Սառնարանային մեքենա

Սառնարանային մեքենա, մատուցվող էներգիայի օգնությամբ արհեստական սառեցումը իրականացնող մեքենա։
Սառնարանային մեքենա օգտագործում են 10-ից մինչև -150 °C ջերմաստիճաններ ստանալու համար։ Ավելի ցածր ջերմաստիճանների տիրույթը վերաբերում է կրիոգենային տեխնիկային։ Այն աշխատում է ջերմային պոմպի սկզբունքով․ սառեցվող մարմնից ջերմություն է կորզում և էներգիա ծախսելով, հաղորդում այդ ջերմությունը սառեցնող միջավայրին (սովորաբար, ջրին կամ շրջապատող օդին), որի ջերմաստիճանն ավելի բարձր է, քան սառեցվող մարմինը։ Սառնարանային մեքենայի աշխատանքը բնութագրվում է սառնարտադրողականությամբ, որը ժամանակակից մեքենաների համար հասնում է մինչև մի քանի Մվտ։

Սառնարանային տեխնիկայում կիրառվում են շոգեկոմպրեսիոն, աբսորբցիոն, շոգեարտարկիչային և օդաընդարձակիչ սառնարանային մեքենաներ։ Շոգեկոմպրեսիոն սառնարանային մեքենաների (նկ․ 1) հիմնական տարրերն Նկ․ 1․ են գոլորշացուցիչը (1), կոմպրեսորը (2), խտարարը (3) և ջերմակարգավորիչ փականը (4)։ Շոգեկոմպրեսիոն սառնարանային մեքենաներում իրականացվում է սառնագենտի շրջանառության փակ ցիկլ։ Գոլորշացուցիչում սառնագենտը եռում է (գոլորշիանում) ցածր ճնշման և ջերմաստիճանի պայմաններում։ Եռման համար անհրաժեշտ ջերմությունը կորզվում է սառեցվող մարմնից, որի հետևանքով վերջինիս ջերմաստիճանն իջնում է։ Կոմպրեսորն արտածծում է առաջացած գոլորշին, սեղմում այն և փոխանցում խտարարին, որտեղ սառնագենտը խտացվում է՝ իր ջերմությունը հաղորդելով ջրին կամ օդին։

Ստացված հեղուկ սառնագենտը անցնում է կարգավորիչ փականով, որտեղ տեղի է ունենում ճնշման և ջերմաստիճանի նվազում, այնուհետև վերադառնում է գոլորշացուցիչ, և ցիկլը կրկնվում է։ Աբսորբցիոն սառնարանային մեքենան (նկ․ 2) բաղկացած է շոգեգեներատորից (1), խտարարից (2), գոլորշացուցիչից (3), աբսորբիչից (4), պոմպից (5) և ջերմակարգավորիչ փականից (6)։ Աբսորբցիոն սառնարանային մեքենաներում որպես աշխատանքային նյութ ծառայում են երկխառնուրդ լուծույթները, որոնք բաղկացած են միևնույն ճնշման պայմաններում խիստ տարբեր գոլորշիացման ջերմաստիճան ունեցող բաղադրիչներից։ Ավելի ցածր եռման ջերմաափճան ունեցող բաղադրիչը սառնագենտի դեր է կատարում, իսկ երկրորդը աբսորբիչի (կլանիչ)։ Առավել տարածված աշխատանքային նյութեր են ամոնիակի ջրայրն լուծույթը (0-ից մինչև -45 °C ջերմաստիճաններ ստանալու համար) և լիթիումի բրոմիդի ջրային լուծույթը (0-ից ոչ ցածր ջերմաստիճաններ ստանալու համար)։ Աբսորբցիոն սառնարանային մեքենայի գոլորշացուցիչում, ի հաշիվ սառեցվող մարմնից կորզվող ջերմության, տեղի է ունենում սառնագենտի գոլորշիացում։ Առաջացող գոլորշիները կլանվում են աբսորբիչում։ Ստացված խիտ լուծույթը պոմպով մղվում է դեպի շոգեգեներատոր, որտեղ նրանից շոգեհանվում է սառնագենտը՝ արտաքին աղբյուրից մատուցվող ջերմային էներգիայի հաշվին, իսկ մնացած լուծույթը կրկին վերադառնում է աբսորբիչ։ Գազանման սառնագենտը շոգեգեներատորից հոսում է դեպի խտարար, խտացվում և ջերմակարգավորիչ փականի միջով մատուցվում գոլորշացուցիչին՝ կրկնակի գոլորշիացման համար։
Աբսորբցիոն մեքենաների կիրառումը նպատակահարմար է այն ձեռնարկություններում, որտեղ կան երկրորդային էներգառեսուրսներ (աշխատած գոլորշի, տաք ջուր և այլն)։ Շոգեարսարկիչային սառնարանային մեքենաներում որպես սառնագենտ ծառայում է ջուրը, իսկ որպես էներգիայի աղբյուր՝ 0,3-1 Մն/մ2 ճնշման գոլորշին։ Այս տիպի մեքենաները կիրառվում են հիմնականում օդի կոնդիցիոնման տեղակայանքներում և այն դեպքերում, երբ տեխնոլոգիական կարիքների համար պահանջվում է մեծ քանակությամբ ջուր։ Օդաընդարձակիչ սառնարանային մեքենաներում որպես սառնագենտ ծառայում է օդը։ Մինչև -80 °C ջերմաստիճանային տիրույթում մեքենայի արտադրողականությունն ավելի ցածր է, քան շոգեկոմպրեսիոն մեքենայինը։ Ավելի տնտեսողաբեր են ռեգեներատիվ օդային սառնարանային մեքենա, որոնցում օդն ընդարձակվելուց առաջ սառեցվում է։ Տարբերում են բարձր և ցածր ճնշման, ինչպես նաև փակ և բաց ցիկլով աշխատող օդային սառնարանային մեքենա։
Առաջին սառնարանային մեքենաները ի հայտ են եկել 19-րդ դարի կեսերին։
Աբսորբցիոն սառնարանային մեքենայի հայտնագործումը և կոնստրուկտիվ ձևավորումը կապված է Զ․ Լեսլիի (Մեծ Բրիտանիա, 1810), Ֆ․ Կառեի (Ֆրանսիա,1850) և Ֆ․ Վինդհաուզենի (Գերմանիա, 1878) անունների հետ։ Եթերով աշխատող առաջին շոգեկոմպրեսիոն մեքենայի հեղինակը Զ․ Պերկինսն էր (Մեծ Բրիտանիա, 1834)։ Ավելի ուշ ստեղծվեցին նման մեքենաներ, որոնցում որպես սառնագենտ օգտագործվեցին մեթիլեթերը և ծծմբային անհիդրիդը։ 1874 թվականին Կ․ Լինդեն (Գերմանիա) կառուցել է ամոնիակային շոգեկոմպրեսիոն սառնարանային մեքենա, որով սկիզբ դրվեց սառնարանային մեքենաշինությանը։