Как устроен холодильник: принцип и схема работы холодильного оборудования разных типов

Что такое холодильник

Это устройства, поддерживающие низкую температуру в теплоизолированной камере. Техника может быть как встроенной, так и отдельно стоящей. Большинство современных домашних холодильников имеют морозильные камеры, за исключением холодильников для вина. На схеме холодильника ниже показаны основные элементы и принцип его работы:

Схема работы холодильника

Кто изобрел холодильник

В древности скоропортящиеся продукты помещали в помещения, заполненные снегом и колотым льдом. Прототип современного холодильника появился только в 1803 году в США. Томас Мур изобрел холодильник. В начале 18 века Томас занимался поставками масла в Вашингтон, и ему нужно было сохранить свежесть своих товаров во время длительных перевозок. Устройство, сделанное из тонких стальных пластин и помещенное в специальное ведро, покрытое сверху льдом, получило название холодильника. На что было похоже его изобретение, доподлинно неизвестно, нам удалось найти фотографии двух вариантов. Что на самом деле изобрел Мур, остается загадкой.

Грузовик рефрижератор Thomas Moore

В 1850 году доктор Джон Гори (по другой версии, его фамилия пишется двумя буквами «р» — Горри) продемонстрировал устройство с компрессором, способное самостоятельно охлаждать и делать лед, по сути это была морозильная камера. Изначально эта техника использовалась только в промышленности. Первый бытовой холодильник, работающий от сети, начал продаваться только в 1913 году, но именно Гори считался изобретателем холодильника.

Гори Льдогенератор

Почему так называются холодильники? В русском языке слово холодильник имеет корень со словом «холодный», а также «бойлер» — «кипятить», «грелка» — «теплый» и «лампа» — «светить». В английском языке для описания этого предмета используются два слова: холодильник и холодильник

История создания

Первый электрический холодильник с цилиндрическим теплообменником наверху. Из собрания Thinktank Museum (Англия).

Хранилища, заполненные льдом, появились несколько тысяч лет назад. Для императора Нерона слуги приготовили снег и лед на замерзших водоемах в горах. В средние века южная Европа долгое время даже не подозревала, что снег и лед могут принести пользу экономике. Знаменитый путешественник и купец Марко Поло после длительного пребывания в Китае написал книгу, в которой описал все преимущества льда и снега.

Начиная с 18 века, глиняные и фарфоровые сосуды наполняли бутылками с вином, после чего сверху клали колотый лед. Своеобразный холодильник подавали прямо на стол.

В России широко использовались ледники — врытые в землю бревенчатые дома. Заполненный большим количеством снега и льда, покрытый толстым полом, на который насыпали землю и дерн, такой ледник позволял хранить скоропортящиеся продукты в течение длительного времени.

В 1686 году итальянец Франческо Прокопио открыл в Париже кафе «Прокоп», которое пользовалось популярностью у парижан благодаря продаже замороженных сорбетов и мороженого.

В 1803 году американский предприниматель Томас Мур, поставлявший масло в Вашингтон, представил миру прототип кухонного холодильника ручной работы. Не имея возможности доставлять масло по назначению специальными средствами, он разработал, а затем реализовал модель, позволяющую хранить продукты в течение длительного времени. Для изготовления холодильника, как назвал свое изобретение предприниматель, ему потребовались тонкие листы стали, из которых была сделана емкость для масла. Обернутый в кроличьи шкуры контейнер помещали в специальную ванну, сделанную из кедровых заклепок, а затем засыпали льдом.

Отечественные ледники широко использовались в середине 19 века. Внешне они были неотличимы от обычной кухонной мебели. Для теплоизоляции уже не использовались кроличьи шкуры, а были засыпаны опилки и пробка. Отсек, заполненный льдом, в одних моделях находился под продуктовой камерой, в других — над ней. Через кран в специальный поддон наливали талую воду.

14 июля 1850 года американский врач Джон Гори впервые продемонстрировал процесс изготовления искусственного льда в созданном им аппарате. В своем изобретении он использовал технологию цикла сжатия, используемую в современных холодильниках, а само устройство могло одновременно работать как морозильная камера и кондиционер.

В 1857 году австралиец Джеймс Харрисон начал использовать компрессорные холодильники в пивоваренной и мясоперерабатывающей промышленности.

В 1857 году был создан первый вагон-рефрижератор.

В 1858 году французский ученый Фердинанд Карре изобрел способ получения искусственного холода путем абсорбции аммиака — он изобрел первую абсорбционную холодильную машину. Несмотря на то, что его метод оказался очень успешным, изобретение было забыто на несколько десятилетий.

В 1879 году немецкий аристократ Карл фон Линде изобрел устройство с компрессором, в котором он использовал аммиак. Благодаря холодильной машине стало возможным производить лед в больших количествах. Эти агрегаты сразу же закупили многие бойни и предприятия пищевой промышленности. Принцип работы заключался в циркуляции холодного рассола по разветвленной системе труб для охлаждения помещения, в котором хранились продукты. Это изобретение позволило многим предпринимателям открыть большие холодильные склады.

В начале ХХ века в Москве открылась компания, которая предлагала всем желающим юнит под названием «Эскимос». Это устройство было изготовлено по принципу, предложенному Фердинандом Карре. При больших размерах устройство не издавало громких шумов и было универсальным. Для работы требовались уголь, дрова, керосин или спирт. Рабочий цикл «Эскимос» позволил получить 12 кг льда.

Первый электрический холодильник для домашнего использования был создан в 1913 году. Как и промышленные холодильники, он работал по принципу теплового насоса. В первых бытовых холодильниках в качестве хладагента использовались довольно токсичные вещества.

В 1926 году Альберт Эйнштейн и его бывший ученик Лео Сцилард предложили дизайн абсорбционного холодильника, названного Эйнштейновским.

В 1926 году датский инженер Кристиан Штайнструп представил миру тихий, безвредный и прочный холодильник, разработанный специально для дома. Герметичный кожух скрывал электродвигатель холодильника и его компрессор. General Electric получила патент на свое изобретение.

Первый широко используемый холодильник Monitor-Top был изготовлен General Electric в 1927 году. General Electric продала более 1 миллиона экземпляров Monitor-Top.

С 1930-х годов фреон используется в качестве хладагента в домашних холодильниках. В 1940-х годах в холодильниках появились морозильные камеры, а также появились отдельные морозильные камеры. В 1950-х и 1960-х годах на рынок вышли холодильники с функцией размораживания.

В СССР первые образцы отечественного компрессионного холодильника были изготовлены в 1937 году. Серийное производство холодильников ХТЗ-120 началось в 1939 году на Харьковском тракторном заводе. Емкость камеры составляла 120 литров; до начала Великой Отечественной войны было выпущено несколько тысяч единиц.

В 1951 году автомобильный завод ЗИС выпустил первую партию знаменитых московских холодильников. Холодильники «Москва» отличались высоким качеством исполнения и долговечностью: многие холодильники продолжают работать по истечении полувека, но это было достигнуто за счет высокой трудоемкости производства и расхода большого количества металла.

В 1962 году холодильники имели: 98,3% домашних хозяйств в США, 20% в Италии и 5,3% домашних хозяйств в СССР.

Назначение холодильника

Бытовые холодильники предназначены для охлаждения и хранения в холодильнике готовых блюд, полуфабрикатов и скоропортящихся продуктов. Технология с низкотемпературными отделениями также позволяет замораживать продукты и делать лед.

Основные типы охлаждающих систем

Бытовые холодильники отличаются принципом работы. Они есть:

• Компрессор;
• Адсорбент;
• Термоэлектрический;
• Струя пара.

Компрессорные агрегаты отличаются от остальных тем, что хладагент заставляет изменение давления в системе двигаться. Рабочая жидкость изменяет давление благодаря компрессору. Холодильные системы, работающие по этому принципу, являются одними из самых распространенных типов холодильных агрегатов.

Абсорбционные системы отличаются от своих аналогов тем, что хладагент приводится в действие за счет нагрева. Для этого в системе есть специальная установка. Здесь рабочая смесь — аммиак. Такие системы не получили широкого распространения в бытовых условиях из-за сложности в обслуживании. Кроме того, аммиак — опасное вещество для человека и животных. Если он выйдет из системы, люди в комнате могут получить тяжелое отравление, которое может угрожать не только их здоровью, но и жизни. Сегодня агрегаты, работающие по такому принципу, считаются устаревшими. Они были полностью приостановлены несколько лет назад.

Примечание! Первый отечественный холодильник был произведен в США. Произошло это в 1911 году. Корпус агрегата был полностью деревянным. Диоксид серы выступал в нем как теплоноситель.

Термоэлектрические устройства производят холод, потому что, когда два проводника взаимодействуют, когда электрический заряд проходит через них, тепло поглощается. Этот принцип известен физикам как эффект Пельтье. Основные преимущества агрегатов этого типа в том, что они отличаются надежностью и долговечностью. Однако есть один недостаток, который заслоняет все достоинства: полупроводниковые системы дороги. Благодаря этому цена на такие холодильники в несколько раз выше аналогичных устройств.

Основным компонентом пароструйных установок является вода. В качестве двигательной установки здесь используется эжектор. Сначала рабочая жидкость начинает поступать в испаритель. Здесь он нагревается до точки кипения и начинает выделять водяной пар. После накопления тепла температура воды начинает быстро падать.

Для охлаждения продуктов используется вода низкой температуры. Впоследствии эжектор начинает сбрасывать водяной пар в конденсатор. Здесь остывает. Впоследствии он оседает в виде конденсата, т.е снова становится жидким. Затем вещество начинает стекать обратно в испаритель, и процесс повторяется. Основными преимуществами такого типа установки являются безопасность эксплуатации, простота конструкции и бережное отношение к окружающей среде. Недостаток — большой расход воды. Кроме того, на его обогрев расходуется большое количество электроэнергии.

Устройство и принцип действия компрессионного холодильника

Схема работы холодильника:
1. Конденсатор
2. Капиллярный
3. Испаритель
4. Компрессор

Расположение основных частей холодильной установки бытового холодильника:
1. Испаритель
2. Конденсатор
3. Фильтр-осушитель
4. Капилляр и теплообменник
5. Компрессор
Компрессор холодильника

Теоретической базой, на которой построен принцип работы холодильников, является второй закон термодинамики. Хладагент (хладагент) в холодильниках выполняет так называемый обратный цикл Карно. В этом случае основной вклад в теплоотдачу вносит изменение термодинамического состояния хладагента не в цикле Карно, а в фазовых переходах — испарении и конденсации хладагента. В принципе, можно использовать только цикл Карно в холодильном цикле, но в то же время для получения высокой холодопроизводительности, как компрессора, создающего очень высокое давление, так и очень большой площади теплообмена при охлаждении и нагреве обменники обязательны.

Основными составляющими холодильника являются:

• компрессор, создающий необходимый перепад давления;
• испаритель, забирающий тепло от внутреннего объема холодильника;
• конденсатор, отводящий тепло в окружающую среду;
• термостатический расширительный клапан, который поддерживает перепад давления за счет дросселирования хладагента;
• хладагент — вещество, передающее тепло от испарителя к конденсатору.

Компрессор всасывает хладагент в виде пара из испарителя, сжимает его (по мере повышения температуры хладагента) и перекачивает его в конденсатор, где хладагент конденсируется в жидкость, отдавая тепло конденсации во внешнюю среду.

В бытовых холодильниках используются герметичные поршневые компрессоры. В этих компрессорах электродвигатель расположен внутри корпуса компрессора, чтобы предотвратить утечку хладагента через уплотнение вала. Эластичная подвеска мотор-компрессора используется для поглощения вибраций. Подвеска мотор-компрессора может быть внешней, когда весь корпус мотор-компрессора подвешен на пружинах, или внутренней, когда внутри корпуса подвешен только мотор компрессора.

В современных бытовых холодильниках внешняя подвеска не используется, так как она хуже поглощает колебания компрессора и издает много шума. Для смазки трущихся частей компрессора и электродвигателя используются специальные холодильные масла, имеющие низкую температуру застывания. Масло и охлаждающая жидкость хорошо растворяются друг в друге.

В конденсаторе нагретый за счет сжатия хладагент охлаждается, отдавая тепло внешней среде, и при этом конденсируется, то есть превращается в жидкость, которая попадает в капилляр.

В бытовых холодильниках часто используются конденсаторы с оребрением; в качестве ребер используется стальная проволока или перфорированный стальной лист. Отвод тепла от конденсаторов обычно происходит естественным путем за счет конвекции и теплового излучения; в высокопроизводительных и промышленных холодильниках применяется принудительное охлаждение конденсатора вентиляторным воздухом или водой.

Жидкий хладагент под давлением через дроссельное отверстие (капиллярный или терморегулируемый расширительный клапан) попадает в испаритель, где из-за резкого снижения давления жидкость испаряется. В этом случае хладагент отводит тепло от внутренних стенок испарителя, забираемое тепло расходуется на теплоту кипения жидкости, благодаря чему охлаждается холодильная камера холодильника, в которой расположен испаритель.

Испарители бытовых холодильников в основном состоят из листового металла, сваренного парой алюминиевых листов с внутренними каналами для прохождения хладагента. Испаритель морозильной камеры часто является корпусом морозильной камеры, в то время как испаритель холодильной камеры (в холодильниках с двумя испарителями) расположен в задней части камеры.

Таким образом, в конденсаторе хладагент под действием высокого давления конденсируется и переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе под действием низкого давления закипает и переходит в газообразное состояние, поглощая тепло.

термостатический расширительный клапан необходим для создания требуемого перепада давления между конденсатором и испарителем, при котором имеет место цикл теплообмена. Он позволяет правильно (более полно) заполнить внутренний объем испарителя кипящим хладагентом. Площадь проходного сечения клапана изменяется по мере уменьшения теплового потока в испаритель; по мере снижения температуры в холодной камере расход циркулирующего хладагента уменьшается.

В бытовых холодильниках вместо терморегулируемого расширительного клапана чаще всего используют капилляр. Он не меняет своего поперечного сечения, но дросселирует определенное количество хладагента в зависимости от давления на входе и выходе капилляра, его диаметра, длины и типа хладагента.

Чистота хладагента важна: вода и загрязнения могут забить капилляр или повредить компрессор. Примеси могут образовываться из-за коррозии внутренних стенок трубопроводов холодильника, а влага может проникать при заправке холодильника или проникать через утечки (особенно в холодильниках с открытым компрессором). Поэтому при зарядке тщательно соблюдается герметичность; перед заправкой хладагентом из циркуляционного контура откачивается воздух. В каждом холодильнике есть фильтр-осушитель, который устанавливается перед капилляром.

Как правило, простой противоточный теплообменник также используется для снижения температуры жидкого хладагента из конденсатора перед его поступлением в испаритель. В результате уже охлажденный жидкий хладагент поступает в испаритель, который затем дополнительно охлаждается в испарителе, в то время как хладагент из испарителя нагревается перед поступлением в компрессор и конденсатор. Это улучшает тепловой КПД и производительность холодильника и предотвращает попадание жидкого хладагента в компрессор.

Функционирование абсорбционной техники

В системе установки абсорбционного типа циркулируют два вещества: хладагент и абсорбент. Функции хладагента обычно выполняет аммиак, реже: ацетилен, метанол, фреон, раствор бромида лития.

Сорбент представляет собой жидкость, обладающую достаточной абсорбционной способностью. Это может быть серная кислота, вода и т.д.

Вся работа оборудования основана на принципе поглощения, который предполагает поглощение одного вещества другим. В состав входят несколько основных узлов: испаритель, абсорбер, конденсатор, регулирующие клапаны, генератор, насос

Элементы системы соединяются трубами, с помощью которых образуется единый замкнутый контур. Камеры охлаждаются за счет тепловой энергии.

Процесс происходит следующим образом:

• растворенный в жидкости хладагент поступает в испаритель;
• из концентрированного раствора выделяются пары аммиака, кипящие при 33 градусах, охлаждающие объект;
• вещество переходит в абсорбер, где снова абсорбируется абсорбентом;
• насос закачивает раствор в генератор, нагреваемый определенным источником тепла;
• вещество закипает и выделяющиеся пары аммиака попадают в конденсатор;
• хладагент остывает и превращается в жидкость;
• рабочая жидкость проходит через регулирующий клапан, сжимается и направляется в испаритель.

В результате аммиак, циркулирующий в замкнутом контуре, забирает тепло из охлаждаемой камеры и попадает в испаритель. И отдает его внешней среде, находясь в конденсаторе. Петли воспроизводятся непрерывно.

Поскольку блок нельзя выключить, он не очень экономичен и потребляет больше энергии. Если такая техника выйдет из строя, ее, скорее всего, не отремонтируют.

Зависимость абсорбционных устройств от перепадов напряжения, силы тока и других параметров электрической сети минимальна. Компактный размер позволяет легко установить в любом удобном месте

В конструкции устройств отсутствуют громоздкие движущиеся и трущиеся элементы, поэтому они обладают низким уровнем шума. Аппараты актуальны для зданий, электрическая сеть которых подвержена постоянным пиковым нагрузкам и мест, где отсутствует постоянное электроснабжение.

Принцип абсорбции реализован в промышленных холодильных системах, холодильниках небольших автомобилей и офисах. Иногда он встречается в отдельных бытовых моделях, работающих на природном газе.

Принцип действия термоэлектрических моделей

Снижение температуры в камере термоэлектрического холодильника достигается за счет использования специальной системы, излучающей тепло по эффекту Пельтье. Он включает в себя поглощение тепла в области, где соединены два разных проводника, когда через него проходит электрический ток.

Конструкция холодильников состоит из термоэлектрических элементов кубической формы из металлов. Они соединены электрической цепью. Наряду с перемещением тока от одного элемента к другому перемещается и тепло.

Алюминиевая пластина поглощает его из внутреннего отсека, а затем передает его кубическим частям, которые, в свою очередь, перенаправляют его на стабилизатор. Там, благодаря вентилятору, выброшено. Так работают портативные мини-холодильники и сумки-холодильники.

В большинстве моделей термоэлектрических холодильных устройств при изменении полярности источника питания возможно получение не только холода, но и тепла, до 60 градусов Цельсия. Эта функция используется для разогрева пищи

Это оборудование используется в кемпингах, при размещении автомобилей, яхт и моторных лодок, часто устанавливается на дачных участках и других местах, где на устройство может подаваться напряжение 12 В.

В термоэлектрических изделиях есть специальный аварийный механизм, отключающий их при перегреве рабочих частей или выходе из строя системы вентиляции.

К достоинствам такого способа работы можно отнести высокую надежность и достаточно низкий уровень шума при эксплуатации устройств. Среди недостатков — дороговизна, чувствительность к внешним температурам.

Принцип работы саморазмораживающегося холодильника

В технологии капельной системы испаритель расположен на задней стенке камеры. Образовавшийся иней тает и по желобам стекает в поддон, который находится внизу оборудования. Затем жидкость испаряется с помощью компрессора.

Капельную систему еще называют «стеной плача»

Особенности оборудования на вихревых охладителях

В этой категории есть компрессор. Он сжимает воздух, который дополнительно расширяется в установленных вихревых охлаждающих устройствах. Объект остывает из-за внезапного расширения сжатого воздуха.

Устройства Vortex устойчивы и безопасны: не требуют электричества, не имеют движущихся элементов, не содержат опасных химических соединений во внутренней системе конструкции

Метод вихревого охлаждения не получил широкого распространения, а ограничился испытаниями образцов. Это связано с большим расходом воздуха, очень шумной работой и относительно низкой холодопроизводительностью. Иногда устройства используются на промышленных предприятиях.

Принцип работы инверторного холодильника

Электродвигатель стандартного компрессора попеременно запускается и останавливается в условиях высоких нагрузок. Установка инвертора обеспечивает непрерывную работу двигателя, изменяется только скорость его вращения. Этот режим экономит электроэнергию и снижает износостойкость отдельных частей устройства.

Линейный компрессор дешевле

Принцип работы холодильника ноу фрост с одним компрессором

Основным недостатком обычных бытовых холодильников является превращение поступающей в камеру влаги в иней, который покрывает внутренние стенки устройства, перегружает компрессор и мешает нормальному процессу охлаждения.

Благодаря системе No Frost влажность не замерзает, поэтому нет необходимости регулярно размораживать холодильник. Система предполагает наличие вентилятора, который расположен за испарителем и обеспечивает равномерное охлаждение продукта за счет воздушных потоков. При этом на стенках испарителя скапливается конденсат, постепенно начинающий превращаться в иней. Благодаря специальному таймеру периодически включается ТЭН и тает лед. Образовавшаяся жидкость по трубкам транспортируется к лотку, расположенному за пределами камеры, откуда она естественным образом испаряется.

Холодильники с системой «Know Frost» требуют меньшего обслуживания. Единственный их недостаток — относительно быстрое высыхание продуктов за счет циркуляции воздуха внутри камеры.

Как устроен холодильник

В устройстве и принципе действия предусмотрено совмещение различных агрегатов. Наиболее важные из них:

• Конденсатор.
• Мотор.
• Испаритель.
• Капиллярная трубка.
• Поппер.
• Осушающий фильтр.

Теплоноситель служит основным активным элементом, из-за чего температура падает. Дополнительные узлы необходимы для упрощения процедуры управления. Современные модели оснащены дисплеем, на котором отображается основная информация. Устройство холодильника определяет возможность его установки в соответствии с рекомендациями в инструкции по эксплуатации.

Электродвигатель

Компрессорный чиллер имеет двигатель, предназначенный для циркуляции хладагента по трубам. Фреон продается в специализированных магазинах, поставляется исключительно с помощью специального оборудования. Рассматриваемый агрегат состоит из двух основных элементов:

• Электродвигатель.
• Компрессор.

Цель первого — преобразовать электрический ток в механическую энергию. В этом случае конструкция состоит из двух элементов:

• Статор.
• Ротор.

При изготовлении статора используется несколько медных катушек, ротор представлен стальным валом. Прохождение электрического тока становится причиной появления электромагнитной индукции, за счет которой создается крутящий момент. Ротор приводится в движение центробежной силой.

Подобный агрегат бытового прибора потребляет не менее 10% энергии. При частом открывании двери норма расхода энергии значительно увеличивается, так как поступает теплый воздух. Вращение ротора вызывает возвратно-поступательное движение поршня, благодаря которому жидкость движется.

Современные конструкции предполагают установку компрессоров, внутри которых вставлен электродвигатель. Такое расположение исключает вероятность самопроизвольного высвобождения вещества. Вибрации устройства можно уменьшить, установив двигатель на пружины. Поэтому новые модели холодильников работают практически бесшумно.

Конденсатор

Изменения температуры окружающей среды могут вызывать различные процессы, многие из которых связаны с появлением влаги. Конденсатор считается важным элементом системы, он представлен трубой диаметром до 5 мм.

Назначение системы — отвод тепла от рабочей жидкости в окружающей среде. В большинстве случаев этот элемент располагается на тыльной стороне устройства, механическое воздействие может вызвать повреждение.

Испаритель

Испаритель рабочей жидкости отвечает за охлаждение окружающего пространства. Этот элемент можно разместить снаружи или внутри морозильной камеры.

Примененный принцип действия позволяет снизить степень воздействия окружающей среды на внутреннюю. Таким образом, производители смогли снизить вес конструкции.

Капиллярная трубка

Система использует газ для снижения температуры в основной и морозильной камерах. Для снижения давления устанавливается капиллярная трубка. Его характеристики заключаются в следующем:

• Диаметр 1,5-3 мм.
• Расположен между конденсатором и испарителем.

Медь часто используется в производстве. Главное требование — высокая степень герметичности.

Докипатель

это металлический контейнер. Устанавливается между испарителем и входом в компрессор. Предназначен для доведения фреона до кипения с последующим испарением.

Применяется для защиты мотора от попадания жидкостей. Попадание рабочей жидкости может привести к ее выходу из строя.

Фильтр-осушитель

Предназначен для удаления влаги из рабочего газа. Похоже на медную трубку диаметром от 10 до 20 мм. Концы трубки растягиваются и герметично соединяются с капиллярной трубкой и конденсатором.

Внимание! Фильтр-осушитель имеет односторонний принцип действия. Устройство не предназначено для работы в обратном направлении. Если фильтр установлен неправильно, установка может не работать.

Внутри трубки находится цеолит, минеральный наполнитель с очень пористой структурой. Барьеры устанавливаются на обоих концах трубы.

Фильтр-осушитель

Со стороны конденсатора устанавливается металлическая сетка с размером ячеек до 2 мм. Сбоку на капиллярную трубку установлена ​​синтетическая сетка. Размеры ячеек этой сетки составляют десятые доли миллиметра.

Термостат

Практически все холодильники оснащены терморегулятором. Этот предмет предназначен для изменения температуры внутри основного отделения или морозильной камеры. Характеристики термостата следующие:

• Проверьте температуру внутри холодильника.
• Действует как регулирующий элемент.

Современный термостат позволяет задавать температуру с высокой точностью. В этом случае блок управления электронный, основная информация отображается на аналоговом или жидкокристаллическом дисплее.

Обзор компрессорной техники

Компрессорные холодильники — самый распространенный вид оборудования в повседневной жизни. Они есть практически в каждом доме: не потребляют слишком много энергии и безопасны в использовании. Самые удачные модели от надежных производителей служат своим владельцам более 10 лет. Давайте рассмотрим их структуру и принципы, по которым они функционируют.

Особенности внутреннего устройства

Классический домашний холодильник — это вертикально ориентированный предмет мебели с одной или двумя дверцами. Его корпус изготовлен из грубого стального листа толщиной около 0,6 мм или прочного пластика, что облегчает вес несущей конструкции.

Для качественной герметизации изделия используется паста с высоким содержанием винилхлоридной смолы. Поверхность загрунтована и покрыта высококачественной эмалью из краскопультов. При производстве внутренних металлических отсеков используется так называемый метод литья; пластиковые шкафы изготавливаются методом вакуумного формования.

Двери прибора изготовлены из листовой стали. По краям вставлена ​​плотная резиновая прокладка, не пропускающая наружный воздух. Некоторые модификации включают магнитные замки

Между внутренней и внешней стенкой изделия необходимо разместить слой теплоизоляции, который защищает камеру от тепла, которое пытается проникнуть из окружающей среды, и предотвращает потерю холода, образующегося внутри. Для этих целей подойдет минеральный или стекловолокно, пенополистирол, пенополиуретан.

Внутреннее пространство традиционно разделено на две функциональные зоны: холодильную и морозильную.

По форме планировки различают:

• один-;
• два-;
• многокамерные устройства.

Расположенные рядом блоки, в том числе две, три или четыре камеры, выделяются в отдельном окне.

Однокомнатные квартиры оборудованы дверью. В верхней части прибора находится морозильная камера с собственной дверцей с механизмом раскладывания или открывания, в нижней части — холодильная камера с регулируемыми по высоте полками.

В комнатах устанавливается осветительное оборудование на светодиодах или обычная лампа накаливания, чтобы посмотреть, что, собственно, находится в холодильнике.

Устройства, выполненные по типу «бок о бок», намного крупнее и шире своих аналогов. Оба отсека занимают место по всей высоте оборудования. Они параллельны друг другу

В двухкамерных установках внутренние шкафы изолированы, и каждый из них отделен собственной дверью. Положение отделов в них может быть европейским и азиатским. Первый вариант предполагает нижнее расположение морозильной камеры, второй — верхнее.

Составляющие элементы конструкции

Компрессорные холодильные установки не производят холода. Они охлаждают объект, поглощая внутреннее тепло и отправляя его наружу.

В процессе холодной штамповки задействованы следующие узлы:

• охлаждающий агент;
• конденсатор;
• испарительный радиатор;
• компрессорный аппарат;
• термостатический клапан.

В роли хладагента, которым заполняется холодильная система, выступают различные марки фреон-газовых смесей с высокой текучестью и достаточно низкими температурами кипения / испарения. Смесь движется по замкнутому контуру, передавая тепло различным частям цикла.

В большинстве случаев в качестве рабочего элемента бытовых холодильных машин производители используют фреон 12. Этот бесцветный газ с едва уловимым специфическим запахом не токсичен для человека и не влияет на вкус и свойства продуктов, хранящихся в помещениях

Компрессор — центральная часть любого холодильного проекта. Это инвертор или линейный блок, который вызывает принудительную циркуляцию газа в системе, создавая давление. Проще говоря, компрессор холодильника сжимает пары фреона и заставляет их двигаться в нужном направлении.

Аппарат может быть оборудован одним или двумя компрессорами. Вибрации, возникающие во время работы, поглощаются внешней или внутренней подвеской. В моделях с парой компрессоров каждая камера отвечает за отдельное устройство.

Компрессоры делятся на два подтипа:

1. Динамический. Вызывает движение охлаждающей жидкости за счет силы движения лопастей центробежного или осевого вентилятора. Он имеет простую конструкцию, но из-за невысокого КПД и быстрого износа под действием крутящего момента редко используется в бытовой технике.
2. Объем. Сжимает рабочую жидкость с помощью специального механического устройства, запускаемого электродвигателем. Он может быть поршневым и поворотным. В основном такие компрессоры устанавливаются в холодильниках.

Поршневой аппарат представляет собой электродвигатель с вертикальным валом, заключенный в цельный металлический кожух. Когда реле стартера подключает питание, оно приводит в действие коленчатый вал, и подключенный к нему поршень начинает двигаться.

К работе подключена система открытия и закрытия клапанов. В результате пары фреона всасываются испарителем и впрыскиваются в конденсатор.

В случае выхода из строя поршневого компрессора ремонт возможен только при использовании специализированного профессионального оборудования. Любая разборка в бытовых условиях чревата потерей герметичности и невозможностью дальнейших операций

В поворотных механизмах необходимое давление поддерживается двумя роторами, движущимися навстречу друг другу. Фреон попадает в верхний карман, расположенный в начале деревьев, сжимается и выходит через нижнее отверстие небольшого диаметра. Для уменьшения трения в пространство между валами впрыскивается масло.

Конденсаторы выполнены в виде катушечной сетки, которая закрепляется на задней или боковой стенке оборудования.

У них разная конструкция, но они всегда отвечают за одну задачу: охладить пары горячего газа до заданных значений температуры за счет конденсации вещества и рассеивания тепла в помещении. Бывают щитовые или оребренные трубчатые.

Испаритель состоит из тонкой алюминиевой трубки, сваренной стальными пластинами. Соприкасается с внутренними отсеками холодильника, эффективно отводит тепло, поглощаемое устройством, и значительно снижает температуру в шкафах

Термостатический клапан необходим для поддержания давления рабочей жидкости на определенном уровне. Большие блоки агрегата соединены друг с другом системой труб, которые образуют герметичный замкнутый контур.

Последовательность рабочего цикла

Оптимальная температура для длительного хранения продуктов в компрессорных устройствах создается во время рабочих циклов, выполняемых один за другим.

Они действуют следующим образом:

• при подключении устройства к сети запускается компрессор, сжимающий пары фреона, одновременно повышая их давление и температуру;
• под действием избыточного давления горячая рабочая жидкость, находящаяся в газообразном агрегатном состоянии, поступает в емкость конденсатора;
• двигаясь по длинной металлической трубке, пар отдает тепло, накопленное во внешней среде, мягко остывает до значений комнатной температуры и превращается в жидкость;
• жидкая рабочая жидкость проходит через осушающий фильтр, поглощающий лишнюю влагу;
• теплоноситель проникает через узкую капиллярную трубку, на выходе из которой его давление снижается;
• вещество остывает и превращается в газ;
• охлажденный пар достигает испарителя и, проходя по его каналам, забирает тепло от внутренних отсеков холодильной установки;
• температура фреона повышается и отправляется обратно в компрессор.

Если говорить простыми словами о том, как работает компрессорный холодильник, процесс выглядит так: компрессор перегоняет хладагент по замкнутому кругу. Фреон, в свою очередь, изменяет свое агрегатное состояние благодаря специальным мерам, собирает тепло внутри и передает его наружу.

Рабочий цикл в системе повторяется до тех пор, пока не будут достигнуты значения температуры, установленные системными программами, и начинается снова, когда фиксируется их повышение

После остывания до необходимых параметров термостат останавливает двигатель, размыкая электрическую цепь.

Когда температура в камерах начинает повышаться, контакты снова замыкаются и двигатель компрессора приводится в действие реле защиты и запуска. Именно поэтому во время работы холодильника гул двигателя постоянно появляется, а потом снова гаснет.

Теоретический и реальный цикл холодильной установки

На этом рисунке показан теоретический цикл простой холодильной установки. Видно, что в испарителе происходит не только прямое испарение, но и перегрев пара. А в конденсаторе пар превращается в жидкость и как-то переохлаждается. Это необходимо для повышения энергоэффективности технологического процесса.

Левая часть кривой представляет собой насыщенную жидкость, а правая часть — насыщенный пар. Между ними находится парожидкостная смесь. На линии DA происходит изменение теплосодержания хладагента, сопровождающееся выделением тепла. А отрезок BC`, напротив, указывает на выделение холода при закипании рабочего тела в трубках испарителя.

Фактическая скважность отличается от теоретической из-за наличия перепадов давления в трубопроводах компрессора, а также на его клапанах.

Чтобы компенсировать эти потери, работу сжатия необходимо увеличить, что снизит эффективность цикла. Этот параметр определяется соотношением охлаждающей способности испарителя к мощности, потребляемой компрессором и электрической сетью.

КПД установки — сравнительный параметр. Это не указывает напрямую на работоспособность холодильника. Если этот параметр равен 3,3, это будет означать, что единица электроэнергии, потребляемой установкой, представляет собой 3,3 единицы произведенного ею холода.

Чем выше этот показатель, тем выше КПД установки.

Типы хладагентов

В холодильных машинах в качестве хладагента используются различные жидкости и газы: аммиак, пропан, фреон (смеси углеводородов). Хладагент, используемый в чиллере, сильно влияет как на производительность, так и на рабочие условия. Например, кондиционер, залитый фреоном R-134a (точка кипения -26,5 ° С) при -30 на улице, вообще не будет работать в режиме обогрева — в наружном блоке фреон просто не кипит. К тому же попытка включить кондиционер в таких условиях, скорее всего, приведет к его разрыву: попадание жидкости (а не газа) в компрессор обычно его разрушает.

Чем ниже точка кипения хладагента, тем ниже температура, которую можно получить в испарителе холодильника. Однако понизить температуру в морозильной камере, просто заменив фреон на «более холодный», скорее всего, не получится — хладагентам с низкой температурой кипения требуется большее давление для конденсации. Компрессор, предназначенный для фреона с высокой температурой кипения, просто не может создать такое давление. Поэтому при замене хладагента необходимо следовать рекомендациям инструкции и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.

В бытовой технике чаще всего используются следующие хладагенты:

Фреон R22 (фреон 22, хлордифторметан) до недавнего времени часто использовался в холодильных и морозильных системах. Имеет довольно низкую температуру кипения (-40,8 ° C); в случае утечки систему можно пополнить. Однако из-за ущерба, нанесенного окружающей среде (разрушение озонового слоя), R22 в последнее время используется редко и вообще запрещен во многих странах.

Вместо R22 используются R410A и R407C (хлорфторкарбонат, точка кипения -51,4 ° C). Они не наносят вреда окружающей среде, но требуют большего давления для конденсации, поэтому оборудование, работающее на R410 или R407, стоит дороже. Кроме того, в случае утечки в системе, заполненной этими фреонами, могут возникнуть проблемы. Эти фреоны состоят из нескольких компонентов, которые испаряются неравномерно, поэтому заправка топливом с потерей более 40% R410A больше невозможна. С R407C дело обстоит еще хуже: в случае утечки система должна быть полностью заполнена.

R134 (тетрафторэтан) используется в кондиционерах для замены устаревшего R12. Температура кипения R134 составляет -26,3 ° C, поэтому он не используется в низкотемпературных технологиях. Однако, хотя R134 не вреден для озонового слоя, он относится к газам, усиливающим парниковый эффект, поэтому его нельзя назвать безвредным.

R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологически чистого R134. Его преимущества — низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования: холодильники, в которых используется этот фреон, дешевле и дешевле. Однако из-за высокой температуры кипения (-12 ° C) оборудование, заправленное им, нельзя использовать на открытом воздухе при отрицательных температурах.

Также следует помнить, что каждый вид фреона требует использования определенного типа масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) указывается в сопроводительной документации на фреон. Использование других масел может повредить компрессор.

Как видите, в холодильной технике нет ничего сложного, а понимание принципов ее работы позволяет значительно продлить срок эксплуатации оборудования, позволит сэкономить на электроэнергии и обезопасить вас от неправильных действий, которые могут привести к выходу прибора из строя.

Виды бытовых холодильников

По количеству комнат холодильники делятся на:

• Одноместный номер;
• Двухкамерный;
• Мультикамерная (три и более камер).

Также в холодильнике может быть разное количество компрессоров. В обычных агрегатах используется один, но в некоторых моделях есть два компрессора. Расход электроэнергии холодильника зависит от их количества и мощности.

Однокамерные холодильники

Это самый простой аппарат. В большинстве случаев есть только одна камера для хранения продуктов, в которой поддерживается постоянная температура. Но есть варианты с двумя отделениями — обычным и морозильным.

Однокамерный холодильник имеет испаритель. Самая низкая температура в морозильной камере обеспечивается тем, что сначала через нее проходит фреон и немного нагревается. Далее войдите в основное отделение.

Двухкамерные холодильники

В таких агрегатах есть обычная камера, отдельная от морозильной. Их отличие от однокамерных в том, что в каждом отсеке есть свой испаритель. Это позволяет точно регулировать и поддерживать температурный режим. Двухкамерный холодильник может быть укомплектован одним или двумя компрессорами.

Многокамерные холодильники

Такие модели довольно дороги и могут быть трех, четырех и пятикамерными. Как и в случае с двумя отделениями, в них есть морозильная камера с минусовой температурой и нормальная. Но кроме них есть отдельные отделы.

Многокамерные холодильники имеют нулевое отделение или зону охлаждения. В них поддерживается отдельный температурный режим. Чаще всего это 0… +1 градус. В трех камерах находится один из этих отсеков, в четырех камерах — два, в пяти камерах — три.

Каждая зона свежести предназначена для хранения определенных продуктов. Например:

• Рыба;
• Овощи и фрукты;
• Мясные продукты.

Холодильники Side-by-Side

Холодильники премиум-класса, пришедшие на внутренний рынок из Америки, представляют собой крупную и достаточно вместительную технику, выполненную в виде двухдверных шкафов. Оба отсека — морозильная и холодильная в данном случае расположены вертикально, полностью занимая левую и правую части конструкции.

Ширина такого устройства намного больше обычных многокамерных моделей, требующих дополнительного свободного места в помещении. Снаружи дверцы морозильной камеры обычно находится диспенсер для подачи холодной воды или кубиков льда.

Холодильник без электричества – правда или вымысел?

В 2003 году нигериец Мохаммед Ба Абба получил патент на холодильник без электричества. Устройство сделано из глиняных горшков разных размеров. Корабли укладываются друг в друга по принципу русских «матрешек».

Холодильник без электричества

Пространство между горшками засыпается мокрым песком. В качестве укрытия используется влажная ткань. Горячий воздух испаряет влагу из песка. Испарение воды приводит к снижению температуры внутри сосудов. Это позволяет хранить продукты в жарком климате в течение длительного времени без использования электричества.

Знание устройства и принципа работы холодильника позволит провести несложный ремонт прибора своими руками. Если система настроена правильно, устройство будет работать долгие годы. По вопросам более сложных неисправностей обращайтесь к специалистам сервисного центра.

Рекомендации по эксплуатации и уходу

В эксплуатации оборудования нет ничего сложного — оно работает в автоматическом режиме круглосуточно.Единственное, что нужно делать при первом запуске и периодически корректировать в процессе эксплуатации, — это выставить оптимальный температурный режим для конкретных обстоятельств.

Требуемая температура устанавливается термостатом. В электромеханической системе значения устанавливаются на глаз или с учетом рекомендаций, указанных в инструкциях производителя. При этом учитывайте тип и количество продуктов, хранящихся в холодильнике.

Ручка регулятора обычно представляет собой круглый механизм с несколькими делениями или, в более современных и более дорогих моделях, управление может осуществляться с помощью сенсорной панели.

Для оценки степени промерзания специалисты рекомендуют сначала поставить регулятор в центральное положение, а через некоторое время при необходимости повернуть вправо или влево

Каждая отметка на такой ручке соответствует определенному температурному режиму: чем больше деление, тем ниже температура. Электронный блок позволяет устанавливать температуру с максимальной точностью до 1 градуса с помощью ручки или кнопок.

Например, установите морозильную камеру на -14 градусов. Все введенные параметры будут отображаться на цифровом дисплее.

Чтобы максимально продлить срок эксплуатации домашнего холодильника, следует не только разбираться в его устройстве, но и правильно за ним ухаживать. Отсутствие надлежащего обслуживания и неправильная эксплуатация могут привести к быстрому износу важных деталей и неисправностям.

Избежать нежелательных последствий можно, придерживаясь ряда правил:

1. Регулярно очищайте конденсатор от грязи, пыли и паутины в моделях с открытой металлической решеткой на задней стенке. Для этого нужно использовать обычную слегка влажную ткань или пылесос с небольшой насадкой.
2. Установите оборудование правильно. Следите, чтобы расстояние между конденсатором и стеной помещения было не менее 10 см, эта мера поможет обеспечить свободную циркуляцию воздушных масс.
3. Своевременно размораживайте, не допуская образования чрезмерного слоя снега на стенах помещений. При этом для удаления ледяной корки запрещается использовать ножи и другие острые предметы, которые легко могут повредить и вывести испаритель из строя.

Также следует учитывать, что холодильник нельзя размещать рядом с нагревательными приборами и в местах, где возможен прямой контакт с солнечными лучами. Чрезмерное влияние внешнего тепла отрицательно сказывается на работе основных компонентов и общей производительности устройства.

Для очистки фрагментов изделий из нержавеющей стали подходят только специальные средства, рекомендованные производителем в инструкции к устройству

Если вы планируете перевозить с места на место, оборудование лучше перевозить в грузовике с высоким фургоном, закрепив его в строго вертикальном положении.

Следовательно, можно предотвратить поломки, утечки масла из компрессора, которое напрямую попадает в контур хладагента.