Разработка и испытание каскадной системы охлаждения на смеси холодильных агентов
Автор: Короткий И.А., Усов А.В., Короткая Е.В., Расщепкин А.Н.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Пищевые технологии
Статья в выпуске: 2, 2026 года.
Бесплатный доступ
Цель исследований - разработка схемы низкотемпературной системы и проработка холодильной установки с каскадной системой охлаждения на смеси холодильных агентов R134a/R23 для обеспечения температурного режима до -70 °С в охлаждаемом объеме. Назначение низкотемпературной системы - исследование процессов холодильной обработки и низкотемпературного хранения пищевых продуктов и материалов, ферментно-эндокринного сырья, а также климатических испытаний материалов, механических устройств и технологических жидкостей. Исследования проводились на базе научно-образовательного центра «Холодильная, криогенная техника и технологии» ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет». По результатам конструктивной проработки был изготовлен экспериментальный образец низкотемпературной системы, реализованный в виде ларя с охлаждаемым объемом 360 л. Представлена принципиальная, конструктивная схема, внешний вид каскадной низкотемпературной системы, работающей на смеси холодильных агентов R134a/R23. Доказана работоспособность и эффективность предложенного исполнения низкотемпературной системы. Подобрано соотношение компонентов массовых долей в смеси холодильных агентов - 70 % для R134a и 30 % для R23. Данное соотношение обеспечивает необходимую холодопроизводительность низкотемпературной системы при температуре кипения холодильного агента в испарителе -80 °С, позволяющую обеспечить выход ее на температурный режим в течение заданного временного интервала 3 ч при избыточном давлении нагнетания холодильного агента менее 14 атм. Проведены испытания холодильной установки. Приведены результаты испытаний. Низкотемпературная система обеспечивает выход на температурный режим -70 °С за 3 ч. При этом уровень рабочих температур и давлений обеспечивает стабильную работу установки в течение продолжительного времени. Представленное конструктивное решение может быть использовано для низкотемпературной обработки и низкотемпературного хранения материалов при температуре в охлаждаемом объеме до -70 °С. Эффективно для применения в биотехнологическом, фармацевтическом производстве, а также для климатических испытаний различных устройств и материалов.
Каскадная холодильная машина, смесевый холодильный агент, низкотемпературная холодильная машина, холодопроизводящая система
Короткий адрес: https://sciup.org/140314933
IDR: 140314933 | УДК: 62+621.564 | DOI: 10.36718/1819-4036-2026-2-298-311
Developing and testing a cascade cooling system using a refrigerant mixture
The objective of research is to develop a low-temperature system and to test a refrigeration unit with a cascade cooling system using a mixture of refrigerants R134a/R23 to provide temperatures down to -70 °C in the cooled volume. The purpose of the low-temperature system is to study the processes of refrigeration treatment and low-temperature storage of food products and materials, enzyme-endocrine raw materials, as well as climatic tests of materials, mechanical devices, and process fluids. Research was conducted at the Scientific and Educational Center Refrigeration, Cryogenic Engineering and Technology of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Kemerovo State University. Based on the design development results, an experimental prototype of the low-temperature system was manufactured, implemented in the form of a chest with a cooled volume of 360 liters. The fundamental, design diagram, and external appearance of the cascade low-temperature system operating on a mixture of refrigerants R134a/R23 are presented. The operability and efficiency of the proposed design of the low-temperature system are proven. The ratio of mass fractions of components in the mixture of refrigerants was selected: 70 % for R134a and 30 % for R23. This ratio ensures the required cooling capacity of the low-temperature system at a refrigerant boiling point in the evaporator of -80 °C, allowing it to reach the specified temperature within a specified time interval of 3 hours at an excess refrigerant discharge pressure of less than 14 atm. The refrigeration unit has been tested. The test results are presented. The low-temperature system reaches a temperature of -70 °C within 3 hours. Moreover, the operating temperatures and pressures ensure stable operation of the unit over an extended period. The presented design solution can be used for low-temperature processing and low-temperature storage of materials at temperatures in the cooled volume down to -70 °C. It is effective for use in biotechnology and pharmaceutical production, as well as for climatic testing of various devices and materials.
