Mövzu 1: Giriş. Süni soyutmanın termodinamiki əsasları Fənn müəllimi: dos. Q. M. Allahverdiyeva

Enerjinin saxlanma qanununa uyğun olaraq ətraf mühitə verilən ümumi istiliyin miqdarı aşağıdakı kimidir:

Soyuducu maşının işinin effektivliyi soyuducu əmsalla qiymətləndirilir və soyudulacaq cisimdən alınmış istilik miqdarının tsikldə sərf olunan l işinin nisbətinə bərabərdir:

Termodinamikanın ikinci qanunundan istifadə edərək soyuducu tsikli yerinə yetirmək üçün sərf edilən işi təyin edək.

Fərz edək ki, (şək.1.7) s-T – diaqramında a-b-c-d sahəsinə bərabər olan istilik miqdarı q₀ temperaturu T₀ olan soyudulacaq cisimdən alınaraq temperaturu T olan digər cismə verilir (TT₀). Sahəsi a-b-c-d - yə bərabər olan d-e-f-g sahəsi temperaturu T olan cisimlə alınan istiliyi ifadə edir.

Soyutma proseslərində entropiya azalır. Birinci cismin entropiyasının azalması olur. Əksinə q₀ istiliyi qəbul edən cismin entropiyası qədər artmalıdır. Mütləq qiymətlərinə görə s₂-nin qiyməti s₁-dən azdır, çünki TT₀.

Termodinamikanın ikinci qanununa əsasən entropiyanın azalması ilə bağlı istiliyin ötürülməsi prosesi öz – özünə baş verə bilməz. Bunun üçün ikinci cismin entropiyasını s=s₁-s₂ qiyməti qədər artırmaq üçün sərf olunan işlə l bağlı kompensasiyaedici prosesdən istifadə etmək lazımdır.

Buradan süni soyuqluğun istehsalında soyuducu maşına lazım olan minimal işi müəyyən edirik:

(1.3) tənliyi ilə müəyyən edilən iş əks Karno tsiklinin işinə bərabərdir (şək.1.8).

İzotermiki prosesdə (4-1) işçi maddə T₀ temperaturu olan soyudulacaq mənbədən q₀ istiliyini alır (sahə 1-a-b-4-1). 1-2 prosesində l_1-2 işi sərf olunmaqla maddə adiabatik sıxılmaya məruz qalır; onun temperaturu T₀-dan T-yə kimi artır. Bundan sonra 2-3 izotermiki prosesində işçi cisim yuxarı temperaturlu istilik mənbəyi ilə toqquşaraq ona q istiliyi verir (sahə a-2-3-b-a). 3-4 prosesində işçi maddə adiabatik genişlənərək l_3-4 sərfəli işi yerinə yetirir, bu zaman temperatur T-dən T₀-a kimi azalır.

Nəticədə q₀ istiliyinin T₀ aşağı temperaturlu mənbədən T yuxarı temperaturlu mənbəyə ötürülməsi üçün mexaniki iş l sərf olunur. Bu da işçi cismin sıxılma və genişlənməsi zamanı alınan işlərin fərqinə bərabərdir l=l_1-2-l_3-4 (sahə 1-2-3-4-1).

Əks Karno tsiklinin yaranmasına sərf olunan iş istiliyə çevrilərək işçi cismə ötürülür. Əks Karno tsiklinin soyutma əmsalı

Karno tsiklinin soyutma əmsalı tək işçi cisimlərin tərkibindən asılı olmur, (1.4) tənliyindən göründüyü kimi T₀ və T temperaturlarından, yəni soyudulan və soyudan mühitin temperaturlarından asılı olur.

Soyudulan mühitin T₀ temperaturu nə qədər yüksək olarsa, bir o qədər də soyudan mühitin T temperaturundan aşağı olacaqdır. Soyuducu maşınların iş qənaətcilliyini yüksək soyutma əmsalı təşkil edir.

Əks Karno tsikli lazım olan soyudulacaq və soyudan mühitlərin verilmiş temperatur hüdudunda soyutma tsiklinin yaranması üçün minimum işi xarakterizə edir.

İşçi cismin və soyudulacaq və ya soyudan mühitlərin temperaturları arasında fərqlər olanda istilikdəyişmə prosesi qayıtmaz olur və itkiyə gətirib çıxarır. Bu da soyuducu maşınlarda əlavə enerji sərfi tələb edir. Belə ki, fərqli temperaturlu real tsikldə iş sərfi ətraf mənbələrin həmin temperatur hüdudunda yaranmış ideal tsiklindəki iş sərfindən çoxdur.

Sənayenin bir çox sahələrində (ət, süd, balıq, yeyinti) eyni vaxtda həm istilikdən, həm də soyuqluqdan istifadə olunur. Məhsulların termiki emalı üçün soyuqdan və temperaturu 40-70C olan isti sudan istifadə olunur. Belə hallarda yanacağa qənaət etmək məqsədilə birgə istilik və soyuqluq almaq üçün kombinə edilmiş qurğulardan istifadə edilir.

İstilik maşınları konstruktiv cəhətdən soyuducu maşınlarla eynidir, çünki yerinə yetirdikləri tsikllər analojidir.

Soyuducu maşınlar əsasən 2 tipdə olub, birində mexaniki enerji sərfi ilə bağlı tsikllər (hava və buxar kompressorlu soyuducu maşınlar), digərində isə istilik sərfi ilə bağlı tsikllər (absorbsiyalı və buxarejektorlu soyuducu maşınlar) yerinə yetirilir.

1.Soyutma nədir və onun prinsipləri hansılardır? 2. Syni soyutma nəyə deyilir? 3. Kriohidrat temperaturu hansı temperaturda yaranır? 4. Aşağı temperaturun alınması necə yerinə yetirilir və hansı soyutma üsulları vardır? 5. Drossellənmə hesabına soyudulma nədir? 6.Termoelektriki proseslərdən istifadə etməklə soyudulma necə yaranır? 7. Soyudusu maşınlarda işçi tsikli yaradan nədir? 8. Soyuducu maşının iş prinsipi necədir və hansı tipdə olurlar? 9. Soyuducu maşının işinin effektivliyi nə ilə qiymətləndirilir? 10. Əks Karno tsikli necə baş verir? 11. Soyutma əmsalı nəyə deyilir? 12. Cismin hal parametrləri dedikdə nə nəzərdə tutulur? 13. Hansı temperatur şkalası var? 14. Selsi və Kelvin temperaturları arasındakı asılılıq necə izah olunur? 15. Cismin faz dəyişiklikləri hansılardır? 16. Soyuducu agent nədir? 17. Soyuducu agentlərin termodinamiki diaqramlarına hansı diaqramlar daxidir? 18. Soyuducu tsiklin işi hansı diaqramla müəyyən edilir? 19. Doymuş maye və doymuş buxar sahəsi necə təyin olunur?

Fənn: Qida məhsullarının soyudulması texnologiyası

1.Soyuducu stansiyalar və qurğular

2.Soyuducu maşınların klassifikasiyası

3. Soyuducu maşınların üstünlükləri və çatışmamazlıqları

Texnoloji proseslər zamanı istehsalatın soyuqluqla təminatı soyuducu stansiyalar və ya soyuducu qurğular hesabına təmin olunur.

Soyuducu stansiya – müəssisənin baş planında ayrıca yerləşən qurğudur. O istehlakçıları +7 - - 25^oC temperatur diapazonunda soyuqla təmin etmək üçündür.

Soyuducu stansiyalar mərkəzləşdirilmiş və sexlər kimi fəaliyyət göstərir. Onlar baş energetikin xidmətinin tərkibinə daxildir. Stansiyada bir neçə soyuducu maşın yerləşir - ən azından hər temperatura görə bir ədəd.

Soyuducu qurğu adətən texnoloji sexdə yerləşir və əsas istehsalatın texnoloji avadanlığının əsas hissəsidir. O ayrıca istehsalatın bir parametrli soyuqla təmin etmək üçün nəzərdə tutulur (-25^oC-dən aşağı) və baş texnoloq xidmətinə tabedir.

Beynəlxalq klassifikasiyaya görə soyuducular aşağıdakı kimi ayrılır:

1. Soyuqluğun alınması üçün fiziki prosesin növündən asılı olaraq:

a) işçi cisimin (İC) maye haldan buxar halına faza keçidindən istifadə edənsoyuducu maşınlar. Bura buxarkompressorlu, absorbsiyalı, ejektorlu SM-lar daxildir;

b) genişlənmə prosesləri ilə xarici işin yerinə yetrilməsində istifadə edilən SM-lar. Bura detanderli maınlar və ya turbomaşınlar daxiıldir;

c) iş getmədən havanın genişlənmə prosesindən istifadə edən SM-lar (Rank-Xilş effekti). Bura hava burulğanlı SM-lar aiddir;

d) Peltye effektindən istifadə edən soyuducu maşınlar. Bura termoelektriki soyuducular aiddir.

2. İstifadə etdiyi enerji növündən asılı olaraq:

a) mexaniki enerji istifadə edən (elektrik və turbin intiqallı kompressorlu soyuducular);

b) istilikdən istifadə edənlər (absorbsiyalı və ejektorlu SM);

c) elektrik enerjisindən bilavasitə istifadə edən (termoelektriki SM).

3. Soyuqluq yaratma məhsuldarlığına görə qida sənayesində bütün SM-lar şərti olaraq aşağıdakı kimi bölünür: kiçik – Q₀<15 kVt; orta Q₀ 15 dən 120 kVt-a qədər; iri Q₀ 120 kVt-dan yuxarı.

4. Termodinamiki tsiklin sxemindən və növündən asılı olaraq bir-, iki-, çoxpilləli və kaskadlı SM-a ayrılır;

5. İş rejiminə görə SM-lar aşağıdakılara ayrılır:

a) yüksəktemperaturlu t₀>-10⁰C-dən (birpilləli). Bura havanın kondisionerləşmə sistemləri aiddir;

b) ortatemperaturlu t₀-10⁰C-dən-30⁰C –yə kimi (bir- və ikipilləli kompressorlu);

c) aşağı temperaturlu t₀-30⁰C-dən aşağı. Adətən bu çoxpilləli kaskadlı SM-dır.

6. Təyinatına görə SM universal və xüsusiləşdirilmiş olur.

7. İstifadə etdiyi işçi cisimdən asılı olaraq ammonyaklı, freonlu, propanlı, hava ilə işləyən, buxar-havalı, su-ammonyaklı, brom-litiumlulara və s. ayrılır.

8. İstifadə etdiyi kompressorun tipinə görə porşenli, rotorlu, mərkəzdənqaçan və ejektorlulara ayrılır.

Qapalı tsiklin gedişindən asılı olaraq soyuducu maşınlar üç tipə bölünürlər: kompressorlu (hava və buxarlı, tezqaynayan mayelərlə işləyən); absorbsiyalı və adsorbsiyalı; ejektorlu.

Hava kompressorlu maşınlar sıxılmış qazın adiabatik genişlənməsində təzyiqin düşməsi ilə temperaturun düşməsi halına əsaslanır. Adiabatik proses işçi cismin xarici mühitlə istilik mübadiləsi olmadan gedən prosesdir.

Buxar kompressorlu maşınlar kompressorda soyuducu agentin buxarlanmasının sıxılmasına, onların kondensatorda mayeləşməsinə aşağı təzyiqdə bu mayenin buxarlandırıcıda qaynamasına əsaslanır. Alınan buxar yenidən kompressorla sovrulur, sıxılır və proses təkrarlanır.

Absorbsiyalı maşınlar. Bunların əsasında soyuducu agentlərin bəzi buxarlarının hansısa maddə ilə (məslən ammonyak buxarlarının su ilə udulması) udulması, onların sonradan buxarlanması durur. Maye soyuducu agentin qaynaması və kondensasiyası buxar kompressorlu maşınlardakı kimi baş verir.

Adsorbsiyalı maşınlar absorbsiyalılardan onunla fərqlənirlər ki, bunlarda uducu maddə kimi bərk cisimdən istifadə olunur (məsələn silikageldən).

Ejektorlu maşınlar buxar kompressorlu maşınlara aiddir, burada soyuqluğun alınması üçün mayenin buxarlanmasından istifadə olunur. Bu maşınlarda buxarlandırıcada buxarın sovrulması üçün yüksək sürətli maye və ya buxar şırnağının “sovurucu effektindən” istifadə olunur. Bu maşınların təsir prinsipi boşalma nəticəsində aşağı temperaturlarda suyun buxarlanmasına əsaslanır. Ejektorlu maşınlarda eyni zamanda 2 tsikl yerinə yetirir:

*düz tsikldə – istilik işə çevrilir;

*əks tsikldə – mexaniki iş soyuqluğun alınması üçün istifadə olunur.

3. Porşenli buxarkompressorlu SM məişətdə, ticarətdə, ictimai iaşə müəssisələrində, sənayedən geniş tətbiqini tapmışdır.

Üstünlükləri:

-yüksək energetik göstəriciləri (f.i.ə., soyutma əmsalı);

-bu maşınlarda kondensasiya təzyiqininP_kqaynamatəzyiqinəP₀ nisbəti ən yüksəkdir, eləcə də temperaturlar fərqi T_k və T₀ yüksəkdir.

Çatışmamazlıqları:

-məhdud məhsuldarlıq;

-yüksək titrəmə səviyyəsi;

-vintli və mərkızdənqaçan maşınlara nisbətən kiçik etibarlılığı.

2. Mərkəzdənqaçan (oxlu) kompressorlu buxarkompressorlu SM-lar. Bunlar böyük soyuqluq məhsuldarlığı tələb edilən bütün sənaye sahələrində tətbiq tapmışlar, xüsusi ilə də neft-kimya və qaz sahələridə.

Üstünlükləri:

-yüksək, praktiki olaraq məhdudiyyətsiz soyutma məhsuldarlığına malikdirlər;

-kiçik xüsusi metal tutumu və ölçüləri;

-yüksək etibarlılığı;

-asan nizamlanması;

-yaxşı tarazlanması.

Çatışmamazlıqları:

-kiçik soyutma məhsuldarlığında (700 kVt-dan aşağı) kiçik energetik effektlilik.

3. Vintli yağ kompressorlu SM.

Üstünlükləri:

-yüksək etibarlı, hidravliki zərbəyə davamlı;

-hesabat rejimlərində işlədikdə məğbul energetik göstəricilərə malikdir;

-yaxşı tarazlanır, təməl lazım olmur;

-asan nizamlanır.

Çatışmamazlıqları:

-bütün iş rejimlərində kompressorda təzyiqin artma səviyyəsi dəyişməzdir. Bu da hesablanmayan iş rejimində göstəriciləri azaldır;

- səsli işləyir.

Vintli kompressorlu SM60-dan 700 kVt-a qədər soyutma məhsuldarlıqlarda geniş tətbiq tapmışdır.

4. Absorbsiyalı soyuducu maşınlar.

Üstünlükləri:

-aşağı potensiallı az dəyərli istilik enerjisindən istifadə imkanlarına malikdir;

-sadəliyi, etibarlı işi;

-asan nizamlanır, az səslidir;

-açıq meydançada yerləşdirilə bilər.

Çatışmamazlıqları:

-iriliyi, metal tutumluluğu;

-aşağı energetik göstəriciləri.

5. Ejektorlu SM.

Bunlar subuxarlı SM-dır, buna görə alınan soyuqluğun temperaturu müsbətdir, T₀>0. Az qiymətli aşağı potensiallı buxar olduqda havanın kondensionerləşdirilməsi sistemlərində istifadə olunur.

Üstünlükləri absorbsiyalı SM-dakı kimidir, səssizlikdən başqa.

Çatışmamazlıqları: kiçik energetik effektliliyi, səslidir.

6. Havalı detanderli SM.

Üstünlükləri: təhlükəsizliyi, asan istismarı, yığcamlığı, hesabat temperaturlar diapazonunda yüksək energetik effektliliyi.

Çatışmamazlıqları:-80^oC –dən yuxarı temperaturda soyuqluq aldıqda və kiçik soyutma məhsuldarlıqlarında (10 kVt-dan aşağı) kifayət qədər olmayan energetik effektlilik.

30 kVt-a kimi soyutma məhsuldarlığında -80 – -100^oC temperatur işçi diapazonu.

Xarici konstruksiyalarda diapazon – 120-dən – -150^oC-yə qədər.

Qida sənayesində, maşın və mexanizmlərin iqlim sınaqlarında, müxtəlif materialların emalında və s. istifadə olunur.

7. Hava burulğanlı SM.

Üstünlükləri: sadəliyi, istismar zamanı etibarlılığı və təhlükəsizliyi.

Çatışmamazlıqları: aşağı energetik effektliliyi, kişik soyutma məhsuldarlığı (3 kVt-a qədər).

Burulğanlı boruların istifadəsi birdəfəlik və ya qısamüddətli soyutmada əlverişlidir: nəqliyyatda; metal emalında; qoruyucu geyimlərdə; tibbdə və s.

8. Termoelektriki soyuducular.

Sadəliyi, rahatlığı, etibarlığı, səssizliyi.

Fənn: Qida məhsullarının soyudulması texnologiyası

1. Soyuducu agentlər

2. Soyuducu agentlərin əsas xassələri

3. Ammonyak və freonların istismar xüsusiyyətləri

4. Ozon təbəqəsi və onun qorunması haqqında

5. Ozon təhlükəsi olmayan soyuducu agentlər

Soyuducu agent soyuducu maşınlarda əks dairəvi proses yaradır, nəticədə istilik soyudulacaq mühitdən daha yüksək temperaturlu mühitə – su və ya havaya ötürülür. Buxar soyuducu maşınlarda istilik soyudulacaq mühitdən alınaraq soyuducu agentin aşağı temperaturunda və onun kondensasiyasında ətraf mühitə ötürülür.

Soyuducu agentin bərklik və plastikliyi mümkün qədər böyük olmur, ona görə ki, bu şəraitdə sistemə görə soyuducu agentin hərəkət müqaviməti aşağı düşür və uyğun olaraq təzyiq itkisi azalır.

Bu xüsusiyyət istilikkeçirmə və istilikvermə əmsalları ilə xarakterizə olunur, onların qiyməti mümkün qədər böyük olmalıdır. Bu da istilikdəyişmə aparatlarının (buxarlandırıcı, kondensator) işini yaxşılaşdırır, nəticədə istilikvermənin intensivliyi yüksəlir.

Əgər soyuducu agent yağda həll olunmursa (ərimirsə), onda kompressorun silindrindən yağın verilməsi azalır, buxarlandırıcıda köpük əmələ gəlir, sabit təzyiqdə qaynama temperaturu dəyişmir, bu zaman yağda həll olan soyuducu agentin qaynama temperaturu onun kondensasiyasından asılı olur. İstilikdəyişmə aparatında soyuducu agentlə düşən yağ hərdən səthdə çökür və istilikkeçirməni pisləşdirir.

Əgər soyuducu agent yağda həll olarsa, onda kompressorun yağlanması üçün əlverişli şərait yaranır, belə ki, kondensator və istilik buxarlandırıcıda istilikdəyişmə üçün soyuducu agentlə yağ çətin keçən yerə keçir və bunun nəticəsində istilikkeçirən səthdən yağ layı (təbəqəsi) təmiz yuyulur. Soyuducu agentin suda az həll olunması mənfi xüsusiyyət adlanır. Nəmliyin sistemə düşməsində o dona bilər, buz yığını yaradar və soyuducu agentin dövr etməsini pozar.

Soyuducu agent metallarda qəbul edilən metal və başqa materiallara münasibətə görə kimyəvi ətalətli olmalıdır. Soyuducu agent alışqan, partlayış təhlükəli olmamalıdır, aşağı və yuxarı temperaturda parçalanmamalıdır.