Холодильна машина, пристрій, що служить для відведення теплоти від охолоджуваного тіла при температурі нижчою, ніж температура довкілля. Х. м. використовуються для здобуття температур від 10 °С до —150 °С. Ділянка нижчих температур відноситься до криогенній техніці . Х. м. працюють за принципом теплового насоса — віднімають теплоту від охолоджуваного тіла і з витратою енергії (механічною, тепловий і т.д.) передають її середовищу (зазвичай воді або навколишньому повітрю), що охолоджує, має вищу температуру, ніж охолоджуване тіло. Робота Х. м. характеризується їх холодопроїзводітельностью, яка для сучасних машин лежить в межах від декількох сотень Вт до декількох Мвт.
В холодильній техніці знаходять вживання декілька систем Х. м. — парокомпрессионниє, абсорбція, пароежекторниє і розширювальні для повітря, робота яких заснована на тому, що робоче тіло (холодильний агент ) за рахунок витрати зовнішньої роботи здійснює зворотний круговий термодинамічний процес (холодильний цикл ) . В парокомпрессионних, абсорбції і пароежекторних Х. м. для здобуття ефекту охолоджування використовують кипіння низькокиплячих рідин. У розширювальних для повітря Х. м. охолоджування досягається за рахунок розширення стислого повітря в детандере .
Перші Х. м. з'явилися в середині 19 ст Одна із старих Х. м. — абсорбція. Її винахід і конструктивне оформлення пов'язаний з іменами Дж. Леслі (Великобританія, 1810), Ф. Карре (Франція, 1850) і Ф. Віндхаузена (Німеччина, 1878). Перша парокомпрессионная машина, що працювала на ефірі, побудована Дж. Перкинсом (Великобританія, 1834). Пізніше були створені аналогічні машини з використанням як хладагента метилового ефіру і сірчистого ангідриду. У 1874 К. Лінде (Німеччина) побудував аміачну парокомпрессионную Х. м., яка поклала початок холодильному машинобудуванню.
Парокомпрессионниє Х. м. — найбільш поширені і універсальні Х. м. Основними елементами машин даного типа є ( мал. 1 ) випарник, холодильний компресор, конденсатор і терморегулірующий (дросельний) вентиль — ТРВ, які сполучені трубопроводом, забезпеченим замочною, регулюючою і запобіжною арматурою. До всіх елементів Х. м. пред'являється вимога високої герметичності. Залежно від вигляду холодильного компресора парокомпрессионниє машини підрозділяються на поршневих, турбокомпресорних, ротаційних і гвинтових.
В парокомпрессионной Х. м. здійснюється замкнутий цикл циркуляції хладагента. У випарнику хладагент кипить (випаровується) при зниженому тиску p до і низької температури. Необхідна для кипіння теплота віднімається від охолоджуваного тіла, унаслідок чого його температура знижується (аж до температури кипіння хладагента). Пара, що утворилася, відсисається компресором, стискується в нім до тиску конденсації p до і подається в конденсатор, де охолоджується водою або повітрям. Унаслідок відведення теплоти від пари він конденсується. Отриманий рідкий хладагент через ТРВ, в якому відбувається зниження його температури і тиску, повертається у випарник для повторного випару, замикаючи таким чином цикл роботи машини. Для підвищення економічної ефективності Х. м. (зниження витрат енергії на одиницю кількості теплоти, що відняла від охолоджуваного тіла) інколи перегрівають пару, що всмоктується компресором, і переохолоджували рідину перед дроселюванням. З цієї ж причини для здобуття температур нижче —30 °С використовують багатоступінчасті або каскадні Х. м. У багатоступінчастих Х. м. стискування пари виробляється послідовно в декілька рівнів з охолоджуванням його між окремими рівнями. При цьому в двоступінчатих Х. м. отримують температуру кипіння хладагента до —80 °С. У каскадних Х. м., що є дещо послідовно включених Х. м., які працюють на різних, найбільш відповідних по своїх термодинамічних властивостях для заданих температурних умов хладагентах отримують температуру кипіння до —150 °С.
Абсорбція Х. м. ( мал. 2 ) складається з кип'ятильника, конденсатора, випарника, абсорбера, насоса і ТРВ. Робочою речовиною в абсорбції Х. м. служать розчини двох компонентів (бінарні розчини) з різними температурами кипіння при однаковому тиску. Компонент, киплячий при нижчій температурі, виконує функцію хладагента; другою служить абсорбентом (поглиначем). В області температур від 0 до —45 °С застосовуються машини, де робочою речовиною служить водний розчин аміаку (хладагент — аміак). При температурах охолоджування вище 0 °С переважно використовують машини абсорбції, що працюють на водному розчині броміду літію (хладагент — вода). У випарнику абсорбції Х. м. відбувається випар хладагента за рахунок теплоти, отнімаємой від охолоджуваного тіла. Пари, що утворюються при цьому поглинаються в абсорбері. Отриманий концентрований розчин перекачується насосом в кип'ятильник, де за рахунок підведення теплової енергії від зовнішнього джерела з нього випаровується хладагент, а розчин, що залишився, знов повертається в абсорбер. Що стосується газоподібного хладагента, то він з кип'ятильника прямує в конденсатор, конденсується там і потім поступає через ТРВ у випарник на повторний випар. Вживання машин абсорбції вельми вигідно на підприємствах де є вторинні енергоресурси (відпрацьована пара, гаряча вода, гази промислових печей і , що відходять;т.д.). Абсорбція Х. м. виготовляють одно- або двоступінчатими.
Пароежекторная Х. м. складається з ( мал. 3 ) ежектора, випарника, конденсатора, насоса і ТРВ. Хладагентом служить вода, як джерело енергії використовується пара тиском 0,3—1 Мн/м 2 (3—10 кгс/см 2 ) який поступає в сопло ежектора, де розширюється. В результаті в ежекторі і, як наслідок, у випарнику машини створюється знижений тиск, якому відповідає температура кипіння води декілька вище 0 °С (зазвичай порядка 5 °С). У випарнику за рахунок часткового випару відбувається охолоджування такою, що подається споживачеві холоду води. Пара, що відсисає з випарника, а також робоча пара ежектора поступає в конденсатор, де переходить в рідкий стан, віддаючи теплоту середовищу, що охолоджує. Частина води з конденсатора подається у випарник для поповнення спаду охолоджуваної води.
розширювальні для Повітря Х. м. відносяться до класу холодильно-газових машин . Хладагентом служить повітря. В області температур приблизно до —80 °С економічна ефективність повітряних машин нижча, ніж парокомпрессионних. Економічнішим є регенеративне повітря Х. м., в яких повітря перед розширенням охолоджується або в протиточному теплообміннику, або в теплообміннику-регенераторі. Залежно від тиску використовуваного стислого повітря повітря Х. м. підрозділяються на машини високого і низького тиску. Розрізняють повітряні машини, що працюють по замкнутому і розімкненому циклу.
Літ.: Холодильні машини, під ред. Н. Н. Котяча, М., 1973: Холодильна техніка. Енциклопедичний довідник, т. 1—3, М., 1960—62.
