Иней м холодильник принцип работы

Обновлено: 18.05.2024

Тишайшим холодильником считается адсорбционный. Хладагент в нем движется за счет нагрева ТЭНом. Самый тихий холодильник не экономичен, дорогой, зато способен работать от газового баллона. Нет разницы, откуда получать энергию. Даже мобильные холодильники для авто, питающиеся от сети 12 В и работающие за счет охлаждения полупроводников проходящим током, не сравнятся с адсорбцией. В последнем случае слышен исключительно звук циркулирующего хладагента. Лари, использующие для работы аккумулятор под капотом, требуют наличия по крайней мере двух вентиляторов и греют салон.

Типы абсорбционных автохолодильников

Подобное оборудование является лишь подклассом охладительной техники, но предполагает еще более глубокую классификацию.

Первый критерий – используемые источники тепла.

Охлаждение осуществляется в результате нагрева водоаммиачной смеси, нагревать ее может как непосредственно огонь от дизельного топлива или природного газа, так и разогретый им пар или вода (75-200 и 75-95 градусов соответственно). Особой популярностью пользуются электрические модели, где нагрев воды происходит с помощью металлических нагревательных элементов.

Автохолодильники могут быть стационарными и переносными.

Стационарные модели имеют значительные габариты и массу, а также не оборудованы удобными для транспортировки ручками, однако оснащаются вилками для розетки 220В и применяются за пределами автомобиля.

Переносные заточены под постоянное перемещение, потому ориентируются на работу от газового баллона или прикуривателя.

По типу конструкции и способам установки классифицируются только стационарные модели. Выделяют напольные, настенные и встроенные разновидности.

Принцип работы абсорбционного холодильника

Рассматривать механизм действия такого оборудования стоит на примере аммиачной смеси в роли хладагента – ее чаще всего используют в автохолодильниках.

Смесь закипает в генераторе и в виде пара добирается до конденсатора. Остатки смеси, из которой выкипела большая часть аммиака, попадают в абсорбер, где насыщаются аммиаком повторно. Тем временем образовавшиеся пары аммиака попадают в конденсатор и там превращаются снова в жидкость, направляясь в испаритель. Благодаря описанной схеме хладагент забирает тепло из внутренностей холодильника и выбрасывает его во внешнее пространство при попадании в конденсатор.

В абсорбционном механизме хладагент движется сразу по двум цепям. Более крупная цепь узлов обеспечивает работу всего механизма, в ее прохождении участвует газообразный и жидкий аммиак, а также водоаммиачная смесь. Малая цепь предназначена для восстановления в смеси должного процента содержания аммиака.

Основные элементы

Механизм абсорбционного холодильника состоит из следующих обязательных узлов.

Генератор. Сюда попадает водоаммиачная смесь с большим процентом аммиака. Здесь она нагревается за счет горения топлива или электрических нагревательных элементов.
Конденсатор. Узел, позволяющий отдать максимум тепла в окружающую среду.
Абсорбер. Отвечает за насыщение обедненного водоаммиачного раствора аммиаком. Всасывание аммиачных паров происходит за счет разницы давления – внутри абсорбера оно несущественно. Химический процесс внутри узла сопровождается выделением тепла, потому абсорбер оснащен водной охладительной системой.
Испаритель. Блок, расположенный в непосредственной близости от охлаждаемых камер, предназначен для выкипания аммиака, происходящего при температуре в 33,4 градуса.
Регулирующие вентили. Отвечают за подачу веществ от узла к узлу в правильных последовательности и дозировках.
Насос. Нагнетает перенасыщенный аммиачный раствор из абсорбера в генератор.

Используемые хладагенты

В примере принципа работы в качестве хладагента упоминается аммиак, однако это не единственный, а лишь наиболее распространенный вариант охлаждающего вещества.

С точки зрения физики все хладагенты работают примерно одинаково, но у каждого есть свои нюансы использования. В первых прообразах холодильников хладагентами были сернистый ангидрид, метиловый эфир и все тот же аммиак, но только последний сохранил в урезанном виде свою роль до нашего времени – перечисленные вещества имеют крайне неприятный запах и токсичны для человека.

В 1930-ых годах появились хлорфторуглероды, также известные как фреоны, на полвека именно они стали главным хладагентом. В 80-ых годах прошлого века ученые пришли к выводу, что фреоны разрушают озоновый слой атмосферы и способствуют глобальному потеплению, потому в 1987 году было принято решение об их постепенном выведении из использования. Вместо них предложили озонобезопасные гидрофторуглеродные соединения, но они стоят дорого и не отличаются высокой эффективностью, потому фреоны могут использоваться и сейчас.

Современные холодильники работают на пропане, этилене, пропилене или изобутане. Развивается использование экологически безопасных углеводородов, диоксидов углерода и азота. Упор во всех современных хладагентах делается на безопасность, но их недостатки – завышенные цены в сравнении с КПД.

Как сделать газовый холодильник

Вместо демонтированных нагревательных элементов потребуется внедрить газовый подогрев, установив в конструкцию теплообменник и пропановую горелку.

Теоретически исполнимая идея газификации абсорбционного аппарата, ранее действующего от нагрева электрическим нагревателем. Таким видится прямое подключение газовой горелки (+)

Температура морозильной камеры при работе конструкции на полную мощность вполне может достичь 10-12°С со знаком минус. Не зря среди умельцев-конструкторов родилась идея переделать электрический подогрев, заменив его пропановой грелкой.

Однако затея с газовым холодильником сомнительная, и в подтверждение этому есть целый ряд причин. Так, абсорбционный процесс требует почти вдвое больше времени на генерацию холода, чем обычный компрессионный холодильник.

С точки зрения экономии, конструкция видится не совсем рациональной, учитывая сколько потребуется затратить газа на получение 1°С минусовой температуры для самодельного варианта. Тем не менее, конструкторский интерес относительно возможности реализации идеи достаточно высок.

Здесь показан процесс вскрытия защитной металлической панели на задней стенке абсорбционного холодильника. Как видно, под панелью и слоем теплоизолятора находится электронагреватель, который требуется демонтировать

Изначально конструктору-любителю потребуется выполнить следующие действия:

Поместить холодильник в удобное для работы место.
Демонтировать защитный кожух на задней стенке.
Удалить теплоизоляционный материал.
Снять нагревательные элементы с трубки сифона.

Следует учитывать, что доработка своими руками здесь сопряжена с некоторым риском. Система абсорбционного холодильника заполнена аммиаком и водородом под давлением до 2 атм. Неаккуратный демонтаж деталей системы и электрических нагревателей может привести к разгерметизации системы, что опасно для здоровья. Необходимо проявлять осторожность.

Следующий шаг конструктора-любителя заключается в установке системы нагрева, действующей на пропане. То есть необходимо в области трубки сифона смонтировать модуль, которым бы осуществлялся подогрев в результате сжигания газа. Нагревать трубку открытым пламенем недопустимо.

Значит, потребуется изготовить теплообменник. Это может быть, к примеру, массивный брусок меди, внутрь которого встроена газовая горелка.

Вариант изготовления теплообменных модулей под внутреннее размещение газовой горелки. Такой модуль закрепляется плотно к трубке сифона холодильника вместо демонтированного электронагревателя

Для схемы с электронагревателями в абсорбционных моделях используется терморегулятор холодильника серии Т-120. Но этот прибор регулирует работу нагревателей с учётом температуры испарителя.

Регулятор пламени газовой горелки, который может быть внедрён в конструкцию модуля нагрева от газа. Это лишь один из нескольких приборов автоматики, которыми потребуется оснастить газовый холодильник (+)

Газовая горелка вместе с устройством автоматического управления – это несколько иная система. Если холодильник на пропане делается с учётом долгосрочного применения, автоматику придётся делать полноценную.

То есть, к примеру, контролировать не только температуру нагрева теплообменника, но также вести контроль пламени и отслеживать давление газа. Нельзя забывать и о системе запала.

Примеры сборки самоделки

Примеров самодельных конструкций абсорбционных холодильников на газу, которые бы отметились долгосрочной эксплуатацией, отыскать не удалось. Встречаются лишь экспериментальные варианты, зачастую начатые, но не доведённые до завершения.

Есть также примеры сборки, когда холодильник на газу собирался своими руками по упрощённой методике.

При упрощённом варианте сборки применялся пропановый баллон, выход которого соединяли шлангом напрямую с горелкой прямого действия. Горелка закреплялась на шасси абсорбционного холодильника, а рабочее сопло направлялось непосредственно на трубку сифона.

Итоги неутешительны. За время работы ручной нагревающей газовой установки в течение 12 часов внутри морозильной камеры была получена максимальная температура нижнего порога – не ниже +3°С.

Отличия абсорбционных холодильников

Абсорбционный автохолодильник радикально отличается от привычного компрессорного или термоэлектрического.

От компрессорных

У абсорбционного механизма нет компрессора – именно эта движущаяся деталь издает характерный шум в процессе работы и чаще всего ломается. Преимущество тихого и долговечного абсорбционного холодильника может считаться также и недостатком: у компрессорных моделей замена сломавшегося компрессора не представляет сложности, а абсорбционный вариант ломается редко, но ремонту не подлежит.

Абсорбционный механизм замораживает продукты медленнее компрессорного. В условиях автомобиля он боится тряски и ударов даже больше, чем его компрессионный “собрат”.

От термоэлектрических

Общее у двух типов холодильников – отсутствие движущихся и дребезжащих частей, оба отличаются тихой работой (термоэлектрический вариант даже тише) и крайне редкими поломками. При этом термоэлектрическое устройство вообще не использует жидких хладагентов – носителем тепла здесь фактически выступает электричество, циркулирующее между внутренним и наружным блоками.

Термоэлектрические модели хороши тем, что, в отличие от абсорбционных, не боятся тряски и ударов, могут работать даже в перевернутом виде. При этом устройство потребляет много электроэнергии, а охлаждает слабо, работает преимущественно с уже охлажденными продуктами, чья температура будет просто поддерживаться, и в этом плане абсорбционный аппарат выигрывает. В то же время у термоэлектрических моделей есть уникальная в масштабах холодильников функция – они могут не только охлаждать, но и нагревать продукты (сохранять их в теплом состоянии).

Критерии выбора холодильника для дома

Чтобы разобраться, какие бывают холодильники, обращайте внимание на следующие параметры:

Ширина и глубина. Зависят от свободной площади помещения, в котором планируется установка. Место, выделенное под холодильный аппарат, сначала измеряют, а после приступают к поиску устройства подходящих размеров.
Высота. Определяется на основании роста членов семьи так, чтобы пользователям не приходилось нагибаться слишком низко или с трудом дотягиваться до верхних полок. Габариты помещения также учитываются. В маленькой комнате сложно разместить высокий холодильник. Устройство же небольшой высоты позволяет экономить пространство.
Объем. Выбирают в зависимости от количества членов семьи, частоты пополнения холодильника и характера питания. В семье, где покупают продукты и готовят ежедневно, удобно использовать устройство с меньшим объемом. Если принято закупать продукты на месяц и готовить на всю неделю, потребуется больший объем.
Количество камер. Учитывают исходя из того, что именно будет храниться в холодильнике и как долго. Выбор их расположения основывается на личном удобстве пользователя.
Способ разморозки. Обусловлен тем, насколько активное участие человека планируется в этом процессе.
Уровень шума. Если устройство будет размещено в жилом помещении или кухне, совмещенной с комнатой, на этот показатель стоит обратить особое внимание.
Климатический класс. Выбирают с учетом того, где и как будет использован холодильный аппарат.
Класс энергопотребления. Указывает на затрачиваемую моделью электроэнергию.
Количество компрессоров и их тип. Этот параметр влияет на предыдущие — уровень шума и потребление энергии. Отвечает за долговечность и ремонтопригодность.
Способ управления. Определяет удобство и точность установки температуры, включения и выключения устройства, использования дополнительных функций.
Дополнительные функции. Например, антибактериальное покрытие, сигнал при незакрытой дверце, зона свежести.
Дизайн холодильник. Важно подобрать модель, которая будет сочетаться с интерьером по цвету и фактуре и не выбьется из общего стиля.

Преимущества и недостатки

Абсорбционные холодильники не являются наиболее востребованными, потому нужно взвесить преимущества и недостатки перед покупкой.

Преимущества

существенная экономия электроэнергии, при работе на газу или топливе – полное отсутствие необходимости в ней;
очень тихая работа;
высокая степень экологической безопасности – в современных моделях воды куда больше, чем аммиака;
функционирование без поломок продолжается от 20 лет;
пожаробезопасность.

Недостатки

существенная стоимость оборудования;
в некачественных моделях растворение аммиака в водной массе происходит с выделением тепла без его отведения, это заметно нагревает всю систему и частично нивелирует ее действие;
аммиак, пусть и в сниженной концентрации, применяется в большинстве систем, а он опасен для здоровья;
поломка – приговор абсорбционному холодильнику, он не ремонтируется.

Основные области применения

Абсорбционные холодильники непереборчивы в источниках питания – агрегат может быть запитан и от стационарной розетки, и от бортовой системы автомобиля, и от газового баллона. Это позволяет использовать устройство где угодно, в том числе в походных условиях – прямо в автомобиле. На пятилитровом баллоне автохолодильник небольшой емкости и мощности работает месяц, потому он пользуется спросом среди часто путешествующих людей.

Использование абсорбционных холодильников актуально в дачных условиях, когда хозяева появляются наездами и не хранят много пищи. Устройство также уместно во всех регионах, где электроснабжение имеет нестабильный характер – благодаря альтернативному источнику нагрева в виде того же газового баллона гарантируется бесперебойное охлаждение продуктов.

Данный агрегат работает по абсорбционно-диффузионному принципу. В работе участвует система из цельнотянутых труб, которые изготавливаются из стали. Система герметична и не имеет деталей, которые могли бы двигаться. Плюсом холодильника является то, что он работает бесшумно.

Инертный газ, содержащийся в холодильнике, позволяет установить равномерное давление по всей технической части холодильника. Движение водно-аммиачного раствора осуществляется под действием термосифона.

Если подробно рассматривать действие рабочей части холодильника, то протекает процесс следующим образом:

Раствор из аммиака и воды подогревается.
Подогретая жидкость, доведенная до кипения, поднимает по термосифону. Получается это благодаря тому, что ее плотность становится меньше плотности второго раствора в термосифоне.
Как только жидкость выходит из трубки, начинает выделяться водоаммиачный пар.
Пар через регенератор достигает конденсатора.
Происходит процесс конденсации.
Уже жидкий газ поступает в испаритель, где он вновь превращается в пар.

Цикл повторяется по кругу. Благодаря постоянному парообразованию достигается низкая температура в устройстве.

Принцип работы системы No Frost

Прежде чем детально рассмотреть принцип работы системы Ноу Фрост, необходимо разобраться с принципом работы капельной системы. Последний состоит из трех основных узлов: компрессор, испаритель, конденсатор. Все они взаимосвязаны и действуют по схеме:

компрессор забирает хладагент из испарителя. На этом этапе это парообразный фреон;
последующее нагнетание фреона в систему, состоящую из тонких закругленных трубок. Это та решетка, которую мы можем видеть на задней стенке холодильного агрегата — конденсатор;
конденсация хладагента — переход из парообразного состояния в жидкое в результате охлаждения;
замыкание контура — жидкий фреон по трубке снова попадает в испаритель. Именно при закипании хладагент отбирает тепловую энергию у испарителя. В результате камера холодильника охлаждается до нужной температуры.

Справка: холодильники предыдущего поколения оснащались одним испарителем для основной камеры и морозилки. Современные модели имеют сразу два — по одному на отсек. Кроме того, некоторые модели оснащаются двумя компрессорами.

Принцип работы классической схемы охлаждения (капельной) — это и есть ее главный недостаток. В результате цикличного движения фреона происходит накопление излишков влаги. Последняя конденсируется, стекает по стенке холодильника в специальный резервуар. Именно в этот момент влага может замерзать, образуя многослойные наросты. Избавиться от них можно только с помощью длительной разморозки холодильника.

Важно: шапка их инея на стенках холодильника не только нарушает процесс заморозки и охлаждения продуктов, уменьшает полезную площадь, но и приводит к размножению бактерий, неприятным запахам внутри агрегата.

Что такое Ноу Фрост

Это новая технология автоматической разморозки испарителя. В таких холодильниках меняется сам принцип охлаждения камер холодильника. В классическую схему добавляются узлы:

вентиляторы. Основная задача — циркуляция холодных потоков по отделениям. Здесь же имеется система воздушных каналов, по которым морозные потоки поступают к продуктам;
ТЭН. Задача — нагрев поверхности испарителя для таяния инея. В зависимости от модели холодильника работа ТЭНа занимает до получаса. Периодичность активации от 6 часов до суток;
термостат. Задача — защита системы от перегрева. Он размыкает цепь нагревателя, как только испаритель нагревается до определенной температуры (средний показатель 5 градусов).

В чем же заключается принципиальное отличие капельной системы и Ноу Фрост? В том, что растаявший иней попадает в лоток на поверхность компрессора. Но не остается здесь, а бесследно испаряется. Примечательно, что в этот момент блокируется работа вентиляторов. Это необходимо для предотвращения попадания нагретого воздуха на продукты.

Важно: многие полагают, что в холодильниках Ноу Фрост совершенно нет инея. Это не так. Он есть, но увидеть его не получится — все основные узлы скрыты от глаз защитным экраном. Это сделано для безопасности и красоты.

Frost Free и Total No Frost — в чем разница

smart air flow

На некоторых моделях холодильников можно обнаружить маркировку, отличную от Ноу Фрост. Это модификации новой системы автоматической разморозки испарителя. Что они из себя представляют:

Frost Free — самое бюджетное исполнение технологии. Автоудаление инея предусмотрено только для морозилки, а вот основная камера работает по капельному принципу. Но даже такой холодильник не придется долго размораживать, чтобы избавиться от многослойной ледяной шапки. Она не успеет нарасти на стенках агрегата. Иней в основной камере растает естественным способом в то время, когда компрессор отдыхает. Максимум, что придется сделать владельцу холодильника — вытереть капельки влаги на задней стенке сухой тряпкой;
Total No Frost — это классическая технология Ноу Фрост, оснащенная дополнительными функциями. Например, УФ-лампой для очистки и обеззараживания воздуха, модулем для ионизации (на основе турмалина), респираторной мембраной для поддержания оптимальной влажности в отсеке для овощей.

Сколько служит холодильник с No Frost

Конечно, каждый производитель заявляет свой срок работы устройства. Но в реальности последний зависит от условий эксплуатации техники, конструкции и наличия дополнительных опций. Удивительно, но до сих пор можно встретить рабочие агрегаты, собранные еще в СССР. Конечно, эффективность охлаждения у них уже не та, да и степень энергопотребления слишком высока. Но такая работоспособность объясняется просто — незамысловатая конструкция холодильника.

Для справки: не стоит путать гарантийный срок и эксплуатационный. Первый всегда меньше. В течение этого срока производитель гарантирует работоспособность агрегата, берет на себя обязательство по ремонту и замене техники в случае обнаружения брака и поломок, возникших не по вине владельца.

Один из важнейших показателей, влияющих на общий срок службы холодильника No Frost — климатический класс. Всего их четыре:

SN — для умеренного климата со средним показателем температуры 10-32 градуса;
ST — для субтропического;
T — для тропического;
N — для нормального.

Конечно, в магазинах средней полосы вряд ли удастся найти агрегат с субтропическим индексом, но знать, что значение маркировки стоит.

Бытовые холодильники абсорбционного типа предназначены для кратковременного хранения скоропортящихся пищевых продуктов и получения пищевого льда.

Отечественная промышленность выпускает абсорбционные холодильники объемом от 30 до 200 дм3 (л) и потребляемой мощностью от 75 до 200 Вт (табл. 1.).

Таблица 1. Технические характеристики холодильников абсорбционного типа

Таблица 1. (продолжение)

Особенностью холодильников абсорбционного типа является бесшумность работы, отсутствие запорных вентилей и движущихся частей, что увеличивает его долговечность.

Однако по сравнению с компрессионными холодильниками абсорбционные имеют ряд недостатков. Поскольку нагреватель постоянно или циклично включен в электросеть, эксплуатация абсорбционного электрохолодильника обходится дороже компрессионного, включающегося в сеть периодически.

Производительность абсорбционных холодильников значительно ниже компрессионных, процесс охлаждения и получения низкой (минусовой) температуры в абсорбционных холодильниках протекает значительно медленнее и достигаемая температура значительно дольше, чем в компрессионных холодильниках.

Свое название холодильники абсорбционного типа получили от происходящего в них процесса абсорбции, т.е. поглощения жидким или твердым поглотителем паров хладагента, образующихся в испарителе. Хладагентом служит аммиак. Пары аммиака поглощаются водой с образованием при этом водоаммиачного раствора.

Аммиак (NНз) – бесцветный газ с очень резким характерным запахом, легко растворятся в воде. Раствор имеет щелочную реакцию, на этом основан весьма простой способ обнаружения утечки из системы хладоагрегата газообразного аммиака: посинение смоченной водой лакмусовой бумажки в парах, содержащих аммиак.

Компонентами раствора для заполнения холодильного агрегата являются: хладагент – аммиак, абсорбент – бидистиллят воды, ингибитор – двухромовокислый натрий, инертный газ – водород. Количество водоаммиачного раствора для заполнения холодильного агрегата составляет 350–750 см 3 , концентрация аммиака в водоаммиачном растворе 4–36% (по массе).

Агрегат наполнен водоаммиачным раствором и водородом под давлением 1,47–1,96 МПа. Водород инертен и не вступает в химическую реакцию с аммиаком.

Назначение водорода – создание противодавления аммиачному пару. Водород подается в конденсатор с меньшим давлением, чем давление аммиачного пара до его конденсации.

Для предохранения внутренней поверхности труб холодильного агрегата от коррозии в раствор вводят хромат натрия (Na₂CrO₄) в количестве примерно 2% массы заряда. Водоаммиачный раствор приготовляют, смешивая аммиак с дистиллированной водой двойной перегонки.

Холодильный агрегат расположен на задней стенке холодильного шкафа, испаритель – внутри холодильной камеры.

Холодопроизводительность агрегата абсорбционно-диффузионного типа 20–30 ккал/ч.

2. Холодильный агрегат

Холодильный агрегат абсорбционно-диффузионного действия изготовлен из бесшовных труб, соединенных газовой сваркой. Основные узлы агрегата:

· генератор – выработка аммиачного пара и подъем слабого раствора на высоту слива в абсорбер;

· конденсатор – конденсация паров аммиака;

· испаритель – испарение жидкого аммиака с образованием холода;

· абсорбер – поглощение пара аммиака водоаммиачным раствором (процесс абсорбции);

· электронагреватель – нагрев водоаммиачного раствора в генераторе.

Принцип работы холодильного агрегата абсорбционного типа заключается в следующем. Концентрированный раствор постоянно нагревается в кипятильнике 1 (рис. 1.) до температуры кипения каким-либо источником тепла (электрическим, газовым и т.д.).

Рис. 1. Схема холодильного агрегата абсорбционного типа:

1 – кипятильник: 2 – дефлегматор: 3 – конденсатор: 4 – испаритель; 5 – абсорбер

Так как температура кипения хладагента значительно ниже температуры кипения растворителя абсорбента), то в процессе выпаривания концентрированного раствора из кипятильника выходят концентрированные пары хладагента с небольшим количеством растворителя. На пути движения к конденсатору концентрированные пары хладагента проходят специальный теплообменный аппарат (дефлегматор 2), в котором происходит частичная конденсация концентрированных паров. При этом образовавшийся конденсат стекает в слабый раствор, входящий из кипятильника, а более концентрированные пары хладагента поступают в конденсатор 3. Высококонцентрированный жидкий хладагент из конденсатора поступает в испаритель 4, где он закипает при отрицательной температуре, отбирая тепло из холодильной камеры. Слабый раствор из кипятильника поступает в абсорбер 5 и охлаждается окружающей средой до температуры начала абсорбции. Выходящие из испарителя пары хладагента также поступают в абсорбер навстречу движущемуся охлажденному слабому раствору. В абсорбере происходит процесс поглощения (абсорбции) паров хладагента слабым раствором. При этом выделяется некоторое количество теплоты абсорбции (смешения) в окружающую среду Образовавшийся в абсорбере концентрированный раствор термонасосом передается в кипятильник.

Циркуляция раствора и хладагента осуществляется непрерывно, пока работают кипятильник и термонасос, обогреваемые одним источником тепла. Таким образом, в абсорбционном холодильном агрегате непрерывного действия роль всасывающей части механического компрессора выполняется абсорбером, а нагнетательной – термонасосом.

Для повышения эффективности холодильного цикла абсорбционной холодильной машины используют также теплообменники жидкостные и паровые, которые сокращают непроизводительные потери тепла.

Рис. 2. Электронагреватель:

а – устройство: 1 – металлическая гильза; 2 – нихромовая спираль; 3 – песок; 4 – втулка спирали; 5 – фарфоровые бусы;

б – схема включения

Электронагреватель холодильного агрегата изготовлен из нихромовой проволоки сплава Х20Н80‑Н‑1–0.25, 0 0,25, завитой в спираль 2 (рис. 2, а) с нанизанными на нее фарфоровыми втулками 4. Спираль вставлена в металлическую гильзу 1, изготовленную из трубы. Свободное пространство между втулками спирали и внутренней поверхностью гильзы заполнено песком 3. Длина гильзы 200–250 мм, диаметр 20–25 мм. С одной стороны гильза наглухо закрыта. В открытую часть гильзы вложен нагревательный элемент, располагающийся на участке длиной 150 мм, от краев гильзы он находится на расстоянии 5 мм. Через колпачок с отверстиями концы спирали, изолированные фарфоровыми бусами 5, выведены из металлической гильзы. Концы спирали присоединяются к переключателю мощности или к терморегулятору.

Холодильник

Пока техника исправно функционирует, владельца не интересуют особенности ее конструкции. Он просто пользуется доступными возможностями. Однако стоит какому-нибудь механизму выйти из строя и человек начинает задаваться вопросом, к примеру, как устроен бытовой холодильник.

Об этом лучше узнать заранее. Так человек сможет избежать трудностей в процессе эксплуатации агрегата.

Как устроен холодильник

Все современные модели холодильников имеют примерно одинаковое устройство. Их основными частями являются:

Двигатель;
Конденсатор;
Испаритель;
Капиллярные трубки;
Осушительные фильтры;
Докипатели.

Рядовым гражданам в основном известны только сами холодильные шакафы, без их внутреннего устройства. Даже ребенок знает, что в них сохраняется низкая температура, которая позволяет продлить срок хранения продуктов. Там они медленнее портятся. При этом большинству людей неизвестно, благодаря чему в этом шкафу берется холод и почему это происходит даже в летнее время.

Также не многим ясно, как именно происходит выработка холода рефрижератором и почему холодильник периодически прекращает работать. На самом деле этот процесс не представляет сложностей. Холод не берется из внешних источников. Его выработка происходит непосредственно в камере в процессе эксплуатирования холодильного агрегата.

Электродвигатель

Это один из основных конструктивных элементов бытового холодильника. Во многом благодаря ему человек получает возможность насладиться холодными напитками в жаркий летний день. Он способствует циркуляции по внутренним механизмам холодильника охлаждающей жидкости, про которою многие могли слышать. Она называется фреон. Он перемещается по трубкам.

Сам двигатель состоит из двух частей – электромотора и компрессора. Первый превращает поступающий по проводке ток в механическую энергию, способную заставить прибор работать, С электромотор в свою очередь состоит из 2-х частей – ротора и статора.

Внешняя часть статора представляет собой несколько катушек из меди. Ротор по своему внешнему виду напоминает стальной вал. Он соединяется с поршневой системой мотора. Когда двигатель подключается к электросети, в катушках начинает происходить процесс, который известен физикам под названием электромагнитной индукции. Благодаря ей в механизме возникает крутящийся момент. Возникает центробежная сила, из-за которой ротор начинает совершать вращательные движения.

Обратите внимание! Согласно статистике бытовой холодильник потребляет до 10% всей электроэнергии в доме. Если человек забывает закрыть дверцу агрегата и холод начинает выходить наружу, для сохранения необходимой температуры, прибор увеличивает потребление электроэнергии в несколько раз.

Вращательные движения ротора способствуют началу линейного перемещения поршней. Благодаря передней стенке поршня происходит сжатие и разряжение рабочих жидкостей до необходимого для корректной эксплуатации состояния.

На современных агрегатах охлаждающего типа электродвигатель располагают во внутренней части компрессора. Это исключает возможность начала самопроизвольной утечки газа из отведенных для него резервуаров.

Чтобы уменьшить влияние на корректность работы возникающих в процессе эксплуатации вибраций, двигатель помещают на металлическую подвеску, выполненную из пружин. Пружины могут быть расположены как снаружи, так и внутри механизма. В последние годы их стали располагать только во внутренней части корпуса двигателя. Это делается для того, чтобы повысить эффективность гашения вибраций, которые возникают вследствие работы всех механизмов холодильника.

Конденсатор

Это трубопровод змеевидной формы, который может достигать диаметра в 5 мм. Его основное предназначение в том, чтобы отвести тепло, которое исходит от рабочей жидкости и переместить его во внешнюю среду. Устройство можно увидеть на задней наружной стенке механизма.

Испаритель

Он выполнен в виде системы трубок небольшого диаметра. Он позволяет испаряться рабочей жидкости, вследствие чего происходит охлаждение окружающего пространства. Испаритель находится во внутренней или наружной части морозильной камеры.

Капиллярная трубка

Ее устанавливают, чтобы снизить давление газа. Диаметр этой части составляет 1.5-3 мм. Капиллярные трубки располагаются между испарителем и конденсатором.

Фильтр-осушитель

Он нужен чтобы очищать рабочий газ от примесей влаги. По внешнему виду напоминает медную трубку диаметром 10-20 мм. Оконечности трубки имеют вытянутую форму. С одной стороны они впаяны в капиллярную трубку, а с другой в конденсатор.

Обратите внимание! Фильтр-осушитель работает по одностороннему принципу. Устройство не может функционировать в обратном режиме. Если фильтр будет установлен без соблюдения определенных правил, это может способствовать выходу из строя всей охлаждающей системы. Поэтому для монтажа и замены этой части агрегата лучше привлекать специалистов.

Во внутренней части трубки располагается цеолит. Это минеральный наполнитель, который имеет высокопористую структуру. В обеих оконечностях трубки располагаются заграждающие сетки, выполняющие фильтрующие функции.

С той стороны, где расположен конденсатор, находится сетка из металла, размер ячеек которой составляет 2 мм. С той стороны, где располагается капиллярная трубка, находится сетка, выполненная из синтетических материалов. Ячейки здесь отстоят дург от друга на десятые доли миллиметра.

Докипатель

По внешнему виду он напоминает небольшую металлическую емкость. Он расположен примерно посередине между испарителем и входом компрессора. Его основным предназначением является доведение фреона до температуры кипения, с последующим его испарением. Также он защищает двигатель от попадания жидкостей. Если это произойдет, двигатель быстро выйдет из строя, а холодильник перестанет выполнять свои рабочие функции.

Оставьте заявку и получите 15% скидку на первый ремонт!

Как работает холодильник

Работа любого холодильника основывается на двух основных рабочих операциях, а именно:

Тепловая энергия благодаря работе внутренних механизмов выводится в окружающее пространство.
Холод концентрируется во внутренней части самого холодильного шкафа.

Чтобы тепло было отобрано, применяется хладагент, который более известен под названием фреон. Он представляет собой вещество, которое находится в газообразном состоянии. Его изготавливают на основе этана, фтора и хлора. Уникальность фреона в том, что у него есть возможность без ущерба для эксплуатационных качеств быстро переходить из газообразного состояния в жидкое, а потом с такой же скоростью вновь превращаться в газ. Этот процесс происходит благодаря изменению давления в резервуарах, где находится фреон.

Система охлаждения бытового холодильника функционирует по следующему принципу. Компрессор вводит фреон во внутренние части механизмов. В это время там начинает работать электромотор. Благодаря этому поршень начинает двигаться. Это приводит к тому, что газ сжимается.

Этот процесс можно условно разделить на 2 этапа. Во время первого поршень получает возвратное движение. Во время его смещения происходит открытие впускного клапана. Через открывшуюся прореху фреон начинает поступать в газовую камеру.

Во время второго – поршень начинает движение в противоположном направлении. При этом происходит сжатие газа. Фреон под давлением начинает воздействовать на пластины выходного клапана. Это приводит к тому, что в камере быстро начинает повышаться давление. Увеличение давление приводит к тому, что газ начинает нагреваться и в конечном итоге достигает температуры в 100 о С. Из-за этого выпускной клапан открывается, и газ начинает выходить наружу.

Фреон высокой температуры начинает поступать из камеры во внешний теплообменник, который больше известен под названием конденсатор. Во время перемещения газа происходит потеря тепла. Часть него выходит во внешнее пространство. Когда фреон достигает конечной точки конденсатора, его температура успевает снизиться до 55 о С.

Интересный факт! Когда холодильники только набирали популярность среди обычных граждан, вместо фреона в качестве хладагента применялся диоксид серы. Такие агрегаты несли в себе опасность для своих владельцев. Дело в том, что из-за этого вещества часто происходила разгерметизация системы. Это могло привести к отравлению находящихся в помещении людей.

В то время, когда длиться теплопередача, газ успевает сконцентрироваться. Это способствует тому, что фреон из газообразного состояния принимает форму жидкости. Она начинает поступать в фильтр-осушитель. В этой части благодаря специальному сорбенту происходит поглощение излишков влаги. Это способствует тому, что фреон вновь превращается в газ. После прохождения фильтрации фреон устремляется в капиллярную трубку, которая для него играет роль некой пробки или препятствия.

Во время вхождения вещества в трубку, начинает понижаться его давление. Это способствует тому, что хладагент принимает форму жидкости. Далее фреон начинает поступать в испаритель. Благодаря тому, что давление газа начинает уменьшаться, происходит испарение фреона. Здесь падает не только давление, но и температура самого газа. Когда фреон начинает поступать в испаритель, он уже имеет температуру в – 23 о С.

По теплообменнику фреон поступает во внутреннюю часть холодильной камеры. Благодаря пониженной температуре газа, происходит своеобразное снятие тепла с внутренних поверхностей трубок испарителя. Отдача тепла способствует тому, что во внутреннем пространстве холодильной камеры начинает понижаться температура воздуха.

После завершения процесса, фреон начинает вновь поступать в компрессор, и цикл повторяется с самого начала.

Основные типы охлаждающих систем

Бытовые холодильники различаются по принципу действия. Они бывают:

Компрессорными;
Адсорбционными;
Термоэлектрическими;
Пароэжекторными.

Компрессионные агрегаты отличаются от остальных тем, что хладагент заставляет двигаться изменение давления в системе. Рабочая жидкость изменяет давление благодаря компрессору. Охладительные системы, которые работают по такому принципу, являются одним из самых распространенных типов холодильных агрегатов.

Абсорбционные установки отличаются от своих аналогов тем, что хладагент приводится в движение благодаря нагреванию. Для этого в системе находится специальная установка. Рабочей смесью здесь выступает аммиак. Такие системы не получили широкого распространения в бытовых условиях из-за того, что их сложно обслуживать. Кроме того, аммиак является опасным для человека и животных веществом. В случае выхода его из системы, находящиеся в помещении люди могут получить серьезное отравление, которое может угрожать не только их здоровью, но и жизни. На сегодняшний день агрегаты, работающие по такому принципу, считаются устаревшими. Несколько лет назад они были полностью сняты с производства.

Обратите внимание! Первый бытовой холодильник был изготовлен в США. Это произошло в 1911 году. Корпус агрегата был полностью выполнен из дерева. Хладагентом в нем выступал диоксид серы.

Основным компонентом пароэжекторных установок является вода. В качестве двигательной установки здесь используется эжектор. Сначала рабочая жидкость начинает поступать в испаритель. Здесь она нагревается до температуры кипения и начинает выделять водяной пар. После теплообразования температура воды начинает быстро снижаться.

Вода низкой температуры применяется для охлаждения продуктов. После этого эжектор начинает отводить водяной пар на конденсатор. Здесь он охлаждается. После этого он оседает в виде конденсата, т.е. снова превращается в жидкость. Затем вещество начинает вновь поступать на испаритель и процесс повторяется. Основным достоинством установок такого типа выступают безопасность эксплуатации, простота конструкции и экологичность. Недостатком является большой расход воды. Также на ее нагрев потребляется большое количество электроэнергии.

Принцип работы абсорбционных холодильников

Основой работоспособности устройств этого типа является циркуляция и испарение хладагента, который изначально находится в жидком состоянии. Им выступает аммиак. Абсорбентом или поглотителем здесь является аммиачный раствор, который изготавливается на водной основе.

Также в охлаждающей системе агрегатов этого типа присутствует водород и хромат натрия. Водород здесь выступает в роли регулировщика системы давления. Основное назначение хромата натрия в защите внутренних частей трубок от появления коррозии.

Обратите внимание! В старых советских холодильниках в состав охлаждающей смеси входит вещество, под названием фреон R12. Его основу составляет хлор. Он не сильно вредит человеку, однако из-за него происходит постепенное разрушение озонового слоя планеты.

После того, как устройство подключается к сети питания, в генераторе-кипятильнике начинается постепенное нагревание рабочей жидкости. Аммиачный раствор здесь храниться в специально отведенном для него резервуаре.

После повышения температуры хладагента, аммиак начинает испаряться. Его поры перемещаются в конденсатор. Здесь же происходит его концентрация и переход в жидкое состояние. После этого он начинает поступать в испаритель. Затем происходит его смешение с водородом. Из-за разности давления этих веществ, аммиак начинает испаряться. Этот процесс сопровождается выделением тепла. Это приводит к охлаждению аммиака до температуры – 4 о С. Испаритель также охлаждается вместе с аммиаком. Благодаря ему происходит удаление тепла из окружающего пространства.

Газообразный аммиак перемещается в адсорбер. Здесь находится очищенная вода. Происходит смешение двух веществ. Затем раствор начинает поступать в специальный резервуар. Отсюда он перемещается в генератор-кипятильник. Далее процесс повторяется.

Некоторые производители предпочитали использовать вместо аммиака водные растворы ацетона или бромистого лития.

Основным достоинством холодильников такого типа является бесшумность их работы.

Саморазмораживающиеся холодильники

Разморозка в таких агрегатах не требует участия человека. Она происходит автоматически благодаря заложенным в системе алгоритмам действия.

Саморазмораживающиеся холодильники бывают двух типов – капельные и ветреные.

В капельных агрегатах испаритель располагают на задней стенке холодильника. Это способствует тому, что в этой части агрегата через несколько часов работы начинает образовываться иней. После его соприкосновения с наружным воздухом, начинается процесс таяния. Получившаяся влага начинает стекать в нижнюю часть агрегата. При этом вода двигается по специальным желобам. Жидкость попадает на компрессор, который имеет высокую температуру. В момент их соприкосновения начинает образовываться пар.

В ветряных агрегатах воздух низкой температуры от испарителя начинает поступать вовнутрь корпуса. Это достигается благодаря использованию специального вентилятора. После таяния инея образовавшаяся вода с помощью специальных желобков начинает стекать в специально отведенное для этих целей отверстие.

Промышленные холодильники

Промышленные агрегаты отличаются от своих бытовых аналогов более высокой мощностью, а также размерами внутренних частей охлаждающих камер. Двигатели здесь могут достигать мощности в несколько десятков киловатт. Такие агрегаты способны обеспечивать стабильную температуру от +5 до – 50 о С.

Обратите внимание! Самый большой промышленный холодильник находится в Женеве. Его площадь составляет 24 км 2 . Такой гигант был создан для проведения научных экспериментов, связанных с работой адронного коллайдера.

Основная цель промышленных холодильников в обеспечении необходимых для хранения большого числа продуктов питания температур. В камерах можно хранить от 5 до 5тыс. тонн. В основном они используются на больших предприятиях, занимающихся переработкой и заготовкой сырья.

Инверторные холодильники

Такие устройства работают по принципу преобразования постоянного тока в переменный, путем аккумуляции. Охлаждение происходит благодаря плавному регулированию оборотов вала двигательной установки.

После того, как в устройство начинает поступать электроэнергия, инвертор с большой скоростью набирает обороты. Благодаря этому внутри корпуса повышается температура. После того, как достигаются заданные параметры, устройство переходит в ожидающий режим. После повышения температуры внутри корпуса, специальный датчик подает сигнал. Это приводит к увеличению числа оборотов двигателя.

Устройство термостата холодильника

Основной задачей терморегулятора является поддержание необходимого температурного режима во внутренней части системы. Устройство надежно соединяется с капиллярной трубкой. Она же в свою очередь присоединяется к испарителю.

Термореле в этом случае является основным конструктивным элементом. Оно состоит из сильфона и силового рычага.

Сильфон представляет собой гофрированную трубку. В ее кольцах находится фреон. На сжатие пружины оказывает влияние его температура. После того, как хладагент охлаждается, пружина начинает сжиматься. Благодаря этому замыкает контакты, что в свою очередь, приводит к подключению компрессора к работе. После повышения температуры пружина начинает растягиваться. При этом силовым рычагом размыкается цепь, что приводит к отключению мотора.

Устройство бытового холодильника не такое сложное, как может показаться на первый взгляд. Зная принцип работы агрегата, человек может устранять небольшие неисправности без привлечения специалистов.

Читайте также: