2.19 ÚPRAVA PROSTŘEDÍ: CHLAZENÍ A VYTÁPĚNÍ

2.19.1 CHLADNIČKY A MRAZNIČKY

Snižujeme-li tlak par nad kapalinou, klesá teplota varu (odpařování) kapaliny
- Teplota varu vody např. ve velkých výškách v horách, např. ve výšce 5 500 nad mořem při polovičním atmosférickým tlakem voda vře asi při 84°C
- 1/10 tlaku vře voda při 50°C
- Při 1/165 tlaku vře voda při 0°C -> (Led přímo sublimuje

V chladničkách se používá k chlazení izobutanu, který se vypařuje při 0,3 MPa při pokojové teplotě (asi 20 °C)

Po stlačení plyn opět zkapalní a odevzdá v chladiči (na venkovní straně chladničky) okolnímu vzduchu teplo odejmuté ve výparníku a vnitřku chladničky

Kompresorová chladnička

Princip:
Kompresor nasává z výparníku plyn, tím se ve výparníku snižuje tlak a urychluje jeho odpařování (var)
Na výstupu kompresoru chladící médium tlakem kondenzuje a ohřívá se.
Chladicí médium protéká chladičem (venkovní zadní strana chladničky) a pak se tryskou dostává do výparníku
Kapilára má omezenou propustnost -> zabránění vyrovnání tlaku mezi výparníkem a kompresorem

Výparník je hliníková trubka ve tvaru meandru

Absorpční chladničky

Princip:
Chladící médium (čpavek) prochází cyklicky uzavřeným trubkovým systémem
Chladící se zde rozpouští ve vodě(je absorbováno v absorbéru neboli je pohlcováno v pohlcovači)
Čpavková voda proudí (je vytlačována těžší vodou bez čpavku) do absorbéru, kde je ohřívána topným tělesem a čpavek se z ní odpařuje
Zatím co se voda vrací (vlastní tíhou) do pohlcovače proudí čpavek do kondenzátoru (zkapalňovače)
Při postupném ochlazování čpavek zkapalní a nateče do výparníku uvnitř chladničky
Ve výparníku se čpavek ochlazuje a odebírá teplo
Pohlcováním plynného čpavku vodou v absorbéru (pohlcovači) vzniká podtlak, který odsává páry z výparníku
Odpařování kapalného čpavku je urychleno pomocným plynem (např. vodíkem)

Výhody:
Nemají pohyblivé části
Pracují bezhlučně

2.19.2 TEPELNÉ ČERPADLO

Umožňuje odebírat teplo z okolí (vzduchu, vody, země) a předávat jej do domu formou vytápění místností nebo např. bazénu
Přenáší tepelnou energii z prostředí s nižší teplotou do prostředí s vyšší teplotou

Použití:
Vytápění obytných domů a bazénů
Klimatizace administrativních budov

Pro případ velkých mrazů může být vybaveno dalším způsobem vytápění
Potřebuje energii jenom na pohon kompresoru (na rozdíl od konvenčního způsobu, kde je nutno dodat všechnu energii), zbytek odebírá z okolí

Potřebuje výkonný ohřev výparníku teplem z okolí
- Teplo se čerpá z hlubinných vrtů
- Vysoké počáteční náklady
- Levnější samotný provoz (elektrická energie k pohonu kompresoru je několikrát menší než energie předaná ve výměníku topnému médiu)

Pracuje na stejném principu jako kompresorová chladnička
Zdrojem tepla je vzduchu, zem, voda v řece, která je ochlazována vnějšími stěnami výměníku
Médium pro přenos tepla se nazývá chladícím prostředkem
Používají se kapaliny s bodem varu - 10 °C při atmosférickém tlaku
Páry chladícího média jsou z výměníku (výparníku) odsávány kompresorem a stlačením jsou ohřáty
Horké páry v kondenzátoru (současně vytápěcím výměníku) zkapalní a přenosové médium předá teplo vodě ústředního topení, ochladí se a po průchodu tryskou expanzního ventilu se při sníženém tlaku odpařuje opět ve výparníku (výměníku)

3 STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE

Rozdělení strojírenské technologie

Technologie výroby kovů

a) Těžká metalurgie
Metalurgie železných kovů

b) Metalurgie neželezných kovů
Prášková metalurgie
Hutní výroba polotovarů
Strojírenská metalurgie
Slévání
Tváření
Sváření a pájení
Tepelné zpracování

Strojírenská technologie

Slévání
Tváření
Sváření a pájení
Tepelné zpracování
Obrábění
Povrchové úpravy
Montáž

3.1 POLOTOVARY

Vyrobená ocel se zpracovává na polotovary, které se zpracovávají na finální výrobky (strojní součásti jako např. hřídele)

Výrobní fáze strojních součástí

1. Výroba polotovarů- Zpracování surových materiálů
a) Hutní prvovýroba- Výroba surového železa, oceli, litin, neželezných kovů, atd.

b) Hutní druhovýroba- Výroba polotovarů (tyčí, profilů)

Výchozí materiál, který je z hutí dodaný ve formě housek, ingotů, prášků, se nejčastěji zpracovává:
- tvářením (válcováním, tažením, kováním, lisováním)
- odléváním
- svařováním, pájením, lepením
- řezáním
- slinováním

Na způsob výroby polotovaru má vliv:
- Výchozí materiál
- Počet výrobků

2. Výroba součástí- Zpracování polotovarů (obrábění, tváření)
Polotovary se zpracovávají dalším tvářením nebo obráběním, popř. jinak
Někdy je pro výrobu součásti nutno změnit vlastnosti polotovaru, např.:
- tepelným zpracováním (např. kalením, žíháním)
- povrchovou úpravou (např. chromováním, zinkováním)

3. Montáž(kompletace strojního zařízení)
Vyrobené součástí se spojují buď pevně nebo pohyblivě
Někdy se ještě ručně nebo strojně hotový výrobek (strojní zaření) upravuje
Na závěr je nutno výrobek vyzkoušet buď ve zkušebně nebo přímo v provozu u zákazníka
U některých výrobků se uplatňuje servisní služba
- Snaha výrobce zajistit funkčnost a použitelnost výrobku
- Výrobce má zpětnou vazbu o kvalitě svých výrobků (na základě těchto informací může vylepšovat, upravovat a odstraňovat nedostatky u svých výrobků)

Na všechny fáze má vliv technologie a ekonomie výroby

Technologičnost konstrukce

Má na ní vliv:
Volba výchozí materiálu a jeho rozměry
Volba materiálu součásti
Počet vyráběných kusů
Volba tvaru, přesnosti rozměrů, jakost povrchu, pracnost, ...
Organizační prvky
Celkové konstrukční pojetí

Pokud tvar součásti, předepsaný druh materiálu i jeho celkové zpracování je při daném počtu vyráběných kusů nejhospodárnější považujeme takovou konstrukci za technologickou
Co je technologické pro kusovou výrobu nemusí být technologické pro hromadnou výrobu
Nelze sestavit univerzální předpis pro správnou technologičnost konstrukce, protože každá vyráběná součást je jiná - Lze vypracovat pouze určité zásady (s typickými příklady)jak technologičnost uplatnit

Druhy polotovarů

1. Dle norem
a) Normalizované
Předvalky (bloky, sochory)
Tyče (kruhové, čtvercové, ploché, I, U, T, apod.)
Plechy
Pásy a pruhy
Trubky
Dráty
Profily tenkostěnné

b) Nenormalizované
Odlitky
Výkovky
Výlisky
Svarky
Výpalky a odřezky
Pájené, lepené, slinuté polotovary

2. Dle materiálu
a) Z kovových materiálů
Železné kovy
Neželezné kovy

b) Z nekovových materiálů

Volba druhu polotovaru

Dle počtu vyráběných součástí
Menší počet součástí (kusová a malosériová výroba):Hrubé polotovary
Větší přídavky na obrábění
Normalizované

Větší početsoučástí (sériová a hromadná výroba): Přesné polotovary
Malé přídavky na obrábění
Obvykle nenormalizované (vyráběné na zakázku)

Nevýhoda normalizovaných polotovarů
- Vyrábí se pouze v určitých velikostech (daných normou a technickými dodacími podmínkami) - Musíme volit "zbytečně" velký polotovar - Více materiálu se odstraní obráběním - Větší odpad

Volba materiálu

Nutno respektovat hlediska:

Konstrukční
Materiál musí vyhovovat podmínkám pevnosti, tuhosti, malé hmotnosti, prostředí, kde bude zařízení pracovat, ...

Technologická
Materiál musí musí vyhovovat technologickým podmínkám, např. slévatelnosti, tvárnosti, obrobitelnosti, svařitelnosti, ...

Ekonomická
Přihlížení k ceně materiálu

Nejčastěji se volí nejlevnější materiál, který splňuje výše uvedené podmínky

Přídavky

Pro moderní výrobu z polotovarů by mělo platit:
Polotovar se má tvarem podobat vyráběné součásti
Obrábět jen plochy, na které se kladou požadavky z hlediska funkce (funkční plochy)
Ploch na obrábění by mělo být co nejméně
Obrábějící plochy by měli být jednoduché na obrobení (nejlépe válcové)
Přídavek na obrábění být co nejmenší - přímý vliv na výrobní náklady a čas

Technologický přídavek

Umožňují snadnou výrobu např. při vyjímání výkovku ze zápustky

Mohou být:
Samostatné - Zůstanou na součásti - neobrábějí se

Součástí přídavku na obrábění

Přídavek na obrábění

Vrstva materiálu, která se při odejme z materiálu

Musí být tak velký, aby šlo součást vyrobit:
Požadovaného tvaru
V mezích tolerancí
V předepsané drsnosti

Mohou být:

Celkový přídavek: Vrstva materiálu, která je potřebná k provedení všech operací

Volba velikosti přídavku

Závisí na:
Počtu vyráběných kusů:
- Kusová a malosériová výroba:Větší přídavky
- Velkosériová a hromadná výroba:Co možno nejmenší přídavky
Způsobu výroby
Tvaru a velikosti součásti
Způsobu obrábění
Přesnosti strojů/nástrojů

Metody pro určení velikosti přídavku

Empirické
Zakládají se na statistických záznamech a praktických zkušenostech
V praxi jsou nejpoužívanější, však nemusí být vždy ekonomické
Vzorec pro určení přídavku pro tyčový válcový materiál

ds... průměr polotovaru


V normě jsou na přídavky sestavené v tabulce (výtah je ve strojnických tabulkách) pro polotovary vyráběné litím a kováním.
Pro rychlý rozvoj technologie (přesné kování a lití) nemusí vždy vzorec platit, protože přídavky nemusí být tak vysoké
Celkový přídavek se určí jako součet všech dílčích přídavků



ph... Přídavek na hrubování
pč... Přídavek na obrábění na čisto
pdo... Přídavek na dokončení

Metody technického propočtu
Založeny na analytickém určení všech možných odchylek
Přesnější
Složitější určení - Použití: v sériové a hromadné výrobě