8/10/2019 OSNOVI RASHLADNE TEHNIKE

1/13

OSNOVI RASHLADNE TEHNIKE

Naa shvatanja o toploti i hladnoi se zasnivaju na subjektivnim oseanjima. Hladnim telomnazivamo ono, koje ima niu temperaturu od temperature naeg tela. Saglasno molekularno kinetikoj teoriji, svako telo se sastoji od molekula (atoma), koji su u neprekidnom haotinomkretanju, ija prosena brzina zavisi od temperature. To kretanje mikroestica je istinski razlog zaispravno tumaenje toplote i hladnoe. Toplota je kao i svaka druga energija neunitiva. Ona semoe prenositi i pretvarati iz jednog udrugi oblik. Toplota predstavlja spoljnu manifestacijuunutranje energije tela. Uticaj toplote na razliita tela se manifestuje kao jaanje ili slabljenjekretanja molekula. Fizika priroda toplote i hladnoe je ista razlika izmeu njih se sastoji uintenzitetu kretanja molekula u datom telu, a od ega i zavisi njegova temperatura. Temperaturaodslikava stepen zagrejanosti nekog tela i jedna je od veliina koja karakterie njihov toplotnisastav. Obrnuto, pri hlaenju tela, tj. Kada odvodimo toplotu od njih, kinetika energija kretanjamolekula se smanjuje, kretanje prestaje da bude tako intenzivno, a to se osea kao sniavanjetemperature. Na osnovu toga zakljuujemo da je priroda toplote i hladnoe identina. Razlika jesamo u srednjoj brzini kretanja molekula, usled ega se dobija razlika u temperaturi. Tako dapojam toplote i hladnoe postaju isto uslovni. Na primer u tropskim zemljama temperatura uvisini od +100C smatra se za hladnou, dok na severnom polu -100C smatra se za toplotu. Naosnovu izloenog izvlaimo zakljuak da, sniavanje temperature nekog tela neraskidivo jepovezano sa odvoenjem toplote od njih, tj. Sa njihovim hlaenjem. Stoga, definicija za hladnouse ne bi mogla postaviti. Ovaj pojam slui za sticanje saznanja o neemu to nije toplo u odnosuna naa ula. Hlaenje je proces oduzimanja toplote, Proces dovoenja toplote se zove grejanje.Iz injenice da se pri hlaenju nekog gasa za 10C njegova zapremina smanjuje za 1/273,proizilazi da na -2730C taj pritisak vie ne postoji, to znai da je prestalo svako kretanjemolekula i atoma, a da je unutranja energija ravna nuli. Gej-Lisakov zakon glasi: Prilikomzagrevanja gasa za 10C njegova zapremina poveava se za 1/273 deo zapremine koju gas ima na00C, ukoliko je pritisak konstantan. Hlaenje tela moe se postii na prirodan i vetaki nainPrirodno hlaenje ni u kakvom sluaju ne moe da zadovolji narasle potrebe industrije da ostvarinajrazliitije tehnoloke procese, koji iziskuju temperature i do -1000C, pa ak i nie. Tolikoniske temperature nezavisno od stanja okolne sredine mogu se postii samo putem vetakoghlaenja. Mainsko hlaenje se postie pomou razliitih tipova rashladnih maina, koje supredmet rashladne tehnike. Na stvaranju rashladne maine radili su mnogi naunici iz razliitihzemalja. Tokom 1810.god. englez Lesli konstruie prvi ledogenerator za proizvodnju vetakogleda. Tokom 1834.god. dr. Perkins stvara prvu kompresorsku rashladnu mainu sa radnommaterijom etilni etar. Radni pritisak u maini je bio nii od atmosferskog, tako da je postojalaopasnost od visokog pritiska. Vazduna kompresorska rashladna maina se pojvaljuje tokom1845.god. i konstruisana je od strane amerikanca Gorija. Tokom 1862 francuz Ferdinand Karestvara absorpcionu rashladnu mainu.Malo ranije 1861.god., sklapa se prva rashladna instalacija

8/10/2019 OSNOVI RASHLADNE TEHNIKE

2/13

za smrzavanje mesa u Sidneju. Iste godine, opet u Australiji, instalira se rashladna instalacija unaftnom sistemu koji je sluio za odvajanje parafina iz sirove nafte, ime poinje novo poglavljekorienja vetakog hlaenja u hemijskoj industriji. Ameriki koncern Deneral Elektrik od1926.god. piinje da koristi hermetiki kompresor u domaim friiderima. Od 1930.god. u SADzapoinje eksploatacijafreona kao rashladnog fluida. Godine 1938. ruski akademik Jofekonstruie prvi termoelektrini model za hlaenje, a tokom 1949.god. prvi termoelektrinidomai friider.

FIZIKI PRINCIPI ZA DOBIJANJE NISKIH TEMPERATURA

Osnovne metode za dobijanje vetake hladnoe

U prirodi se posmatraju najrazliitiji procesi i pojave, od kojih se mnoge zasnivaju na principuupijanja toplote od okolne sredine. Takvi su procesi u faznim pretvaranjima (atmosferskepojave). Topljenje, isparavanje, sublimacija, rastvaranje soli u vodi, led, sneg, ili razreenakiselina i dr. Svaki prirodni proces koji je praen sa akumuliranjem toplote, moe se koristiti zahlaenje. U praksi ohlaujui efekat se dobija kod sledeih fizikih procesa radnih materija:fazna pretvaranja radne materije, irenje zgusnutih gasova, priguivanje (efekat Dul-Tomson) idr.

Hlaenje preko faznih pretvaranja radnih materijaFazna pretvaranja su povezana sa upijanjem odreene koliine toplote i radi toga se mogukoristiti kao procesi hlaenja. U prirodi postoje mnoge materije kod kojih razna pretvaranja tekupri niskim temperaturama, a rezultat toga je dobijanje znaajnog efekta hlaenja. Koliina toplotekoja se upija od jedinice mase od ohlaujue materije pri njegovom faznom pretvaranju senaziva: specifina toplota faznog pretvaranja i belei se sa r, kj/kg (kcal/k).Topljenje

Temperatura kod koje tee topljenje, naziva se: temperatura topljenja. Tako na primer, topljenjevodenog leda, koji ima temperaturu topljenja 273 K (00C), koristi se za hlaenje do temperatureoko 278 K (50C). Hlaenje vodenim ledom nalazi primenu kod starih rashladnih vagona, utrgovini za hlaenje namirnica. Za dobijanje temperature nie od nula stepeni, koriste serashladne smee kod kojih se rashladni efekat dobija na raun rastvaranja nekih soli u vodi ili ukiselini. Jako esto za hlaenje se koristi smea drobljenog leda i soli (NaCl, CaCl2) ledo-solnesmee.Sublimacija

Sublimacija je fiziki proces kod koga materije prelaze neposredno iz tvrdog u gasno stanje. Zahlaenje pomou sublimacije koristi se suvi led (tvrdi ugljen dioksid), koji se dobija usledpriguivanja tenog ugljen dioksida na pritisak nii od pritiska u trojnoj taki -0,518 Mpa. Tvrdafaza se presuje i dobijaju se blokovi suvog leda sa visokom tvrdoom. U trojnoj taki temperaturaCO2 je -56,60C, a pritisak 0,518 Mpa. U njoj postoje istovremeno tri faze: tvrda, tena i gasovita,

8/10/2019 OSNOVI RASHLADNE TEHNIKE

3/13

a njihova srazmera moe biti i razliita. U trojnoj taki CO2 se nalazi u tvrdom, ili gasovitomstanju. Teni CO2 moe da postoji samo iznad trojne take. Na atmosferskom pritisku tvrdi CO2oduzima toplutu od okoline i sublimira. Specifina toplota sublimacije je rc = 574 kj/kg kada jetemperatura sublimacije - 78,90C. Pri sublimaciji suvog leda u vakumu mogu se dobiti

temperature do - 1000C.KljuanjeOhlaujui efekat kod kljuanja se dobija na raun odneene temperature iz okolne sredine za

vreme samog procesa. Zahlaenje se koriste tenosti koje na atmosferskom pritisku imaju nisketemperature kjuanja ts i veliku specifinu toplutu isparavanja ro. Takva karakteristike posedujeamonija, neki freoni i ugljen dioksid itd. U nekim sluajevima za vetako hlaenje, ilizamrzavanje se koriste kriogene tenosti koje poseduju jako nisku normalnu temperaturukljuanja ts. Tako na primer, za teni azot ts = -195,60C. On se koristi za zamrzavanje hranljivihnamirnica preko direktne obrade. Za isti cilj slue i neki freoni. Prema jednoj od formula drugogprincipa termodinamike po Rudolfu Klauzijusu, toplota moe neprekidno da se prenosi sa niegka viem temperaturnom potencijalu samo uz pomo obrnutih krunih procesa, gde se troiodreena koliina mehanike ili toplotne energije. Kompleks elemenata pomou kojih radno teloizvrava obrnuti kruni proces zove se: rashladna maina. Na primer, ona moe da se sastoji odetiri osnovnih elemenata: ispariva u kome kljua rashladni fluid, kompresor u kome se

izvrava zgunjavanje para, pri emu im se temperatura poviava za raun potroene mehanikeenergije; kondenzatoromoguava utenjavanje zgusnutih para koje izlaze iz kompresora;regulirajui (prigueni) ventil, gde se pritisak i temperatura rashladnog fluida sniava. Na primer,kod kompresorskih rashladnih maina uz pomo potroene mehanike energije kompresorpoviava temperaturu niskopotencijalne toplote iznad temperature okolne sredine. Po tomprincipu toplota moe da se prenosi sa niskog na vii temperaturni nivo. Ta karakteristikarashladne maine daje mogunost da se koristi ne samo za hlaenje, ve i za grejanje. Poznatiruski fiziar V. A. Mihelson prvi put je daonaziv dinamiko grejanje rashladne maine, uzpomo koje se dobija toplota. Kasnije to poinje da se zove toplotna ili termopumpa, tako to setoplota prenosi sa nieg na vii temperaturni nivo. Mainski nain hlaenja uz pomo rashladnihmaina poiva narazliitim principima. Najiri princip koji se koristi za dobijanje vetake

hladnoe je korienje procesa isparavanja tenosti, koje kljuaju na niskim temperaturama.Poznato je da, prilikom isparavanja tenosti gubi znaajna koliina toplote od sredine koja sehladi, a rezultat je sniavanje temperature tj. poinje hlaenje. U ovom poglavlju obratie sepanja i na sledee kljune detalje:- Predmet i sadraj termodinamike,- Kontrolno merni ureaji,-Naini prostiranja toplote,- Prvi i drugi princip termodinamike,

- Carnoov kruni proces,- Kompresione rashladne maine,- Apsorpcione rashladne maine,

- Domae apsorpcione rashladne maine,- Ejektorske rashladne maine,- Termoelektrino hlaenje,- Termopumpa. 00C. U toj grupi spadajufreoni: F -11, F -21, F -114 i drugi. Oni imaju veliku specivinu zapreminu i koriste se kodrogacionih i turbo kompresora za umerene temperature isparavanja. 2. Rashladni fluidi sa

srednjim pritiskom kondenzacije Pk < 520 atm i normalnu temperaturu kljuanja Ts < 00C. Utu grupu spadaju: amonijak, Freon 12, F -22 i dr. i koriste se kod klipnih kompresora za dobijanje

temperature do oko -700C i kod turbo kompresora za dobijanje niih temperatura (F -12, 22). 3.Rashladni fluidi sa visokim pritiskom kondenzacije Pk > 20 kg/cm2 i normalnu temperaturu

isparavanja Ts < -500C. U toj grupi se nalaze: etilen, etan, F -13, F -23 i dr. Oni se koriste koddvostepenih i trostepenih kao i kod kaskadnih rashladnih maina za dobijanje temperatura do -700C. U nastavku ovog poglavnja vie e biti rei i o:- Zasienim stanjima kod rashladnih fluida,- Isparavanju,

- Kondenzaciji,

- Amonijaku (NH3),- Freonima,