9.2. Способы получения холода и характеристика источников охлаждения

Получение холода сводится к уменьшению содержания тепла в твердом теле, жидкости или газе. Физическая природа холода и тепла одинакова, разница наблюдается в скорости движения молекул, из которых состоит физическое вещество. Охлаждение — процесс отнятия тепла, приводящий к понижению температуры или изменению агрегатного состояния физического тела. Различают естественное и искусственное охлаждение.

Естественное охлаждение характеризуется передачей теплоты от охлаждаемого тела окружающей среде (атмосферному холодному воздуху, охлаждающей воде) при условии, что температура окружающей среды ниже температуры охлаждаемого тела. Естественное охлаждение происходит без затраты энергии, так как теплота от более нагретого тела к менее нагретому переходит сама собой. При этом температура тела понижается до температуры окружающей среды.

Искусственным охлаждением называется охлаждение тел ниже температуры окружающей среды. Для искусственного охлаждения применяют холодильные машины или холодильные устройства, принцип действия которых основан на использовании физических процессов парообразования, расширения газов, плавления, сублимации. Для искусственного охлаждения необходимо затратить энергию, так как теплота от менее нагретого к более нагретому телу сама не передается. Оно протекает с участием охлаждаемой среды (воздуха камеры с продуктами, воды — при получении льда, рассола) и рабочего вещества, или охладителя.

Охладитель, имеющий более низкую температуру, поглощает тепло от охлаждаемой среды. Для непрерывности охлаждения необходимо поддержание определенной разности температур между охладителем и охлаждаемой средой. Это обеспечивается созданием больших запасов рабочего вещества или периодическим восстановлением его первоначального состояния.

В качестве охладителей используют вещества, которые изменяют свое агрегатное состояние при низкой температуре с поглощением значительного количества теплоты. К таким веществам относятся: водный лед, льдосоляные смеси, сухой лед (твердый диоксид углерода) и жидкие холодильные агенты (хладоны и аммиак). Водный лед и льдосоляные смеси поглощают теплоту в процессе плавления, сухой лед — в процессе сублимации, т.е. при переходе из твердого состояния в газообразное.

Жидкие холодильные агенты, циркулирующие в холодильных машинах, поглощают теплоту при кипении. Охлаждение с помощью льда, льдосоляных смесей и сухого льда получило название безмашинного охлаждения. Этот способ в торговле применяют в ограниченных размерах.

Охлаждение с помощью холодильных машин называется машинным охлаждением. Этот способ является основным способом охлаждения. По сравнению с безмашинным охлаждением он имеет значительные преимущества:

- возможность создания низкой температуры в широких пределах;

- автоматизация всех процессов;

- легкость эксплуатации и технического обслуживания и др.