183628. lajstromszámú szabadalom • Eljárás termékek fagyasztására és tárolására, valamint hűtőközeg ennek foganatosítására
1 183 628 2 A találmány tárgya hűtéstechnikára vonatkozik, elsősorban eljárás termékek fagyasztására és tárolására, valamint hűtőközeg ennek foganatosítására. A találmány alkalmazható az élelmiszeriparban, háztartásban és a gyógyászatban a különféle termékek, így élelmiszerek, biológiai termékek hűtésére és fagyasztására, valamint rövid idejű és tartós tárolására, továbbá más területeken, ahol követelmény az, hogy a hőmérsékletet —24 °C-on, vagy ennél alacsonyabb szinten kell létrehozni és tartani csekély elektromosenergia felhasználása mellett. Széles körben ismeretes egy eljárás termékek fagyasztására és tárolására háztartási kompressziós hűtőgépekben, amely lényege, hogy a termékeket a hűtőgép egy vagy több kamrájába helyezik. Ezekben a kamrákban következő hőmérsékleti feltételeket alakítják ki: a fagyasztásra és a tartós tárolásra szolgáló kamrában nem lépheti túl fagyasztásnál a hőmérséklet a -24 °C-ot, tartós tárolásnál pedig a -18 °C.-ot; rövid idejű tárolásra szólaló kamrában a hőmérsékletet 0 °C-tól +5 °C-ig terjedő tartományban tartják. A rövid idejű tárolás 2— 7 napig tart, míg a tartós tárolás 10 hónapig a termék típusától függően. Energiafelhasználás szempontjából különösen előnyös eljárás az, ahol a hűtés foganatosítása kompressziós készülékkel történik úgy, hogy a hűtőközeg zárt rendszerben kering. Az elpárologtatóban csökkentett P0 nyomáson és alacsony hőmérsékleten párolog el a hűtőközeg. Az elpárologtatáshoz szükséges hőt a lehűtendő anyagból vonják el, így annak hőmérséklete lecsökken. A keletkezett gőzt kompresszorral szívatják el, kondenzátorba vezetik, ahol azt vízzel vagy levegővel hűtik le. Mivel a gőzből elvonják a hőt, így az kondenzálódik. Az így kapott folyékony hűtőközeget áramlásszabályozó szerkezeten vezetik keresztül, ahol a hőmérséklete és nyomása lecsökken, majd pedig az újbóli elpárologtatása céljából az elpárologtatóba vezetik vissza, s így zárul a hűtőberendezés munkafolyamata. Általánosan ismert, hogy a kompressziós hűtőberendezés üzemeltetési gazdaságosságának a fokozása végett szükség van a fajlagos hűtési teljesítmény megnövelésére úgy, hogy például a hűtőberendezés fajlagos térfogathűtési teljesítményét megnövelik, vagy pedig akompreszszor szállítási teljesítményét fokozzák. Ismeretes az is, hogy a kompresszor szállítási teljesítményének a nagysága a szállítási nyomással fordítottan és a szívónyomással egyenesen arányos. A termékek fagyasztási hőmérsékletének, azaz -24 °C-nak és ennél alacsonyabb hőmérsékletnek az elérése céljából olyan egységeket alkalmaznak a kompreszsziós hűtőberendezésekben, amelyek magas P]|P0- aránnyal és így alacsony szállítási teljesítménnyel és alacsony fajlagos hűtési teljesítménnyel dolgoznak. Ismeretes két- és többfokozatú hűtőberendezések segítségével a hűtés foganatosításának az az eljárása, amely lényege, hogy a hűtőközeget a párolgási nyomásról a kondenzálási nyomásra nem közvetlenül, hanem fokozatosan, tehát a részben már komprimált gőzök közbeeső hűtésén alapuló két vagy több fokozatban komprimálják. A hűtőközegnél a szállítási és a szívási nyomás aránya az egyes fokozatokban kisebb, mint a kondenzálási és az elpárologtatásd nyomás aránya, ahol az utóbbi kettő nyomás között alakul ki a fokozati berendezés ciklusa. Azokban a kettő- vagy többfokozatú kompressziós hűtőberendezésekben, amelyek segítségével az alacsony hőmérséklet létrehozását foganatosítják, a hűtőközeg zárt körfolyamatát alakítják ki, s hűtőközegként ammóüát és fluortartalmú telített szénhidrogéneket, főként netán- ésetánszármazékokat alkalmaznak. Az ismert eljárások biztosítják a -24 °C-os és ennél alacsonyabb hőmérséklet létrehozását, de lehetővé teszik még a 0 °C és +5 °C közötti hőmérséklettartomány biztosítását is, amire a lehűtött termékek rövid tárolása miatt van szükség. Viszont az ismert eljárások igen bonyolultak a hűtőközegnek több, egymást követő fokozatban történő komprimálása miatt, amely a részlegesen komprimált gőz közbeeső hatása mellett megy végbe. Alacsony hőmérséklet létrehozására szolgáló, ismert eljárások foganatosítása bonyolult berendezéseket tesz szükségessé, amelyek kompresszorokból, áramlásszabályozó elemekből, hűtőkből, elpárologtatókból és egyéb ni ás részegységekből állnak. Ehhez járul még, hogy több kompresszor alkalmazása megnöveli az energiafogyasztást és lecsökkenti a megbízhatóságot. Ismeretes egy eljárás 0 °C és +5 °C közötti, valamint —18 °C és ennél alacsonyabb hőmérsékleti tartományokba való lehűtésre az egyes hőmérsékleti tartományokhoz külön hűtőberendezés alkalmazásával. Ennél a megoldásnál az egyes berendezések ismert kompressziós ciklus szerint dolgoznak elsősorban difluor-diklórmetánnak hűtőközegként történő alkalmazása mellett. Viszont ez az ismert eljárás mélyhűtési hőmérsékleten alacsony fajlagos hűtési teljesítményt biztosít és megnövekedik az energiafelhasználás is. Ez arra vezethető vissza, hogy alacsony (—18 °C és ennél még alacsonyabb) hőmérséklet létrehozásához a forráspont és a kondenzálási pont közötti nagy eltérésre és ennek következményeként a nagy kondenzálási P! nyomás/párolgási P0 nyomás arányra van szükség. Ezen nyomások növekvő arányával a kompresszor szállítási teljesítménye és a hatásfoka lecsökken, ami a hűtőberendezés fajlagos hűtési teljesítményét lecsökkenti és megnöveli az energiafelhasználást. Termékek lehűtésére, fagyasztására és tárolására alacsony energiaráfordítással ismeretes egy eljárás, azonban ez a kompressziós hűtőberendezés konvencionális ciklusában a hűtőközeg további kezelése miatt bonyolult, A folyékony hűtőközeget össze kell gyűjteni és az áramlásszabályozás előtt részlegesen el kell párologtatni, továbbá a folyékony hűtőközeget két olyan körben kell keringtetni, amely körök mindegyike kompresszorral rendelkezik a hűtőközegnek +5 °C és 0 C közötti hőmérsékletszinten és —18 °C-on és ennél alacsonyabban történő elpárologtatására. Noha ezek az eljárások jelentéktelen mértékben csökkentik csak le az energiafelhasználást, mégis bonyolult kapcsolású és alacsony megbízhatósági fokú hűtőberendezéseket igényel a foganatosításuk. Egyúttal az optimális hőcserét komponensek keverékének hűtőközegként történő alkalmazásával érik el, ami lehetővé teszi a folyamat hatásfokának és a hűtőberendezés fajlagos hűtőteljesítményének a fokozását. Ismeretes, hogy olyan hűtőközegek keverékeivel lehet nagy fajlagos teljesítményt elérni, amelyek eltérő forrásponttal rendelkeznek. Ismert olyan eljárás alacsony hőmérséklet létrehozására zárt ciklusban dolgozó, egy fokozatú kompressziós hűtőberendezés segítségével, ahol a különböző forrás-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
