Chladiace zariadenie

Chladiace zariadenie (v užšom zmysle) je zariadenie, ktoré prenáša teplo z prostredia s nižšou teplotou do prostredia s vyššou teplotou. Základom práce chladiacich zariadení je termodynamický chladiaci cyklus, ktorý uskutočňuje náplň zariadenia - chladivo.[1] Pri prevádzke chladiaceho zariadenia sa spotrebúva mechanická práca, alebo iná energia. Podľa účelu použitia sa chladiace zariadenie nazýva chladiaci stroj alebo tepelné čerpadlo.

Vonkajšie jednotky klimatizácií (chladiacich zariadení) na budove v Belehrade

V širšom zmysle sa ako chladiace zariadenia označujú aj zariadenia určené na chladenie, ktoré však nepracujú s v termodynamickom chladiacom cykle, napríklad:

  • historická ľadnička, v ktorej bolo treba priebežne vymieňať ľad
  • termoelektrické chladiace zariadenie, ktoré využíva Peltierov jav.

Chladiace zariadenia sa pre obchodné účely zvyknú označovať aj ako chladiaca/chladiarenská technika.

Chladiaci stroj vs. tepelné čerpadloUpraviť

Chladiace stroje, aj tepelné čerpadlá môžu pracovať s rovnakými chladiacimi cyklami, resp môžu byť aj rovnako skonštruované. Rozdiel v názve určuje účel, pre ktoré je dané zariadenie určené.[1]

  • Účelom chladiaceho stroja je udržiavať ochladzovaný priestor pri nižšej teplote, ako je teplota okolia. Produkcia tepla je len sprievodný jav jeho prevádzky. Efektívnosť chladiaceho stroja určuje jeho chladiaci faktor.
  • Účelom tepelného čerpadla je vykurovať priestor na teplotu vyššiu ako teplota okolia pričom na vykurovanie sa použije energia odobraná zo zdroja o nízkej teplote. Efektívnosť tepelného čerpadla určuje jeho vykurovací faktor.

Cykly chladiacich zariadeníUpraviť

 
Parný kompresorový chladiaci cyklus v T-S diagrame

Chladiace zariadenia, ktoré využívajú chladivo môžu pracovať v niektorom z nasledovných pracovných cyklov:[1]

  • Parný kompresorový chladiaci cyklus je najčastejšie využívaný cyklus. Je súčasťou väčšiny chladničiek a klimatizačných jednotiek. Chladivo v cykle podstupuje zmenu skupenstva z kvapalného na plynné a naopak.
  • Plynový cyklus využíva chladivo len v plynnom stave.
  • Kaskádový chladiaci cyklus zoskupuje viacero chladiacich cyklov
  • Absorbčný chladiaci cyklus využíva namiesto zmeny skupenstva chladivo jeho cyklickú absorbciu a vypudenie.

Základný princíp práceUpraviť

Bez ohľadu na typ chladiaceho cyklu, chladiace zariadenie pracuje tak, že chladivo prijíma teplo v inom stave ako ho odovzdáva. Chladiace zariadenia majú spoločné dve časti:

  1. Výparník je časť, ktorá zabezpečuje odoberanie tepla zo zdroja nízkej teploty do chladiva. Na obrázku je zmena stavu chladiva vo výparníku naznačená krivkou 6 - 1.
  2. Kondenzátor je časť, ktorá zabezpečuje odovzdávanie tepla z chladiva do okolia. Na obrázku je zmena stavu chladiva v kondenzátore naznačená krivkou 2 - 3 - 4 - 5.

Ostatné časti chladiaceho zariadenia závisia od typu použitého cyklu a určujú, ako sa chladivo dostane zo stavu potrebného pre funkčnosť kondenzátora do stavu potrebného pre funkčnosť výparníka (5-6) a naopak (1-2).

Priame a nepriame chladenieUpraviť

Pri priamom chladení sa teplo ochladzovanej látke odoberá priamo chladivom prostredníctvom výparníka, alebo sa odvádza k výparníku vzduchom. Výhodou tohoto spôsobu je menší teplotný rozdiel a teda vyššia účinnosť chladenia. Nevýhodou je riziko znehodnotenia ochladzovanej látky chladivom pri poškodení výparníka.

Pri nepriamom chladení sa teplo ochladzovanej látke odoberá prostredníctvom teplonosnej látky, a až táto ho odovzdáva vo výparníku. ako teplonosná látka sa môže použiť voda, pri teplotách nad 0°C, alebo soľanka, pre teploty do -55°C.[2]

Využitie chladiacich zariadeníUpraviť

Chladiace zariadenia majú v súčasnosti veľké využitie v rôznych oblastiach:[2]

  • V chemickom priemysle sú chladiace zariadenia potrebné napríklad pri výrobe syntetického kaučuku, syntetických vlákien, plastov, čpavku, kyslíka, pri delení zmesí plynov s nízkym bodom varu.
  • V potravinárskom priemysle pri výrobe mrazených krémov, zmrazovaní zeleniny a ovocia, výrobe čokolád, piva, syrov, ľadu.
  • V zdravotníctve v transfúznych staniciach, pri výrobe a skladovaní liekov.
  • V stavebníctve je klimatizácia takmer povinnou súčasťou vybavenia budov, chladiace zariadenia sú potrebné napríklad na dočasné spevnenie nesúdržných podkladov s obsahom vody pri stavbe tunelov, alebo odvádzaní tepla pri stavbe betónových hrádzí.
  • V obchode a službách v chladiacich pultoch, chladených skladoch a chladiarenských dopravných prostriedkoch.
  • Vo výskume pri simulovaní polárnych podmienok, odolnosť osív v poľnohospodárstve
  • V strojárstve pri skúšaní materiálov a strojov pri nízkych teplotách, tepelnom spracovaní ocelí, výrobe lisovaných spojov, výrobe presných meradiel.

ReferencieUpraviť

  1. a b c ANTAL, Štefan. Termodynamika. Bratislava : Edičné stredisko STU, 1992. 317 s.
  2. a b TOMÁŠEK, Jaroslav, a kol. Stroje. Pre 4. ročník SPŠS.. Bratislava : Slovenské vydavateľstvo technickej literatúry, n.p., 1967. 450 s.