Холодильна установка

Изобретение относится к области холодильной техники и к сублимационной сушке и может быть использовано в пищевой промышленности и в быту для замораживания и сублимации влагосодержащих продуктов для их хранения и последующего использования, а также в медицине, в частности, для высушивания биологически активных препаратов и вакцин. Сублимационная сушка представляет собой процесс обезвоживания продукта в замороженном состоянии, т.е. сублимацию водной субстанции, находящейся внутри коллоидного или капиллярно-пористого тела. При сублимационной сушке влага мигрирует из продукта в виде пара, не перемещая с собой ферментов, витаминов, экстрагирующих веществ. Продукт сохраняет цвет, запах, вкус. Общеизвестно, что в любой из холодильных установок в процессе хранения замороженных продуктов происходит естественная сублимация водной субстанции, т.е. идет процесс обезвоживания продуктов при атмосферном давлении. Однако, естественная сублимация продуктов при их хранении в холодильной установке не отвечает требованиям к сублимационной сушке ни по длительности процесса, ни по качеству получаемого продукта. Наиболее близкой к предлагаемой установке по технической сущности является холодильная установка, описанная в авт.св. СССР №511481, кл. F 26 В 1/00, опублик. 1976 и состоящая из камеры с компрессионной системой охлаждения, содержащей последовательно установленные в замкнутом парокомпрессионном контуре, конденсатор, низкотемпературный теплообменник-регенератор, дроссель и испаритель. В установке, выбранной в качестве прототипа не обеспечивается возможность проведения процесса сублимационной сушки, поскольку в его конструкции не предусмотрены элементы, позволяющие восстанавливать параметры воздуха, используемого для сублимационной сушки, до первоначальных величин, что препятствует дальнейшему переводу в него влаги из замороженных продуктов. Предлагаемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности холодильной установки, т.е. обеспечить ее работу как в режиме охлаждения и замораживания, так и в режиме сублимационной сушки, соединив в едином устройстве все перечисленные процессы. Задачей изобретения является создание холодильной установки, в которой путем введения в конструктивную схему воздушного теплообменника-регенератора обеспечивается регенерация параметров воздуха, осуществляющего замкнутый цикл, в результате чего достигается возможность проведения процессе сублимационной сушки влагосодержащих продуктов в камере холодильной установки при атмосферном давлении. Поставленная задача решается тем, что холодильная установка, которая содержит камеру с компрессионной системой охлаждения, состоящей из последовательно установленных в замкнутом парокомпрессионном контуре конденсатора, низкотемпературного теплообменника-регенератора, дросселя и испарителя, согласно изобретению дополнительно содержит теплообменник-регенератор, установленный после конденсатора перед низкотемпературным теплообменником-регенератором, причем воздушный теплообменник-регенератор установлен внутри камеры, и вентилятор для принудительной циркуляции воздуха внутри камеры. Введение в известную конструктивную схему дополнительного воздушного теплообменника-регенератора позволяет достичь заявляемый технический результат за счет осуществления регенерации параметров воздуха, осуществляющего замкнутый принудительный цикл внутри камеры. Происходит это следующим образом. Отработанный сухой воздух с температурой порядка минус 25-50°С и ниже проходит воздушный теплообменник-регенератор, где происходит термодинамический контакт между прямым потоком хладагента и воздушным потоком. В результате чего происходит дополнительное охлаждение потока хладагента, воздух при этом нагревается, а следовательно, становится ненасыщенным, что является необходимым условием для начала нового цикла процесса сублимации. При этом дополнительное охлаждение прямого потока хладагента повышает эффективность работы парокомпрессионного цикла, т.е. увеличивает удельную холодопроизводительность установки. Расположение воздушного теплообменника-регенератора внутри камеры позволяет осуществить непосредственный термодинамический контакт между хладагентом и воздухом. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемой установки; на фиг. 2 - общий вид холодильной установки. Холодильная установка содержит компрессор 1, конденсатор 2, воздушный теплообменник-регенератор 3, низкотемпературный теплообменник-регенератор 4, дроссель 5, испаритель 6, камеру 7 с полками 8 для продуктов и вентилятор 9. Установка работает следующим образом. Компрессор 1 сжимает хладагент и нагнетает его в конденсатор 2, где происходит частичная конденсация паров хладагента. Далее по ходу установлен воздушный теплообменник-регенератор 3. Из воздушного теплообменника-регенератора 3 хладагент попадает в низкотемпературный теплообменник-регенератор 4, где происходит полная конденсация паров потока хладагента обратным потоком, идущим из испарителя 6, и направляется в дроссель 5, а затем в испаритель 6, где низкотемпературная часть хладагента испаряется. После испарителя 6 хладагент полностью конденсируется в низкотемпературном теплообменникерегенераторе 4 и затем поступает на всасывание компрессора 1. Холод, полученный в результате использования компрессионного цикла, идет на замораживание продуктов, размещенных внутри камеры 7 на полках 8. После достижения необходимой для начала процесса сублимации температуры замораживания, зависящей от вида продуктов, включают вентилятор. Внутри камеры начинает осуществляться принудительная циркуляция воздуха, в результате чего происходит тепловлагоперенос. В начале цикла воздух обдувает полки с замороженными продуктами, температура которых ниже температуры воздуха. Поверхностный слой продукта теряет молекулы воды, которые уносятся воздушным потоком, имеющим меньшее влагосодержание. Воздух при этом становится насыщенным. Далее при своем движении воздух, омывая испаритель 6, вступает с ним в теплообмен, в результате которого молекулы воды вымораживаются из воздуха и оседают на испарителе в виде льда. Воздух при этом охлаждают до температуры минус 25-50°С и ниже (в соответствии с видом сублимированного продукта) и осушают. Для регенерации параметров воздушного потока, на его пути установлен воздушный теплообменникрегенератор 3, представляющий собой, например, оребренную змеевиковую трубку, внутри которой движется прямой поток хладагента, а оребренная поверхность змеевика омывается отработанным холодным воздушным потом. В результате термодинамического контакта прямого потока хладагента и отработанного воздушного потока, первый получает дополнительное охлаждение, т.е. происходит дополнительная конденсация паров хладагента, что повышает КПД компрессора, а второй - нагревается, восстанавливая свои параметры, необходимые для начала сублимационной сушки. Нагретый до температуры выше температуры замороженных продуктов осушенный воздух вновь направляют на полки 8 с замороженными продуктами. Цикл тепловлагопереноса замкнулся. Создание установки, в которой реализуется специальный холодильный цикл с использованием промежуточного теплоносителя-воздуха, служащего рабочим веществом в процессе сублимационной сушки влагосодержащих продуктов, обеспечит возможность проведения процесса сублимации при атмосферном давлении в холодильной установке.