Un interval de temperatură scăzută de la temperatura camerei la regiunea divizată convențional moderat scăzută (regiune rece moderată de la +20 la - 120 0 C) și la temperaturi criogenice (regiune profundă rece -120--273 0 C). Zona de frig moderată este utilizată în refrigerare. Gama de temperaturi de la +10 la -40 0 C este utilizată în tehnologia de refrigerare pentru producția de produse alimentare. Zona frigului adânc este folosită în tehnologia criogenică.
În funcție de condițiile înconjurătoare (presiunea și temperatura), substanțele pot fi într-una din cele trei stări (agregate) - solide, lichide și gazoase.
Atunci când se furnizează sau se elimină căldura, substanțele își schimbă starea de fază (de exemplu, ele se schimbă de la solid la lichid, de la lichid la gazos). Figura 1.1 prezintă o diagramă de fază a apei care reflectă condițiile de echilibru între diferitele faze din domeniul de presiune 0 ¸ 0,1 MPa. Schimbarea presiunii externe conduce la o schimbare în regularitățile care caracterizează tranzițiile de fază în condiții atmosferice. La o presiune totală P în sistem mai mare de 6,17 · 10 2 Pa (triplul punct de apă), trei faze pot coexista - solide, lichide și
Fig. 1.1. Diagrama fazelor apei.
vapori (gazoși). Pentru P <6,17 · 10 2 Па возможно сосуществование только двух фаз – твердой и парообразной. t0 = 0,0098 0 С, Р0 = 6,17 ۰ 10 2 Па – тройная точка воды.
La presiunea atmosferica (P1) și temperaturile corespunzătoare pot fi de trei apă faze: solidă la t1 ≤ 0 0 C, lichidul la 100 0 C ≥ t ≥ 0 0 C, gazos la t2 ≥ 100 0 C. Dintre cele trei stări de agregare mai mare interes tehnologia de refrigerare are o stare solidă, care apare atunci când temperatura sistemului este redus la un nivel la care sunt create condiții adecvate pentru lichidul de tranziție în fază - solidă.
Răcirea este procesul de scădere a temperaturii corpului răcit. Există răcire naturală și artificială. Răcirea naturală se realizează datorită transferului spontan de căldură în mediul înconjurător (aerul atmosferic, apa din rezervoarele naturale și solul, având o temperatură mai scăzută decât corpul răcit).
Frigul artificial este obținut în două moduri. Primul se bazează pe acumularea frigului natural, al doilea pe regularitatea naturală, exprimată de a doua lege a termodinamicii. O primă metodă referitoare la domeniul gheții sau ldosolyanogo de răcire, pe baza faptului că fluctuațiile de temperatură ale mediului, în condiții naturale, creează posibilitatea de a stoca sau acumula o rece naturală relativ spațiu limitat. Cel mai comun corp care păstrează frigul natural este gheața de apă. Se recoltează în timpul iernii, pentru ao folosi pentru răcire în sezonul cald. A doua cale
formează baza răcirii calculatorului. Utilizarea dispozitivelor de răcire, mașinilor de răcire, constituie un domeniu specializat de tehnologie, numit refrigerare.
Procesele fizice de bază la care are loc o tranziție de fază a unei substanțe sunt topirea, condensarea, evaporarea, sublimarea, fierberea. Aceste procese reprezintă baza pentru obținerea temperaturilor scăzute.
1) Topirea gheții de apă și a soluțiilor de sare. Punctul de topire (solidificare) depinde de tipul substanței și de presiunea ambiantă. În conversia 1 kg de apă cu gheață la temperatura de 0 0 C, se poate lua 335 kJ de căldură, temperatura lichidului de răcire poate fi redusă, teoretic, la 0 0 C r = 335 kJ / kg este căldura latentă de solidificare sau de topire. Modificarea stării fazei în orice direcție are loc la aceeași temperatură.
unde M este masa, kg, r este căldura latentă (specifică) de fuziune, kJ / kg.
În practică, această metodă de răcire a fost aplicată de mult timp în detrimentul gheții preparate de iarnă (frigul natural) sau a apei înghețate din gheață.
Pentru a obține temperaturi mai scăzute, utilizați amestecuri de gheață-sare - un amestec de gheață cu clorură de sodiu sau cu clorură de calciu. La un conținut de clorură de sodiu într-o cantitate de 22,4% în greutate. % într-un amestec cu gheață, punctul de topire este scăzut la -21,2 ° C, iar căldura latentă de fuziune este de 236,1 kJ / kg. Aplicând clorură de calciu (29,9% în greutate) într-un amestec cu gheață de apă, punctul de topire al amestecului poate fi redus la -55 ° C, în acest caz r = 214 kJ / kg.
2) Sublimarea este trecerea materiei de la solid la stare gazoasă, ocolind faza lichidă după absorbția căldurii.
La presiunea atmosferică, gheață uscată - dioxid de carbon solid l - trecerea de la solid la starea gazoasă la o temperatură de -78.9 0 C. Această metodă este utilizată pe scară largă pentru răcire, congelare, depozitarea și transportul produselor alimentare congelate. Căldura de sublimare este de 571 kJ / kg.
Când se usucă hainele în timpul iernii la presiune atmosferică, se produce sublimarea apei congelate.
Procesul de sublimare stă la baza producerii industriale a produselor liofilizate.
uscare prin congelare - o metodă modernă de conservarea alimentelor, cuprinzând dl îndepărtarea instantanee a umidității din boabe, fructe, legume, carne, unt, produse lactate, pește, ciuperci și alte alimente în instalații de vid guvernamentale.
Tehnologia de liofilizare include două etape de bază: congelare și uscare. În timpul uscării prin vid, se îndepărtează umezeala din produs prin sublimare (evaporare) a gheții. În același timp, trece faza lichidă. Atunci când înmuiați în apă, produsele sublimirovannye se întorc rapid la forma originală.
În timpul sublimare stocate Insulele nutriționale ale substanței (95%), vitamine, minerale, parfum natural, gustul și aspectul materialului de pornire, este convenabil pentru depozitare și transport, durata de depozitare la temperatura camerei, de 12 - 36 luni, în funcție de tipul de materii prime și ambalarea. Un domeniu important instv sublimare Dost este o contracție mică materie primă, permițând colibă-Causeway distrugerea lor și vosstanavli rapid vat produse sublimate au structură de fierbere poros când pătrunderea apei.
Acum, din cauza lipsei capacității de producție, singura întreprindere rusească pentru producerea unor astfel de bunuri nu poate produce întreaga gamă de produse. În prezent, accentul se pune pe sfeclă, varză și morcovi.
În Fig. 1.2 prezintă o diagramă schematică a unei instalații pentru studiul produselor alimentare prin liofilizare. Acesta constă dintr-o cameră de sublimare 1, 2 camere frigorifice mașină 3 sublimare, de refrigerare mașină 4 evaporator și vid - pompa 5. Utilizarea unei variante de design clasic destinat materialului de uscare într-un pat fix. Instalația include o cameră de sublimare, în interiorul căreia sunt încălzitoare
(lămpi cu halogen cu cuarț) și o tavă cu un strat de material uscat. Vaporii de umiditate liofilizată se condensează la congelare în camera de desublimare, în care se află evaporatorul mașinii frigorifice. Vacuumul în sistem a fost menținut de o pompă de vid.
Fig. 1.2. Schema schematică a unei instalații pentru studiul liofilizării
3) fierbere - procesul de evaporare intensă pe suprafața de încălzire cu căldură. La 100 ° C și P = 1 atm, apa fierbe și absoarbe 2257 kJ / kg. r = 2257 kJ / kg este căldura latentă de vaporizare. Încălzirea unei substanțe omogene are loc la o temperatură constantă, în funcție de presiune. Cu schimbarea presiunii, punctul de fierbere se schimbă, cu scăderea presiunii, punctul de fierbere scade și invers.
De exemplu, la presiunea atmosferică P = 0,1 MPa, punctul de fierbere al Freon R22 este t = - 40,5 0 C și la P = 1,2 MPa, temperatura de fierbere este t ≈ 24 0 C.
Dependența punctului de fierbere la presiune este reprezentată de o curbă numită curba de presiune a vaporilor saturate (o vapori care este în echilibru cu lichidul). Curbele elastice pentru amoniac (o linie groasă) și Freon R-22 (o linie subțire) sunt prezentate în figura 1.3.
Fluidizarea la temperaturi scăzute este unul dintre principalele procese din mașinile de refrigerare cu compresie de vapori. Lichidul de fierbere se numește agent frigorific (de exemplu, amoniacul) și aparatul unde se fierbe, luând căldură din produsul răcit - de un evaporator.
4) Condensarea - procesul de tranziție de la vapori la faza lichidă cu eliberarea căldurii. Este de asemenea utilizat în mașinile de compresie a vaporilor în condensatoare.
Răcirea artificială se poate baza pe alte metode, cum ar fi extinderea gazului cu muncă, drosselul și efectul termoelectric.
5) Extinderea gazului cu performanța lucrărilor externe. Dacă traseul de curgere a gazului, se deplasează sub influența diferenței de presiune, un aparat special de aprovizionare, în care debitul de gaz se va roti roata (sau împingeți pistonul), atunci energia va curge pentru a efectua o muncă utilă extern. După acest dispozitiv, temperatura fluxului de gaz scade odată cu scăderea presiunii. Această metodă de răcire este utilizată în mașinile de răcire cu aer și gaz pentru a obține temperaturi de la -50 la -100 ° C. Figura 1.4b) prezintă procesul de extindere a gazului cu performanța lucrării externe, P1> P2.
Fig. 1.4. a) procesul de diminuare; b) procesul de extindere a gazului cu performanța lucrărilor externe
6) Drottling (efect Joule-Thompson). Aceasta constă într-o scădere a presiunii și o scădere a temperaturii fluxului de lichid pe măsură ce curge prin secțiunea îngustată sub influența diferenței de presiune. Fluxul de lichid trece foarte repede în spațiul restrâns cu o viteză mare, ca urmare a faptului că munca externă nu este efectuată, deoarece Lucrarea de împingere trece în căldura de frecare dintre molecule și nu există schimb de căldură cu mediul înconjurător. Aceasta are ca rezultat evaporarea unei părți din fluxul de lichid și scăderea temperaturii întregului flux. Procesul are loc într-o supapă de control sau alt mecanism de accelerație (tubul capilar) al răcitorului de lichid. Acest procedeu este utilizat în mașinile de refrigerare cu compresie de vapori. Figura 1.4 a) prezintă procesul de diminuare, unde Pk este presiunea de condensare, Pu este punctul de fierbere al agentului frigorific, Pk> Pu.
7) Efectul termoelectric (efect pelet). Este că atunci când trecerea unui curent prin circuitul format din diferite semiconductori, unul dintre contactul (joncțiunea) este încălzit, celălalt - se răcește. În Fig. 1.5. Este prezentat un termoelement compus din două semiconductori diferiți. Acestea sunt conectate în serie de plăci metalice care formează o joncțiune. Când trece curentul electric constant, una dintre joncțiuni se răcește și are o temperatură Tx. iar cealaltă este încălzită și are o temperatură Tr. La prima bordură, căldura este furnizată din mediul Q0. iar din al doilea - Qr este atribuit. Această metodă de răcire este utilizată în barele frigorifice refrigerate, frigiderele de transport de capacitate mică, aparatele de climatizare pentru scopuri speciale.
Fig. 1.5. Un termoelement compus din diferite semiconductori.
Articole similare
-
Obiectul dreptului civil și metoda de reglementare juridică - stadopedia
-
Metode de îmbunătățire a imaginilor raster anti-aliasing și dithering - stadopedia
Trimiteți-le prietenilor: