Современные холодильники бывают очень непохожи друг на друга. Существует множество типов их классификаций. Основным можно считать разделение холодильников по принципу действия:
- Компрессионный;
- Абсорбционный;
- Термоэлектрический;
- Пароэжекторный (с вихревым охладителем).
Устройство холодильника
Холодильник представляет собой изотермический шкаф с установленным в нем электрическим оборудованием. Герметичный шкаф изготавливается из ударопрочного пластика или листовой стали, покрытой белой эмалью. Внутри шкаф также может быть металлическим или пластмассовым.Дверь состоит из двух панелей с расположенным между ними теплоизолятором. Для обеспечения герметичности по периметру внутренней стороны оснащают магнитным уплотнителем. В закрытом положении двери удерживаются с помощью магнитных, реже механических затворов. Вдоль стенок, низа и дна холодильника и под внутренней панелью двери проложена теплоизоляция. В качестве теплоизоляционных материалов используют штапельное стекловолокно, минеральный войлок, пенополистирол и пенополиуретан.
Компрессор - основной элемент холодильника, который закачивает и перегоняет хладагент в конденсатор и затем высасывает его пары из испарителя. В бытовых холодильниках может быть 1-2 компрессора.
Хладагентом - рабочим веществом, отнимающим тепло от объекта - чаще всего выступает фреон.
Конденсатор - металлическая трубка диаметром около 5 мм изогнутая, как правило, в виде «змейки», соединенную через 10-15 мм тонкими металлическими прутиками. В нем происходит переход фреона в жидкое состояние, во время которого в окружающую среду уходит избыточное тепло.
Фильтры-осушители , представляющие собой цилиндры с зауженными краями, устанавливаются в конденсаторе или недалеко от него. Они удаляют воду из системы и очищают фреон от механических загрязнений, образующихся во время эксплуатации.
Испаритель . Его действие противоположно действию конденсатора: при переходе в нем фреона в газообразное состояние поглощается тепло (выделяется холод). Внешний вид полностью аналогичен конденсатору. Может располагаться внутри камер холодильника или же встраиваться в стенки.
Капилляр - медная трубка длиной 1,5-3 м, установленная между испарителем и конденсатором, понижает давление проходящего через него фреона.
Пусковое реле служит для запуска и бесперебойной работы компрессора, а также защищает от перепадов напряжения.
Терморегуляторы (датчики температуры) отслеживают температуру внутри холодильной камеры. Они работают в определенном температурном коридоре, и когда температура выходит за его границы, то включают или отключают компрессор.
Крыльчатки обеспечивают циркуляцию воздуха внутри камеры холодильника.
Лампы , включающиеся автоматически при открытии дверцы холодильника, обеспечивают комфортное освещение внутри него.
Принцип работы холодильника
Холод образуется при изменении агрегатного состояния холодильного агента, циркулирующего по замкнутому контуру. Хладагент проходит четыре фазы:Немало копий поломано разъяснением принципа выработки холода, но решили сегодня послать очередное войско. Авось, не пройдут материал даром, старания понапрасну. Принцип работы холодильника основывается на способности фреона легко менять агрегатное состояние, отдавая, забирая тепло. Не всегда использовался этот класс веществ. Применяли аммиак, другие агрессивные среды. В 30-х годах прошлого века открыли фреоны, относительно безопасные для человека, эффективные. В результате другое сегодня забыто, хладагенты называются цифрами, маркируемыми префиксом R. Сегодня мир осваивает изобутан, концентрации рабочие малы, безопасность для озонового слоя велика. Правда, вещество взрывоопасно. Обсудим принцип работы холодильника.
Холодильник после магазинного рандеву
Как работает холодильник
Начнем обсуждение принципов работы холодильника компрессором. Сердце! Главное здесь. Мотор холодильника обычно стоит асинхронный, поэтому для работы часто требуется пускозащитное реле. В обязанности устройства входит подключение пусковой обмотки, только на время старта. Нагревается внутренняя биметаллическая пластина, конденсатор отключается от пусковой обмотки, функционирует единственно рабочая. По схожей системе работает защита против перегрева: двигатель холодильника работает слишком долго, тепловой эффект тока разгибает очередную биметаллическую пластину, рвущую контакт, давая обмоткам отдохнуть.
Такая схема позволит работать холодильнику эффективно, обеспечит неплохой пусковой момент. Понятно, внутри прибора фреон, который не то чтобы с удовольствием циркулирует по контуру, поршень требует затраты некоторых усилий. Здесь помните:
Из холодильника изымается мотор — пускозащитное реле идет в комплекте. Нельзя брать другое реле, другого двигателя, с высокой степенью вероятности нарушает нормальную работу, рано или поздно вызывает сгорание обмоток.
У двигателей холодильников индивидуальные пусковые требования. Мощность также отличается, следовательно, тип, нагрев биметаллической пластины реле не остаются постоянными. Написаны специальные справочники, где посмотрим, какие двигатели холодильников бывают, какие типы реле соответствуют. Кстати, на сайте выкладывали перечень, надеемся, порадовал читателей. Современные двигатели холодильников обладают инверторным управлением, коленвала больше не содержат. Движение вала линейное, прилепили остряки названный эпитет компрессорам.
Внутри находится катушка, снабженная сердечником, движущимся поступательно согласно закону переменного тока, подаваемого на проволоку. Несмотря на кажущуюся несуразность (сходство с электробритвами) моторы, как показывает практика, максимально удовлетворяют целям. Кроме того наиболее эффективно реализуется инверторное управление, помогая снизить уровень шума, продлить жизнь. Недаром Samsung дает 10 лет гарантии на моторы холодильников. Напомним:
В результате появляется следующая схема:
- Входное напряжение выпрямляется.
- Нарезается силовым ключом нужными длительностями.
- Работой заправляет генератор тактовых импульсов.
Простейшая схема, скорее относящаяся к импульсному блоку питания, суть равно остается: присутствует напряжение 50 Гц, затем становящееся напряжением другой частоты. Результатом видим изменение скорости движения поршня, отчего фреон начинает двигаться ускоренно, замедленно. Что это дает?
Фреон холодильников
Сердце перекачивает кровь, компрессор - фреон. Смысл: требуется создать высокое давление на конденсоре (на задней стенке холодильника), низкое на испарителе. В результате на первом начинает сжижаться хладагент, со второго активно испаряется. В первом случае выделяется большое количество тепла, которое достается кухне, во втором случае поглощается энергия, конфискуемая из холодильного отделения. В результате холодильник морозит. Быстрее движется кровь, бодрее самочувствие человека, больше разница перепадов давлений конденсор-испаритель, больше холода, а значит — компрессору придется попотеть.
Встроенный таймер холодильника
Итак, показали зависимость выработки холода от скорости работы компрессора, теперь рассмотрим методику получения разницы давлений. Знаете, Ютуб крутят ролик: человек в ластах осваивает водный стадион. Забегает достаточно далеко от берега. Быстрота бега первый фактор, вторым назовем увеличенную площадь опоры. В холодильнике ситуация аналогичная. Резвое кручение ротора двигателя бессильно фреону обеспечить нужную разницу давлений. Бессильно напрямую — помогает важное дополнение жилам циркуляции хладагента, капиллярная трубка. Ход очень тонкий, ставится после конденсора. В результате давление здесь быстро растет, фреон разом становится жидкостью. Моментально отдает энергию. Формируется принцип действия холодильника.
Какое-то тепло набрано испарителем. Не поверите, в вакууме испаряется даже вода, лед улетучивается… сублимация. Подобный процесс идет за задней стенкой морозилки (холодильной камеры), где создается компрессором разрежение. Жидкий фреон понемногу втекает через капиллярную трубку и улетучивается. Даже при малой температуре, которая царит в испарителе, умудряется отобрать тепло замерзшего металла. В связи с этим пора упомянуть одну деталь, без которой устройство холодильника никак неполно. Фильтр-осушитель (иногда называют ресивером).
Фильтр-осушитель холодильника
Итак, видим близ конденсора высокие температуры — вода быстро становится паром. Откуда берется во фреоновом контуре, остается загадкой даже для мастеров, однако известно доподлинно: без жидкости половина ремонтников холодильного оборудования лишится работы.
Полезная жидкость, пытаясь покинуть капиллярную трубку, образует ледяную пробку, намертво закупоривающую работу агрегата. Если помните, давление по эту сторону невысокое, вакуум не может прошибить нарост кристаллов застывшей влаги.
В результате получается, компрессор работает на полную катушку, разница давлений между конденсором и испарителем невероятная, толку — нуль, фреон не циркулирует. Некому переносить тепло с места на место.
Характерная особенность неисправности в этом случае, что неполадка пропадает, если выключить холодильник на время. Затем коллизия начинается сызнова. Вызвано тем, что пробка тает, нарастая снова. Поэтому фильтр-осушитель трудится возле конденсора, забрать побольше воды. Внутри находится тривиальный силикагель, многим знакомый по ботинкам, одежде. Пакетики, заполненные шариками, забирающие влагу. Постепенно фильтр-осушитель вырабатывает ресурс, пары воды продолжают третировать фреоновый контур холодильника. Кстати, при перезаправке деталь подлежит обязательной замене.
Фильтр-осушитель выглядит утолщением медной трубки, которое невозможно не заметить. Однако частенько укрыт слоем пенополиуретана. В этом случае к детали требуется еще пробиться. Все зависит от разновидности холодильников. Однако сложная система была бы грудой железа, не существуй термостата, занимающегося измерением условий камер, выдающего команду включения и выключения компрессора.
Термостат холодильника
Обычно термостат построен на основе измерения давления. Понятно, что холодный воздух тяжелее, следовательно, можно определить достаточно ли давит мембрану. Доступ к чувствительному элементу ведется через трубку. Винтом подтягивается натяжение мембраны. В результате получаем такие небольшие «карманные часы», у которых вместо цепочки длинная трубка. Лишний отрез укладывается между стенками, заборное отверстие проводится в рабочую камеру.
Современные термостаты гораздо более примитивны. Унылая термопара, от величины ЭДС которой зависит, что предпримет электронная плата холодильника в следующий момент. Понятно, такая схема в отличие от предыдущей требует наличия питания, что несколько усложняет процесс регулировки. Зато ремонт превращается в настоящее развлечение: главное найти термопару с подходящими характеристиками, не требуется драть половину холодильника, чтобы тянуть трубку. Упрощает жизнь мастеров.
Закончили рассказ про то, как работает холодильник, упомянули аспекты устройства прибора.
В однокамерном холодильнике охлаждение холодильной камеры происходит с помощью основного испарителя, который расположен в верхней части холодильного шкафа. Холодный воздух опускается вниз и охлаждает продукты холодильной камеры. Чтобы охлаждение не было очень сильным, под основным испарителем устанавливают поддон с небольшими окошками, через которые холодный воздух поступает в холодильную камеру. Приоткрывая и закрывая окошки можно регулировать температуру в холодильной камере. Морозильная камера в однокамерных холодильниках располагается только в верхней части холодильного шкафа. Как правило испаритель является корпусом морозильной камеры.
схема однокамерного холодильника
Однокамерный холодильник работает следующим образом: мотор-компрессор откачивает пары фреона из испарителя и нагнетает их в конденсатор. Здесь пары охлаждаются, конденсируются и переходят в жидкую фазу. Далее жидкий фреон через фильтр-осушитель и капиллярную трубку направляется в испаритель.
Фильтр-осушитель (осушительный патрон) служит для очистки и осушения проходящего через него хладагента. Он представляет собой цилиндр, заполненный веществом, поглощающим воду (силикагель или цеолит). Выплёскиваясь в каналы испарителя, жидкий фреон вскипает и начинает отбирать тепло с поверхности испарителя, тем самым охлаждая внутренний объём холодильника и продукты, хранящиеся в нем. Пройдя через испаритель, жидкий фреон выкипает, превращаясь в пар, который опять откачивается мотором-компрессором.
Цикл непрерывно повторяется до тех пор, пока температура на поверхности испарителя не достигнет необходимого значения, после чего мотор отключается. Под действием окружающей среды температура в морозильной камере повышается, и мотор включается снова. Таким образом, внутри холодильника поддерживается необходимая температура.
Для предотвращения образования конденсата на поверхности трубопровода всасывания на него по всей его длине припаивается капиллярная трубка. При работе холодильника капиллярная трубка нагревается, нагревая трубопровод всасывания. В современных моделях холодильников капиллярная трубка находится внутри трубопровода всасывания. Поскольку в однокамерных холодильниках чувствительный элемент термостата (сильфонная трубка) крепится на поверхности испарителя и охлаждается и нагревается вместе с испарителем, включение и отключение компрессора осуществляется при достижении необходимой температуры в морозильной камере.
Регулировка температуры (т. е. частоты включения компрессора) повышает (или понижает) температуру одновременно и в морозильной и холодильной камерах. Чтобы охлаждение не было очень сильным, под испарителем (то есть под морозильной камерой) устанавливают поддон с небольшими окошками, через которые холодный воздух поступает в холодильную камеру. Приоткрывая и закрывая эти окошки можно регулировать температуру в холодильной камере. При этом в морозильной камере температура останется прежней.
ДВУХКАМЕРНЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК
устройство двухкамерного холодильника
Двухкамерный холодильник отличается от однокамерного наличием собственного испарителя для холодильной и морозильной камер.
Принцип работы двухкамерного холодильника следующий: жидкий фреон, накачиваемый мотором-компрессором, проходит по конденсатору и капиллярной трубке, попадет в испаритель морозильной камеры, вскипает и, испаряясь, начинает охлаждать поверхность испарителя. При этом испарение жидкого фреона и, соответственно, охлаждение начинается в месте входа капиллярной трубки в испаритель и постепенно продвигается по его каналам к выходу испарителя морозильной камеры (см. рисунок). Пока поверхность испарителя не охладится до минусовой температуры, в испаритель холодильной камеры фреон не поступает. После обмерзания испарителя морозильной камеры жидкий фреон начинает поступать в испаритель холодильной камеры, охлаждает его до температуры -14°С, после чего мотор-компрессор отключается. После отключения мотора воздух в холодильной камере под воздействием окружающей среды постепенно нагревается, от этого нагревается испаритель холодильной камеры. При достижении определннной температуры мотор снова включается.
"Плачущий" испаритель
Так обычно называют испаритель холодильной камеры в двухкамерных холодильниках. Как правило, в холодильной камере достаточно большого объема устанавливается испаритель небольшого размера (в несколько раз меньше, чем в морозильной камере), который обмерзает до температуры минус 14°С за довольно короткое время. После этого чувствительный элемент терморегулятора, закреплённый на поверхности этого испарителя, "даёт команду" на отключение мотора-компрессора. За время работы мотора испаритель успевает охладить объём холодильной камеры до температуры плюс 4°С.
После отключения мотора-компрессора воздух в холодильной камере начинает нагревать поверхность испарителя. Вода, образовавшаяся из растаявшего инея каплями стекает по испарителю в специальный лоток на стенке камеры. Регулируя мощность компрессора можно изменять температуру как в холодильной, так и в морозильной камере.
Если датчик температуры установлен только в холодильной камере, то и температура будет регулироваться по холодильной камере, т.е. при понижении температуры в холодильной камере с +4° до +2°С, температура в морозильной камере тоже понизится на 2°С, например с минус 20°С до минус 22°С.
Если температуру в холодильной камере повысить, то в морозильной камере температура тоже повысится. Отметим, что агрегат холодильника рассчитан таким образом, что даже при минимальном значении терморегулятора температура в морозильной камере не поднимется выше положенной нормы минус 18°С.
ХОЛОДИЛЬНИК С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ КЛАПАНАМИ
Независимая регулировка температуры в холодильной и морозильной камерах возможна в случае, если установлены два независимых компрессора со своими испарителями. Другой вариант - двухконтурная система, в которой предусмотрена возможность независимой работы каждого контура.
Самый простой способ реализации этой идеи - установка клапана, перекрывающего подачу хладагента в испаритель холодильной камеры (серия холодильников Минск 126; 128 и 130). При закрытии клапана хладагент начинает поступать в испаритель по дополнительному капиллярному трубопроводу, который впаян в конденсатор агрегата. Количество подаваемого хладагента уменьшается, в результате чего перестаёт обмерзать испаритель холодильной камеры (из-за уменьшенного количества охлаждающего вещества жидкий хладагент до него просто не доходит, выкипая в испарителе морозильной камеры). Работа клапана связана с показаниями термостата холодильной камеры, что даёт возможность регулирования температуры в холодильной камере отдельно от морозильной. Компрессор в таких холодильниках отключается в соответствии с показаниями термостата, установленного в морозильной камере.
В холодильниках более сложной конструкции могут устанавливаться клапаны, перекрывающие поступление хладагента в испарители камер холодильника поочерёдно, позволяя регулировать температуру в каждой из камер по отдельности. В таких холодильниках управление работой клапанов и мотора-компрессора производит электронный блок. Температура в камерах считывается специальными датчиками, и на основании этой информации, а также на основании датчика температуры окружающей среды происходит регулирование температуры в камерах холодильника.
СУПЕРЗАМОРОЗКА
Режим принудительной заморозки продуктов применяется в морозильниках и двухкамерных холодильниках для замораживания большого количества продуктов. При обычном режиме заморозки замораживаемые продукты, помещённые в морозильную камеру, начинают охлаждаться снаружи и лишь через некоторое время промерзают внутри.
Термостат отслеживает температуру испарителя либо воздуха в морозильной камере, но не температуру замораживаемых продуктов. Поэтому моторкомпрессор отключается при достижении определенной температуры внутри морозильника, а не в тот момент, когда продукты полностью замерзнут. При использовании режима принудительной заморозки, при котором отключается регулятор температуры, и мотор-компрессор будет работать, не выключаясь, пока пользователь самостоятельно не отключит этот режим (или это не сделает автоматика).
Реализация режима суперзаморозки может быть различной:
1. Прямое подключение компрессора к сети в обход датчиков температуры и установка максимально возможного значения температуры на терморегуляторе
2. Включение слабого нагревательного элемента на испарителе в непосредственной близости от датчика температуры. Этот элемент не позволяет датчику охладиться, и компрессор начинает работать не отключаясь. В системах с электронной системой управления активация этого режима осуществляется управляющим процессором. Поскольку в режиме принудительной заморозки мотор-компрессор работает, не выключаясь, необходимо помнить, что такая работа мотора-компрессора более трёх суток может привести к сокращению его ресурса. Надо иметь в виду, что в большинстве моделей при включении режима суперзаморозки температура понижается как в морозильной, так и в холодильной камерах.
СИСТЕМА NO FROST
устройство двухкамерного холодильника системы NO FROST
Холодильники системы NO FROST отличаются от холодильников с обычной системой охлаждения тем, что в морозильной камере они не имеют привычного испарителя в виде металлической полочки или пластины.
Испаритель (он как правило один), который в таких моделях правильнее называть воздухоохладителем, может быть расположен в верхней или нижней части морозильной камеры или за панелью на задней стенке этой камеры, а холодильная камера вообще не имеет своего испарителя. Конструктивно воздухоохладитель в большинстве моделей внешне напоминает автомобильный радиатор. За ним устанавливается вентилятор, который нагнетает воздух из морозильной и холодильной камер.
При прохождении через испаритель воздух охлаждается и по системе каналов направляется на охлаждаемые продукты. При этом большая часть охлаждённого воздуха поступает в морозильную камеру, а меньшая - по дополнительному каналу в холодильную. Исключение составляют холодильники FROST FREE, в холодильной камере которых установлен "плачущий" испаритель, и холодный воздух циркулирует только в пределах морозильной камеры.
Вопреки названию системы NO FROST ("без инея"), иней всё-таки образуется - просто его не видно, т.к. он образуется на закрытом от глаз испарителе. Периодически, через 8-16 ч, этот иней оттаивается нагревательными элементами, расположенными на испарителе или под ним.
Температура в морозильной камере регулируется путём отключения компрессора при достижении определенной температуры в морозильной камере или в воздушном канале, по которому холодный воздух из морозильной камеры поступает в холодильную.
Температура в холодильной камере регулируется либо специальной заслонкой, установленной в воздушном канале холодильной камеры (заслонка может иметь ручное управление или управляться термостатом), либо путём включения-выключения дополнительного вентилятора, подающего холодный воздух из морозильной камеры в холодильную.
ДВУХКОМПРЕССОРНЫЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ
В двухкомпрессорных системах в одном холодильном шкафу установлены два отдельных агрегата для каждой из камер, и работают они независимо друг от друга. У каждого агрегата свой термостат, показания которого являются сигналом для отключения соответствующего компрессора. Это все равно, как если бы мы поставили отдельно стоящий холодильник на морозильный шкаф (или наоборот). Температуру, режимы суперзаморозки (суперохлаждения), "отпуск" и т.д. можно включать совершенно независимо.
ОБОГРЕВ ДВЕРНОГО ПРОЁМА
Для предотвращения появления конденсированной влаги на поверхности дверных проёмов применяется их обогрев. Конденсат на этих поверхностях появляется из-за разницы температуры внутри морозильного шкафа (камеры) и температуры окружающей среды. К примеру, если в помещении, где установлен холодильник, температура плюс 30°С, а внутри морозильной камеры минус 18°С, то образование конденсата на торцах морозильного шкафа в местах прилегания уплотнительной резины практически неизбежно.
В некоторых холодильниках функция обогрева дверного проёма может быть отключена специальной клавишей. Это делается в случаях, когда в помещении, где находится холодильник, достаточно прохладно. Функция отключения обогрева дверного проёма являяется энергосберегающей, т. к. обогрев осуществляется электрическими нагревательными элементами. Однако в большинстве современных холодильников обогрев дверного проёма осуществляется за счёт горячего хладагента, нагнетаемого мотором-компрессором в конденсатор холодильного агрегата.
В таких моделях горячий хладагент, нагнетаемый мотором-компрессором, проходит по трубопроводу, проложенному в стенке холодильного шкафа, затем идёт по трубопроводу, уложенному внутри шкафа по периметру дверного проёма, обогревает этот проём и, уже немного остывший, по трубопроводу в стенке шкафа поступает в конденсатор агрегата. В холодильниках и морозильниках с такой системой обогрева во время выхода холодильной системы в режим могут довольно сильно нагреваться стенки холодильного шкафа и дверной проём, что не является неисправностью.
НУЛЕВАЯ ЗОНА
Нулевой зоной называют специальный отсек холодильной камеры, предназначенный для хранения свежего мяса, свежей птицы и рыбы. Как правило, этот отсек представляет собой выдвижные ящики, которые обычно располагаются между морозильной и холодильной камерами. Производителями декларируется поддержание в таком отделении определенной влажности и температуры около 0°С.
В некоторых моделях зона свежести выполнена в виде изолированной камеры. Благодаря таким условиям хранения многие продукты сохраняют свою свежесть в среднем в два-три раза дольше, чем в обычном холодильнике. Зона свежести может не иметь собственного испарителя, а охлаждение этой камеры может осуществляться за счёт естественного притока холодного воздуха из расположенной сверху морозильной камеры по небольшому каналу, соединяющему морозильную и нулевую камеры.
В некоторых холодильниках нулевая зона выполнена в виде отдельной пластиковой ёмкости, установленной у плачущего испарителя. Охлаждение этой ёмкости происходит от плачущего испарителя. Гарантированно температура 0°С может быть обеспечена только в том случае, когда нулевая зона представляет собой камеру с отдельным испарителем, либо камеру, в которую порционно подаётся охлаждённый воздух из морозильной камеры (NO FROST), особенно если управление процессами производится электронным блоком.
Первый в мире холодильник появился в Америке, в 1805 году. Однако устройство не было признано, и лишь в начале двадцатого века изобрели прибор, который затем был одним из первых запатентован как холодильник, и положил начало всему холодильному оборудованию. Чтобы охладить предмет до температуры ниже той, которая внешне, требуется искусственное охлаждение с затратой определенного показателя энергии. Для данного метода искусственного охлаждения и изобретены специальные машины, которые отбирают тепло у охлаждаемых объектов и передают его за пределы обрабатываемого пространства. В результате поглощения тепла образовывается холодная среда. Соответственно данного принципа работают все холодильники.
Устройство, состав и принцип работы холодильника, в школе немного изучает предмет физика, вот только не каждый взрослый имеет представление о том, как работает этот аппарат. Анализ и изучение основных технических аспектов даст возможность в быту продлить срок эксплуатации, а так же обезопасить работу обычного холодильного шкафа для дома.
Устройство холодильника проще всего рассматривать на базе прибора компрессионного образца. Ведь сегодня в быту чаще всего используются только такие аппараты.
Вообще холодильные устройства бывают двух типов: абсорбционные и компрессионные. На сегодняшний день более широкое применение имеют, как мы знаем, компрессионные модели холодильников, в которых циркуляция хладагента запускается принудительно, с помощью работы мотора-компрессора.
Обычный холодильник состоит из следующих элементов:
- Компрессора, устройства, которое с помощью поршня толкает хладагент (специальный газ), создавая на разных участках системы различное давление;
- Испарителя, емкости, которая имеет сообщение с компрессором, и в которую попадает уже разжиженный газ, вбирающий тепло внутри холодильной камеры;
- Конденсатора, емкости, где сжатый газ отдает свое тепло окружающему пространству;
- Терморегулирующего вентиля, устройства, которое поддерживает необходимое давление хладагента;
- Хладагента, смеси газов (чаще всего это фреон), которая при воздействии работы компрессора циркулирует поток в системе, отдавая и забирая тепло на разных участках цикла.
Самым важным моментом в работе именно компрессионного агрегата является то, что он не производит холод как таковой, а охлаждает пространство вследствие вбирания тепла внутри устройства, и переправки его наружу. Данную функцию выполняет фреон. Он, попадая в испаритель, состоящий из алюминиевых трубок, а бывает и спаянных между собой пластинок, испаряется и поглощают тепло. В холодильниках старого поколения корпус испарителя является одновременно корпусом морозильной камеры. Поэтому, при размораживании этого пространства нельзя пользоваться острыми вещами для удаления льда. Если вы нечаянно повредите испаритель, весь фреон выветрится. Без него холодильник работать не будет, и потребуется дорогостоящий ремонт.
Как работает холодильник: принцип работы устройства
Под воздействием компрессора испарившиеся пары фреона выходят из испарителя и переходят в пространство конденсатора (систему из трубок, располагающуюся внутри стенок, а так же на задней части устройства). В этом конденсаторе хладагент относительно быстро остывает и постепенно становится жидким. Двигаясь в испаритель, газовая смесь сушится в фильтре-осушителе, а затем проходит сквозь капиллярную трубку. При входе в испаритель, увеличиваясь во внутреннем диаметре трубки давление резко падает, и газ превращается в парообразное состояние. Такой цикл повторяется столько, пока внутри устройства не будет достигнута заданная температура.
Как работает холодильник, должен знать каждый его владелец. Это даст возможность избежать непредвиденных проблем с устройством, и вовремя реагировать на возможные сбои в его работе.
В холодильниках со встроенной системой Ноу Фрост («без инея»), имеется только один испаритель. Он спрятан в морозилке под пластиковой стенкой. От него холод передается с помощью вентилятора. Тот, в свою очередь, расположен за испарителем. Сквозь технологические отверстия поток холодного воздуха попадает в морозильную, а потом и в холодильную камеру. Для того, чтобы оправдать такое название холодильник с системой «no frost» оборудован программой оттаивания. Это значит, что несколько раз в сутки в устройстве срабатывает таймер, который активизирует нагревательный элемент под испарителем. Произведенная жидкость испаряется за пределы холодильника.
Для определения холодопроизводительности, применяются следующие «стандартные» показатели температурного режима:
- Температура кипения хладагента в испарителе должна быть на уровне пятнадцать градусов по Цельсию ниже нуля;
- Конденсация достигается при температуре в пределах минус тридцать градусов соответственно шкалы по Цельсию;
- Всасывание паров хладагента происходит при пятнадцати градусах по Цельсию.
Жидкий хладагент перед регулирующим вентилем имеет температуру 32 градуса по Цельсию.
Схема холодильника: чертеж устройства и рабочий узел
Ни одна хладопроизводящая конструкция не смогла бы работать без правильно разработанной схемы, в которой определены все элементы и последовательность их взаимодействия.
Схема холодильника не является исключением. Только разобравшись досконально в чертежах, вы по-настоящему сможете понять принцип работы холодильного оборудования.
На самом деле процесс охлаждения происходит совсем не так, как мы привыкли считать. Холодильники не производят холод, а поглощают тепло, и из-за этого пространство внутри устройства лишено высоких температур. Схема холодильника включает в себя все элементы устройства, которые участвуют в обеспечении охлаждения воздуха внутри устройства, и последовательность действий данного механизма.
Из изображения на схеме можно понять следующее:
- Фреон попадает в камеру для испарения, и проходя сквозь нее забирает из холодильного пространства тепло;
- Хладагент перемещается в компрессор, а тот, в свою очередь, перегоняет его в конденсатор;
- Проходя сквозь вышеуказанную систему, находящихся в холодильнике фреон, остывает, и превращается в жидкое вещество;
- Остывавший хладагент попадает в испаритель, и во время прохода в трубку большего диаметра, превращается в газообразную смесь;
- После этого он вбирает тепло из холодильной камеры вновь.
Данный принцип работы присущ всем холодильным установкам компрессионного типа.
Конденсатор холодильника: какие задачи он выполняет
Хладагент во время работы нагревается, так же как и перед тем, как ему поступить в конденсатор. Однако, после прохождения данного конденсатора хладагент охлаждается. Поэтому, можно сказать, что конденсатор – это трубопровод, который обычно выглядит как змеевик. Именно сюда и поступают пары хладагента. На змеевик могут оказывать влияние многие окружающие факторы, такие, как воздух. В холодильных больших размеров, для этих целей может использоваться вода.
Конденсатор холодильника выполняет роль охлаждения горячих паров хладагента. В маленьких холодильниках этот эффект достигается с помощью воздуха, в больших ему помогает справляться с работой вода.
Почти все холодильники сегодня, например, Самсунг, Атлант или Индезит обладают грамотным составом компонентов. В них встроены надежные конденсаторы. Однако, даже они при неправильном использовании могут выйти из строя. Устранить эту проблему могут только специалисты.
Разновидности конденсаторов в холодильниках:
- Боковой. Данный вид конденсаторов крепиться сбоку устройства и имеет ряд как преимуществ, так и недостатков.
- Конденсатор может находиться в устройстве снизу. Такой тип устройств работает быстрее, но очень быстро засоряется.
- Модели с пластинчатыми ребрами. Они обладают воздушным охлаждением.
Вне зависимости от типа конденсатора, который находится у вашей модели, постарайтесь держать его в порядке для недопущения поломок.
Важная деталь холодильника: испаритель
Продолжая разбираться в том, как устроен холодильник, рассмотрим его одну из главных составляющих – испаритель, или простыми словами – теплообменник.
Испаритель холодильника, в современных моделях который называют плачущий, очень важная и хрупкая деталь. Если по неосторожности вы повредите данный предмет, то восстановить работу холодильного агрегата будет не так уж и просто.
Строение данного прибора способствует передаче тепла от охлаждаемого элемента к испаряющемуся. Принципиальная разница между конденсатором и испарителем в том, что в первом устройстве хладагент выделяет окружающей среде тепло, а второй поглощает его, забирая из охлаждаемой среды.
Испарители в бытовых холодильниках бывают:
- Ребристотрубные;
- Листотрубные.
Изготавливают это важный элемент устройства в основном из стали или алюминия. Правильная работа испарителя – главный залог успеха работы всего прибора.
Принцип работы холодильника (видео)
Назначение бытового однокамерного или двухкамерного холодильника и морозильника, а может и холодильника-рефрижератора – обеспечивать продуктам питания необходимую для длительного их хранения, температуру. Современные холодильники оборудованы компрессором, из-за этого данный вид устройств называют компрессионный. Все составные части агрегата очень важны, поэтому пользоваться данным прибором нужно с осторожностью.
ТЕПЛОВЫЕ И ВОЗДУШНЫЕ ПОТОКИ
В работе холодильника используют основные законов термодинамики. Как это происходит, следует рассмотреть подробно. Прежде всего, нужно отметить простые, интуитивно понятные факты:
- Холодильник отбирает тепло из объектов, которые находятся внутри него, а не целенаправленно охлаждает продукты.
- Тепло распространяется от теплых предметов к более холодным. Чем выше разность температур объектов, тем быстрее перемещается тепло, и так происходит, пока температура станет везде одинаковой.
Когда в холодильник кладут теплые продукты, тепловая энергия уходит из них в окружающий воздух морозильной камеры или низкотемпературного отделения. Содержимое в результате охлаждается, и этот эффект мы отмечаем, как желательный. Но поскольку воздух нагрелся, его тоже, в свою очередь, нужно где-то охладить.
Для удаления избытка тепла из нагретого воздуха и замены его возле охлаждаемых продуктов важна правильная организация воздушных потоков. Движение воздуха осуществляет принудительная вентиляция. Воздух проходит через испаритель, оснащенный вентилятором. Там тепло передается хладагенту (обычно газу фреону) быстро, поскольку велика разность температур. Температура фреона достаточно низкая - от -10ºС до -40ºС. В классических холодильниках хладагент протекает по каналам в стенках морозильной камеры и радиаторам, выступающим внутрь основной камеры. Их располагают сверху, чтобы более тяжелый холодный воздух опускался вниз самотоком.
СИСТЕМА РАЗМОРАЖИВАНИЯ
При открывании двери холодильника внутрь попадает много теплого и насыщенного влагой воздуха. Испаритель очень холодный, и вода сразу конденсируется на его поверхности, покрывая ее инеем, а затем - все более толстым слоем намерзшего льда. Лед препятствует теплообмену между воздухом и фреоном. Эффективность работы холодильника падает, он потребляет больше электроэнергии и сильнее изнашивается. Для предотвращения этого нужно время от времени размораживать холодильник.
Современные системы размораживают по таймеру - через 6-12 часов охлаждение воздуха прекращается, несколько минут лед тает, и поверхность испарителя освобождается от него. Таймер бывает механический или автоматический. Сложная электроника или ручной таймер регулярно прекращает работу компрессора и включает оттайку (электронагреватель), которая подогревает испаритель. Стекающую воду собирают в поддон через дренажные отверстия, откуда она испаряется, если воды много - придется ее вылить вручную. Для защиты охлаждающего контура от перегрева при оттаивании устанавливают термостат. Он размыкает электрическую цепь по достижении определенной температуры.
КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ
Охлажденные продукты выделяют меньшее количество тепла, воздух остается холодным длительное время. Термостат регулирует процесс, включая и выключая компрессор на основании показаний термометра. Рабочий диапазон температур настраивают рукояткой регулировки, обычно он составляет несколько градусов.
Как правило, в холодильнике лишь один испаритель, он поставляет холодный воздух повсюду - в морозилку и основное отделение. Для поддержания в морозилке более низкой температуры охлажденный воздух преимущественно находится в ней, лишь малое его количество поступает в другие отсеки. Баланс воздуха между морозильником и основным отделением регулируют заслонкой. Она находится в канале, соединяющем отсеки, и работает под управлением отдельного регулятора.
КУДА УХОДИТ ТЕПЛО?
Нагретый фреон из испарителя подают в компрессор, где сжимают поршнем и он сильно нагревается, согласно законам термодинамики. Электрическая энергия из сети переходит в обмотках двигателя в механическую, а затем в поршневой камере - в тепловую. Законы сохранения выполняются безупречно. Вывести излишнее тепло из раскаленного фреона просто, он горячее комнатного воздуха и охлаждается при прохождении через конденсатор - решетку, выступающую наружу на задней стороне холодильника.
В «продвинутых» моделях холодильников воздух продувается через конденсатор отдельным вентилятором. Тепло конденсатора можно использовать для испарения воды из поддона, стекающей в него при разморозке. Таким образом, влага возвращается туда, откуда пришла - в окружающую холодильник атмосферу. Охлажденный в конденсаторе фреон поступает обратно в холодильный контур, где компрессор создает разрежение, и газ расширяется, достигая очень низких температур. Цикл повторяется. Задача инженеров-разработчиков - правильно рассчитать объем и форму камер холодильника, мощность устройств, чтобы КПД системы был максимальным. Современные холодильники в этом отношении доведены до идеала.
Статья специально написана простыми словами, чтобы обычный владелец любого бытового холодильника смог бы разобраться в устройстве этой техники.
Дополнительная информация
