¹Энтальпия, или теплосодержание, - это функция состояния, равна сумме внутренней энергии (И) и потенциальной энергии давления (PV), где P – давление, V – объём.

В отличии от адиабатического дросселирования, в этом случае эффект возможен и для идеального газа, при этом величина понижения температуры в процессе адиабатического расширения газа при прочих равных условиях бывает больше, чем в процессе адиабатического дросселирования.

Адиабатическое расширение газа в детандре (расширителе) используют для получения криогенных температур.

Вихревой эффект достигает в вихревых трубах при подаче в них по тангенциальному вводу сжатого воздуха, имеющего температуру окружающей среды. Скорость вращения воздуха в трубе обратно пропорциональна радиусу. Центральная часть вращающегося потока имеет большую скорость, чем периферийная, вследствие чего температура воздуха у стенке трубы выше, а в центе ниже, чем температура подаваемого в трубу воздуха. Можно получить потоки воздуха с низкой и высокой температурами, если разделить центральную и периферийную часть потока. Это явление называется явлением Ранка.

Термоэлектрический эффект, известный как эффект Пельтье, заключается в следующем: при прохождении постоянного электрического тока через цепь, состоящую из двух разнородных проводников, или полупроводников, один из спаев имеет низкую температуру, а другой – высокую.

Холодный спай термоэлемента, состоящий из двух ветвей, соединённых токоведущими шинами, является источником низкой температуры.

Основной показатель качества термоэлемента – коэффициент добротности (эффективность вещества), определяющий максимальную разность температур горячего и холодного спаев.

Таким образом, осуществляя определённый физический процесс, можно получить источник требуемой низкой температуры, необходимый  для понижения температуры тела, т. е. для его охлаждения.

Для осуществления процесса охлаждения необходимо иметь два тела: охлаждаемое и охлаждающее – источник низкой температуры.  Охлаждение продолжается, пока между телами происходит теплообмен. Источник низкой температуры должен функционировать постоянно, так как охлаждение должно осуществляться непрерывно. Это возможно при достаточном большом запасе охлаждающего вещества (тела) или при его конечном количестве, если восстанавливать первоначальное состояние вещества. Последний метод непрерывного получения низкой температуры широко применяется в холодильной технике с использованием различных холодильных машин.

Безмашинные способы получения холода основываются на плавлении, испарении, сублимации, а в термоэлектрических охлаждающих устройствах – на эффекте Пельтье.

1.3 Холодильный транспорт.

Холодильный транспорт соединяет стационарные звенья непрерывной холодильной цепи, обеспечивая неизменность температуры продуктов при перемещении их от звена к звену. Особенно велико значение холодильного транспорта для стран с большими расстояниями между регионами производства продуктов питания и их потребления. Большое значение имеет холодильный транспорт и при торговле продуктами питания между странами.

Существующие виды холодильного транспорта представлены железнодорожным, автомобильным и водным транспортом.

На долю железнодорожного холодильного транспорта приходится основной объём перевозок крупных оптовых партий охлаждённых или замороженных продуктов. Основу современного железнодорожного холодильного транспорта составляют автономные изотермические рефрижераторные вагоны или рефрижераторные поезда (секции) с постоянным числом вагонов.

Каждый автономный рефрижераторный вагон оснащён холодильной машиной для поддержания требуемых температурных условий в охлаждаемых помещениях и дизель – генераторной установки для привода компрессора холодильной машины. Рефрижераторные поезда и секции имеют, как правило, централизованную систему холодоснабжения. Холодильная машина и дизель – генераторная установка размещаются в специальном вагоне (машинном отделении), из которого охлаждённый рассол подаётся в грузовые вагоны.

По назначению рефрижераторные вагоны разделяются на специальные и универсальные. Специальные вагоны используются для конкретных видов охлаждённых или заморожённых продуктов – молочные и винные цистерны – термосы, вагоны для перевозки живой рыбы и пр. Универсальные вагоны применяются для перевозки любых видов скоропортящихся  пищевых продуктов, включая продукты животного и растительного происхождения.

Автомобильный холодильный транспорт является основным видом холодильного транспорта, связывающего внутригородские холодильные предприятия, например, распределительные холодильники и холодильники предприятий торговли и массового питания. В последнее время возрастает роль автомобильного холодильного транспорта в междугородных  и международных перевозках охлаждённых или замороженных продуктов.

Автомобильный холодильный транспорт представлен двумя видами – изотермическими и рефрижераторными автомобилями.

Изотермические автомобили оснащены теплоизолированными кузовами без системы охлаждения. Пониженная температура в объёме кузова автомобиля поддерживается за счёт теплоты, аккумулированной перевозимыми продуктами. Температура воздуха в нутрии кузова не регулируется,  и её колебания достаточно велики. В некоторых случаях для снижения температуры воздуха в кузов изотермического автомобиля помещают сосуды с водным льдом, сухую твёрдую углекислоту или аккумуляторы холода с эвтектическими растворами (зероторы). Основной областью применения изотермического холодильного транспорта являются внутригородские перевозки охлаждённых или замороженных продуктов из распределительных холодильников на предприятия торговли и массового питания.

Рефрижераторные автомобили (или авторефрижераторы) оснащёны автономной холодильной машиной или установкой с системой автоматического поддержания температуры в кузове. Работа холодильной машины должна обеспечивать заданные температурные условия в кузове автомобиля в течении 12 часов без дополнительного обслуживания. В зависимости от назначения и температурного уровня внутри кузова t_вн. авторефрижераторы подразделяются на следующие классы:

                                 класс А – t_вн = 12 …    0 ⁰С;     класс D – t_вн  ≤   2  ⁰C;

                                 класс B – t_вн = 12 … -10 ⁰С;     класс E – t_вн  ≤ -10⁰С;

                                 класс C – t_вн = 12 … -12⁰С;      класс F – t_вн  ≤ -20⁰С.

Авторефрижераторы класса A, B, C автоматически поддерживают любую заданную температуру в указанных интервалах, а класс D, E и F поддерживают температуру в кузове автомобиля не выше установленного значения.    Авторефрижераторы классов B, C, E и F оснащаются усиленной теплоизоляцией кузова.

Водный холодильный транспорт  является также одним из звеньев холодильной цепи и предназначен для доставки выловленной и переработанной речной, морской или иной продукции к месту потребления, дальнейшей обработки или хранения.

Речной или морской водный транспорт, оснащённый теплоизолированными помещениями и установками для искусственного поддержания температурных условий, получил название рефрижераторного.

В зависимости от схемы организации лова и переработки речной или морской продукции водный холодильный транспорт может выполнять не только транспортные функции, но и первичную (охлаждение или замораживание) обработку.

Транспортные рефрижераторные суда могут быть специализированными или универсальными.

Специализированные рефрижераторные суда подразделяются на две категории:

высокотемпературные, для перевозки фруктов, овощей, яиц, охлаждённой и малосолёной рыбы;

низкотемпературные, для перевозки замороженной речной или морской продукции.

            Наибольшее распространение получили универсальные рефрижераторные суда, предназначенные для перевозки разнообразного ассортимента скоропортящихся охлаждённых или замороженных продуктов в широком диапазоне температур охлаждаемых камер.

            В случае необходимости комбинированной доставки охлаждённых или замороженных продуктов от места производства дол места потребления водным, железнодорожным и автомобильным транспортом используются  контейнерные перевозки.

Контейнеры для перевозки скоропортящихся продуктов имеют теплоизолированные ограждения и автономную холодильную машину для поддержания требуемых температурных условий в охлаждаемом объёме. В зависимости от объёма и грузоподъёмности контейнеры разделяются на следующие:

·         крупнотоннажные – грузоподъёмностью брутто 10 … 30 т и охлаждаемым объёмом 10 … 50 м³;

·         среднетоннажные - грузоподъёмностью брутто 2,5 … 10 т и охлаждаемым объёмом 3 … 8 м³;

·         малотоннажные - грузоподъёмностью брутто до 1,5 т и охлаждаемым объёмом 3 м³.

Способы и система охлаждения контейнеров идентичны применяемы в авторефрижераторах.

В крупно – и среднетоннажных контейнерах перевозят мясо, мясопродукты, молочные продукты, рыбопродукты, яйцо, пищевые консервы, фрукты и овощи.

Малотоннажные контейнеры применяются для перевозок мороженного, полуфабрикатов и готовых кулинарных изделий, мясных и молочных продуктов, а также медикаментов, биопрепаратов и других скоропортящихся грузов.

Универсальная система крепления контейнеров позволяет быстро устанавливать их на железнодорожной платформе, прицепе автомобиля, в трюме или на палубе сухогрузного судна.

1.4 Классификация и свойства транспортных судов.

Рефрижераторные суда классифицируются по целевому назначению на:

- добывающие или промысловые, предназначенные для охлаждения и замораживания добытых морепродуктов;

            - обрабатывающие суда, предназначены для приёма от добывающих судов морепродуктов замораживания и переработки их;

            - транспортные суда, предназначены для приёма с добывающих и обрабатывающих судов на промыслах и с береговых предприятий замороженных и охлаждённых морепродуктов и доставки их в базовые порты. Их относят к универсальным судам – холодильникам.

            На современных  рефрижераторных судах вместимость охлаждаемых трюмов достигает 3500 м³ (на рыболовно – морозильных), 9000 м³ (на производственно  и производственно – транспортных), 23000 м³ (на плавучих базах и транспортных рефрижераторах). Температура воздуха в трюмах

 0 ÷ -30⁰ С.

            С целью уменьшения эксплуатационных затрат, обусловленных внешними теплопритоками, грузовые помещения располагают, как правило, в носовой части судна, а машинное отделение и служебные помещения  - в кормовой части. Машинные отделения холодильной установки размещают в отдельных газонепроницаемых отсеках, которые должны легко сообщаться с открытой палубой.

            Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции должен быть не более 0,3 Вт/ (м² · К).

            В качестве рабочего вещества холодильных машин применяют R22 и аммиак. Поэтому машинное отделение оборудуют аварийной вентиляцией, обеспечивающий 40 – кратный обмен воздуха в час для аммиака и 20 – кратный обмен при использовании хладонов. Наряду с этим в качестве рабочего вещества холодильных машин применяют    R22 и R502, что позволяет существенно упростить систему охлаждения, отказавшись от вторичных хладоносителей (для трюмов ёмкостью не более 200 м³)

            К судовым холодильным установкам предъявляют повышенные требования, регламентированные правилами международных классификационных обществ, например Морским Регистром СССР. Так, каждая холодильная установка должна состоять минимум из двух холодильных агрегатов. При этом один агрегат должен обеспечить поддержание заданных параметров в охлаждаемых помещениях при круглосуточной работе в течении 24 ч. в любом районе плавания судна.

            Холодильные машины и аппараты изготавливают с учётом специфики работы в морских условиях, имеют систему аварийного слива хладагента за борт.

            Систему охлаждения с промежуточным хладоносителем выполняют только закрытого типа. Хладоносителем служит водный раствор хлорида кальция.

            В качестве приборов охлаждения используют батареи и воздухоохладители. Батареи могут быть гладкотрубными, оребренными и панельными.

            Применение панельных приборов охлаждения позволяет создать непрерывный  охлаждающий контур для трюмов и твиндеков судна. Обеспечивая создания равномерно температурного поля в грузовых помещениях и перехват внешних теплопритоков, панельные приборы охлаждения  недостаточно эффективно  отводят внутренние теплопритоки и обладают повышенной металлоёмкостью.

            Использование воздухоохладителей способствует созданию воздушной системы охлаждения на судах, позволяющей интенсивно охлаждать продукты непосредственно в трюмах и твиндеках.

            Воздушные системы охлаждения отличаются в основном способом  распределения воздуха в грузовых помещениях. Наиболее широко применяют систему с восходящим потоком воздуха, подаваемого в помещение через грузовые решётки, играющие роль воздуховодов. Однако при высокой плотности размещения грузов в помещениях затруднительно добиться эффективного распределения потоков воздуха, что приводит к увеличению времени охлаждения продуктов. Обычно кратность циркуляции воздуха в помещениях поддерживают на уровне 40 – 50 для замороженных продуктов  и 100 – 120 для продуктов требующих интенсивного охлаждения и замораживания.

1.5 Способы и схемы охлаждения                     судов – рефрижераторов.

            Выбор способа охлаждения зависит назначения судна и рода перевозимого груза. Для охлаждения грузовых помещений на рефрижераторных судах применяют непосредственное охлаждение (провизионные камеры), рассольные (трюмы), воздушное (трюмы, морозильные устройства), смешанное (трюмы, морозильные устройства). Непосредственная система охлаждения для трюмов возможна только при условии использования безвредных холодильных агентов – хладона – 22 и хладона – 12.

            Рассольная система охлаждения с испарителями закрытого типа широко применяются для охлаждения трюмов и твиндеков рефрижераторных судов. При такой системе охлаждения трубопроводы хладагента сосредоточены в рефрижераторном машинном отделении, сокращается ёмкость системы по хладагенту, уменьшается опасность утечки и прорыва хладагента, холодный рассол в рассольные батареи трюмов подаётся  двумя циркуляционными насосами, оттаивание снеговой шубы производят горячим рассолом.

            При воздушной системе охлаждения в грузовые помещения вентилятором подаётся воздух, предварительно охлаждённый в воздухоохладителе. Воздухоохладитель устанавливают внутри грузового помещения или вне его. Воздух может охлаждаться рассолом или кипящим хладагентом. Воздушную систему охлаждения применяют при перевозке грузов, требующих регулирование температуры и влажности охлаждаемого воздуха и вентилирования грузового помещения, например при перевозке фруктов и овощей. Воздушные системы обеспечивают достаточно равномерное распределения температуры воздуха по объёму трюма, они применены на многих современных транспортных рефрижераторах, перевозящих рыбу и рыбопродукты.

            Смешанное охлаждение целесообразно применять при загрузки в трюмы неохлаждённого груза, требующего в процессе перевозки охлаждения и вентиляции. При охлаждении работают батареи и воздухоохладитель, по окончании охлаждения работают только батареи, а воздухоохладитель включают в работу при периодической вентиляции.

            При панельном охлаждении трюмов и твиндеков рефрижераторных судов приборами охлаждения служат листотрубные батареи, представляющие собой панели с каналами, в которых циркулирует холодный рассол или кипит холодильный агент. Панельные батареи экранируют ограждение поверхности – борта, переборки, подволоки, двойное дно, не допускается поступление теплового потока в грузовое помещение, так как температура панели на любом участке ниже  температуры воздуха в помещении. При этом температуры в грузовом объёме распределяются более равномерно и, следовательно, уменьшается усушка продукта и разность температур между воздухом в трюме и рассолом на 4 – 5° С, превышает эффективность приборов охлаждения  в результате более медленного нарастания снеговой шубы по сравнению с трубчатым охлаждением, сокращается расход электроэнергии на производство холода на 18 – 22%.

            Панельные батареи могут служить металлической обшивкой трюма (например, на судах типа «Алтай»), что на 60% сокращает расход металла по обшивке изоляции и улучшает использование грузового объёма трюма. Экономия полезного объёма составляет 8 – 11%.

            Судовые холодильные установки должны быть компактными, иметь малую массу, быть особенно надёжными в работе, выполнение их должно учитывать работу в условиях качки, крена и дифферента. На речных судах обычно применяют холодильные установки берегового исполнения, на морских судах и судах смешанного плавания (река – море)  - специально судового исполнения. Всё холодильное оборудование и элементы судовых холодильных установок должны соответствовать Правил Регистра СССР. Холодильное оборудование применяется преимущественно в агрегатированном исполнении, электрокомпрессорные или компрессорно – конденсаторные агрегаты с V-, W – или веерообразными компрессорами. На вновь стоящих судах распространены винтовые агрегаты с плавным регулированием холодопроизводительности. Применяются холодильные машины, работающие по циклу одно – и двухступенчатого сжатия. В качестве холодильного агента для холодильных установок большой и средней холодопроизводительности используются преимущественно хладон – 22, для мелких и частично средних  - R12. Холодильные машины, охлаждающие трюмы и твиндеки, должны иметь резервные компрессоры и конденсаторы. В качестве резервных могут быть использованы компрессоры, обслуживающие морозильные устройства, льдогенераторы или системы кондиционирования воздуха. На рефрижераторных судах применяют схемы холодильных установок с безнасосной и с насосной подачей холодильного агента в приборы охлаждения.

            Производственная холодильная установка на R22 большого автономного траулера «Адмирал Головко» объединяет три отдельные системы, обслуживающие морозильные аппараты АСМА и АМП – 7А, трюмы мороженной продукции и льдогенераторы с температурами кипения соответственно

t₀ = -42°C, t₀ = -38 и t₀ = -32° C. Все три системы работают по схеме одноступенчатого сжатия и непосредственным кипением холодильного агента. Система с температурой кипения t₀ = -42° C предназначена для замораживания рыбы в двух скороморозильных аппаратах.

            В связи с особенностью конструкции морозильных аппаратов АСМА и АМП – 7А применена насосная схема подачи хладагента. Для возврата масла из испарительной системы предусмотрен отбор с напорной линии фреоновых насосов маслофреоновой смеси, которая подаётся в теплообменники – выпариватели. В змеевики теплообменников – выпаривателей поступает жидкий холодильный агент после ресивера. За счёт теплообмена между жидким холодильным агентом и маслофреоновой смесью из последней хладон выкипает и его пары с маслом поступают во всасывающие трубопроводы.

            Система с t₀ = -38° C предназначена для поддержания температуры воздуха -28° С в трюмах и твиндеках мороженной продукции. Жидкий холодильный агент подаётся в воздухоохладители трюмов по безнасосной схеме. Система с t₀ = -32° C предназначена для производства чешуйчатого льда и состоит из винтового компрессорного агрегата, конденсатора, линейного ресивера, теплообменников, фильтра – осушителя и двух льдогенераторов

Л – 500.

            Оттаивание снеговой шубы с батареи воздухоохладителей трюмов и морозильных аппаратов АСМА осуществляется горячими парами хладона. При этом компрессоры оттаиваемого аппарата останавливаются, а горячие пары подаются в батареи воздухоохладителя от нагнетательного трубопровода после маслоотделителей, работающих компрессоров второй установки. Приборы автоматики холодильной установки обеспечивают автоматическую работу и защиту установки от опасных режимов. Провизионные камеры могут имеет непосредственно воздушное и рассольное охлаждение. Для охлаждения используют полностью автоматизированные агрегатированные холодильные машины, работающие на хладоне – 12.

1.6 Рефрижераторные контейнеры.

            Использование рефрижераторных контейнеров, перевозимыми разными видами транспорта без перегрузки продуктов, позволяет существенно повысить эффективность холодильной цепи. С помощью контейнеров осуществляется как внутренние так и международные транспортные операции. В связи с этим их массовые, габаритные и конструктивные характеристики регламентируются стандартами Международной организации по стандартам, а также соответствующими правилами международных классификационных обществ. Так, все контейнеры имеют изолированный кузов и подразделяются на:

            - изотермические, не имеющие устройств для поддержания заданных температур;

            - рефрижераторные с расходуемым хладагентом (сухой лёд, сжиженный газ);

       - рефрижераторные с индивидуальной компрессионной или абсорбционной холодильной установкой;

            - рефрижераторные с установкой для охлаждения или обогрева;

            - отапливаемые с обогревающей установкой.

            В зависимости от величины внутреннего объёма контейнеры подразделяются на малые – объёмом до 3 м³, средние – объёмом от 3 до 10, крупные – объёмом до 60 м³. Наиболее распространены большегрузные контейнеры массой от 10 до 40 т. Они имеют одинаковую ширину (2,3 м) и  высоту (2,55 м) , отличаются длинной (от 3,66 до 12,20 м). Дверь контейнера располагают обычно с  одной из торцевых стен.

            Коэффициент теплопередачи кузова должен быть не более 0,4 Вт/(м² · К), в грузовом объёму контейнера температура воздуха должна быть не выше 

- 18°С при температуре окружающей среды не ниже - 38°С. Для отапливаемых контейнеров температура воздуха в кузове должна быть 16°С при температуре окружающей среды - 20° С.

            Рефрижераторные контейнеры с расходуемым хладагентом (сухой лёд, жидкий  двуоксид углерода, жидкий азот и эвтектические аккумуляторы) используют главным образом для перевозок на небольшие расстояния, так как контейнеры не могут иметь запас охлаждающего вещества более чем на одни сутки, а продление маршрутов вызывает необходимость создания сети промежуточных станций  для дозарядки контейнеров.

            Более широко распространены контейнеры с машинным охлаждением. Холодильное и энергетическое оборудование контейнеров должно быть полностью автоматизированным и обладать высокой надёжностью. При эксплуатации установок предусматривают управление процессом удаления снежного покрова с поверхности приборов охлаждения (воздухоохладителей) по сигналу пневмодатчика, регулирующего на изменение аэродинамического сопротивление аппарата, обусловленного ростом толщине инея. Автоматически переключаются режимы работы (охлаждение – отопление).

            В отношении энергопитания контейнер может быть автономным и неавтономным. Автономные контейнеры снабжают двигатель внутреннего сгорания для непосредственного привода компрессора или генератора электрического тока. Неавтономные контейнеры получают электропитание от системы энергоснабжения того транспортного средства, на котором перевозятся контейнеры.

            Холодильные машины, используемые в контейнерах, агрегатированы  и могут быть встроены в контейнер или съёмные, прикрепляемые к торцовой стенке.

            Компрессоры применяют герметичные или полугерметичные бессальниковые, работающие на хладонах.

1.7 Заключение.

Рыба и морепродукты принадлежат к скоропортящимся пищевым продуктам, и выпуск из них изделий связан с учетом рационального использования сырья и эксплуатации оборудования, учета нюансов технологических процессов, выбора оптимальных для данного предприятия схем производства и требует глубокого знания его особенностей и конструктивных признаков оборудования. Оборудование для переработки рыбо- и морепродуктов сегодня выпускается не специализированными предприятиями , что усложняет его подбор, заказ и изготовление.

Если принять во внимание вышеизложенное желательно обращение к специалистам в областях разработки технологической и проектной документации для создания новых и реконструкции действующих производств и правильного ведения технологических процессов, достижения высокого качества продукции и максимальной производительности оборудования при минимальных затратах энергии и сырья.

1.8 Список использованной

литературы.

1.    Н. Г. Кондрашова; Н. Г. Лашутина. «Холодильно - компрессорные  машины и установки».1984 г.

2.    С. А. Большаков;  В. Ф. Лебедев; ЛА. В. Локтев; А. В. Руцкий  «Холодильная техника и технология» 2000 г.

3.    Л. И. Константинов; Л. Г. Мельниченко «Расчёты холодильных машин и установок» 1991 г.

4.    Н. Н. Кошкина «Холодильные машины» 1973 г.

5.    И. Г. Чумаг «Холодильные установки» 1991 г.

6.    А. Н. Стрельцов; В. В. Шишов «Холодильное оборудование предприятий торговли и общественного питания» 2003 г.