Введение

Холод, являющийся прекрасным консервирующим средством, препятствующим развитию микроорганизмов, широко используют во всех отраслях пищевой промышленности: производят

охлаждение, замораживание и хранение продуктов при низких температурах.

Над созданием холодильных машин работали многие ученые. Английский физик-химик Бойль и немецкий физик Герике еще в конце XVIIвека установили, что вода в разреженном пространстве испаряется при низких температурах. В 1777 г. Нерн открыл, что в условиях вакуума вода замерзает, если удалять образующиеся водяные пары (поглощение серной кислотой). Эти наблюдения помогли англичанину Лесли построить в 1810 г. первую ледоделку.

Практическое применение холодильные машины нашли только тогда, когда вместо воды были найдены другие, более эффективные рабочие вещества. В 1834 г. английский врач Перкинс построил холодильную машину, работавшую на этиловом эфире. Эту машину можно считать прообразом современных холодильных машин, так как в нее были включены все наиболее характерные для этих машин части: сосуд, где происходило кипение жидкого эфира путем отнятия тепла от окружающей среды, в результате чего вода замерзала, обращаясь в лед; насос, сжимающий пары эфиpaи нагнетающий их в змеевик, охлаждаемый водой, отчего пары снова обращались в жидкое состояние.

Весь процесс в первых холодильных машинах протекал при давлении ниже атмосферного, так как Перкинс и его последователи не решались поднимать давление в системе выше. Эти машины, основанные на сжатии парообразных тел, их конденсации и последующем кипении в жидком состоянии, получили название компрессионных.

В последствии конструкторы создали новые компрессионные машины, работающие на других рабочих веществах при давлении выше атмосферного. Так, в 1871 г. Телье построил машину, работающую на метиловом эфире, в 1872 г. Бойлю был выдан первый патент на аммиачную холодильную машину, в 1874 г. швейцарский физик Пикте создал машину, работавшую на серном ангидриде, а немецкий физик-инженер Линде сконструировал аммиачную машину. В 1881 г. Линде, одновременно с Виндхаузеном, построил углекислотную машину, в которой давление доходило до нескольких десятков атмосфер. В 1845 г. американец Горри изобрел воздушную холодильную машину, работа которой была основана на том, что при расширении предварительно сжатого воздуха температура его понижается. Несколько позже появились абсорбционные холодильные машины (Карпе, 1862 г). Работа абсорбционной машины основана на поглощении парообразного вещества, например аммиачных паров, слабым водоаммиачным раствором и последующем выпаривании аммиака из раствора различными теплоносителями (горячие газы, пар и др.).

Наибольшее развитие в настоящее время получили компрессионные холодильные машины.

Крупный вклад в дело развития искусственного холода внесли русские ученые. Так, академик Браун в 1759 г. в Санкт-Петербурге впервые провел опыты по замораживанию ртути с помощью холодильных смесей; академик Ловиц в конце XVIIIстолетия предложил различные холодильные смеси, позволившие получить температуру -50° С.

Ведущая роль в развитии ледяного и льдо-соляного охлаждения принадлежит нашим ученым. Академик Крафт в 1733 г. определил физические и механические свойства льда. В 1860 г. на рыбных промыслах в районе Приазовья (в Мариуполе и Таганроге) было произведено замораживание рыбы с помощью смеси льда с солью. В 1862 г. в России впервые были построены вагоны-ледники. Холодильная (воздушная) машина появилась в России в 1888 г. на водном транспорте.

Внедрение эффективных морозилок и автоматизированных холодильных установок с понижением температур в морозилках до -30° С и камерах хранения до -18÷ -23° С позволит сохранить качество продуктов, уменьшить их усушку и, таким образом, сберечь много ценных продуктов. Механизация погрузочно-разгрузочных работ на холодильниках не только облегчит труд грузчиков, но и позволит высвободить многих из них для другой работы.

Перед работниками холодильников поставлены задачи по дальнейшему увеличению производства искусственного льда, мороженого, замороженных различных пищевых продуктов.

В настоящем конспекте лекций описаны основы получения искусственного холода, процессы теплообмена, протекающие в холодильных установках, рабочие процессы холодильных машин, конструкции компрессоров и аппаратов, а также правила эксплуатации холодильных установок.

Конспект лекций составлен в соответствии с программами следующих дисциплин: «Холодильная техника», «Судовое холодильное оборудование», «Холодильное и технологическое оборудование».