Основной принцип работы холодильника бытового.

Основываясь на простых и научных принципах, узнаете основной принцип работы холодильника бытового базовой модели. Кратко коснёмся этой темы, поскольку при выборе той или иной модели принцип работы холодильника играет второстепенную роль. Практически все бытовые холодильники компрессионного типа.

С чем сравнить бытовой холодильник?

Легко увидеть «принцип работы холодильника» в действии. Вы когда-нибудь плавали в море или бассейне? Когда выходите из воды и ложитесь на шезлонг, начинаете дрожать, даже если это + 30° C! Это происходит потому, что, когда вода испаряется с кожи, она отводит тепло от тела и вызывает чувство холода. Проще говоря, это тот же принцип, что и в холодильнике.

Давайте возьмём другой пример: лизните тыльную сторону ладони и ударьте по ней. Вам будет холоднее, и это показывает, что охлаждение является результатом испарения. Процесс такой же, как и в холодильнике: холодильник не всасывает холодный воздух снаружи, но забирает и отводит тепло от продуктов, хранящихся в нём. Вот почему задняя часть холодильника всегда горячая!

Основной принцип работы холодильника прост. Охлаждайте непрерывно воздух вокруг объекта. Чтобы понять, как работает холодильник, должны черпать вдохновение из человеческого тела: когда потеем, пот вызывает испарение, потому что потребляет калории на нашей коже.

Для холодильника это в основном одно и то же: мы заставляем жидкость испаряться, чтобы она поглощала тепло внутри холодильника.

Если дверь открывается слишком часто или ставится горячая посуда, прибор будет запускаться чаще, чтобы восстановить первоначальный баланс. Он потребляет больше энергии. Также важно регулярно размораживать холодильник: слой льда толщиной 2 мм увеличивает потребление на 10%, так как предотвращает теплообмен.

Принцип работы холодильника однокамерного.

Базовый состав бытовой холодильной машины.

Вы когда-нибудь задумывались, как работает холодильник? Узнайте основы охлаждения, основные компоненты и, что происходит с хладагентом, когда он проходит через систему охлаждения.

Чтобы сохранить пищу свежей, необходимо держать её при низкой температуре, чтобы снизить скорость размножения вредных бактерий. Работа холодильника заключается в передаче тепла изнутри наружу.

В современных компрессорных холодильниках принцип работы холодильника такой:

  1. Компрессор сжимает газ хладагента, который в результате нагревается.
  2. Внутри конденсатора (черные витки на задней стенке холодильника) этот газ конденсируется, а тепло рассеивается наружу.
  3. Остаётся жидкость под высоким давлением, которая проходит через расширительный клапан или капиллярную трубку, чтобы снизить давление и регулировать поток в испаритель.
  4. Внутри испарителя жидкий хладагент низкого давления поглощает тепло из холодильника и превращается в газ низкого давления, который достигает компрессора.

В циркулирующем воздухе содержится влага, поэтому при контакте воздуха с холодной катушкой испарителя она будет конденсироваться и образовывать изморозь вокруг катушки. Отличный способ решить эту проблему — иногда удалять наледь с помощью нагревательного элемента. Вот почему можете увидеть воду на дне холодильника.

В современных холодильниках используют компактный конденсатор. Это компактное расположение обеспечивается охлаждающим вентилятором, который выталкивает горячий воздух наружу.

Если внимательно проанализируем процесс, то увидим, что в него вовлечены следующие основные элементы бытового холодильника: компрессор, конденсатор, испаритель, фильтр-осушитель, капиллярная трубка, термостат.

Компрессионный холодильник. Устройство. (видео)

Компрессор.

Компрессор — это «сердце» холодильника. Его функция заключается в циркуляции хладагента по всей системе и добавлении давления к нагретой части контура для нагрева хладагента. Это похоже на то, когда закачиваете воздух в колесо велосипеда, то ощущаете увеличение тепла в насосе, когда сжимаете воздух.

Стандартные компрессоры в процессе их производства были улучшены, а при высоком качестве их срок службы составляет 20-30 лет. Итак, первый шаг — поднять давление. Для этой цели используется компрессор.

Компрессор всасывает испарённый хладагент через клапан из испарителя, сжимает и поднимет давление до исходного значения. Используется поршневой компрессор. Вместе с давлением, температура также будет увеличиваться. Это неизбежно. Хладагент в конце сжатия — это газ высокого давления.

Повышение температуры создаёт требуемую разницу температур между конденсатором и окружающим воздухом. Это является необходимым условием для теплопередачи тепла паров хладагента через конденсатор в окружающий воздух.

Внешний вид поршневого компрессора со снятым верхним кожухом.

В поршневых компрессорах вращательное движение двигателя преобразуется в линейное движение с помощью коленчатого вала. Линейные компрессоры работают без коленчатого вала, потому что двигатель движется линейно. Из-за трения теряется около 20% энергии в линейном компрессоре. Линейные компрессоры требовательны к напряжению в сети.

Фирма LG рекламирует их и применяет в холодильниках. Принцип действия также заключается в сжатии хладагента. Электромагнит линейного компрессора притягивает пластину, к которой крепится поршень. Хладагент сжимается при движении поршня.

Инверторные холодильные компрессоры.

Нагрузки на компрессор с инвертором.

Как правило, поршневые компрессоры устанавливаются в бытовых холодильниках. Стандартный компрессор включается при повышении температуры в холодильнике, а затем выключается в ожидании следующего цикла.

Также применяются компрессоры VCC (компрессор с переменной производительностью), которые работают с четырьмя фиксированными скоростями в зависимости от потребности холодильной установки.

Уровень скорости контролируется электроникой через инвертор. Обычные компрессоры имеют двигатель с фиксированной скоростью около 2800 об / мин. Компрессорная технология VCC может сэкономить около 20-30% энергии.

Напряжение не подаётся напрямую на компрессор, а через инвертор, который преобразует напряжение сети, стабилизирует и позволяет управлять компрессором путём изменения напряжения. У обычного поршневого компрессора скорость управляется устройством, основанным на современных микропроцессорах.

Инверторные компрессоры работают надёжно. Компрессор испытывает наибольшую нагрузку при пуске (пиковые нагрузки, кратковременное увеличение энергопотребления в десять раз), поскольку необходимо сжимать хладагент через систему и переходить в рабочий режим.

Компрессор с инвертором не выключается. У него снижается скорость вращения вала, поддерживая циркуляцию хладагента в системе. Это приводит к экономии энергии. Срок службы так же, как и стандартного компрессора и составляет 20-30 лет.

Конденсатор.

Компрессор и конденсатор на задней стенке бытового холодильника.

Конденсатор расположен в задней части холодильника и почти всегда полон пыли. Внутри хладагент охлаждается и конденсируется. Это означает, что он снова превращается из газа в жидкость.

Конденсатор выделяет тепло в окружающую среду, пар превращается в жидкость, и температура достигает нормального уровня. Теперь хладагент вернулся к первоначальному состоянию, чтобы могли снова подавать его на дросселирующее устройство.

Повторяя цикл снова и снова, сможем добиться постоянного эффекта охлаждения. Цикл холодильной установки называют паровым циклом сжатия.

Газообразный хладагент, который находится под высоким давлением и повышенной температурой, выходит из цилиндра компрессора через нагнетательный клапан и поступает в конденсатор.

Конденсатор состоит из оребрённых труб из листового металла для увеличения поверхности отдачи тепла в окружающую среду. Давление и температура конденсации поддерживаются постоянными.

В некоторых морозильниках конденсатор запенивают на задней стенке или частично на боковой стенке, или на двух боковых стенках. Он также может быть расположен под агрегатом и динамически вентилироваться с помощью вентилятора, что делает возможным создание эффективной системы охлаждения.

Таким образом конденсатор служит для обогрева боковых стенок, образование конденсата нет. Поэтому бытовой холодильник можно разместить ближе к стене, а также в нише.

Конденсатор имеет большую площадь теплоотдачи. Существует статическое и динамическое (встроен вентилятор) охлаждение конденсатора.

Испаритель.

Испаритель.

В испарителе жидкий и холодный хладагент испаряется при низком давлении и превращается в пар во время процесса поглощения тепла. Происходит изменение фазы хладагента, температура не увеличивается. Чтобы хладагент в испарителе мог непрерывно испаряться при поглощении тепла, полученный газообразный хладагент должен транспортироваться дальше.

Испаритель находится внутри холодильника или морозильника и отвечает за сохранение хранящихся продуктов в холодном состоянии. Испаритель создаёт надлежащую среду, позволяющую сохранить продукты.

Испарители изготавливают в различных вариантах: плоский, угловой, U-испаритель, компактный или испаритель с круглым витком.

Плоский встроенный испаритель частично запенен в задней стенке холодильника. Угловой испаритель окружает дно и заднюю стенку испарительного отсека или нижний ящик морозильной камеры. U-испаритель чаще устанавливают в морозильной камере.

Компактный испаритель применяется при охлаждении циркулирующим воздухом (без замерзания). Он расположен между задней внутренней поверхностью и наружной.

Применяется также обёртывание трубой с хладагентом вокруг морозильной камеры. Это обеспечивает меньшее размораживание, равномерную температуру, лёгкую очистку.

Фильтр-осушитель.

Фильтр-осушитель.

Фильтр-осушитель используется для удаления любого содержания влаги в холодильнике, которое может попасть в компрессор. Поскольку сушильный картридж расположен непосредственно перед корпусом дросселя (капиллярная трубка), то предотвращает попадание влаги в корпус дросселя. Таким образом исключается замерзание влаги и засорение капиллярной трубки.

Функцию удаления влаги в хладагенте обеспечивает сушильный картридж. Когда устройство впервые вводится в эксплуатацию, осушитель, присутствующий в сушильном картридже, связывает влагу, которая поступает в контур хладагента при заполнении.

Капиллярная трубка.

Капиллярная трубка.

Сжиженный в конденсаторе хладагент проходит в испаритель через корпус дросселя — трубку с маленьким диаметром (капиллярная трубка). После капиллярной трубки давление падает, так что расслабленный жидкий хладагент снова испаряется, поглощая тепло в испарителе. Цикл хладагента начинается снова.

Капиллярная трубка представляет собой тонкий трубчатый элемент, который служит в качестве сужающего устройства. Охлаждённая в конденсаторе жидкость проходит через капиллярную трубку и распыляется в среде низкого давления испарителя.

При использовании явления дросселирования получается холодная жидкость. Дросселирующее устройство препятствует потоку, поэтому при прохождении жидкости через него возникает большой перепад давления.

Когда давление падает, температура кипения жидкости падает. Это падение ощутимо, когда будете проверять температуру на устройстве дросселирования. Если капиллярная трубка забита, то начнёт обмерзать, прохода нет.

Термостат.

Термостат.

Термостат контролирует процесс охлаждения, контролируя температуру, а затем включая и выключая компрессор. Когда датчик обнаружит, что внутри холодильника достаточно холодно, то выключит компрессор. Наоборот, если он обнаруживает слишком много тепла, то включит компрессор и перезапустит процесс охлаждения.

Баллончик (датчик) термостата и его система наполнены газом или жидким хладагентом. Датчик термостата закреплён на внутренней части холодильника или в морозильной камере, чтобы зафиксировать изменение температуры, которое управляется термостатом.

Термостат имеет две контактные электрические линии, которые соединены в электросхеме компрессора. Когда температура внутри холодильника достигает максимума, который установлен на термостате, то термостат размыкает электрическую цепь питания компрессора и прекращает работу.

Когда температура внутри холодильника поднимается на несколько градусов, то термостат замыкает контакты и компрессор снова запускается. Так постоянно сохраняется температура внутри холодильника.

В холодильнике с двумя компрессорами установлены два термостата: один для холодильника, другой для морозильной камеры.

Холодильный цикл и принцип работы холодильника. (видео)

Основной принцип работы холодильника бытового.

Холодильники работают, заставляя циркулирующий внутри них хладагент переходить из жидкого состояния в газообразное. Этот процесс, известный как «испарение», охлаждает окружающую область и даёт желаемый эффект. Можете испытать этот процесс от первого лица, нанеся одну или две капли алкоголя на кожу. По мере испарения алкоголя начнёте замечать ощущение холода. Такой же основной принцип работы холодильника, который обеспечивает безопасное хранение продуктов.

Чтобы начать процесс испарения и трансформировать хладагент из жидкости в газ, необходимо уменьшить давление хладагента через выход, известный как «капиллярная трубка». Эффект похож на тот, который возникает при использовании аэрозоля, такого как лак для волос.

Выходное отверстие баллона будет действовать как капиллярная трубка, а открытое пространство будет испарителем. Когда содержимое выбрасывается в открытое пространство под низким давлением, оно превращается из жидкости в газ.

Чтобы поддерживать работу холодильника, необходимо, чтобы газообразный хладагент восстановил жидкое состояние, поэтому газ необходимо снова сжать при более высоком давлении и температуре. Для этого компрессор вступает в игру.

Компрессор обеспечивает эффект, подобный эффекту велосипедного насоса. Велосипедист может оценить, как тепло накапливается в насосе при прокачке и сжатии воздуха.

Если компрессор хорошо выполнил работу, газ должен быть горячим и находиться под высоким давлением. Затем необходимо охладить его в конденсаторе, который установлен на задней части холодильника, чтобы использовать окружающий воздух в качестве охлаждающей среды. Когда газ остывает внутри конденсатора под высоким давлением, то снова становится жидким.

Затем жидкость после дросселирования возвращается в испаритель, где процесс начинается снова. Жидкость сначала поступает в испаритель, молекулы хладагента рассеиваются, и жидкость становится газообразной. Очень холодный (-40° C), он стремится согреться, поглощая тепло внутри холодильника.

Затем газ снова сжимается в компрессоре и охлаждается в конденсаторе (змеевик снаружи), где выделяет накопленное тепло. Жидкость очищается от различных загрязнений, которые она собрала, и осушается в фильтре-осушителе.

Основной принцип работы холодильника.

Основной принцип работы холодильника.

Хладагенты.

Многие считают, что хладагент — это жидкость, которая в больших количествах циркулирует в холодильнике. Это не так! Хладагент — фактически газ, и в системе охлаждения холодильника есть только 20-65 грамм, в зависимости от модели.

Чтобы достичь необходимых температур для охлаждения и замораживания, пища и внутренняя часть холодильника не должны нагреваться. Для этого используется свойство жидкостей, которые испаряются под воздействием тепла и переходят в газообразное состояние.

Жидкости, используемые в холодильниках и морозильниках, испаряются при низких температурах и поэтому называются «хладагентами». Используются фторуглероды, углеводороды и аммиак. Хладагент циркулирует в закрытой системе труб. Существует два варианта охлаждения в холодильниках и морозильниках: система сжатия и система абсорбции.

Хороший хладагент должен соответствовать нескольким условиям. Он должен испаряться при давлении выше атмосферного и при температуре ниже 0° C. Он также должен быть химически стабильным, невоспламеняющимся, нетоксичным и дешёвым.

Многие хладагенты были использованы с самого начала холодильника. С 18-го века Уильяму Каллену удавалось производить лёд с этиловым эфиром, который испаряется в 25 раз быстрее воды. Немецкий инженер Карл Фон Линде применил в 1876 году аммиак.

Этот газ идеален, потому что требуется очень мало энергии для снижения его чувствительного тепла, которым обменивается с окружающей средой без изменения фазы. Аммиак также токсичен и запрещён в домашних холодильниках ещё в 1930-х годах.

Затем аммиак заменяется фреоном, газом семейства ХФУ (хлорфторуглеродов). Но этот газ вызывает разрушение озонового слоя. В 1987 году 180 стран подписали Монреальский протокол, запретив использование хлорфторуглеродов.

С тех пор его заменили углеводороды (изобутан или гидрофторуглероды — ГФУ), безопасные для озонового слоя, но мощные парниковые газы.

Современный хладагент бытового холодильника — обычно газ изобутан (R-600a). Хладагент перемещается компрессором, который сжимает газ, заставляя его нагреваться. Тепло отводится наружному воздуху на холодной стороне холодильной установки.

Хотя газ изобутан не является углеродно-нейтральным, но является экологичным из используемых на сегодняшний день хладагентов.

Хладагенты.

Вопреки распространённому мнению, холодильник не «делает» холод, а забирает тепло внутри холодильника. Это основной принцип работы холодильника.

Использованные материалы:

  1. Большая Советская Энциклопедия: Третье издание — главный редактор академик А.М.Прохоров. Холодильник домашний — статья.
  2. Холодильник домашний.
  3. Википедия. Холодильник. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B8%D0%BA
  4. Жертвы холодильной войны, https://www.kommersant.ru/doc/809042

Автор: Королёв Сергей

Поделиться ссылкой:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *