Šaldymas konspektai


Technologijų konspektas. Šaldymas šaldymo procesai. Šaldymo procesų klasifikavimas. Naudojimo galimybės ir sritys. Saikingojo šaldymo procesai. Giliojo šaldymo procesai. Šaldymo agentai ir jų poveikis aplinkai. Šaldymo įranga. Šaldymo medžiagų kompresoriai. Garintuvai. Kondensatoriai. Šaldymo medžiagos cirkuliacijos įranga. Tiesioginio aušinimo įrenginiai. Skaičiavimo pavyzdys.


Pagal pasiekiamą temperatūrą šaldymas skirstomas į saikingąjį ir gilųjį. Saikingojo šaldymo temperatūra t > -100 °C, giliojo šaldymo t < -1OO °C. Gilusis šaldymas, kai pasiekiama T = 40 – 0,3 K, vadinamas kriogeniniu, o kai T = 0,3 - 0,00002 K, - ultragiliuoju.

Dirbtinio šaldymo procesams būdinga tai, kad šiluma atimama iš žemesnės temperatūros medžiagos ir atiduodama aukštesnės temperatūros medžiagai, o toks procesas, kaip žinome iš termodinamikos, dėl entropijos mažėjimo savaime vykti negali. Tuo nesunku įsitikinti.

Tarkime, iš medžiagos, kurios temperatūra T2, atimame šilumą Q2 ir ją atiduodame kitai medžiagai, kurios temperatūra T1 . Tada pirmosios medžiagos entropija sumažės dydžiu , o antrosios – padidės dydžiu , ir bendras jų entropijų pokytis bus paskaičiuojamas taip :

Tačiau T1 > T2 , todėl , o toks procesas, kaip sako antrasis termodinamikos dėsnis, savaime vykti negali.

Todėl, kad vyktų realus šaldymo procesas, be šilumos atėmimo bei atidavimo, dar reikia atlikti papildomą procesą, kuris kompensuotų entropijos sumažėjimą, o toks procesas neišvengiamai susijęs su energijos sąnaudomis.

Norint įvykdyti tokį ciklą, reikia išeikvoti darbą, kuris virstų šiluma, o ši kartu su atimta iš šaldomosios medžiagos šiluma būtų atiduota aukštesnės temperatūros medžiagai.

Medžiaga, iš kurios atimama šiluma, vadinama šaldomuoju, o medžiaga, kuriai atiduodama šiluma, - šaldančiuoju agentu.

Tarkime, kad iš šaldomosios medžiagos, kurios temperatūra T2 , atimama šilumą Q2 ir ją atiduodame šaldančiajam agentui, kurio temperatūra T1 , ir šiame cikle atliekame darbą L. Parašome energijos balanso lygtį :

Tokiame cikle šaldomosios medžiagos entropija sumažėtų dydžiu Q2/T2 , o aušinančio agento entropija padidėtų dydžiu . Toks šaldymo procesas gali vykti , jei entropija nesikeičia , t.y. kai

Šaldymo efektas bus tuo geresnis, kuo daugiau šilumos atimsime iš šaldomosios medžiagos, išeikvodami mažiau darbo. Jis nusakomas šiuo santykiu:

Dydis ε vadinamas šaldymo koeficientu. Juo apibūdinamas šaldymo ciklo efektyvumas.

Iš šaldomosios medžiagos ciklo metu atimtas šilumos srautas W dar vadinamas bendruoju šaldymo našumu ir žymimas Φ2.

Pasinaudojant ( 4.5 ) formule, galima apskaičiuoti varančio tokią šaldymo mašiną variklio galią ,kW:

Buvo kuriamos ir tokios šaldymo mašinos, kurių veikimas pagrįstas garų srautu. Tokios mašinos pradžioje buvo labai neekonomiškos.

Maždaug nuo 1910 m. pradėti naudoti kompresoriniai šaldymo įrenginiai, pagrįsti amoniako – vandens absorbcijos procesu. Juos patogu naudoti pramonės įmonėse – galima panaudoti šilumą, išsiskiriančią gamybinių procesų metu. Netrukus atsirado dirbantys buitiniai šaldytuvai, kurie ėmė keisti ledo kameras. Pirmoji absorbcinė šaldymo mašina sukurta1862 metais. Šalčio kūrimui naudojami šie procesai:

procesas, kuriame naudojami puslaidininkiai (Petlier’o elementai). Dėl nedidelio šiluminio ar aušinimo galingumo šis procesas naudojamas tik esant mažai erdvei (medicinoje) ar neveikiant sunkio jėgai (kosminėje technikoje);

procesas, pagrįstas sūkurinio vamzdžio naudojimu. Čia veikiant išcentrinėms jėgoms suspausto oro srovė išskaidoma į dvi – šaltą ir karštą;

sauso ledo panaudojimas. Jis gaunamas suspaudus iki skystėjimo anglies dioksidą. Gautas skystis toliau šaldomas, kartu mažinant slėgį, virsta anglies dioksido “sniegu”. Šis sniegas toliau presuojamas į blokus. Jų sublimacijos (vėl virtimo dujomis) temperatūra – 78,9 ( C;

Šaldymas konspektai. (2012 m. Gruodžio 03 d.). http://www.mokslobaze.lt/saldymas-konspektai.html Peržiūrėta 2016 m. Gruodžio 10 d. 03:20