Как работает холодильник физика: Как работает холодильник?

Содержание

Как работает холодильник?

Температура какого-либо вещества – это, по сути, мера беспорядочности и интенсивности движения его молекул. Создать беспорядок легко, а вот упорядочить что-либо – сложно. Именно поэтому нагреть предмет гораздо проще, чем охладить. Стоит только добавить телу немного энергии (в данном случае речь идёт о так называемой внутренней энергии вещества) – и его температура вырастет. Самый простой для нас способ достичь этого – пропустить через тело электрический ток.

А вот отобрать эту внутреннюю энергию гораздо сложнее. Законы физики запрещают делать это напрямую, путём передачи энергии куда-то ещё (иначе холодильник мог бы сам производить электричество, а не потреблять его). Чтобы охладить тело, то есть упорядочить его молекулы, нужно другое тело с ещё более упорядоченными молекулами. Иными словами – более холодное. Но где ж мы его возьмём?

К счастью, у газов есть одно хорошее свойство: давление, температура и объём газа определённым образом зависят друг от друга.

Так, если при повышении давления не меняется объём, то растёт температура. И наоборот, она будет снижаться, если уменьшать давление. Именно поэтому газ используется в холодильнике в качестве хладагента – вещества, которое перемещает тепло.

Итак, в холодильнике 4 основных составляющих части:

Хладагент – вещество, которое ходит по кругу и переносит тепло. В качестве хладагента используется специальный газ – фреон.
Компрессор – мотор, который работает по принципу насоса и гонит хладагент по кругу.
Конденсатор – это решётка на задней стенке холодильника, через неё тепло уходит наружу, в окружающую среду.
Испаритель – забирает тепло от охлаждаемого объекта (продуктов) и отдает его (тепло) хладагенту. Обычно испарителем служит внутренняя стенка.

Сначала хладагент имеет комнатную температуру и находится в состоянии газа. Компрессор холодильника сжимает его, чтобы повысить давление (из-за чего температура тоже возрастает), и закачивает в конденсатор. Теперь газ горячий, а значит воздух по сравнению с ним холодный. С помощью холодного тела можно понизить температуру горячего, что холодильник и делает. У многих моделей холодильников конденсатор находится на задней стенке – вот по ней этот хладагент проходит, чтобы остыть с помощью окружающего воздуха. Если потрогать эту трубку, то вы заметите, что она тёплая.

Когда хладагент остыл, его температура снова стала комнатной. Но давление всё ещё высокое – и мы можем его вновь понизить. В результате этого процесса температура понижается ещё сильнее – и возникает то, что мы и считаем холодом.

Как обычный бытовой холодильник вырабатывает холод?

Холодильник появился благодаря термодинамике, науке, занимающейся перемещением и превращением тепла. Эти процессы и происходят в обычном домашнем холодильнике. Тепло захватывает хладагент, выводит его наружу, тем самым охлаждая содержимое камеры, и возвращается назад за новой порцией тепла.

Что такое хладагент?

Это рабочее вещество холодильника, которое из-за низкой температуры кипения способно с легкостью забирать тепло.

Длительное время в качестве рабочего вещества использовался R-12, или фреон. Но установив его вредное воздействие на озоновый слой планеты, заправка им холодильников стала приостанавливаться. Сегодня применяется безвредный для человека и природы R-134а, а также смеси различных газов и диметиловый эфир.

Как низкая температура кипения хладагента связана с охлаждением продуктов?

Из физики известно, что при кипении вещество забирает из окружающей среды тепло и, тем самым, ее охлаждает. Так, например, при растирании тела эфиром, чувствуется охлаждение. Испаряясь, он забирает тепло у тела. Чтобы охладить внутреннюю камеру холодильника, нужно заполнить рабочим веществом некоторые части устройства. Вскипев, оно заберет тепло у помещенных в камере продуктов.

Как же работает холодильник?

Любой холодильник состоит из трех главных составляющих:

  1. Мотора – компрессора.
  2. Конденсатора – металлический змеевик, расположенный на задней панели.
  3. Испарителя – коробочка из металла, которую можно увидеть в морозильной камере.

Сжиженный под давлением хладагент по трубопроводу из змеевика попадает в испаритель. В испарителе низкое давление. Рабочее вещество начинает кипеть и испаряться, охлаждая стенки испарителя, который в свою очередь охлаждает воздух в холодильнике. Компрессор создает низкое давление в испарителе, откачивая его пары На место испарившегося газа поступает новый сжиженный газ.

Пройдя через компрессор, пары в сжатом состоянии поступают в змеевик. При сжатии газ нагревается, поэтому конденсатор всегда теплый. Проходя по змеевику, горячий хладагент остывает и превращается в жидкость. В жидком состоянии он снова поступает в испаритель, и процесс начинается снова.

Круговорот продолжается до того, пока датчик температуры не даст сигнал компрессору остановиться.

Почему хладагент не закипает прямо в змеевике?

А потому, что при разном давлении температура кипения так же разная. Именно из-за низкого давления в испарителе и происходит кипение хладагента. В змеевике же температура кипения достаточно высокая из-за высокого давления. Как, например, в котлах с высоким давлением температура кипения воды может достигнуть 200 градусов по шкале Цельсия.

Роль компрессора

Это своеобразный насос. Он перекачивает хладагент и создает нужное давление в испарителе и змеевике для сжижения и испарения хладагента. Испаритель же является источником холода в холодильнике.

При утечке хладагента или отказе компрессора необходим ремонт холодильников.

устройство и принцип работы основных типов холодильников

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:

  1. Фреон попадает в камеру для испарения, и проходя сквозь нее забирает из холодильного пространства тепло;
  2. Хладагент перемещается в компрессор, а тот, в свою очередь, перегоняет его в конденсатор;
  3. Проходя сквозь вышеуказанную систему, находящихся в холодильнике фреон, остывает, и превращается в жидкое вещество;
  4. Остывавший хладагент попадает в испаритель, и во время прохода в трубку большего диаметра, превращается в газообразную смесь;
  5. 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.

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.

23 ноября 2005 г.

Холодильник представляет из себя довольно надежный агрегат. Если холодильник не имел производственных дефектов, или Вы сумели выявить их и устранить в течении гарантийного срока, он будет работать без ремонта не менее пяти — семи лет, а отдельные экземпляры при надлежащем уходе могут продержаться и значительно дольше (см. ). Для того, чтобы отремонтировать холодильник самому, нужно представлять его устройство:

Теперь, когда мы ознакомились с устройством холодильника, предлагаем следующую последовательность действий:

  1. Попытаться определить неисправность. подавляющем большинстве случаев это несложно следуя инструкции по диагностике неисправностей.
  2. Если возможно, отремонтировать самостоятельно Человек знакомый устройством холодильника и обладающий минимальным набором инструментов в состоянии устранить большинство неисправностей не связанные с разгерметизацией системы.
  3. Если самостоятельный ремонт невозможен — выбрать фирму, определиться со стоимостью ремонта и вызвать мастера.
  4. По окончании ремонта придерживаться рекомендаций по эксплуатации холодильника.
2. Диагностика неисправностей холодильника.

Последовательность действий по выявлению вышедшей из строя детали и рекомендации по ремонту. Для компрессорных холодильников без системы No Frost.

  1. Проверьте напряжение в розетке, оно должно быть в диапазоне 200-240 Вольт, если это не так, холодильник работать не обязан (хотя, некоторое время может и проработать, особенно старые модели.)

    Все ремонтные работы надо проводить с отключенным от сети и размороженным холодильником!

  2. Холодильник не включается.

    а) Проверьте, горит ли лампочка внутри холодильника, если раньше горела, а теперь не горит — неисправность в сетевом шнуре или электрической вилке (это довольно распространенная неисправность и не обязательно вызывать мастера по ремонту холодильников чтобы её устранить).

    б) Если лампочка загорается первым делом надо проверить терморегулятор:

    Находим два провода подходящих к терморегулятору, снимаем с клемм и соединяем между собой. Если
    холодильник после этого заработает — меняем терморегулятор и ремонт закончен.

    в) Если терморегулятор исправен. Аналогичным образом проверяем кнопку размораживания холодильника.

    г) Для дальнейшей диагностики понадобится омметр. Отсоединяем и позваниваем пусковое и защитное реле (они могут быть собраны в одном корпусе), если находим обрыв — заменяем дефектную деталь.

    д) Остался электродвигатель мотор-компрессора, заменить его без участия специалиста затруднительно, но раз уж мы до него добрались стоит узнать в чем конкретно заключается неисправность. Дефектов у этого агрегата может быть три:

    Обрыв обмотки;
    — межвитковое замыкание обмотки;
    — замыкание на корпус мотор-компресора;

    Как их выявлять в общем понятно: все три контакта электродвигателя должны звониться между собой и не звониться с корпусом. Если сопротивление между любыми двумя контактами меньше 20 Ом -это может говорить о межвитковом замыкании.

    е) Если Вы аккуратно проделали предыдущие пункты и не нашли неисправности — это скорее всего говорит об окислении контактов в одном из соединений электросхемы холодильника. Внимательно осмотрите и зачистите все контактные группы которые Вы разбирали, восстановите схему холодильника в обратном порядке — холодильник должен заработать.

  3. Холодильник запускается, но через несколько секунд выключается.
    а)
    Дефект биметаллической пластины 11.1 защитного реле: определяем неисправность и заменяем деталь.
    б) Дефект катушки (или иного датчика силы тока) 12.1 пускового реле: определяем неисправность и заменяем деталь.
    в) Обрыв пусковой обмотки электродвигателя 1.2: определяем неисправность и вызываем мастера по ремонту холодильников для замены мотор-компрессора.
  4. Холодильник работает, но не морозит.

    а) Утечка фреона: Определяется следующим образом — если компрессор работает и количество фреона в норме, конденсатор должен нагреваться, потрогайте его рукой (осторожно, он может нагреваться до 70 градусов), если после продолжительной работы двигателя он остается холодным, значит имеет место разгерметизация системы. Отключаем холодильник от сети и вызываем мастера.
    б) Нарушение регулировки терморегулятора. Прибор можно временно заменить на заведомо исправный, если холодильник заработает в нормальном режиме — отдать неисправный терморегулятор на регулировку.
    в)

  5. Холодильник слабо морозит

    а) Нарушение регулировки терморегулятора. Прибор можно временно заменить на заведомо исправный, если холодильник заработает в нормальном режиме — отдать неисправный терморегулятор на регулировку.
    б) Потеряла форму и эластичность резина уплотнителя дверцы холодильника. Если дверца закрывается негерметично, в холодильник будет попадать теплый воздух, температурный режим выдерживаться не будет и мотор-компрессор будет работать с повышенной нагрузкой. Внимательно осмотрите уплотнитель, дефектный — замените. (см. также следующий пункт)
    в) Дверцу холодильника повело. Регулировка геометрии дверцы осуществляется изменением натяжения двух диагональных тяг, находящихся под панелью дверцы. Подробнее о том, как отрегулировать дверцу см устранение щелей дверец холодильников
    г) Снижение производительности мотор-компрессора. Это трудно диагностируемая неисправность, вызываем мастера

  6. Холодильник сильно морозит

    а) Если холодильник время от времени отключается, но температура в нем слишком низкая — немного поверните ручку терморегулятора против часовой стрелки, если это не помогает — см.
    б) Забыта в нажатом положении кнопка быстрой заморозки — выключите её.

3. Советы по эксплуатации холодильника

Многие неисправности приводящие впоследствии к дорогостоящему ремонту холодильника возникают в результате неправильной эксплуатации агрегата. Здесь мы приведем некоторые простые советы:

а) Если холодильник по каким либо причинам был выключен, подождите пять минут прежде чем снова его включать. Этот процесс можно автоматизировать см

б) Если холодильник был разморожен, не загружайте его продуктами прежде чем он не отработает пустым один цикл и не отключится.

в) Не устанавливайте указатель терморегулятора дальше середины шкалы, значительного выигрыша по температуре это не даст, а двигатель будет работать в напряженном режиме.

г) На некоторых холодильниках в глубине холодильной камеры (на задней стенке) расположен «плачущий испаритель». Не прислоняйте к нему продукты и не забывайте прочищать расположенный под ним сток для воды.

д) При размораживании холодильника недопустимо отковыривать лед используя твердые предметы, размораживайте только теплой водой.

е) На некоторых холодильниках есть кнопка «быстрой заморозки» (обычно желтого цвета) эта кнопка замыкает контакты терморегулятора и двигатель работает не отключаясь. Не забывайте эту кнопку в нажатом состоянии.

ж) Не храните в холодильнике растительное масло, маслу это не требуется, а резина уплотнителя дверцы холодильника теряет эластичность.

з) Не ставьте холодильник около отопительных приборов.

Всего хорошего, пишите to © 2005

Однокамерные холодильники.

Однокамерные холодильники устроены довольно просто: компрессор, испаритель, пускозащитное реле и газо-механический датчик или электронный датчик (в зависимости от года производства).

Это, как правило, все однодверные холодильники с маленькой морозильной камерой внутри, она же и является основным источником холода для общей камеры (основной испаритель), так как по законам физики холодный воздух всегда опускается в низ, то у однокамерных холодильников морозильная камера всегда располагается в верху.

Работает это так:
Мотор-компрессор закачивает фреон в конденсатор, там он частично остывает и конденсируется, т.е. становится жидким. Затем, через патрон осушителя (фильтр) попадает в капиллярную трубку и, пройдя по ней, поступает в испаритель.

После поступления его в испаритель начинается физический процесс перехода его в газообразное состояние. Тем самым температура его меняется из плюсовой в минусовую, за счет чего охлаждается испаритель и в свою очередь температура в камере.
Газ пройдя весь испаритель попадает в мотор-компрессор в котором преобразуется опять в жидкое состояние и цикл повторяется вновь, до тех пор пока температура в камере не опустится до заданной, после чего терморегулятор отключит мотор-компрессор.

Под действие окружающей среды температура в камере начнет повышаться, терморегулятор почувствует повышения температуры, включит мотор-компрессор и цикл повторится.

Двухкамерные холодильники.

Двухкамерные холодильники устроены несколько сложнее однокамерных, расположение морозильной камеры возможно как верхнее так и нижнее, за счет того что в каждой камере установлен свой испаритель который охлаждает только объем своей камеры.
Так же двухкамерные холодильники бывают двух компрессорные, что дает возможность использование только одной необходимой в данное время камеры, камеры отгорожены друг от друга теплоизолирующей перегородкой, что исключает потерю холода, когда одна из камер отключена.

С одним компрессором раздельное использование камер не возможно, испарителя хоть и два, но в одно компрессорном холодильникеони замкнуты в одну цепь, у них один контур по которому циркулирует фреон. Работает одно компрессорный холодильник так: сначала охлаждается морозильная камера она всегда в приоритете, до тех пор, пока испаритель морозильной камеры не охладится до минусовой температуры фреон в холодильную камеру поступать не начнет. Отключение компрессора происходит по датчику испарителя холодильной камеры, после того как испаритель морозильной камеры полностью промерз, фреон начинает поступать в испаритель холодильной камеры, закачка фреона начинается с места входа капиллярной трубки а датчик всегда крепится на противоположном конце испарителя. Испаритель холодильной камеры охлаждается до минус 14 тогда датчик отключает компрессор, после отключения компрессора температура воздуха в холодильной камере под действием окружающей среды нагревается и нагревает испаритель, датчик чувствуя повышения температуры дает сигнал на включения компрессора и процесс повторяется вновь.

Двух камерные холодильники с двумя компрессорами значительно удобнее, позволяют использовать нужную вам камеру отдельно от той камеру в использовании которой нет необходимости оставляя ее выключенной, что в одно компрессорных холодильниках невозможно, это очень удобно и экономично.

С системой NO Frost.

Холодильники с системой NoFrost отличаются от холодильников с обычной системой охлаждения тем, что весь процесс охлаждения холодильной и морозильной камеры скрыт от пользователя. В таких холодильниках нет привычных полок в морозильной камере обросших снегом, нет намерзания инея на задней стенки холодильной камеры. Охлаждение камер в холодильниках с системой NoFrost происходит за счет обдува холодным воздухом. Возникает вопрос, откуда же берется этот холодный воздух? Работают такие холодильники так: холодильник с системой NoFrost имеет, как правило, один испаритель расположен он всегда в морозильной камере, расположение морозильной камеры может быть как верхнее, так и нижнее. Испаритель располагается за пластиковой обшивкой. За испарителем расположен вентилятор, который всасывает теплый воздух из камеры пропускает его через испаритель, тем самым охлаждая его и подает уже холодный воздух по специальным каналам в холодильную и морозильную камеру. За счет этой циркуляции воздух в камерах охлаждается до заданной температуры, в холодильной камере это +4, +6 градусов в морозильной -18 принято считать, что в холодильниках с системой NoFrost не образовывается снег и они не требуют размораживания, это не совсем так снег в таких холодильниках нарастает на испарители который скрыт от глаз пользователя, в испаритель в строен электрический нагреватель (тен) который один раз в 8-16 часов включает механический или электронный таймер (в зависимости от модели холодильника) и весь образовавшийся снег тает, а талая вода стекает по дренажной трубке в специальную емкость от куда испаряется. Весь этот процесс не требует вашего участия.

В двухкамерном холодильнике для получения низкой температуры (в морозильном отделении или в отделении для хранения замороженных продуктов) и плюсовой температуры (в отделении для хранения свежих охлаждённых продуктов) применяют различные схемы автоматизации. Наиболее простой считается схема автоматизации с общим регулирующим устройством.

Схема автоматизации двухкамерного домашнего холодильника с общим регулирующим устройством: НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор.

Холодильный агент подаётся через одно регулирующее устройство сначала в испаритель низкотемпературного отделения, а затем в испаритель высокотемпературной камеры. При таком способе питания испарителей холодильным агентом в испарителе низкотемпературной камеры происходит неполное испарение агента и парожидкостная смесь холодильного агента поступает в испаритель высокотемпературной камеры, где поддерживается более высокая температура.

Работой компрессора управляет терморегулятор, капилляр которого контактирует с испарителем низко- или высокотемпературной камер. В последнем случае в морозильном отделении образуется большой перепад температур. Для снижения перепада на испарителе вблизи капилляра термореле часто устанавливают температурный стабилизатор, в качестве которого используют электрический нагреватель мощностью в 6-10 вт.

ПО-пусковая обмотка двигателя, РО-рабочая обмотка двигателя, ЗР-защитное реле, ТС-температурный стабилизатор,Тр-терморегулятор, Н-противоконденсатное сопротивление, Эл-электролампа, Вл-выключатель лампы.

Электрическая схема автоматизации двухкамерного холодильника с температурным стабилизатором аналогична схеме, В отличии от электрической схемы автоматизации однокамерного холодильника при размыкании контактов термореле температурный стабилизатор включается, подогревает капилляр термореле, сокращая продолжительность стоянки компрессора. При этом перепад между температурами включения и выключения уменьшается. Постоянно включённый противоконденсатный электроподогреватель мощностью 15 вт. предохраняет от выпадания конденсата на наружную стенку камеры шкафа у дверного проёма морозильной камеры.

НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, ОЖ-отделитель жидкости, Кд-конденсатор.

Схема автоматизации с общим регулирующим устройством и отделителем жидкости исключает попадание жидкого фреона в компрессор. После дросселирования в регулирующем устройстве в испарителе низкотемпературной камеры происходит неполное испарение холодильного агента и в отделитель жидкости попадает парожидкостная смесь. Частицы жидкого агента, отделившись от паров, осаждаются в низкой части отделителя, а затем поступают в испаритель высокотемпературной камеры, где жидкость полностью выкипает. Пары холодильного агента из испарителя и верхней части отделителя жидкости отсасывается компрессором.

Компрессор управляется терморегулятором, капилляр которого прижат к испарителю низкотемпературной камеры. При схеме с одной температурой кипения в двух испарителях и двух испарителях поддержание разного температурного режима в двух камерах холодильника затруднительно.

Электрическая схема автоматизации аналогична схеме, двухкамерного холодильника с температурным стабилизатором. Отличие состоит в том, что в схеме отсутствует температурный стабилизатор.

Рассмотрим схемы автоматизации двухкамерных холодильников с разными температурами кипения фреона в испарителях.

НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, Др-дроссель, Кд-конденсатор.

В схеме автоматизации с общим регулирующим устройством перед высокотемпературным испарителем (ВТИ) и дросселем перед низкотемпературным испарителем (НТИ) холодильный агент дросселируется в регулирующем устройстве и заполняет ВТИ. Вторично понижая давление в дросселе «до себя», агент из ВТИ поступает в НТИ. Такая схема надёжно обеспечивает поддержание требуемых температур в каждой камере.

Электрическая схема этого холодильника аналогична

НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, СВ-соленеидный вентиль, Кд-конденсатор, Тр1, Тр2-терморегуляторы.

В схеме автоматизации с подачей холодильного агента в каждый испаритель через самостоятельное регулирующее устройство работой компрессора управляет терморегулятор, капилляр которого закреплён на низкотемпературном испарителе. Работой солиноидного вентиля перед регулирующим устройством высокотемпературного испарителя управляет другой терморегулятор.

Электрическая схема такого холодильника приведена ниже.

ПО-пусковая обмотка двигателя, РО-рабочая обмотка двигателя, ПР-пусковое реле, ЗР-защитное реле, Тр1-терморегулятор камеры охлаждения, Тр2-терморегулятор морозильной камеры, СВ-соленоидный вентиль, Н-противоконденсатное сопротивление, Эл-электролампа, Вл-выключатель лампы.

При понижении температуры испарителя и соответственно воздуха в камере охлаждения контакты терморегулятора размыкаются, выключая соленоидный вентиль. Подача холодильного агента в высокотемпературный испаритель прекращается, однако компрессор продолжает работать, если замкнуты контакты терморегулятора низкотемпературного испарителя.

При понижении температуры испарителя и соответственно воздуха в морозильной камере контакты второго термореле, разрывая цепь питания электродвигателя компрессора. В схеме также имеется постоянно включенный противоконденсатный электроподогреватель.

Наиболее удачной, на мой взгляд, является схема автоматизации двухкамерного холодильника с общим регулирующим устройством и соленоидным вентилем.

НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, Др-дроссель, ОЖ-отделитель жидкости, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор,СВ-соленеидный вентиль, Кд-конденсатор, Тр1, Тр2-терморегуляторы.

В схеме использовано общее регулирующее устройство и отделитель жидкости. Перед высокотемпературным испарителем имеется дроссель «после себя». При закрытом соленоидном вентиле холодильный агент дросселируется в регулирующем вентиле и заполняет отделитель жидкости. Проходя затем через дроссель, холодильный агент заполняет испаритель в камере охлаждения, откуда поступает в испаритель морозильной камеры.

Когда ВТИ охладится до заданной температуры, его терморегулятор включает соленоидный вентиль. Холодильный агент, преодолевая меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению дросселем, поступает в НТИ.

При охлаждении низкотемпературного испарителя до заданной температуры его терморегулятор останавливает компрессор.

Ниже приведены технологическая и электрическая схемы двухкамерного холодильника с автоматическим размораживанием испарителей парами холодильного агента.

а-технологическая схема: НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, СВ-соленеидный вентиль, Кд-конденсатор, Эн-электронагреватель.

б-электрическая схема: ПО-пусковая обмотка двигателя, РО-рабочая обмотка двигателя, ПР-пусковое реле, ЗР-защитное реле, Тр-терморегулятор, СВ-соленоидный вентиль, Н-нагреватель, Н1-температурный стабилизатор, ДФ-дефростатор.

Соленоидный вентиль автоматически включается при замыкании контактов дефростатора, которое происходит периодически с помощью электродвигателя дефростатора мощностью 2.5 вт, постоянно включенного в сеть. Одновременно включается электронагреватель.

Сжатые компрессором пары холодильного агента, минуя конденсатор, через соленоидный вентиль по специальной трубке поступают сначала в испаритель морозильной камеры, а затем в испаритель камеры охлаждения и подогревают их, вызывая таяние снеговой шубы. Пары фреона, отдавая тепло холодным стенкам испарителя, конденсируются. Во избежание попадания жидкого агента в компрессор его выпаривают электронагревателем, установленном на выходе из ВТИ.

После оттаивания снеговой шубы контакты дефростатора размыкаются с помощью электродвигателя. При этом выключается соленоидный вентиль и электронагреватель. При этом выключается сроленоидный вентиль и электродвигатель. Агрегат начинает работать в нормальном режиме, управляемый терморегулятором. Температурный стабилизатор, находящийся в цепи рабочей обмотки электродвигателя компрессора, выключается при размыкании контакта терморегулятора.

Лабораторная работа №7 Изучение работы холодильника.

Лабораторная работа № 7

Изучение работы холодильника.

Цель работы: Изучить принцип действия холодильника и определить его коэффициент эффективности.

Принадлежности: Холодильный агрегат от бытового холодильника; резервуар с маслом; термометр; ваттметр; секундомер.

Литература:

1. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. М., Высшая школа, 1987.

2. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. М., наука, 1976.

3. Сивухин Д. В. Общий курс физики., т.2, М., Наука, 1979.

В данной работе изучается работа холодильной машины. Холодильная машина – это система, работающая по циклу, обратному тому, по которому работает тепловая машина. Тепловая машина потребляет

тепло Qн , получаемое от нагревателя. Часть тепла Qx отдается другому телу – холодильнику, температура которого ниже, чем температура нагревателя. При этом совершается работа, равная:

А = Q

н – Qx(1)

В холодильной машине получается энергия в виде механической работы “A” и передается рабочему телу. При этом некоторое количество энергии Q отдается окружающему воздуху.

Q2 = Q1 + А (2)

Также как и тепловая машина, холодильная машина работает по замкнутому циклу, т. е. является циклической машиной. Это значит, что в стационарном режиме работы рабочее тело машины периодически повторяет ряд проходимых им состояний.

Рассмотрим схему работы изучаемой холодильной машины (см. рис.1)

Рис 1. Принципиальная схема холодильника


Рабочим телом машины является фреон CF4 . Эта жидкость, давление насыщенных паров которой при комнатной температуре составляет около 4 атм.. Компрессор М сжимает пары фреона до давления около 10 атм., и они постепенно поступают в конденсатор К . При сжатии фреон нагревается, т. к. процесс сжатия идет адиабатически. Конденсатор представляет собой длинную трубку, имеющую тепловой контакт с металлической поверхностью – радиатором R. В конденсаторе фреон сохраняется в парообразном состоянии и постепенно охлаждается за счет теплообмена с окружающим воздухом. Радиатор ускоряет процесс охлаждения воздуха. Теплообмен ведет к тому, что в последних витках конденсатора температура на 10 – 150С ниже, чем температура окружающего воздуха. Поэтому в последних витках конденсатора часть фреона переходит в жидкое состояние. Далее фреон поступает в испаритель через длинный узкий капилляр – дроссель Д. Диаметр трубки конденсатора 3 – 4 мм, а диаметр дросселя – 0,8 мм. На входном конце этого капилляра давление 8 атм., а на выходном конце – около 1 атм. Выходной конец капилляра в испаритель И. Испаритель представляет собой широкую трубку, проложенную в стенках алюминиевого короба. здесь фреон расширяется, давление его резко падает. Фреон закипает, за счет кипения от стенок испарителя отнимается тепло.

После испарителя фреон вновь засасывается компрессором М. Проходя через змеевик КЗ, пары фреона на обратном пути охлаждают трубку конденсатора перед испарителем. Это позволяет более экономично использовать охлаждающие свойство фреона.

Компрессор представляет собой единую замкнутую линию, по которой происходит циркуляция фреона. Эта система изолирована и не сообщается с атмосферой.

Компрессор приводится в движение электромотором, питаемым от сети 220 В.

В данной задаче измеряется одна из характеристик холодильника – коэффициент эффективности. Т. к. в холодильнике совершается превращение механической энергии в тепловую, то обычное понятие КПД здесь не применимо. Под коэффициентом эффективности будем понимать отношение количество тепла, отобранного у стенок охлаждаемого корпуса “холодильника”, к количеству энергии, затраченной для этого процесса. В нашем случае эта последняя потребляется в виде электроэнергии.

Электрическая схема системы представлена на рис. 2. Охлаждаемым объектом является резервуар с маслом Р. В резервуар с маслом опущен нагреватель Н и морозильная камера с испарителем от холодильного агрегата Х. Масло в резервуаре перемешивается мешалкой М, вращаемой мотором.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема холодильника


Теплоемкость резервуара с маслом может быть определена путем нагревания его. если нагреватель выделяет в резервуаре К количество энергии Q1 = W1Δt1, где W1 – средняя потребляемая мощность нагревателя, Δt1 – время потребления этой мощности. При этом температура резервуара с маслом изменяется на ΔТ1, теплоемкость может быть найдена по формуле:

(3)

Зная теплоемкость С, можно найти коэффициент эффективности холодильной машины. Пусть в течении времени Δt2 холодильный агрегат понизил температуру резервуара с маслом на ΔТ2. Тогда количество отобранного тепла равно Q2 = С ΔТ2. если при этом было затрачено количество электроэнергии, равное Q3, то коэффициент эффективности равен:

(4)

Измерения

Определение теплоемкости резервуара с маслом.

1. Включить мотор мешалки. Мотор включается в сеть 220 В. Выждать 10 минут, пока в резервуаре не установится стационарная температура. Включить нагреватель. Для этого переключатель Л (см. рис. 2) поставить в положение “нагр.”. Одновременно включить секундомер. Нагрев вести, пока температура масла не увеличится на 1 – 2 градуса. При такой малой разности температур масла и окружающего воздуха теплообменом между ними можно пренебречь. Мощность W потребляемой электроэнергии измеряется по ваттметру. Выключить нагреватель. Выждать, пока температура масла не достигнет стационарного значения.

2. Во время опыта записывать показания термометра каждые 30 секунд от момента включения нагревателя и до момента его выключения и далее еще в течении 10 минут после выключения нагревателя. построить график температурного хода резервуара с маслом при нагреве.

3. Найти полное изменение температуры масла ΔТ1 . Рассчитать количество энергии, затраченное на нагрев, и теплоемкость резервуара с маслом по формуле (3).

Определение коэффициента эффективности холодильника

Замечание: данное упражнение можно выполнять не менее чем через 10 минут после выключения нагревателя!

1. Включить холодильник. Для этого ключ перевести в положение “хол.” и одновременно включить секундомер. Т. к. холодильный агрегат не сразу достигает стационарного режима работы, то мощность, поглощаемая им, меняется во времени. Необходимо записывать показания ваттметра через 60 секунд. Охлаждение масла производить на 1 – 2 градуса.

Внимание! Компрессор не должен работать в непрерывном режиме более 30 минут во избежание перегрева!

2. По окончании охлаждения выключить холодильник и выждать до установления стационарной температуры.

Во время всего периода охлаждения и еще 10 минут спустя записывать показания термометра через каждую минуту. Построить график температурного хода резервуара с маслом при охлаждении. Найти полное изменение температуры ΔТ2. Записать полное изменение температуры.

3. Выключить мотор мешалки. Построить график мощности, потреблявшейся холодильником, в зависимости от времени. По графику найди полную энергию, затраченную на работу холодильника. Для этого ось времени на графике разбить на n = 10 – 12 равных отрезков. Энергия, потребляемая в течении каждого интервала времени Δt , равна произведению длительности интервала времени на среднюю мощность в течении этого интервала Δt.

Полная энергия равна сумме:

4. Пользуясь этим выражением и формулой (4), рассчитать коэффициент эффективности холодильника.

Контрольные вопросы

  1. В чем состоит принципиальное различие циклов тепловых и холодильных машин?

  2. Выведите формулу для К.П.Д. цикла Карно.

  3. Дайте формулировки второго начала термодинамики и докажите их эквивалентность.

  4. Запишите основное уравнение термодинамики, связывающее первое начало со вторым.

  5. Запишите выражение для внутренней энергии реального газа как функции параметров V и T.

  6. Запишите уравнение состояния реального газа для произвольного количества вещества.

  7. В чем отличие уравнений состояния идеального и реального газов?

  8. Выведите выражения для параметров системы в критическом состоянии.

  9. В чем заключается эффект Джоуля-Томсона?

  10. Запишите выражение для температуры инверсии эффекта Джоуля-Томсона. Что она характеризует? От каких величин она зависит? Как она связана с критической температурой?

  11. Приведите формулу дифференциального эффекта Джоуля-Томсона. Укажите принцип построения кривой инверсии. Изобразите эту кривую.

  12. Для каких целей применяется эффект Джоуля-Томсона.

  13. Приведите принципиальную схему холодильной установки и объясните принцип ее действия (см. Сивухин Д.В. «Молекулярная физика»,1979, с. 410).

  14. Запишите выражения для К.П.Д. тепловых и холодильных машин. При каких условиях К.П.Д. этих машин больше единицы? В чем отличие тепловой машины от холодильной? По какому критерию они разделяются? (см. Матвеев А.Н. «Молекулярная физика»)

  15. Можно ли газ перевести в жидкое состояние, используя высокое давление, или для сжижения газа необходимо создавать специальные условия?

  16. Изобразите цикл Карно на диаграмме S-T ( S-энтропия, T-температура) и найдите выражение для К.П.Д.

Российские физики изобрели энергоэффективный магнитный холодильник — Наука

МОСКВА, 18 апреля. /ТАСС/. Ученые из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и Тверского государственного университета разработали магнитный холодильник, эффективность которого выше обычного на 30-40%. Об этом в четверг сообщила пресс-служба НИТУ «МИСиС».

«Принципиально новый холодильник разработали исследователи из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и Тверского государственного университета — в его основе твердотельная магнитная система, по энергоэффективности дающая 30-40% фору газокомпрессорному механизму обычного холодильника», — говорится в сообщении.

Холодильник потребляет до 20-40% всей электроэнергии. А по оценкам экспертов, все холодильные устройства — промышленные и бытовые холодильники, кондиционеры домашние и автомобильные — тратят до 10% всей мировой электроэнергии. Поэтому перед учеными стоит задача создания максимально энергоэффективных источников охлаждения.

Научный коллектив физиков и инженеров НИТУ «МИСиС» и Тверского государственного университета решил проблему эффективной выработки холода, предложив новую систему охлаждения — магнитную. В обычном холодильнике охлаждение происходит за счет резкого испарения фреона (или другого хладагента), который переходит в газообразное состояние. В изобретении российских ученых работает другой принцип — так называемый магнитокалорический эффект, то есть, изменение температуры магнитного материала при его намагничивании или размагничивании.

Технически это выглядит следующим образом: металлический брусок вносится в магнитное поле и нагревается, а при вынесении из поля — охлаждается. Однако делать это нужно быстро и циклически, чтобы разница температур сохранялась. Коллектив ученых сконструировал прототип устройства, которое при небольших размерах способно охлаждать целый холодильник. Отличие прототипа также в том, что рабочие тела одновременно выполняют две роли — хладагента и нагнетательного насоса, что исключает из схемы насосы, которые являются дополнительной тепловой нагрузкой.

«Результаты проведенных нами испытаний показывают, что использование каскадных циклов магнитного охлаждения приводит к увеличению диапазона охлаждения на 80%», — сказал один из разработчиков проекта, старший научный сотрудник кафедры Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС» Дмитрий Карпенков, слова которого приводятся в сообщении.

как устроен / Справочник :: Бингоскул

Производственные процессы, торговля и быт редко обходятся без установок для охлаждения. Даже посреди зимы поддерживать стабильную температуру продуктов питания без охладителя сложно. Кратко рассмотрим принцип работы (действия) холодильной машины – холодильника.

Как работает холодильник простыми словами

Принцип работы холодильника основан на испарении и выработке конденсата хладагента, зачастую – жидкого фреона. Охладитель поглощает вырабатываемую машиной тепловую энергию вследствие кипения холодильного агента. В его роли преимущественно выступает фреон. 

Энергия у системы забирается (образуется холод), когда изменяется давление хладагента, приводящее к корректировке температуры его кипения. Для испарения жидкости её необходимо нагреть, конденсация наблюдается при отборе тепла из парообразной среды.

Холодильные машины в физике представлены четырьмя узлами:

  • Двигатель-компрессор – обеспечивает движение фреона по трубопроводу установки. Электромотор трансформирует электроэнергию в механическую, заставляя механический поршень компрессора двигаться и перекачивать хладагент. Холодильники комплектуются комбинированными мотор-компрессорами – два устройства в одном корпусе. Обычно агрегат подвешивается на пружине, поглощающей вибрации.

  • Конденсатор – теплообменник, где тепловая энергия паров фреона передаётся окружающей среде с переходом хладагента из газообразного в жидкое состояние. Бытовые холодильники оснащаются змееобразным конденсатором, расположенным на задней стенке устройства. В крупных промышленных установках используют теплообменники с радиаторами или вентиляторами, повышающими эффективность охлаждения.

  • Испаритель – аппарат, охлаждающий сам продукт, активно поглощающий тепловую энергию.

  • Дросселирующая капиллярная трубка из меди диаметром 0,6-0,85 см (терморегулирующий вентиль) – регулирует поток или давление фреона, который поступает из конденсатора в испаритель.

Все компоненты соединены системой трубок, по которым циркулирует хладагент. Для «получения холода» температура кипения охладительной жидкости должна быть ниже, чем в окружающей среде.

Роль холодильника в тепловом двигателе

Тепловой двигатель – агрегат, преобразующий тепловую энергию в механическую. Тепло он получает из внешней среды или использует образующееся вследствие сгорания топлива в камерах двигателей внутреннего сгорания. Часто возникает логический вопрос: зачем в тепловом двигателе нужен холодильник, какова его роль? 

Работа тепловым двигателем совершается при разности давлений с обеих сторон поршня. Оно создаётся путём повышения температуры внутри агрегата на сотни градусов. Газ при этом совершает работу – расширяется, двигая поршень. Холодильник этот газ охлаждает, чтобы работа на сжатие была меньше, чем на декомпрессию.

Принцип работы холодильной машины основывается на охлаждении – отборе тепла у рабочей машины посредством кипения жидкости.  

Общее описание принципов работы холодильника

В наше время холодильник — незаменимый атрибут современной жизни. Вы вряд ли найдете квартиру, в которой не будет холодильника. Как только его не называют в шутку — белый шкаф, большой друг, овощехранилище, источник еды и т.д. Иногда встречаются даже издевательские названия, а порой даже небрежно с ним обращаются. Но стоит холодильнику сломаться — все вдруг вспоминают его важность и необходимость и сразу же бросаются на поиски мастера по ремонту холодильников.

Несмотря на повсеместное применение холодильников в нашей жизни, мало кто знает, как работает холодильник, далеко не каждый даже слышал о принципе его действия.

В этой статье мы попробуем максимально просто (без всяких формул и технически фраз) рассказать о принципах работы холодильников.

Основные составляющие части холодильника

Основными и самыми главными составляющими любого холодильника являются:

1. Хладагент. Это не Джеймс Бонд и не специальный агент ФБР или ЦРУ, как можно было бы подумать, не зная специфики холодильного оборудования. Хладагент — это вещество, которое циркулирует внутри холодильники и переносит в себе тепло. Чаще всего в качестве хладагента используется газ — фреон. Именно его утечка часто становится причиной выхода из строя холодильника.

2. Компрессор. Компрессор — это специальный насос, который отвечает за прокачку хладагента по трубкам, чтобы тот мог собирать тепло и выводить его из холодильника.

Выход из строя компрессора холодильника также одна из часто встречающихся причин ремонта холодильников. Компрессор — это сердце в «организме» холодильника, а хладагент подобен крови. Обе составляющие имеют большое значение.

3. Конденсатор. Каждый видел ту странную решетку на задней стенке холодильника, но мало кто знает, что именно это штуковина называется конденсатором и отвечает за отдачу тепла из хладагента в окружающий холодильник воздух.

4. Испаритель. Эту деталь очень сложно увидеть. Как правило, испарителем служит внутренняя стенка холодильника. Именно при помощи испарителя происходит забор тепла в хладагент из холодильника.

 

 

 

 

 

Как же все это работает внутри холодильника?

Очень просто. Исключительно на законах физики.

 

В испарителе внутри холодильника хладагент находится в состоянии пара, оттуда его компрессор под давлением перекачивает в конденсатор. При этом под влиянием давления хладагент принимает жидкое состояние и становится текучим, одновременно с этими температура хладагента повышается. Нагретый хладагент проходит по трубкам конденсатора (черный решетки) и отдает взятое изнутри холодильника тепло в окружающий воздух.

Затем через очень узкое отверстие (капилляр) хладагент поступает в испаритель. При этом он сильно охлаждается. В результате он отнимает тепло у стенок испарителя, а испаритель, в свою очередь, охлаждает внутреннее пространство холодильника и продукты, содержащиеся в нем.

А из испарителя хладагент снова перекачивается в конденсатор. И так продолжается бесконечно долго по кругу. До тех пор, пока что-нибудь из этой цепочки не выходит из строя

Но в таких случаях Вам нечего боятся — наши специалисты всегда готовы прийти на помощь и выполнить качественный ремонт холодильника в Минске, предоставив Вам гарантии на выполненные работы и установленные детали.

 

Свежих Вам продуктов! А чтобы они были свежие, важно, чтобы в холодильнике хорошо пахло!

 

Читайте больше советов в нашем разделе

Холодильники — Гипертекст по физике

Обсуждение

введение

Холодильник — это корпус любого типа (например, ящик, шкаф или комната), внутренняя температура которого поддерживается существенно ниже, чем температура окружающей среды.

Термин «холодильник» был придуман инженером из Мэриленда Томасом Муром в 1800 году. Устройство Мура теперь будет называться «ледяной ящик» — кедровая ванна, утепленная кроличьим мехом, наполненная льдом, окружающая контейнер из листового металла.Мур спроектировал его как средство для транспортировки масла из сельского Мэриленда в Вашингтон, округ Колумбия. Его принцип действия — скрытая теплота плавления, связанная с таянием льда.

Термин «кондиционер» был придуман Стюартом Крамером в 1905 году для описания его системы регулирования температуры и влажности внутри текстильной фабрики на юге (регулирование влажности считалось более важным, чем регулирование температуры). Уиллис Кэрриер также разработал системы климат-контроля для промышленности.

Одно из первых применений кондиционирования воздуха для личного комфорта было в 1902 году, когда новое здание Нью-Йоркской фондовой биржи было оборудовано центральной системой охлаждения и отопления. Альфред Вольф, инженер из Хобокена, штат Нью-Джерси, который считается пионером в стремлении охладить рабочую среду, помог разработать новую систему, перенеся эту многообещающую технологию с текстильных фабрик в коммерческие здания.

В 1906 году Стюарт Крамер впервые использовал термин «кондиционирование воздуха», когда исследовал способы добавления влаги в воздух на своей южной текстильной фабрике.Он объединил влажность с вентиляцией, чтобы фактически «кондиционировать» и изменять воздух на фабриках, контролируя влажность, столь необходимую на текстильных предприятиях.

Первым пионером, который много сделал для продвижения «контролируемого воздуха», был Уиллис Кэрриер, инженер-механик, работавший в Buffalo Forge Company в Буффало, штат Нью-Йорк. Последующие дочерние компании, носящие его имя, помогли преодолеть зависимость температуры от влажности, сочетая теорию с практичностью. Начиная с 1902 года, он разработал распылительную систему контроля температуры и влажности.Его индукционная система для многокомнатных офисных зданий, гостиниц, квартир и больниц была всего лишь еще одним из его изобретений, связанных с воздухом. Многие профессионалы отрасли и историки считают его «отцом кондиционирования воздуха».

Существует несколько основных методов охлаждения:

  1. ящик для льда (или ящик для сухого льда)
  2. Системы холодного воздуха
  3. Компрессия пара: современный стандартный метод охлаждения, используемый в домашних холодильниках, домашних кондиционерах и тепловых насосах (идея Кельвина, охлаждение окружающей среды зимой, хранение «холода» в земле для использования летом).
  4. паропоглощение: холодильник Electrolux без движущихся частей
  5. термоэлектрический

холодное охлаждение

Врач Др.Джон Горри, Апалачикола, Флорида, 1849. Быстро расширяющиеся газы охлаждаются. Предназначен для охлаждения больничных палат. Горячий воздух считался «плохим», считался источником тропических болезней, отсюда и название «малярия». Умер до того, как стали производиться коммерческие модели. Дизайн улучшен Уильямом Сименсом из Германии. Доктор Горри, возможно, также изобрел лоток для кубиков льда в его нынешнем виде.

Расширяя судно… снизу вверх, удаление глыбы… упрощается….

Для дальнейшего облегчения удаления льда с судов [они] сделаны немного меньше внизу, чем вверху….

Принципиальная схема

индикаторная диаграмма

парокомпрессионное охлаждение

В 1834 году американский изобретатель по имени Джейкоб Перкинс получил первый патент на парокомпрессионную холодильную систему, в которой в парокомпрессионном цикле использовался эфир.

  • Расширение Джоуля-Томсона (Кельвина)
  • Низкое давление (1.5 атм) низкая температура (от -10 до +15 ° C) внутри
  • Высокое давление (7,5 атм) Высокая температура (от +15 до +40 ° C) снаружи

Следите за этим обсуждением с помощью файла steam-compress.pdf.

Примечание: жидкости не идеальные газы, жидкости почти несжимаемы.

  1. компрессор
    Холодный пар из испарителя сжимается, повышая его температуру и точку кипения
    адиабатическое сжатие
    Тл, т.кип. ~ P
    работы проделаны на газ
  2. конденсатор
    горячий пар от компрессора конденсируется за пределами холодильной камеры, выделяя скрытую теплоту
    изотермическая, изобарная конденсация (горизонтальная линия на фотоэлектрической диаграмме)
    высокая температура
    T (горячая)
    скрытая теплота парообразования Q (горячая)
  3. расширительный клапан ( дроссельный клапан )
    сбрасывается давление горячей жидкости из конденсатора, снижается ее температура и точка кипения
    адиабатическое, изохорическое расширение (вертикальная линия на фотоэлектрической диаграмме)
    T, b.п. ~ P
    работы не выполнялись Вт = 0
  4. испаритель
    холодная жидкость из расширительного клапана кипит внутри холодильной камеры, поглощая скрытое тепло
    изотермическое, изобарное кипение (горизонтальная линия на фотоэлектрической диаграмме)
    низкая температура
    T (холодная)
    скрытая теплота парообразования Q (холодная )

индикаторная диаграмма

пароабсорбционное охлаждение

Оливер Эванс, США, 1805 г., предложил, но не построил испарившуюся серную кислоту, абсорбированную водой.

Первая абсорбционная машина была разработана Эдмоном Карре в 1850 году с использованием воды и серной кислоты. Его брат, Фердинанд Карре, разработал первую холодильную машину для аммиака / воды в 1859 году. Фердинанд Карре, Франция, абсорбционный холодильник для аммиака, 1859 г. Добился коммерческого успеха в Конфедеративных Штатах во время Гражданской войны в США, поскольку лед Союза не транспортировался на юг. .

Пароабсорбционные холодильники

могут работать от любого тепла. Источник: природный газ, пропан, керосин, бутан?

Схема

— паро-абсорбционный холодильник.pdf

  1. генератор
    Водно-аммиачный раствор, нагретый для образования пузырьков газообразного аммиака
  2. сепаратор
    пузырьки газообразного аммиака из раствора
  3. конденсатор
    газообразный аммиак конденсируется
  4. испаритель
    аммиак жидкий испаряется
  5. абсорбер
    газообразный аммиак, абсорбированный водой

индикаторная диаграмма

производительность

не КПД, а КПД

COP реальный = Q C
Q H Q C
T C
T H T C

хладагентов

Эти записи — катастрофа.

Первый настоящий холодильник (в отличие от холодильника) был построен Джейкобом Перкинсом в 1834 году. Он использовал эфир в цикле сжатия пара. Первый паропоглощающий холодильник был разработан Эдмоном Карре в 1850 году с использованием воды и серной кислоты. Его брат, Фердинанд Карре, продемонстрировал в 1859 году холодильный агрегат на основе аммиака и воды. С 1834 года в качестве хладагентов использовалось более 50 химических веществ, в том числе…

  • амины
  • хлоридов
    • этилхлорид
    • метилхлорид / метиленхлорид
  • эфиров
    • азотистый эфир
    • серный эфир / серный (этиловый) эфир
  • галоидоуглероды
    Текущие стандартные хладагенты с 1940-х годов.См. Комментарии ниже.
    • хлорфторуглероды (CFCs)
    • гидрохлорфторуглероды (ГХФУ)
  • углеводороды
    В Европе, и особенно в Германии, простые углеводородные соединения в небольших количествах используются в бытовых холодильниках. Из-за их воспламеняемости и взрывоопасности они не подходят для применений, требующих большей охлаждающей способности.
  • соединений серы
    • диоксид серы
      Двуокись серы — тяжелый, бесцветный, ядовитый газ с резким раздражающим запахом, похожим на запах только что зажатой спички.
    • серная кислота
  • Разное
    • аммиак
      До 1930-х и 1940-х годов аммиак был основной рабочей жидкостью для парокомпрессионного охлаждения. В основном отказался от домашнего использования из-за его токсичности, но до сих пор широко используется в промышленности. Также используется в пароабсорбционных холодильниках.
    • диоксид углерода
      Используется под более высоким давлением, чем другие жидкости.
История появления хладагентов Источник: Радермахер и Хванг, Мэрилендский университет
год хладагент химическая формула
1830-е годы каучуцин (д) индийский дистиллят каучука
1830-е годы этиловый эфир CH 3 CH 2 -O-CH 2 -CH 3
1840-е годы метиловый эфир (R-E170) CH 3 -O-CH 3
1850 серная кислота H 2 SO 4 / H 2 O
1856 спирт этиловый CH 3 -CH 2 -OH
1859 гидроксид аммония NH 3 / H 2 O
1866 цимоген (химоген) нефтяной дистиллят
1866 риголен нефтяной дистиллят
1866 диоксид углерода CO 2
1860-е годы аммиак (R-717) NH 3
1860-е годы метиламин (R-630) CH 3 -NH 2
1860-е годы этиламин (R-631) CH 3 -CH 2 -NH 2
1870 метилформиат (R-611) HCOOCH 3
1875 диоксид серы (R-764) СО 2
1878 метилхлорид (R-40) CH 3 Класс
1870-е годы этилхлорид (R-160) CH 3 -CH 2 Класс
1891 серная кислота, смешанная с углеводородами
1900-е годы этилбромид (R-160B1) CH 3 -CH 2 Br
1912 четыреххлористый углерод CCl 4
1912 водяной пар (R-718) H 2 O
1916 Эндрюс жидкость неизвестно
1920-е годы изобутан (R-600a) (канал 3 ) 2 канал канал 3
1920-е годы пропан (R-290) канал 3 канал 2 канал 3
1922 дихлорэтен (R-1130) CHCl = CHCl
1923 бензин нефтяной дистиллят
1925 трихлорэтилен (R-1120) CHCl = CCl 2
1926 хлористый метилен (Р-30) CH 2 Класс 2
1930 дихлордифторметан (R-12) CCl 2 F 2
1940-е годы хлорфторуглероды C x F y Cl z

Первые механические холодильники должны были быть подключены к канализационной системе для регулярной утилизации хладагента.В 1930-х и 1940-х годах были разработаны галоидоуглеродные хладагенты (широко известные под такими торговыми названиями, как «Фреон», «Генетрон», «Изотрон» и т. Д.), Что дало отрасли мощный толчок на рынок бытовой техники из-за их пригодности для использования. с моторами малой мощности.

Самыми важными членами группы были

  • трихлормонофторметан (R-11)
  • дихлордифторметан (R-12)
  • хлордифторметан (R-22)
  • дихлортетрафторэтан (R-114)
  • трихлортрифторэтан (R-113)

пауза

  • соответственно летучий
  • низкая температура кипения
  • низкое поверхностное натяжение
  • низкая вязкость
  • безреактивный (стабильный)
  • нетоксичен (пары могут вызывать раздражение)
  • не вызывает коррозии
  • не канцерогенный
  • негорючий

Стабильная? да.Слишком стабильно! Остается и накапливается в атмосфере. Сдвигает равновесие между O 2 и O 3 в стратосфере. глобальное потепление. Производство хлорфторуглеродов (ХФУ) в развитых странах прекратилось в 1995 году.

Производство R-12 было остановлено Законом о чистом воздухе 1 ​​января 1996 года. Сегодня оставшиеся запасы представляют собой продукт, который был восстановлен и возвращен в химически чистое состояние в соответствии со стандартом ARI-700. Стандарт ARI — это, по сути, новая спецификация.Лица, утверждающие, что поставки первичного продукта все еще доступны, вероятно, нереальны, поскольку большая часть запасов была исчерпана в первый год. Публичное право Министерства обороны США запрещает покупку R-12, за исключением существующих систем, когда техническая часть считает, что модернизация запрещена. Для приобретения этого продукта требуется одобрение высшего руководства или высшего руководства.

Торговые наименования CFC

торговое наименование корпорация
Арктон Империал Кемикалз
Дайфлон Daikin Industries
Эскимон ????
Forane Эльф Атохим
Фреон Du Pont
Фриген Hoechst
Генетрон Сигнал союзников
торговое наименование корпорация
Галон ASP Международный
Isceon Рона-Пуленк
Изотрон Пенсильванская соль
Jeffcool Джефферсон Кемикал
Кальтрон Бенкизер
Хладон ????
Ucon Юнион Карбид
Свойства фреона 12
(25 ° C, 1 атм, если не указано иное)
недвижимость значение
родовое наименование R-12
химическое наименование дихлордифторметан
химическая формула CF 2 C 2
молекулярная масса 120.913 u
цвет нет
запах эфироподобный
воспламеняемость не
предел профессионального воздействия 1000 часов вечера
точка кипения −29,75 ° С
точка плавления −158 ° С
критическая температура 111.97 ° С
критическое давление 4136 кПа
Давление насыщенного пара 652 кПа
плотность, жидкость 1311 кг / м 3
плотность, пар 36,83 кг / м 3
удельная теплоемкость, жидкость 971 Дж / кг K
удельная теплоемкость, пар 617 Дж / кг K
скрытая теплота парообразования 139.3 кДж / кг
теплопроводность, жидкость 0,0743 Вт / м K
теплопроводность, пар 0,00958 Вт / м K
вязкость (+15 ° C) 0,20 мПа с
Физические свойства некоторых важных хладагентов Источник: Уильям Гумпрехт, Государственный университет Кеннесо
недвижимость аммиак диоксид углерода диоксид серы фреон 12
формула NH 3 CO 2 СО 2 CF 2 Класс 2
молекулярная масса 17 44 64 121
нормальная температура кипения (° C) −34 −78 −10 −30
скрытая теплота (кДж / моль) 24 25 25 22
легковоспламеняющиеся да
давление при 0 ° C (атм) 4 35 2 3
давление при 50 ° C (атм) 20 > 60 9 12

Холодильник — Energy Education

Рис. 1: Холодильник отводит тепло из своего внутреннего пространства в результате выполнения работы. [1]

Холодильник — это открытая система, которая отводит тепло из закрытого пространства в более теплое место, обычно на кухню или в другую комнату. Отвод тепла из этой области снижает температуру, позволяя еде и другим предметам оставаться прохладными. Кажется, что холодильники нарушают второй закон термодинамики, но основная причина, по которой они этого не делают, заключается в том, что они необходимы в качестве входных данных для системы. По сути, это тепловые насосы, но они работают для охлаждения региона, а не для его нагрева. [2]

Как они работают

Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда будет спонтанно перетекать от горячего к холодному, и никогда наоборот. Холодильник заставляет тепло переходить от холодного к горячему, выполняя работу, которая охлаждает пространство внутри холодильника. Для этого нужно выполнить следующие шаги, которые можно визуализировать с помощью рисунка 1: [3]

  • Вводится работа ([math] W_ {in} [/ math]), которая сжимает хладагент, повышая его температуру выше температуры в помещении.
  • Тепло течет от этой охлаждающей жидкости к воздуху в помещении ([math] Q_H [/ math]), снижая температуру охлаждающей жидкости.
  • Хладагент расширяется и остывает ниже температуры внутри холодильника.
  • Тепло от холодильника течет к охлаждающей жидкости ([math] Q_C [/ math]), понижая температуру внутри.

Этот процесс является циклическим и позволяет холодильникам работать столько, сколько необходимо. Работа, необходимая для ввода в систему, определяется уравнением

[math] W_ {in} = Q_H-Q_C [/ math]

с переменными, показанными на рисунке 1.Это уравнение показывает, что холодильник должен отвести в комнату на больше тепла, чем отводит изнутри. Это имеет большое значение для того, сможете ли вы охладить комнату, оставив дверцу холодильника открытой. [2]

Эффективность

Эффективность холодильника за последние годы значительно повысилась. Сегодня американские холодильники потребляют менее 500 кВтч / год, что намного меньше, чем типичные 1800 кВтч в 1972 году. Улучшения были сделаны и продолжают вноситься в изоляцию, эффективность компрессора, теплообмен в испарителе и конденсаторе, вентиляторы и другие компоненты. холодильник. [4]

Холодильники, сертифицированные Energy Star в США, должны потреблять на 20% меньше электроэнергии, чем минимальный стандарт США для холодильников. Существует калькулятор (который можно найти здесь), который позволяет рассчитать годовую экономию от холодильника, сертифицированного Energy star, по сравнению с вашей моделью, исходя из того, сколько вы платите за электроэнергию. [5]

Коэффициент полезного действия (КПД)

основная статья

Для холодильников производитель хотел бы сделать помещение более холодным, выполняя как можно меньше работы.Выполняя небольшую работу по охлаждению прибора, холодильник может поддерживать желаемую температуру при меньшем потреблении электроэнергии, тем самым экономя деньги владельца. Число, описывающее эту идею, — это коэффициент производительности, [math] K [/ math], который, по сути, является мерой эффективности. Уравнение для него: [2]

[math] K = \ frac {Q_C} {W_ {in}} [/ math]

Чем выше это значение, тем лучше, потому что это означает, что для охлаждения холодильника выполняется меньше работы.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Холодильник

— Energy Education

Рис. 1: Холодильник отводит тепло из своего внутреннего пространства в результате выполнения работы. [1]

Холодильник — это открытая система, которая отводит тепло из закрытого пространства в более теплое место, обычно на кухню или в другую комнату. Отвод тепла из этой области снижает температуру, позволяя еде и другим предметам оставаться прохладными. Кажется, что холодильники нарушают второй закон термодинамики, но основная причина, по которой они этого не делают, заключается в том, что они необходимы в качестве входных данных для системы. По сути, это тепловые насосы, но они работают для охлаждения региона, а не для его нагрева. [2]

Как они работают

Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда будет спонтанно перетекать от горячего к холодному, и никогда наоборот. Холодильник заставляет тепло переходить от холодного к горячему, выполняя работу, которая охлаждает пространство внутри холодильника. Для этого нужно выполнить следующие шаги, которые можно визуализировать с помощью рисунка 1: [3]

  • Вводится работа ([math] W_ {in} [/ math]), которая сжимает хладагент, повышая его температуру выше температуры в помещении.
  • Тепло течет от этой охлаждающей жидкости к воздуху в помещении ([math] Q_H [/ math]), снижая температуру охлаждающей жидкости.
  • Хладагент расширяется и остывает ниже температуры внутри холодильника.
  • Тепло от холодильника течет к охлаждающей жидкости ([math] Q_C [/ math]), понижая температуру внутри.

Этот процесс является циклическим и позволяет холодильникам работать столько, сколько необходимо. Работа, необходимая для ввода в систему, определяется уравнением

[math] W_ {in} = Q_H-Q_C [/ math]

с переменными, показанными на рисунке 1.Это уравнение показывает, что холодильник должен отвести в комнату на больше тепла, чем отводит изнутри. Это имеет большое значение для того, сможете ли вы охладить комнату, оставив дверцу холодильника открытой. [2]

Эффективность

Эффективность холодильника за последние годы значительно повысилась. Сегодня американские холодильники потребляют менее 500 кВтч / год, что намного меньше, чем типичные 1800 кВтч в 1972 году. Улучшения были сделаны и продолжают вноситься в изоляцию, эффективность компрессора, теплообмен в испарителе и конденсаторе, вентиляторы и другие компоненты. холодильник. [4]

Холодильники, сертифицированные Energy Star в США, должны потреблять на 20% меньше электроэнергии, чем минимальный стандарт США для холодильников. Существует калькулятор (который можно найти здесь), который позволяет рассчитать годовую экономию от холодильника, сертифицированного Energy star, по сравнению с вашей моделью, исходя из того, сколько вы платите за электроэнергию. [5]

Коэффициент полезного действия (КПД)

основная статья

Для холодильников производитель хотел бы сделать помещение более холодным, выполняя как можно меньше работы.Выполняя небольшую работу по охлаждению прибора, холодильник может поддерживать желаемую температуру при меньшем потреблении электроэнергии, тем самым экономя деньги владельца. Число, описывающее эту идею, — это коэффициент производительности, [math] K [/ math], который, по сути, является мерой эффективности. Уравнение для него: [2]

[math] K = \ frac {Q_C} {W_ {in}} [/ math]

Чем выше это значение, тем лучше, потому что это означает, что для охлаждения холодильника выполняется меньше работы.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Холодильник

— Energy Education

Рис. 1: Холодильник отводит тепло из своего внутреннего пространства в результате выполнения работы. [1]

Холодильник — это открытая система, которая отводит тепло из закрытого пространства в более теплое место, обычно на кухню или в другую комнату. Отвод тепла из этой области снижает температуру, позволяя еде и другим предметам оставаться прохладными. Кажется, что холодильники нарушают второй закон термодинамики, но основная причина, по которой они этого не делают, заключается в том, что они необходимы в качестве входных данных для системы. По сути, это тепловые насосы, но они работают для охлаждения региона, а не для его нагрева. [2]

Как они работают

Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда будет спонтанно перетекать от горячего к холодному, и никогда наоборот. Холодильник заставляет тепло переходить от холодного к горячему, выполняя работу, которая охлаждает пространство внутри холодильника. Для этого нужно выполнить следующие шаги, которые можно визуализировать с помощью рисунка 1: [3]

  • Вводится работа ([math] W_ {in} [/ math]), которая сжимает хладагент, повышая его температуру выше температуры в помещении.
  • Тепло течет от этой охлаждающей жидкости к воздуху в помещении ([math] Q_H [/ math]), снижая температуру охлаждающей жидкости.
  • Хладагент расширяется и остывает ниже температуры внутри холодильника.
  • Тепло от холодильника течет к охлаждающей жидкости ([math] Q_C [/ math]), понижая температуру внутри.

Этот процесс является циклическим и позволяет холодильникам работать столько, сколько необходимо. Работа, необходимая для ввода в систему, определяется уравнением

[math] W_ {in} = Q_H-Q_C [/ math]

с переменными, показанными на рисунке 1.Это уравнение показывает, что холодильник должен отвести в комнату на больше тепла, чем отводит изнутри. Это имеет большое значение для того, сможете ли вы охладить комнату, оставив дверцу холодильника открытой. [2]

Эффективность

Эффективность холодильника за последние годы значительно повысилась. Сегодня американские холодильники потребляют менее 500 кВтч / год, что намного меньше, чем типичные 1800 кВтч в 1972 году. Улучшения были сделаны и продолжают вноситься в изоляцию, эффективность компрессора, теплообмен в испарителе и конденсаторе, вентиляторы и другие компоненты. холодильник. [4]

Холодильники, сертифицированные Energy Star в США, должны потреблять на 20% меньше электроэнергии, чем минимальный стандарт США для холодильников. Существует калькулятор (который можно найти здесь), который позволяет рассчитать годовую экономию от холодильника, сертифицированного Energy star, по сравнению с вашей моделью, исходя из того, сколько вы платите за электроэнергию. [5]

Коэффициент полезного действия (КПД)

основная статья

Для холодильников производитель хотел бы сделать помещение более холодным, выполняя как можно меньше работы.Выполняя небольшую работу по охлаждению прибора, холодильник может поддерживать желаемую температуру при меньшем потреблении электроэнергии, тем самым экономя деньги владельца. Число, описывающее эту идею, — это коэффициент производительности, [math] K [/ math], который, по сути, является мерой эффективности. Уравнение для него: [2]

[math] K = \ frac {Q_C} {W_ {in}} [/ math]

Чем выше это значение, тем лучше, потому что это означает, что для охлаждения холодильника выполняется меньше работы.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Холодильник

— Energy Education

Рис. 1: Холодильник отводит тепло из своего внутреннего пространства в результате выполнения работы. [1]

Холодильник — это открытая система, которая отводит тепло из закрытого пространства в более теплое место, обычно на кухню или в другую комнату. Отвод тепла из этой области снижает температуру, позволяя еде и другим предметам оставаться прохладными. Кажется, что холодильники нарушают второй закон термодинамики, но основная причина, по которой они этого не делают, заключается в том, что они необходимы в качестве входных данных для системы. По сути, это тепловые насосы, но они работают для охлаждения региона, а не для его нагрева. [2]

Как они работают

Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда будет спонтанно перетекать от горячего к холодному, и никогда наоборот. Холодильник заставляет тепло переходить от холодного к горячему, выполняя работу, которая охлаждает пространство внутри холодильника. Для этого нужно выполнить следующие шаги, которые можно визуализировать с помощью рисунка 1: [3]

  • Вводится работа ([math] W_ {in} [/ math]), которая сжимает хладагент, повышая его температуру выше температуры в помещении.
  • Тепло течет от этой охлаждающей жидкости к воздуху в помещении ([math] Q_H [/ math]), снижая температуру охлаждающей жидкости.
  • Хладагент расширяется и остывает ниже температуры внутри холодильника.
  • Тепло от холодильника течет к охлаждающей жидкости ([math] Q_C [/ math]), понижая температуру внутри.

Этот процесс является циклическим и позволяет холодильникам работать столько, сколько необходимо. Работа, необходимая для ввода в систему, определяется уравнением

[math] W_ {in} = Q_H-Q_C [/ math]

с переменными, показанными на рисунке 1.Это уравнение показывает, что холодильник должен отвести в комнату на больше тепла, чем отводит изнутри. Это имеет большое значение для того, сможете ли вы охладить комнату, оставив дверцу холодильника открытой. [2]

Эффективность

Эффективность холодильника за последние годы значительно повысилась. Сегодня американские холодильники потребляют менее 500 кВтч / год, что намного меньше, чем типичные 1800 кВтч в 1972 году. Улучшения были сделаны и продолжают вноситься в изоляцию, эффективность компрессора, теплообмен в испарителе и конденсаторе, вентиляторы и другие компоненты. холодильник. [4]

Холодильники, сертифицированные Energy Star в США, должны потреблять на 20% меньше электроэнергии, чем минимальный стандарт США для холодильников. Существует калькулятор (который можно найти здесь), который позволяет рассчитать годовую экономию от холодильника, сертифицированного Energy star, по сравнению с вашей моделью, исходя из того, сколько вы платите за электроэнергию. [5]

Коэффициент полезного действия (КПД)

основная статья

Для холодильников производитель хотел бы сделать помещение более холодным, выполняя как можно меньше работы.Выполняя небольшую работу по охлаждению прибора, холодильник может поддерживать желаемую температуру при меньшем потреблении электроэнергии, тем самым экономя деньги владельца. Число, описывающее эту идею, — это коэффициент производительности, [math] K [/ math], который, по сути, является мерой эффективности. Уравнение для него: [2]

[math] K = \ frac {Q_C} {W_ {in}} [/ math]

Чем выше это значение, тем лучше, потому что это означает, что для охлаждения холодильника выполняется меньше работы.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Для чего нужна физика?

«Для чего нужна физика?»

Дополнительный кредит доступен в конце этой страницы.Пожалуйста, ответьте до 9:00 понедельника, 18 сентября

, 2000.


Холодильники

Сохранять спокойствие — одна из основных потребностей нашего общества. Сохранение прохлады летом позволяет нам быть более продуктивными, а охладить пищу позволяет нам дольше хранить ее и наслаждаться продуктами, выращенными в других частях света. Кроме того, многие важные лекарства необходимо хранить в прохладном месте. Агентства по оказанию помощи должны внимательно следить за наличием рефрижераторов и рефрижераторов, чтобы гарантировать, что медицинские товары могут доставляться в удаленные части мира в целости и сохранности.Эта система известна как «холодовая цепь».

Центральным элементом в работе холодильника (или морозильника) является жидкость, называемая хладагентом или, иногда, рабочей жидкостью . Конечно, одни хладагенты работают лучше, чем другие. Самый эффективный Хладагенты, которые были обнаружены на сегодняшний день, принадлежат к семейству фреонов, которое включает CCl 2 F 2 (FREON-12), CCl F 3 (FREON-13) и многие другие. Эти материалы известны как хлорфторуглероды (CFC).К сожалению, недавно стало очевидно, что эти химические вещества разрушают озоновый слой Земли.

В холодильнике (или кондиционере) хладагент образует «контур», позволяющий «перекачивать» тепло из более прохладной области (внутри холодильника) в более теплую область (кухня).

Чтобы увидеть, как это работает, мы начнем с рассмотрения этой «схемы». Основными частями являются компрессор, змеевики конденсатора, расширительный клапан и хладагент.

Начнем с хладагента в газообразном состоянии, когда он уходит. более прохладный интерьер «холодильника». Компрессор, использующий энергию из розетки, адиабатически сжимает газ. Это повышает его температуру и заставляет его попасть в змеевики конденсации (расположенные на задней панели большинства холодильников). Для адиабатического процесса изменение температуры можно рассчитать с помощью

Т 2 = Т 1 (V 1 / V 2 ) -1

где T 1 и V 1 — начальная температура и давление, а T 2 , V 2 — конечная температура и давление.

По мере продвижения сжатого газа в змеевики конденсатора его температура выше, чем температура окружающего воздуха (то есть вашей кухни). Таким образом, тепло будет выходить из хладагента и уноситься воздухом. (Это шаг, на котором холодильник нагревает кухню). Как следует из названия, во время этого процесса хладагент конденсируется, поэтому на следующей стадии он находится в жидком состоянии.

Жидкость возвращается в холодильник через расширительный клапан.Здесь быстрое падение давления охлаждает хладагент и позволяет ему вернуться в газообразное состояние.

Теперь температура хладагента ниже, чем внутри холодильник. Из воздуха внутри отсека будет течь тепло. в гораздо более холодное вещество, текущее через змеевик. Наконец, «цепь» замыкается; хладагент снова поступает в компрессор.

Этот процесс показывает важность выбора подходящего хладагента. для работы: он должен поддерживать жидкое состояние, пока падение до температуры намного ниже точки замерзания воды.FREON-12 (наиболее часто используемый хладагент из фреона семейство) имеет температуру замерзания -158 ° C. Он также должен иметь точку кипения несколько ниже комнатной температуры и достаточно низкую теплоту парообразования, чтобы в расширительном клапане происходил частичный фазовый переход. Он также должен иметь низкую токсичность (поскольку они могут случайно высвободиться дома или в машине), и он должен иметь низкую вязкость, чтобы свободно перемещаться по системе.

Как мы уже упоминали выше, члены семейства фреонов наносят вред озоновому слою в верхних слоях атмосферы Земли; так почему бы нам не найти другой хладагент, который может выполнять ту же работу, не нанося ущерба окружающей среде? Усилия по достижению этого продолжаются, и для многих приложений были найдены жизнеспособные альтернативы.Однако многие другие были отвергнуты либо из-за того, что они не обеспечивают достаточной охлаждающей способности, либо из-за того, что их воздействие на окружающую среду так же плохо или хуже, чем у фреона. Некоторые хладагенты, такие как R-409A и EC-12a, были одобрены. EPA (Агентство по охране окружающей среды), и хотя не столь же эффективны, как CFC-12 и его собратья, не создают такой долгой термин угроза миру, в котором мы живем.

Не верьте всему, что читаете! На веб-сайте холодильника была найдена следующая цитата:

«С точки зрения энергии или физических сил, холода не существует.Холод — это просто слово, описывающее отсутствие тепла по сравнению с чем-то другим. Если мы говорим или наблюдаем, что один объект холоднее другого, это на самом деле означает, что объект содержит меньше тепла.

Однако существует такое понятие, как тепло. Тепло — это физическая сила, форма энергии, которая может передаваться от одного объекта к другому. Такие термины, как холод и тепло, — это просто слова, используемые для описания относительного уровня тепла ».




Вы можете получить больше информации по этой теме в Интернете.Вот несколько поисковых систем

1. Альта Виста

2. Google

3. Северное сияние

4. Спросите Дживса

5. Infoseek

А вот несколько хороших ссылок, с которых можно начать.

1. 2. 3. 4. 5.


исследовательских вопроса (1 балл за каждый дополнительный балл!)

  • Зачем нужен озоновый слой?
  • Назовите четыре распространенных использования фреона (кроме холодильников / морозильников)?
  • Что не так с утверждением «Не верьте всему, что вы читаете».Что в этом хорошего?
  • Мощность больших систем охлаждения иногда указывается в тоннах, что это значит?

Создание этого сайта стало возможным благодаря финансированию Национального научного фонда (DUE-9981111).
© 2001 А. Гаврин и Г. Новак, все права защищены.

Холодильники и кондиционеры

Если бы у вас был холодильник в закрытой, хорошо изолированной комнате, и вы оставляли дверцу холодильника открытой на долгое время, что бы случилось с температурой в комнате?

  1. Увеличилось бы
  2. Уменьшится
  3. Он останется прежним

Со временем в комнате станет теплее.Когда вы впервые открываете дверцу холодильника и выходит холодный воздух, комната временно немного остывает. Тогда холодильник будет работать, чтобы охладить внутреннюю часть холодильника. Как мы увидим, от охлаждающих змеевиков холодильника в комнату передается больше тепла, чем отводится изнутри холодильника — это в конечном итоге согреет комнату.

Любое устройство, такое как холодильник или кондиционер, которое отводит тепло из холодной области и передает его в горячую область, по сути является тепловой машиной в обратном направлении.В системе выполняется работа W, в результате чего тепло Q c передается из области с более низкими температурами. Тепло Q h передается из системы при более высокой температуре.

За счет сохранения энергии:

W + | Q c | = | Q h |

Холодильник или кондиционер состоит из жидкости, прокачиваемой через закрытую систему. Цикл включает четыре шага.

  1. Жидкость проходит через сопло и расширяется в область низкого давления.По сути, это адиабатическое расширение — жидкость испаряется и остывает.
  2. Холодный газ холоднее, чем внутри холодильника, поэтому тепло передается от холодильника к газу естественным образом. Это происходит при постоянном давлении, поэтому это изобарическое расширение.
  3. Газ поступает в компрессор, где и выполняется большая часть работы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *