Принцип получения искусственного холода в холодильных машинах основан на простых физических процессах изменения фазового и термодинамического состояния рабочих веществ с определенными теплофизическими свойствами: испарение, конденсация, расширение и сжатие. Рабочие вещества, используемые в холодильной технике, называют холодильными агентами. В парокомпрессионной холодильной машине сжатие холодильного агента осуществляется в компрессоре, для чего используется механическая энергия. В пароэжекторных и абсорбционных холодильных машинах в качестве источника внешней энергии используют вторичную теплоту — горячую воду, пар, отходящие газы, имеющие температуру выше температуры окружающей среды. После конденсации паров рабочего вещества его давление должно быть снижено до давления испарения, что возможно осуществить путем адиабатного расширения в детандере или дросселирования в капиллярной трубке или терморегулирующем вентиле. Над созданием первых холодильных машин работали многие изобретатели, инженеры и ученые. Английский физик и химик Бойль и немецкий физик Герике в конце XVII в. установили, что вода в разряженном пространстве при давлении ниже атмосферного испаряется при низких температурах. В 1777 г. Нерн показал, что в условиях вакуума вода замерзает, если удалять образующиеся водяные пары (пары поглощались серной кислотой). Эти открытия позволили англичанину Лесли построить в 1810 г. первую машину для производства искусственного льда из воды.

Холодильные машины стали применяться на практике, когда вместо воды были найдены более эффективные рабочие вещества. В 1834 г. английский врач Перкинс построил холодильную машину, работающую на этиловом эфире, использование которого позволило получить низкие температуры при давлениях более высоких, чем при использовании воды. Машина Перкинса была прообразом современной парокомпрессионной холодильной машины. Она состояла из сосуда, в котором кипел вследствие подвода теплоты от внешней среды эфир (испаритель), насоса (компрессор), сжимающего и направляющего пары эфира в змеевик (конденсатор), в котором при более высоком давлении и более высокой температуре происходила конденсация паров. Сконденсировавшийся жидкий эфир через специальный дроссельный вентиль направлялся в сосуд, где кипел при низкой температуре. В 1871 г. Телье построил машину, работающую на метиловом эфире. В 1872 г. Бойлю был выдан патент на аммиачную холодильную машину. В 1881 г. Линде одновременно с Видхаузеном построил углекислотную холодильную машину.

В 1893 г. в жилом доме в городе Франкфурт-на-Майне впервые была применена установка комфортного кондиционирования воздуха с компрессионной аммиачной холодильной машиной. Аммиак до сих пор используется в качестве хладоагента, так как работает при достаточно низких температурах кипения до -30°С, не очень высокой температуре конденсации до 40°С и разности давлений конденсации и испарения 1,2 МПа, в промышленных установках охлаждения. Он является вредным газом, поэтому не применяется в жилых и гражданских зданиях Большие размеры тихоходных аммиачных холодильных машин, а также требование отдельного помещения из-за ядовитости аммиака для ее размещения обусловили применение этих машин только для получения промышленного холода.

В 1845 г. американец Д. Гори изобрел газовую (воздушную) холодильную машину, работа которой основывалась на том, что предварительно сжатый и охлажденный окружающей средой воздух расширялся в специальной машине-детандере, при этом температура воздуха понижалась.

В 1884 г. был запатентован принцип пароэжекторной холодильной машины. Первую пароэжекторную холодильную машину сконструировал Леблан в 1919 г.


⇐ назад к прежней странице | | перейти на следующую страницу ⇒