный испаритель Ив.