Principiile fizice pentru obținerea de temperaturi scăzute

1. răcire datorată fazei de transformări.

La atingerea temperaturii de topire, creșterea în continuare a temperaturii sale, se produce solidul și livrat (sau respingere) Căldura cheltuită pentru schimbarea stării de agregare - transformarea corpului solid în lichid (când retractabilă căldura - de la lichid la solid).

Punct de topire (solidificare) depinde de tipul de substanță și presiunea mediului ambiant.
La presiunea atmosferică (760 mm Hg. V.) Temperatura de topire a gheții de apă este de 0 ° C Cantitatea de căldură necesară pentru conversia 1 kg de gheață în apă (sau invers) se numește căldură specifică sau latentă de fuziune a r. Pentru gheață de apă r = 335 kJ / kg.
Cantitatea de căldură necesară pentru a transforma gheață în masă apă M se determină din formula: Q = Dl.
Rezultă că o modalitate de refrigerare este de a elimina căldura prin topirea materialului în stare solidă, la o temperatură scăzută.

În practică, această metodă este lung și utilizat pe scară largă, care efectuează răcirea recoltate în timpul iernii cu gheață naturală de apă rece sau congelate folosind apa filtru de gheață folosind mașini frigorifice.
După topirea temperaturii pure a lichidului de răcire cu gheață de apă poate fi coborâtă la 0 ° C, Pentru a atinge temperaturi mai scăzute se utilizează un amestec ldosolyanye. În acest caz, temperatura și căldura latentă de fuziune este dependentă de tipul de sare și conținutul acestuia în amestec. Atunci când conținutul în amestec de 22,4% clorură de sodiu, amestec de ldosolyanoy temperatură de topire egal cu -21,2 ° C, iar căldura latentă de fuziune de 236,1 kJ / kg.

Aplicarea unui amestec de clorură de calciu (29,9%), este posibilă coborârea punctului de topire al amestecului la -55 ° C, în acest caz, r = = 214 kJ / kg.

Sublimare - trecerea de la solid la starea gazoasă, fără a trece prin faza lichidă, cu absorbție de căldură. Pentru răcire și congelare produselor alimentare, precum și depozitarea și transportul congelate sublimării utilizate pe scara larga de gheata uscata (dioxid de carbon solid). La presiunea atmosferică, gheață uscată, care absoarbe căldura din mediu, tranziții de la solid la starea gazoasă la o temperatură de -78,9 ° C Căldura specifică de sublimare r-571 kJ / kg.

Sublimarea apei înghețate la presiune atmosferică se produce în uscarea rufelor în timpul iernii. Acest proces sta la baza alimentelor de uscare industriale (uscare prin înghețare). Pentru a intensifica uscarea criogenică a aparatelor (sublimator) este menținut de pompe de vid presiune subatmosferică.

proces vaporizarea are loc la suprafața liberă a lichidului - evaporare. Natura sa fizică a emisiei atribuite molecule având: o viteză mare și energia cinetică a mișcării termice a stratului de suprafață. astfel, lichidul răcit. In ingineria de refrigerare, acest efect este utilizat în turnuri de răcire pentru apă de răcire în evaporator și condensator pentru condensarea transferului de căldură către aer. La presiunea atmosferică și la o temperatură de O ° C, căldura latentă de vaporizare a apei r = 2,509 kJ / kg la o temperatură de 100 ° C r = 2257 kJ / kg.

Fierberea - un proces de evaporare intensiv la încălzirea de suprafață datorită absorbției căldurii. Fierberea lichid la o temperatură scăzută este unul dintre procesele cheie în mașinile de compresie a vaporilor frigorifice. Numit fierbere agent frigorific lichid (în formă prescurtată - lichid de răcire) și mașina, în cazul în care fierbe, luând căldură din lichidul de răcire, - un evaporator (titlul nu reflectă cu exactitate esența a ceea ce se întâmplă în unitatea de procesare). Cantitatea de căldură Q, furnizată la lichidul de fierbere, se determină prin formula: Q = Mr,
unde M - masa de lichid transformat în abur. Fierberea omogen ( „pur“) a substanței are loc la o temperatură constantă, în funcție de presiunea. Deoarece schimbarea presiunii se schimbă și temperatura de fierbere. Dependența temperaturii de fierbere a punctului de fierbere (presiunea de echilibru faza) a curbei presiunii zugrăvi numită curbă a presiunii vaporilor.

Agentul frigorific R12, având o căldură latentă considerabil mai mică de vaporizarea, oferă un răcitor la o mai mică (în comparație cu activitatea de amoniac) condensare presiunile pentru condițiile specifice pot fi crucială.

2. ștrangulare (efect Joule - Thompson).

O alta dintre procesele cheie din comprimarea vaporilor de mașini frigorifice, cuprinzând o cădere de presiune și reducerea temperaturii lichidului de răcire în timp ce curge - prin secțiunea transversală îngustată sub influența unei diferențe de presiune, fără efectuarea lucrărilor și schimb de căldură extern cu mediul.
Secțiunea îngustă a debitului viteza crește, energia cinetică consumată în frecarea internă între molecule. Aceasta duce la evaporarea lichidului și reduce întreaga temperatura de tur. Procesul are loc în supapa de control sau de alt chiller corpului clapetei (tub capilar).

3. Extinderea cu munca externă.

Gazul de proces utilizat în mașinile de refrigerare.
În cazul în care calea de curgere, se deplasează sub influența diferenței de presiune, a pus (masina de expansiune, în care fluxul se rotește roata sau împinge pistonul) expandor, fluxul de energie va face un lucru util extern. În acest caz, după decomprimare, simultan cu o presiune în scădere va scădea și temperatura lichidului de răcire.

4. efect Vortex (efect Ranque - Hilsch).

Acesta este creat prin dispozitiv special - un tub vortex. Bazat pe împărțirea aerului cald și rece, în curgerea turbionară în interiorul țevii.

5. Efectul termoelectric (efect Peltier).

Acesta este utilizat în dispozitivele de răcire termoelectrice. Ea se bazează pe scăderile de temperatură de joncțiune semiconductor, în timpul trecerii unui curent electric constant.
camere reci