Холодильник устройство и принцип работы: Холодильник — урок. Физика, 8 класс.

Принцип работы бытового холодильника

Как работает холодильник?

Холодильники, которые стоят в большинстве квартир — компрессионные. Если говорить простыми словами, то принцип работы бытового компрессионного холодильника следующий: тепло отводится из холодильной камеры в окружающее пространство в результате чего температура в камере падает, а в помещении, где стоит холодильник, едва заметно повышается.

 

Что в холодильнике отвечает за реализацию этого процесса?

Хладагент — вещество с высоким уровнем текучести и низкой температурой кипения и испарения. Хладагент отвечает в холодильнике за перенос тепла от испарителя к конденсатору.

Компрессор — устройство, которое обеспечивает циркуляцию хладагента по системе холодильника. Холодильник может иметь один или два компрессора.

Испаритель забирает тепло из холодильной камеры.

Конденсатор

отдает тепло в окружающую среду.

Теплообменник выравнивает температуру хладагента на выходе из испарителя и конденсатора для повышения производительности холодильника и предотвращения попадания жидкого хладагента в компрессор (что может привести к его неисправности).

Терморегулятор поддерживает температуру на нужном уровне, запуская работу системы, когда температура становится выше заданного уровня и выключая ее, когда камера охлаждается до необходимой температуры. В свою очередь состоит из термодатчика, который замеряет температуру и непосредственно регулятора.

Также в холодильнике есть дополнительные детали и системы, которые обеспечивают его работу и удобство эксплуатации. Например, система освещения, система автоматического оттаивания и т. д.

 

Теплоизоляция и герметичность

Энергоэффективность холодильника напрямую зависит от качества теплоизоляции и герметичности холодильной камеры.

Теплоизоляцию обеспечивают двойные стенки и дверь, заполненные внутри различными теплоизолирующими материалами, например, вспененным полиуретаном, полистиролом и т. д. За герметичность отвечают уплотнители с магнитными вставками, расположенные по периметру двери.

Более подробно узнать о работе основных деталей и систем холодильника вы можете в соответствующих статьях на нашем сайте. А если какая-то система вышла из строя и вам требуется ремонт холодильника, то вы всегда можете обратиться к специалистам «ПластХладо», которые помогут решить проблему.

Принцип работы холодильника: кратко и понятно

Обычный бытовой холодильник знаком всем, но далеко не все знают принцип его работы или хотя бы название основных частей. Не вдаваясь глубоко в технические детали и основы кратко опишем принцип работы холодильника, стараясь объяснить всё лёгким и понятным языком.

Главным устройством любой модели холодильника является компрессор. Основное его назначение осуществлять циркуляцию вещества, которое называется фреон. Фреон — это хладагент имеющий два агрегатных состояния: жидкое и газообразное. Внутри холодильника фреон циркулирует по трубкам, подключённым к компрессору, который сжимает и перекачивает пары фреона.

Выходит хладагент из компрессора в нагнетающую трубку, на выходе создаётся большое давление из-за чего эта трубка сильно нагревается. Приложив к ней руку, особенно в момент работы компрессорного двигателя, можно обжечься, по этой причине не касайтесь трубки.

Части и устройство холодильника

Есть в холодильнике и такой элемент, как контур обогрева. Расположен он внутри корпуса дверцы морозильной камеры. Сделано это с целью обеспечить эластичность уплотнителя, который обеспечивает герметичность морозилки. Поскольку при отрицательной температуре, которая обеспеченна в морозилке, уплотнитель менее эластичен, а отсюда получается меньшая плотность прилегания дверцы к морозильной камере.

Ещё одна техническая составляющая холодильника это конденсатор. Если кратко, то собой он представляет решётку, которая размещена на задней части холодильника. Функция конденсатора — превратить нагретый фреон, имеющий газообразное состояние, в холодный и жидкий. Хладагент проходя по трубкам конденсатора остывает образовывая капли, такой процесс называется конденсацией. Как несложно догадаться конденсатор получил своё название благодаря данному физическому процессу.

Помимо описанных компонентов в холодильниках есть и следующие элементы:

1. фильтр-осушитель;
2. капиллярная трубка;
3. испаритель;
4. всасывающая трубка.

Первый элемент нужен для от фильтровки влаги, которая есть во фреоне на момент заправки его в систему холодильника. Следующий по списку элемент капиллярная трубка, которая нужна для обеспечения разницы давлений в системе. Кратко скажем, что она разделяет систему на холодные и горячие трубки. Сама трубка из-за своей толщины больше похожа на провод, не зная того что это на самом деле трубка, действительно можно её воспринять как оголённые провод.

Испаритель — это именно та часть холодильника, которая образует холод. Представляет он из себя трубки, имеющие отрицательную температуру когда компрессор работает. В испарителе фреон который был в жидком виде в капиллярных трубках, переходит в газообразное состояние. То есть, в испарителе жидкий хладагент начинает испаряться, что и приводит к образованию холода внутри холодильника. Всасывающая трубка по факту это просто окончание трубки испарителя которая входит в компрессор.

Такой круговорот фреона является причинной появления холода внутри холодильника. Вот так кратко можно рассказать о принципе работы холодильника. Вещь — несложная, но технологичная. Современная техника дополнительно напичкана электроникой, которая для основной задачи холодильника ненужна. Она регулирует и контролирует работу основных узлов агрегата.

Устройство и принцип работы Двухкамерного холодильника

В двухкамерных моделях холодильников между холодильной и морозильной камерами находится теплоизолирующая перегородка. Каждый отсек оснащен собственным испарителем, который представляет собой лист алюминия с каналами или несколько полок с трубопроводами. Довольно часто трубопроводы морозилки располагаются под стенками камеры.

Воздухоохладитель холодильного отсека чаще выполняется в виде алюминиевого листа с каналами, который расположен вертикально. В некоторых моделях используется лист с трубопроводами, размещаемый на задней стенке или внутри нее, так называемый запененный испаритель. Сзади него находится нагреватель, который подключен к термостату, как правило, параллельно.

Принцип работы

Когда холодильник включен, при помощи компрессора происходит подача фреона в морозильную камеру. Жидкий газ, очутившись в воздухоохладителе, закипает и начинает испаряться, при этом снижается температура поверхности воздухоохладителя. Сначала осуществляется охлаждение на участке, где капиллярная трубка входит в охладитель воздуха, постепенно охлажденный фреон по каналам перемещается к выходу.

Процесс будет продолжаться до тех пор, пока температура испарителя не достигнет минусового значения. При этом жидкий фреон не попадает в воздухоохладитель холодильной камеры, в ней охлаждение продуктов не происходит.

После полного обмерзания воздухоохладителя морозилки начинается поступление хладагента в испаритель холодильного отсека. Там он закипает, вследствие чего температура испарителя снижается до 14°С. Когда этот момент наступает, термостат отключает мотор-компрессор.

Традиционно в холодильных отсеках с небольшим объемом размещают компактный воздухоохладитель, габариты которого существенно меньше, чем испарителя, установленного в морозильной камере. Поэтому температура воздуха в отсеке для охлаждения продуктов никогда не достигает отрицательного значения. Разумеется, если вся система работает корректно. В среднем температура в холодильном отсеке варьируется в пределах 4-6 °С.

Как только компрессор отключается, поверхность охладителя воздуха нагревается, в результате чего образовавшийся на нем иней начинает таять, а капельки воды стекают по специальному желобу в отверстие на задней стенке холодильной камеры. Подобные воздухоохладители именуют «плачущими». В некоторых моделях они оснащаются нагревателем, благодаря которому процесс оттаивания происходит значительно скорее.

Через некоторое время температуры воздуха и поверхности испарителя станут равными. Тут же произойдет запуск компрессора, получившего сигнал от термостата. Так как воздухоохладитель морозилки уже достиг минусовой температуры, фреон сразу поступит в испаритель холодильной камеры, поэтому продолжительность времени работы мотора будет существенно меньше.

Устройство холодильников — Ремонт холодильников на дому

1. Однокамерные холодильники

Устройство и принцип действия холодильного агрегата однокамерного холодильника.

В однокамерном холодильнике охлаждение холодильной камеры происходит от основного испарителя, который расположен в верхней части холодильного шкафа. Холодный воздух из испарителя падает вниз и охлаждает продукты холодильной камеры.

Для того, что бы охлаждение было не очень сильным, под основным испарителем устанавливают поддон с небольшими окошками, через которые холодный воздух от испарителя поступает в холодильную камеру. Приоткрывая и закрывая эти окошки можно регулировать температуру в холодильной камере.

Поскольку известно, что холодный воздух опускается вниз, то в однокамерных холодильниках морозильная камера расположена только в верхней части холодильного шкафа.

Холодильный агрегат однокамерного холодильника работает следующим образом: мотор-компрессор откачивает пары холодильного агента  из испарителя и нагнетает их в конденсатор. Здесь пары охлаждаются, конденсируются и переходят в жидкую фазу. Далее жидкий холодильный агент  через фильтр-осушитель и капиллярную трубку направляется в испаритель.

Выплёскиваясь в каналы испарителя, жидкий  холодильный агент  вскипает и начинает отбирать тепло от поверхности испарителя, тем самым охлаждая внутренний объём холодильника. Пройдя через испаритель, холодильный агент  выкипает и превращается в пар, который опять откачивается мотор-компрессором.

Цикл непрерывно повторяется до тех пор, пока температура на поверхности испарителя не достигнет необходимой величины, после чего терморегулятор выключит мотор-компрессор. Под действием окружающей среды температура в морозильной камере повышается, и терморегулятор снова включает мотор-компрессор.

Таким образом, внутри холодильника поддерживается необходимая температура. Для предотвращения образования конденсата на поверхности трубопровода всасывания на этот трубопровод по всей его длине припаивается капиллярная трубка.

При работе холодильника капиллярная трубка нагревается, соответственно нагревая трубопровод всасывания. На современных моделях холодильников капиллярная трубка находится внутри трубопровода всасывания.

2. Двухкамерные холодильники

Схема агрегата двухкамерного холодильника

Двухкамерный холодильник отличается от однокамерного наличием отдельных испарителей для холодильной и морозильной камер. В однокамерном холодильнике охлаждение холодильной камеры происходит от основного испарителя, который расположен в верхней части холодильного шкафа, холодный воздух от которого падает вниз и охлаждает продукты холодильной камеры.

В двухкамерном холодильнике камеры разделены теплоизолирующей перегородкой. Объем каждой камеры охлаждается своим испарителем.

Принцип действия агрегата двухкамерного холодильника следующий: холодильный агент, накачиваемый мотор-компрессором, проходит по конденсатору и капиллярной трубке, попадет в испаритель морозильной камеры, вскипает, и, испаряясь, начинает охлаждать поверхность испарителя.

При этом испарение жидкого холодильного агента и, соответственно, охлаждение начинается в месте входа капиллярной трубки в испаритель и постепенно продвигается по его каналам к выходу (см. рисунок ниже). Пока испаритель морозильной камеры не обмёрзнет до минусовой температуры, в испаритель холодильной камеры холодильный агент не поступает.

После обмерзания испарителя морозильной камеры жидкий холодильный агент начинает проникать в испаритель холодильной камеры, охлаждает его до температуры -14°С, после чего термостат, установленный на испарителе холодильной камеры, отключит мотор-компрессор.

После отключения мотора воздух в холодильной камере под воздействием окружающей среды постепенно нагревается, от этого нагревается испаритель холодильной камеры, и после нагрева испарителя до определённой температуры терморегулятор снова включает мотор-компрессор.

«Плачущий» испаритель.

Так обычно называют испаритель холодильной камеры в двухкамерных холодильниках. И вот почему: как правило, в относительно большой по объёму холодильной камере устанавливается испаритель небольшого размера (в несколько раз меньше, чем в морозильной камере), который обмерзает до температуры -14°С за довольно короткое время.

После чего чувствительный элемент терморегулятора, закреплённый на поверхности этого испарителя, даёт команду на отключение мотор-компрессора. За время работы мотора испаритель успевает охладить объём холодильной камеры до температуры +4°С.

После отключения мотор-компрессора воздух в холодильной камере начинает разогревать поверхность испарителя, и замерзший на нём слой инея тает и каплями стекает по испарителю в специальный лоток на стенке камеры. На фото ниже модели «плачущих» испарителей.

В двух-компрессорных холодильниках в одном корпусе устроены два самостоятельных холодильных прибора – холодильная камера и морозильная камера. Принцип действия полностью аналогичен выше описанному.

Что лучше, два компрессора или один?

Однозначного ответа на этот вопрос не существует, свои плюсы и минусы есть у обеих систем. Основным достоинством двухкомпрессорных моделей считается их повышенная экономичность — по сравнению с аналогичным по размеру однокомпрессорным аппаратом, двухкомпрессорный будет потреблять немного меньше электроэнергии. Разница в энергопотреблении не так велика, но если ее спроецировать на весь срок службы холодильника, то получится весьма существенная сумма. Это особенно актуально для европейских стран, стоимость электроэнергии в которых довольно высока. Кстати, наверное именно поэтому двухкомпрессорные модели производятся в основном в Европе.

С технической точки зрения повышенную экономичность двухкомпрессорных холодильников можно объяснить следующим образом. Как известно, двухкомпрессорные модели имеют независимую регулировку температуры в каждой камере, если система управления обнаруживает повышение температуры в одной из камер, то включается соответствующий этой камере маломощный экономичный компрессор, который выключается как только температура в камере достаточно понизится.

Однокомпрессорный холодильник не имеет раздельной регулировки. И если надо понизить температуру в холодильной камере, приходится включать единственный, относительно мощный и энергоемкий компрессор, который одновременно с охлаждением холодильной камеры будет вынужден совершать, возможно, ненужную в данный момент работу по дополнительному промораживанию морозилки, расходуя на это дополнительную электроэнергию.

К другим достоинствам двухкомпрессорной схемы, помимо уже упоминавшейся раздельной регулировки температуры в камерах, стоит отнести наличие полноценного режима суперзаморозки в морозильной камере, а также возможность отключить одну из камер, оставив работать другую (бывает полезно во время длительного отсутствия владельца). Кроме того, в силу определенных особенностей функционирования компрессионного холодильного агрегата, два маломощных компрессора создают меньше шума, чем один мощный. Соответственно, при прочих равных условиях, двухкомпрессорный холодильник будет работать немного тише.

Что касается однокомпрессорных аппаратов, то отсутствие всех вышеперечисленных благ компенсируется более низкой ценой самого холодильника, что в некоторых случаях является решающим фактором. Есть смысл упомянуть еще об одном типе холодильников, тем более, что он приобретает все большую популярность. Речь идет об однокомпрессорном аппарате, в холодильном агрегате которого дополнительно установлен специальный электромагнитный клапан, управляющий потоками хладагента, циркулирующего в агрегате. Благодаря наличию этого клапана, появилась возможность охлаждать камеры независимо друг от друга, не расходуя энергию компрессора на камеру, в данный момент времени не нуждающуюся в понижении температуры. Использование такой схемы позволяет достичь экономичности, сравнимой с экономичностью двухкомпрессорного холодильника.

В  подавляющем большинстве случаев холодильники  оснащенные системой No Frost и обслуживающие обе камеры, имеют один компрессор. Этот тип холодильников достаточно популярен, например, производственные программы таких фирм как Samsung, LG, Daewoo, Sharp, General Electric состоят, в основном, именно из таких аппаратов. Конструктивно подобные холодильники могут сильно отличаться друг от друга.

3. Холодильники NO FROST

Холодильники системы NO FROST отличаются от холодильников с обычной системой охлаждения тем, что в морозильной камере они не имеют привычного испарителя из металла, на который укладываются замораживаемые продукты.

Испаритель, который правильнее называть воздухоохладителем, в таких моделях скрыт за пластиковыми панелями, а холодильная камера вообще не имеет своего испарителя. Продукты в холодильниках NO FROST охлаждаются циркулирующим по камерам холодным воздухом, охлаждённым при прохождении через воздухоохладитель.

Конструктивно испаритель (воздухоохладитель) в холодильниках NO FROST в большинстве моделей холодильников внешне напоминает автомобильный радиатор

и может располагаться как в верхней, так и в нижней части морозильной камеры или за панелью на задней стенке этой камеры. За испарителем устанавливается вентилятор, который забирает воздух из морозильной и холодильной камер и прогоняет его через испаритель.

При прохождении через испаритель воздух охлаждается и по системе каналов направляется на охлаждаемые продукты. 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 (что у нас переводится как «без инея»), иней всё-таки образуется — просто его не видно, т.к. он образуется на закрытом от глаз испарителе. Периодически, раз в 8-16 часов, этот иней оттаивается нагревательными элементами, расположенными под испарителем или вмонтированы непосредственно в его конструкцию.

Командует оттайкой либо механический, либо электронный таймер. Подробнее о системе оттайки Вы можете узнать ниже на примере холодильника STINOL-104.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОТТАЙКОЙ ХОЛОДИЛЬНИКОВ NO FROST

На данной схеме не изображены пуско-защитное реле, датчик задержки вентилятора и некоторые другие элементы, чтобы не усложнять схему.

Условные обозначения:

• Пр — плавкий предохранитель;
• Т-Т — терморегулятор;
• 1, 2 и 3 — контакты таймера;
• МТ- моторчик таймера;
• R1 — нагреватель испарителя;
• R2 — нагреватель поддона каплепадения;
• ДП — датчик перегрева;
• МВ -мотор вентилятора;
• L 1 — индикаторная лампа.

Принцип работы:

При включении холодильника питание 220В подаётся на плавкий предохранитель ПР через включенные контакты термостата Т-Т, далее через контакты 1 и 2 таймера на мотор вентилятора и на мотор-компрессор.

Датчик перегрева в тёплом состоянии разомкнут, и ток через моторчик таймера не проходит, т.е. таймер в начале работы холодильника не работает. При понижении температуры в морозильной камере датчик перегрева, установленный на испарителе, замыкается, и таймер начинает отсчитывать время работы холодильника в режиме замораживания.

Отсчитав цикл замораживания, таймер размыкает контакты 1 и 2 и замыкает контакты 1 и 3. При этом разрывается цепь питания вентилятора и мотор-компрессора, и включаются нагреватели R1 и R2. Пока датчик перегрева замкнут, ток на моторчик таймера не поступает, и таймер не работает.

Температура на поверхности испарителя повышается, иней с него оттаивает, и из-за повышения температуры на испарителе размыкаются контакты датчика перегрева. Начинает работать моторчик таймера, и через некоторое время таймер размыкает контакты 1 и 3 и замыкает контакты 1 и 2. Запускается мотор-компрессор, вентилятор, и начинается цикл замораживания.

4. Принудительная заморозка (режим SUPER)

Режим принудительной заморозки продуктов применяется на морозильниках и двухкамерных холодильниках для замораживания большого количества тёплых продуктов.
Суть этого режима заключается в следующем: замораживаемые продукты, помещённые в морозильную камеру,  начинают охлаждаться с внешней части и лишь через некоторое время промерзают внутри.

Температура в холодильниках и морозильниках регулируется термостатом, или температурным датчиком, который отслеживает температуру либо самого испарителя, либо воздуха в морозильной камере, но не температуру замораживаемых продуктов.

И может случиться, что температура испарителя или воздуха в морозильной камере достигнет нужной для регулятора величины, и он отключит мотор-компрессор прежде, чем продукты промёрзнут насквозь.

Именно в таких случаях используется режим принудительной заморозки, при котором отключается регулятор температуры, и мотор-компрессор будет работать, без отключения, пока пользователь самостоятельно не отключит этот режим, убедившись в том, что продукты замёрзли.

Поскольку в режиме принудительной заморозки мотор-компрессор работает, без отключения, необходимо помнить, что такая работа мотора-компрессора более двух суток может привести к его поломке.

Включается режим принудительной заморозки (если он предусмотрен на данной модели холодильника или морозильника) специальной клавишей (кнопкой) или поворотом терморегулятора морозильной камеры по часовой стрелке до упора.

5. Обогрев дверного проёма

Обогрев дверного проёма применяется для предотвращения появления сконденсированной влаги на поверхности дверных проёмов. 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 + 30°С, а внутри морозильной камеры -18°С, то образование конденсата на торцах морозильного шкафа в местах прилегания уплотнительной резины практически неизбежно.

Хотя бывает, что на некоторых холодильниках функция электрического 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 называется энергосберегающей, так как в таких холодильниках обогрев проёма осуществляется при помощи электрических нагревательных элементов. Однако в большинстве современных холодильников обогрев дверного проёма осуществляется за счёт горячего хладагента, нагнетаемого мотор-компрессором в конденсатор холодильного агрегата.

В таких моделях горячий хладагент, нагнетаемый мотор-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.

6. 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 этот отсек представляет собой отдельную холодильную  камеру, которая обычно располагается между морозильной и холодильной камерами. В таком отделении влажность обычно не превышает 50% при температуре 0°С.

Благодаря таким условиям хранения многие продукты сохраняют свою свежесть в среднем в два-три раза дольше, чем в обычном холодильнике.

7. Зачем в некоторых холодильниках рядом с плачущим                    испарителем установлен вентилятор?

Этот вентилятор повышает эффективность теплообмена между воздухом холодильной камеры и поверхностью испарителя.

Принудительная циркуляция воздуха, которую обеспечивает вентилятор, позволяет точнее поддерживать заданную пользователем температуру во всем объеме холодильной камеры (особенно актуально для холодильных камер большого объема). Кроме того, значительно сокращается время, необходимое для охлаждения только что загруженных в камеру продуктов до температуры хранения.

8. Электронное управление или механическое, что лучше?

Электронная система управления, по сравнению с механической, имеет целый ряд преимуществ. Среди них более точное поддержание заданной температуры в камерах, возможность некоторой оптимизации процесса производства искусственного холода с целью повышения экономичности холодильника, предоставление пользователю целого перечня дополнительных функций и сервисов (индикация текущей температуры в камерах на электронном табло, звуковое и визуальное информирование о повышении температуры в камерах или неплотно закрытой двери, автоматическое отключение режима суперзаморозки по прошествии определенного времени и многое другое). Безусловно, если ориентироваться на технические характеристики и удобство пользования, то холодильники с электронной системой управления выглядят значительно привлекательнее своих «механических» собратьев.

Главным плюсом «механики» является простота и надежность. Конструкция механических приборов автоматики совершенствовалась на протяжении всей истории развития бытовых холодильников, и к настоящему моменту технология их производства отработана до мелочей. Механические устройства управления несколько дешевле электронных систем, а разработка холодильников на их основе требует меньших капиталовложений и происходит быстрее. В итоге, холодильник с механическим управлением оказывается дешевле аналогичного по размерам «электронного» аппарата.

Кроме того, в отличии от электроники, механические приборы практически нечувствительны к различным нестабильностям сетевого напряжения.

Следует учитывать и тот факт, что ремонт холодильника, оборудованного электроникой, как правило, обходится дороже. А необходимые для ремонта электронные комплектующие иногда приходится предварительно заказывать из-за границы, в то время, как для «механики» обычно все есть в наличии.

Принцип работы и устройство холодильника

Современные холодильники бывают очень непохожи друг на друга. Существует множество типов их классификаций. Основным можно считать разделение холодильников по принципу действия:

• Компрессионный;
• Абсорбционный;
• Термоэлектрический;
• Пароэжекторный (с вихревым охладителем).

Наиболее часто в бытовых холодильниках в настоящее время используется компрессионный принцип. Поэтому кратко рассмотрим устройство и принцип действия холодильника этого типа.

Устройство холодильника Холодильник представляет собой изотермический шкаф с установленным в нем электрическим оборудованием. Герметичный шкаф изготавливается из ударопрочного пластика или листовой стали, покрытой белой эмалью. Внутри шкаф также может быть металлическим или пластмассовым.

Дверь состоит из двух панелей с расположенным между ними теплоизолятором. Для обеспечения герметичности по периметру внутренней стороны оснащают магнитным уплотнителем. В закрытом положении двери удерживаются с помощью магнитных, реже механических затворов. Вдоль стенок, низа и дна холодильника и под внутренней панелью двери проложена теплоизоляция. В качестве теплоизоляционных материалов используют штапельное стекловолокно, минеральный войлок, пенополистирол и пенополиуретан.

Компрессор – основной элемент холодильника, который закачивает и перегоняет хладагент в конденсатор и затем высасывает его пары из испарителя. В бытовых холодильниках может быть 1-2 компрессора.

Хладагентом – рабочим веществом, отнимающим тепло от объекта – чаще всего выступает фреон.

Конденсатор – металлическая трубка диаметром около 5 мм изогнутая, как правило, в виде «змейки», соединенную через 10-15 мм тонкими металлическими прутиками. В нем происходит переход фреона в жидкое состояние, во время которого в окружающую среду уходит избыточное тепло.

Фильтры-осушители, представляющие собой цилиндры с зауженными краями, устанавливаются в конденсаторе или недалеко от него. Они удаляют воду из системы и очищают фреон от механических загрязнений, образующихся во время эксплуатации.

Испаритель. Его действие противоположно действию конденсатора: при переходе в нем фреона в газообразное состояние поглощается тепло (выделяется холод). Внешний вид полностью аналогичен конденсатору. Может располагаться внутри камер холодильника или же встраиваться в стенки.

Капилляр – медная трубка длиной 1,5-3 м, установленная между испарителем и конденсатором, понижает давление проходящего через него фреона.

Пусковое реле служит для запуска и бесперебойной работы компрессора, а также защищает от перепадов напряжения.

Терморегуляторы (датчики температуры) отслеживают температуру внутри холодильной камеры. Они работают в определенном температурном коридоре, и когда температура выходит за его границы, то включают или отключают компрессор.

Крыльчатки обеспечивают циркуляцию воздуха внутри камеры холодильника.

Лампы, включающиеся автоматически при открытии дверцы холодильника, обеспечивают комфортное освещение внутри него.

Принцип работы холодильника
Холод образуется при изменении агрегатного состояния холодильного агента, циркулирующего по замкнутому контуру. Хладагент проходит четыре фазы:

• охлаждение и сжижение;
• расширение;
• испарение;
• нагревание и сжатие.

Рассмотрим, когда и как именно они происходят:

Компрессор выкачивает из испарителя пары фреона и отправляет их по нагнетательной трубке в конденсатор, где они охлаждаются до температуры окружающей среды и переходят в жидкое состояние. Из конденсатора фреон поступает в капиллярную трубку, предварительно пройдя фильтр-осушитель. В капилляре происходит его дросселирование (понижение давления), а затем он поступает в испаритель.
При низком давлении хладагент закипает и превращается в пар. Размеры и конструкция испарителя подобраны так, чтобы жидкость испарилась внутри него полностью. В процессе парообразования фреон забирает тепло от испарителя, вследствие чего происходит охлаждение внутреннего объема холодильной камеры. После этого холодильный агент опять отправляется в компрессор.

Цикл повторяется до тех пор, пока не сработает терморегулятор, останавливая работу компрессора. Через некоторое время под воздействием окружающей среды температура внутри холодильника снова достигает верхней границы температурного коридора, и терморегулятор запускает компрессор вновь.

В двухкамерных холодильниках, имеющих отдельные холодильную и морозильную камеры, охлаждение каждой из этих частей происходит своим отдельным испарителем. До тех пор, пока испаритель морозильного отделения не достигнет минусовой температуры, в холодильное отделение фреон не поступает.

Дата публикации: 14 апреля , 10:22

все статьи >>

Холодильники.

Виды и особенности. Устройство и работа

Холодильником называют устройство, поддерживающее низкую температуру внутри его корпуса. Это устройство имеет широкую область использования. В быту холодильники применяются для сохранности пищевых продуктов от порчи.

Конструкция и принцип работы

Устройство холодильника изображено на рисунке.

Принцип действия морозильных камер и холодильников ничем не отличается. Охлаждение происходит путем циркуляции специального газа внутри системы. Этот газ называют хладагентом, в качестве которого обычно применяют фреон.

Хладагент закачивается в компрессор (11), в котором сжимается. Далее он под давлением переходит в конденсатор (14), находящийся сзади устройства. Проходя через тонкие конденсаторные трубки, газ охлаждается и переходит в жидкое состояние, затем фильтруется в специальном фильтре и через трубку проникает в испаритель (16), выполненный в виде охлаждающих пластин, и находящийся сзади холодильника за корпусом. Испаритель связан трубками с морозильной камерой.

Температура кипения фреона менее ноля градусов. Он закипает в испарителе, и отнимает часть тепла из морозильной камеры, охлаждая продукты. Во время кипения жидкий фреон в испарителе переходит в газообразное состояние и поступает снова в компрессор. Вся система охлаждения герметична. Процесс снижения температуры в морозильной камере продолжается до достижения заданного параметра, при котором специальный регулятор отключает компрессор.

Классификация

Существует много видов холодильников, которые можно разделить по признакам.

По способу охлаждения:

• Компрессорные.
• Абсорбционные.
• Термоэлектрические.

Компрессорные холодильники

Это наиболее распространенный вид холодильников, которые используются практически в каждом доме. Основу его конструкции составляет компрессор, который выполняет циркуляцию хладагента в виде газа. При этом применяется свойство газа резко нагреваться во время сжатия, и быстро охлаждаться при расширении. Конструкция и работа этого устройства рассмотрена выше.

Существуют конструкции холодильников, оснащенных двумя компрессорами для повышенного отведения тепла от морозильной камеры и среднего охлаждения в отсеке для хранения продуктов с положительной температурой.

Абсорбционные

Такие устройства не слишком распространены. Их иногда используют водители в дальних рейсах. В качестве хладагента в этом устройстве работает раствор аммиака. Если рассматривать принцип его работы, то действие происходит так:

• В зоне разграничения раствор аммиака нагревается, и аммиак испаряется.
• Газ поступает в испаритель, в котором он расширяется и забирает тепло из отсека хранения продуктов.
• В это же время оставшийся раствор проходит в камеру абсорбции.
• После прохождения испарителя аммиак нагревается и поступает в абсорбционную камеру, в которой смешивается со слабым раствором аммиака, увеличивая его концентрацию. Место смешивания может обдуваться вентиляторами, либо охлаждаться естественным образом.

Образованный за один цикл раствор снова поступает в камеру нагревания, и циркуляция продолжается до достижения заданной температуры, необходимой для охлаждения продуктов.

У этой конструкции много недостатков, ограничивающих сферу применения. Концентрированный раствор аммиака слишком опасен для человека. Изготовители создают специальную защиту, которая защищает устройство от испарения аммиака в воздух. Эффективность работы абсорбционной установки невелика, охлаждение происходит медленно, что не дает возможности создавать большие камеры для заморозки.

Достоинствами абсорбционного охлаждающего устройства является то, что источником тепла могут служить электронагревательные ТЭНы, горючий газ, выхлопные газы автомобиля.

Термоэлектрические

В таких конструкциях используется принцип прямого поглощения тепла. В этом устройстве нет системы циркуляции, хладагента, различных переходов жидкости в газ и т.д. Охладителем служит полупроводниковая пластина, которая называется элементом Пельтье, и работает по следующему принципу: под действием электричества одна сторона пластины (элемента Пельтье) охлаждается, забирая тепло из камеры, а другая нагревается.

Недостатки

• Рабочий ток ограничен для предотвращения перегрузки блока питания.
• Существует предел разницы температур между внешней средой и камерой охлаждения. Например, если этот параметр равен 20 градусам, то летом при 30-градусной жаре продукты смогут охладиться только до +10 градусов.
• Существует также наименьшая температура, меньше которой элемент Пельтье не сможет охладиться. Дорогостоящие термоэлектрические установки способны охлаждать продукты только до -6 градусов.
• Тепло отводится медленно.

Эти недостатки не способствуют снижению популярности термоэлектрических холодильников, которые часто используются автомобилистами, а также путешественниками и туристами на природе.

По способу установки:

• Настольные устройства изготавливаются небольших габаритов, удобных для хранения продуктов и напитков в небольшом объеме.

• Настенные модели изготавливаются в виде навесных шкафов различных габаритов. Их удобно встраивать в интерьер кухонного гарнитура.

• Напольный вариант холодильника является наиболее популярным и знакомым всем людям. Они бывают с несколькими камерами и с разным числом дверок, с несколькими компрессорами. Этот вид имеет много исполнений.

• Встраиваемые модели используются в быту довольно редко. Его недостатком является обеспечение притока воздуха для охлаждения. При встраивании в мебель или другое место — это условие обеспечить не всегда удается.

По количеству камер:

• Однокамерные холодильники имеют небольшую стоимость, оснащены одной дверцей и небольшой морозильной камерой. Они нуждаются в своевременном размораживании.
• Двухкамерные модели производятся с разными исполнениями объемов холодильного и морозильного отделения. Если корпус оснащен двумя дверцами, то температура сохраняется дольше.
• Трехкамерные устройства появились недавно. Их достоинством является наличие вспомогательной температурной зоны для хранения продуктов.
• 4-х и 5-ти камерные могут оснащаться баром, влажной и сухой зоной свежести. Эти модели относятся к дорогостоящей технике.

Технические характеристики

Если вам необходимо приобрести холодильник, то для правильного выбора следует ознакомиться с параметрами этого устройства.

Размеры

• Маленькие холодильники имеют высоту не более 1,5 метров и ширину не больше 59 см. Они удобны для использования в офисе или на даче. Часто такие охлаждающие устройства устанавливают в квартирах для посуточной сдачи в аренду, либо в номерах гостиниц. Существуют холодильники с ограниченным функционалом (минибары для охлаждения напитков).
• Стандартные. Такие холодильники изготавливают шириной до 60 см и высотой до 1,8 метра. Это наиболее удобные устройства, разработанные для средней кухни, и для семьи из трех человек.
• Европейский стандарт. Размеры достигают 0,8 м в ширину и 2 метров в высоту. Это хороший вариант для большой просторной квартиры.
• Большие холодильники предназначены для семьи из 4-5 человек, оснащены несколькими дверцами, подходят для хранения любых продуктов, удобны в пользовании, так как имеют разделение на отсеки для разных типов продуктов. Высота их может достигать 2,1 метра, ширина 0,9 м.

Объем

Существует понятие полезного объема камеры, который может значительно отличаться от общего объема. Это связано с большими перегородками.

• 50 литров имеют объем небольшие модели высотой до 0,9 м, в работе они довольно шумные, и требуют частой разморозки.
• 350 литров чаще всего имеют двухкамерные холодильники, морозильная камера у них от 50 до 160 литров.
• 400 литров полезного объема имеют обычно трехкамерные холодильники с выдвижными ящиками.
• 500-800 литров имеют объем двухдверные большие шкафы с множеством дополнительных функций. Стоимость таких моделей довольно высока, и зависит от бренда производителя, объема и функциональности.

Холодильные камеры

• Для кратковременного хранения. В такой конструкции продукты можно хранить от 3 до 5 суток.
• Для длительного хранения. В них продукты можно хранить значительно дольше, но перед этим их заранее замораживают. Если в магазине хозяйка часто приобретает уже замороженные мясные или рыбные продукты, то такие камеры наиболее подходящие для хранения.
• Для охлаждения или заморозки. В их отделах можно хранить разные продукты, купленные в незамороженном виде.
• Для быстрой заморозки. Шоковое замораживание происходит за 1-1,5 часа. Если вы часто своими руками готовите продукты, которые необходимо быстро замораживать, то эта камера будет оптимальным выбором.

Морозильные камеры

Условно температурный режим в морозильных камерах обозначают звездочками:

• * — температура до -6 градусов, продукты можно хранить до 1 недели. Для длительного хранения пищи эта камера не подходи.
• ** — температура в камере достигает -12 градусов, и продукты можно хранить до одного месяца.
• *** — эта камера уже подходит для длительного хранения до трех месяцев, и температура в ней опускается до -18 градусов.
• **** — в такой морозильной камере температура может достигать -24 градусов, и продукты способны сохранять свои вкусовые качества до 1 года. Можно выполнять заготовку рыбы, мяса или ягод.

Системы размораживания

• Ручная. Это наиболее простая и дешевая система разморозки. При этом размораживается морозильная и холодильная камеры. Компрессор отключают, ледяной налет тает, и стекает в отведенную емкость.
• «No Frost». Эта система применяется в дорогостоящих моделях, и переводится с английского как «без инея». Она может использоваться как в морозильных, так и в холодильных камерах. Во время работы холодильника на стенках камеры не образуется ледяного и снежного налета, холодный воздух распределяется равномерно по объему камеры с помощью специального вентилятора.

Дополнительные функции

• Сохранение холода. При отсутствии электроэнергии холод долго сохраняется.
• Антибактериальное покрытие. На стенках камеры применяют особое покрытие с содержанием серебра, не допускающее размножение бактерий.
• Телевизор. Эта опция применяется только в больших дорогостоящих конструкциях. Размер экрана телевизора не более 15 дюймов.
• Генератор льда.
• Защита от детей. Эта функция позволяет заблокировать панель управления или дверцу холодильника.
• Зона свежести. Имеется отдельный отсек с нулевой температурой.
• Индикатор открытой двери. Подается звуковой или световой сигнал, если вы забыли закрыть дверцу холодильника.
• Встроенные часы.
• Режим «отпуск». Если вас долго не будет дома, а в холодильнике нет продуктов, то не нужно оставлять дверцу открытой для проветривания. Достаточно включить этот режим, и холодильник будет самостоятельно поддерживать температуру около +15 градусов, и вентилировать камеры.

Похожие темы:

Принцип работы холодильника и его устройство

Автор Ангелина На чтение 5 мин. Просмотров 2k. Опубликовано 05.08.2019

Если вы не хотите, чтобы мелкие неисправности или даже серьезные поломки бытовой техники застали вас врасплох, необходимо внимательно изучить принцип работы холодильника. В наши дни существует несколько технологий, по которым функционируют холодильники, но в целом принцип достаточно схожий. Вникнув в базовое устройство холодильника и принцип его работы, вы самостоятельно сможете определить причину поломки, и даже в некоторых случаях сумеете устранить неполадки.

Итак, как работает холодильник? Принцип работы современного холодильника основан на таком веществе как фреон, который способен быстро менять свое состояние и охлаждать продукты благодаря своим выдающимся качествам.

В современном производстве используются только безопасные и экологически чистые хладагенты, которые гарантированно не нанесут вреда вашему здоровью и здоровью ваших близких.

Фреон движется по системе благодаря компрессору, и испаряется следующим образом:

1. На задней панели холодильника образуется повышенное давление;
2. На испарителе образуется пониженное давление;
3. На задней панели хладагенты становятся более сжиженными, а на испарителе наоборот – начинают испаряться;
4. Нагнетается холодная температура.

Давление повышается благодаря особой капиллярной трубке, являющейся дополнением к трубкам с хладагентом. Это основной принцип работы стандартного холодильника с фреоном.

Компрессор

Главная деталь, благодаря которой функционирует холодильник – это компрессор. Его можно назвать своеобразным двигателем холодильника, который обеспечивает работу рефрижератора. Главная особенность современных компрессоров – инверторное управление, благодаря которому устройство может бесперебойно служить больше десятка лет. Помимо впечатляющего долголетия, благодаря такому подходу удалось добиться низкого уровня шума.

Для того чтобы холодильник эффективно функционировал, требуется наличие пускозащитного реле. Дело в том, что компрессор отличается несинхронным принципом работы. Пускозащитное реле отвечает за активацию пусковой обмотки, но только на момент запуска. Благодаря подобному подходу компрессор эффективно защищен от перегрева – как только металлический элемент внутри корпуса нагревается до определенной температуры, система отключается.

Однокамерные и двухкамерные

После того как вы поняли устройство компрессора и роль фреона в функционировании рефрижератора, можно перейти непосредственно к работе холодильника. У однокамерных и двухкамерных изделий устройство и принцип работы несколько различается.

Однокамерный холодильник охлаждает воздух за счет паров фреона, которые поступают сверху, из морозильной камеры, вниз в холодильный отсек. Сначала пары попадают в конденсатор благодаря работе компрессора, а затем переходят в жидкое состояние и через фильтр и капиллярную трубку попадают в резервуар испарителя. Там фреон закипает, и затем охлаждает холодильный шкаф.

Процесс охлаждения происходит в цикличном порядке, и движется вплоть до того момента, пока температура не достигнет должного уровня. Затем компрессор отключается.

В большинстве однокамерных агрегатов температура в холодильном шкафу регулируется простыми манипуляциями со специальными окошками. Под морозильным отсеком размещена особая панель с окошками, которые пропускают холодный воздух – чем шире они открыты, тем холоднее в камере. Очень простое, и при этом надежное и эффективное устройство.

Двухкамерный холодильник работает немного по другой схеме. Устройство такой системы предусматривает наличие двух испарителей, по одному в каждую камеру. Сначала фреон в жидком состоянии перекачивается через капиллярную трубку и конденсатор в испаритель морозильника, и начинает нагнетать там холодный воздух.

Только после того, как в морозильнике станет достаточно холодно, фреон попадает во второй испаритель и охлаждает воздух в холодильном отсеке. После того, как удалось добиться необходимой температуры, компрессор выключается. Как видите, устройство системы охлаждения достаточно простое, и именно поэтому частые поломки исключены (при правильной эксплуатации).

Плачущий испаритель

Данное название закрепилось не только в народе, но и стало официальным термином в мире производства бытовой техники. Сам испаритель выглядит как небольшая металлическая пластина, или своеобразная полка, размещенная на задней панели холодильника.

Данная деталь является одним из наиболее важных элементов, благодаря которым удается добиться низкой температуры.

Только попав в испаритель, фреон начинает вскипать и своими парами охлаждать холодильный отсек. Когда нужная температура достигнута (обычно это 4-5 градусов по Цельсию), компрессор отключается, а сам элемент начинает оттаивать. Соответственно, на нем начинает появляться конденсат, отсюда и появилось такое «говорящее» название.

No Frost

Холодильник системы No Frost работает по другой схеме, без привычного для обыкновенных рефрижераторов плачущего испарителя. Устройство системы выглядит следующим образом:

1. Испаритель находится только в районе морозильного отсека, даже если речь идет о двухкамерных образцах. Сам испаритель в большей мере похож на радиатор.
2. По вышеописанной системе воздух охлаждается через испаритель;
3. И затем распространяется по всем отсекам холодильника благодаря встроенному вентилятору.

Подобное устройство позволяет избежать намораживания, и холодильник не покрывается слоем льда и инея, как в стандартных аппаратах. Холодильник системы No Frost является наиболее современным образцом в данной отрасли, и стремительно завоевывает популярность благодаря своим качествам.

В остальном принцип работы не слишком отличается – после того, как температура в камерах достигла нормы, компрессор отключается, и затем снова активируется благодаря внутренним элементам контроля.

Каждая из современных технологий обладает своими преимуществами и имеет право на жизнь, и каждый сам вправе выбирать себе бытовую технику по собственным предпочтениям. Но только изучив все особенности ее устройства, вы сможете наиболее эффективно использовать технику.

[iframe src=»http://www.youtube.com/embed/IJkVsVgpZ38″ width=»425″ height=»350″]

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Принципы охлаждения и принцип работы холодильной системы

КОМПРЕССОРЫ

Современные парокомпрессионные системы для комфортного охлаждения и промышленного охлаждения используют один из нескольких типов компрессоров: поршневой, ротационный, винтовой (винтовой), центробежный и спиральный.

В некоторых системах компрессор приводится в действие внешним двигателем (называемым системой с открытым приводом или открытым приводом). Компрессорные системы с открытым приводом легче обслуживать, но использование уплотнения на приводном конце коленчатого вала компрессора может быть источником утечек.В открытых системах привода обычно используются клиновые ремни или гибкие муфты для передачи мощности от двигателя к компрессору.

Вторая основная категория — это герметичная система, в которой двигатель размещается внутри корпуса с компрессором. В герметичных системах двигатель охлаждается парами хладагента, а не внешним воздухом, картер служит впускным коллектором, и впускные клапаны не нужно напрямую подключать к линии всасывания. В герметичных системах меньше проблем с утечками, чем в открытых, поскольку в них нет уплотнения картера.Однако герметичные компрессоры труднее обслуживать, хотя некоторые компоненты, которые могут выйти из строя, обычно размещаются вне корпуса. Эти компоненты соединены с компрессором и двигателем с помощью герметичных устройств. Двигатели в герметичных системах не должны излучать электрическую дугу (поэтому они не могут использовать щетки), поскольку они могут загрязнить хладагент и вызвать перегорание двигателя.

Герметичные системы подразделяются на 1) полностью герметичные или 2) исправные герметичные (полугерметичные). Многие герметичные компрессоры имеют сварной корпус, который не подлежит обслуживанию.В случае выхода из строя мотора или компрессора необходимо заменить весь агрегат.

Полугерметичные системы обычно используются в больших поршневых, центробежных, винтовых и спиральных компрессорах. Корпус в полугерметичной системе скреплен болтами и прокладкой и может быть разобран для основных операций по обслуживанию.

КОМПРЕССОР ОХЛАЖДЕНИЯ

Компрессоры выделяют значительное количество тепла в процессе сжатия пара хладагента. Большая часть движется с паром под высоким давлением к конденсатору, но головка компрессора также должна избавляться от нежелательного тепла, чтобы оставаться в пределах безопасных рабочих температур. Обычно это достигается либо с помощью плавников, либо с помощью каналов для воды.

В герметичных и полугерметичных системах линия всасывания подает поток холодного хладагента к головкам цилиндров. Таким образом, температура и давление всасываемого газа имеют решающее значение для поддержания надлежащей температуры корпуса компрессора. Температура всасываемого газа, поступающего в компрессор, не должна превышать 65 град. F (18 ° C) для низкотемпературной установки или 90 ° C. F (32 ° C) в высокотемпературной системе. Более горячий газ менее плотен и будет поглощать меньше тепла в компрессоре, поскольку разница температур между двигателем компрессора и всасываемым газом меньше.Устройство отключения по низкому давлению должно защищать двигатель от недостаточного давления в линии всасывания.

Компрессоры с открытым приводом с воздушным охлаждением можно охлаждать, помещая их непосредственно в патрубок вентилятора конденсатора. Альтернативой является использование вентилятора для охлаждения компрессора. В компрессорах с водяным охлаждением могут использоваться головки с рубашкой, позволяющие воде циркулировать через головку.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР

В центробежных компрессорах

используются рабочие колеса, которые быстро вращаются и выбрасывают хладагент от центрального впускного отверстия, используя силу, называемую центробежной силой.Центробежная сила использует принцип, который, например, позволяет вам раскачивать заднюю часть головы, не проливая на нее воду. Поскольку каждое рабочее колесо добавляет относительно небольшое давление, несколько рабочих колес часто собираются вместе, чтобы создать необходимое давление на стороне высокого давления (давление нагнетания).

Центробежные компрессоры используются в больших системах, часто в полугерметичных или открытых конфигурациях. Компрессор может работать в системе с положительным давлением всасывания или в вакууме, в зависимости от используемого хладагента и желаемой рабочей температуры испарителя. Большие центробежные системы могут поставляться уже заправленными хладагентом и маслом.

Центробежный компрессор не имеет шатунов, поршней и клапанов; поэтому подшипники вала — единственные места, подверженные износу. Давление на выходе компрессора зависит от плотности газа, диаметра и конструкции рабочего колеса, а также скорости вращения рабочего колеса. Рабочие колеса центробежного компрессора вращаются очень быстро:

Низкая скорость 3600 об / мин

Средняя скорость 9000 об / мин

Высокая скорость выше 9000 об / мин

Питание осуществляется от электродвигателя или паровой турбины.Пар входит в центр рабочего колеса вокруг вала и направляется через лопасти рабочего колеса. Поскольку рабочее колесо ускоряет газ, кинетическая энергия рабочего колеса преобразуется в кинетическую энергию быстро движущегося газа. Когда газ входит в улитку, он сжимается, и кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию сжатого газа. Скорость газа, покидающего крыльчатку, чрезвычайно высока.

Впускные лопатки, которые регулируют количество подачи и направление пара хладагента из испарителя, могут регулировать производительность.В больших компрессорах с более чем тремя ступенями впускные лопатки могут отсутствовать.

Обратный поток хладагента в центробежные компрессоры опасен из-за высокой скорости вращения крыльчаток. Во избежание обратного затопления заправка хладагента не должна быть чрезмерной, а перегрев должен быть адекватным. Многие центробежные компрессоры, особенно те, которые работают в вакууме, имеют встроенное устройство продувки, позволяющее удалять нежелательный воздух из системы. Блок продувки представляет собой блок конденсации с компрессором и конденсатором, который забирает пар из самой высокой точки конденсатора и компрессора системы и конденсирует его.Поскольку только хладагент будет конденсироваться под давлением, создаваемым устройством продувки, воздух и другие неконденсирующиеся вещества, которые собираются сверху, могут быть удалены вручную или автоматически через клапан в атмосферу. Очищенный жидкий хладагент через поплавковый клапан в конденсаторе продувочного агрегата возвращается в основную систему. Если фильтр-осушитель установлен в центробежной системе, его можно разместить в байпасе вокруг поплавкового клапана. Размещение фильтра-осушителя на главном выходе ухудшит работу компрессора.Несмотря на то, что байпас забирает только часть потока жидкости, в конечном итоге он удаляет достаточно влаги из хладагента для регулирования кислотности системы.

КОМПОНЕНТЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ХОЛОДИЛЬНИКА

Рисунок 6-1: Двухступенчатый центробежный компрессор. 1-Вторая ступень регулируемая входная направляющая лопатка. 2-Крыльчатка первой ступени. 3-я крыльчатка второй ступени. 4-двигатель с водяным охлаждением. 5-Основание, масляный бак и насос для смазочного масла. 6-Направляющие лопатки первой ступени и регулировка производительности.7-Лабиринтное уплотнение. 8-перекрестное соединение. Привод с 9 направляющими лопатками. Корпус с 10 спиралями. 11-Подшипник скольжения со смазкой под давлением. Обратите внимание, что выпускное отверстие не показано.

Рисунок 6-2: Герметичный центробежный охладитель жидкости, одноступенчатый компрессор. Использование ГХФУ-22 от 300 до 600 условных тонн; с использованием HFC-134a, от 200 до 530 номинальных тонн. В системе может использоваться R-22 или R-134a, что позволяет при необходимости преобразовывать R-22 в R-134a. Устройство имеет микропроцессор для управления системой. Вид в разрезе, показывающий цикл охлаждения.

ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Винтовые компрессоры обычно и эффективно используются в системах с холодопроизводительностью более 20 тонн. В этих компрессорах используется пара винтовых винтов или роторов, которые вместе вращаются внутри камеры и выталкивают хладагент из впускного отверстия, со стороны низкого давления камеры, по направлению к концу высокого давления

.

Рисунок 6-3: Поперечное сечение винтового компрессора.Ротор A-Male. B-Женский ротор. C-цилиндр. Испаренный хладагент входит с одного конца и выходит с другого конца.

Когда газ продвигается вперед, он сжимается в сужающиеся зазоры между лопастями винта, создавая сжимающее действие. Никаких клапанов не требуется, кроме обслуживания на впускном и выпускном отверстиях. Поскольку роторы вращаются непрерывно, вибрация меньше, чем у поршневых компрессоров с камерой охлаждения и кондиционирования воздуха. Винтовые (винтовые) компрессоры изготавливаются в открытом приводе или в герметичном исполнении.

Роторы называются «охватываемыми» для ведущего ротора и «охватывающими» для ведомого ротора. Мужской ротор с большим количеством лопастей вращается быстрее, чем женский ротор. Регулирование производительности осуществляется с помощью золотникового клапана, который открывается в камере компрессора и позволяет пару выходить без сжатия. Некоторые агрегаты могут эффективно работать только при 10% номинальной производительности.

Рисунок 6-4: Основные операции винтового компрессора. Вращающийся ротор сжимает пар.Заполняются межлопастные пространства A-компрессора. B-Начало сжатия. C-Полное сжатие захваченного пара. D-Начало сброса сжатого пара. E-Сжатый пар полностью отводится из межлопастных пространств.

РЕЦЕПТУРНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Поршневой компрессор использует поршень, скользящий внутри цилиндра, для сжатия паров хладагента. На Рис. 4-29 показан принцип работы поршневого компрессора. На рисунке 4-29A поршень переместился вниз в цилиндре A.Он переместил пары хладагента из линии всасывания через впускной клапан. Оттуда пар хладагента переместился в пространство цилиндра. На рисунке 4-29B поршень переместился вверх. Он сжал испарившийся хладагент в гораздо меньшее пространство (зазор). Сжатый пар выталкивается через выпускной клапан в конденсатор.

Рисунок 6-5: Основная конструкция поршневого компрессора.

В верхней части хода поршень должен приближаться к головке блока цилиндров.Чем меньше зазор, тем большее давление будет создавать ход поршня. Этот зазор может составлять от 0,010 до 0,020 дюйма (от 0,254 до 0,508 мм).

В малых системах может использоваться двухпоршневой компрессор, в то время как в больших промышленных системах используются многоцилиндровые многопоршневые компрессоры. Картер компрессора должен быть спроектирован так, чтобы отводить тепло сжатия. Картеры компрессоров обычно изготавливаются из чугуна и имеют ребра для отвода тепла в воздух или, в некоторых случаях, водяные рубашки для отвода тепла сжатия в воду.В полугерметичных и герметичных компрессорах охлаждение обеспечивается хладагентом из линии всасывания. Поршни в больших поршневых компрессорах имеют отдельные масляные и компрессионные кольца. Масляные кольца, расположенные ниже на поршне, используются для уменьшения количества масла, поступающего в цилиндр из картера. В небольших системах маслосъемные кольца можно не устанавливать, а вместо них использовать масляные канавки для регулирования потока масла. Компрессионные кольца используются для плотного прилегания к стенкам цилиндра, гарантируя, что каждый ход перекачивает как можно больше хладагента.

КАРТЕР И ШАТУНЫ

Рисунок 6-6: Небольшой двухцилиндровый поршневой компрессор с внешним приводом в разрезе. Корпус отлит из легкого сплава. Чугунные гильзы цилиндров постоянно залиты в корпус картера.

В поршневых компрессорах вал картера преобразует вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение поршней. Коленчатый вал вращается внутри коренного подшипника, который должен прочно поддерживать коленчатый вал и выдерживать концевые нагрузки, прикладываемые к валу двигателем и шатунами.Точная величина осевого люфта должна быть указана в документации производителя.

Для соединения шатуна с коленчатым валом можно использовать несколько типов рычагов:

1. Обычный шатун, наиболее распространенный рычажный механизм в коммерческих системах, зажимается до конца.
2. , эксцентриковый коленчатый вал имеет центральную круглую бобышку на коленчатом валу для создания движения вверх и вниз. Эта система устраняет необходимость в крышках или болтах на шатуне. Вместо этого цельный конец штока устанавливается на коленчатый вал перед окончательной сборкой.
3. Скотч-вилка не имеет шатуна. Вместо этого в нижней части поршня имеется канавка, которая принимает ход коленчатого вала. Канавка позволяет коленчатому валу перемещаться в боковом направлении и перемещать поршень только вверх и вниз. И скотч, и эксцентрик используются в основном в бытовых и автомобильных системах.

УПЛОТНЕНИЕ КАРТЕРА

В системах с открытым приводом уплотнение между коленчатым валом и картером является частым источником проблем.Уплотнение подвергается значительным колебаниям давления и должно работать, должно работать и уплотнять независимо от того, вращается ли коленчатый вал или неподвижен. Зазор между вращающейся и неподвижной поверхностями должен быть точным (до 0,000001 дюйма или 0,0000254 мм), и смазка заполняет этот крошечный зазор. Уплотнение обычно изготавливается из закаленной стали, бронзы, керамики или углерода. Отсутствие сальника коленчатого вала — главное преимущество герметичной конструкции.

Роторное уплотнение — это простое обычное уплотнение, которое вращается на валу во время работы.Пружина в сочетании с внутренним давлением прижимает поверхность уплотнения к неподвижной поверхности уплотнения.

Основным источником проблем с уплотнениями картера является утечка из-за несоосности. При выравнивании вала двигателя относительно вала компрессора необходимо соблюдать осторожность, чтобы уплотнение не подвергалось нагрузкам во время работы. Точные допуски, указанные при изготовлении компрессора, должны соблюдаться как в горизонтальном, так и в угловом направлениях. В большинстве случаев уплотнение смазывается масляным насосом компрессора.Убедитесь, что компрессор включается время от времени во время длительных простоев, чтобы уплотнение оставалось смазанным. Небольшая утечка после запуска, во время которой сухое уплотнение смазывается маслом, может быть нормальным явлением.

Протекающее уплотнение можно обнаружить с помощью детектора утечки хладагента. Чтобы проверить негерметичное уплотнение:

1. Откачайте систему в сторону высокого давления (ресивер или конденсатор).
2. Снимите муфту на конце вала компрессора.
3. Снимите крышку уплотнения и все кольца, удерживающие вращающееся уплотнение на месте.
4. Очистите поверхности колец очень мягкой тканью.
5. Осмотрите уплотнительные поверхности и замените все уплотнение, если видны царапины, царапины или бороздки.
6. Соберите систему.
7. Проверьте соосность валов компрессора и двигателя в горизонтальном и угловом направлениях, она должна находиться в пределах допусков, указанных производителем, или лучше.
8. Выпустите воздух из компрессора и откройте необходимые клапаны, чтобы вернуть систему в рабочее состояние.
9. Перед запуском производства проверьте, нет ли повторяющейся утечки через уплотнение.

ГОЛОВКИ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫХ КОМПРЕССОРОВ И ПЛИТЫ КЛАПАНОВ

Головки цилиндров компрессора обычно изготавливаются из чугуна и предназначены для удержания прокладок на месте для обеспечения надежного уплотнения между пластиной клапана, блоком цилиндров и головкой. Головки цилиндров должны иметь проходы для впуска всасываемого газа в цилиндр. Головка обычно крепится к блоку винтами с головкой под ключ.

Впускные клапаны предназначены для впуска хладагента во время такта впуска и закрытия во время такта сжатия.Выпускные клапаны закрыты во время такта впуска и открываются в конце такта сжатия. Пластина клапана представляет собой узел, плотно удерживающий оба клапана на месте.

Клапаны

обычно изготавливаются из пружинной стали и предназначены для обеспечения герметичного уплотнения до тех пор, пока насосное действие поршня не откроет их. Сопрягаемые поверхности клапанов должны быть идеально ровными, а дефекты размером всего 0,001 дюйма (0,0254 мм) могут вызвать недопустимые утечки. В процессе эксплуатации клапан должен открываться примерно на 0,010 дюйма (0,254 мм). Большие отверстия вызовут шум клапана, а отверстия меньшего размера будут препятствовать попаданию и выходу достаточного количества хладагента из цилиндра.

Рабочая температура сильно влияет на срок службы клапанов. Впускные клапаны работают в относительно прохладной среде и имеют постоянную смазку из паров масла. Нагнетательные клапаны — это самый горячий компонент холодильной системы, работающий до 50 градусов. F до 100 град. F горячее, чем нагнетательный трубопровод, поэтому они чаще являются источником проблем, чем впускные клапаны. Нагнетательные клапаны необходимо устанавливать с особой осторожностью. На них обычно скапливаются тяжелые молекулы масла, вызывая накопление углерода и нарушая работу клапана.Нагнетательные клапаны и масло будут повреждены температурой выше 325 град. F до 350 град. F (от 163 до 177 ° C). Как правило, температура нагнетательного трубопровода должна поддерживаться на уровне 225 град. F до 250 град. F. (от 107 до 121 ° C).

Рисунок 6-7: Узел пластины клапана поршневого компрессора.

Нагнетательные клапаны могут иметь разгрузочные пружины, позволяющие им открываться слишком широко, если пробка жидкого хладагента или масла попадает в поршень компрессора из линии всасывания или картера компрессора.

Рисунок 6-8: Коммерческий герметичный поршневой компрессор. Он имеет четыре ряда по два цилиндра в каждом (по четыре шатуна на каждом валу кривошипа) и крепится болтами для облегчения обслуживания.

РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

В ротационных компрессорах

используется одна или несколько лопастей для создания сжимающего действия внутри цилиндра. В отличие от поршневого компрессора, поршень не используется. Есть два основных типа роторных компрессоров:

1. Вращающиеся лопасти (лопасти).
2. Отвал стационарный (делительный блок).

В обоих типах лезвие должно иметь возможность проскальзывать в своем корпусе, чтобы приспособиться к движению ротора, который вращается вне центра цилиндра. Впускные (всасывающие) порты намного больше, чем напорные. Нет необходимости во впускных (всасывающих) или выпускных клапанах; однако желательны обратные клапаны на линии всасывания, чтобы предотвратить попадание масла и паров высокого давления в испаритель, когда компрессор не работает.

ВРАЩАЮЩАЯСЯ ЛЕЗВИЯ (ЛОПАТОЧНЫЙ) КОМПРЕССОР

В конструкции с вращающейся лопастью ротор (вал) вращается внутри цилиндра, но центральные оси цилиндра и вала не идентичны. Вращающийся ротор (вал) имеет несколько точно обработанных канавок, в которые вставляются скользящие лопатки. При вращении вала эти лопатки прижимаются к цилиндру под действием центробежной силы. Когда газ поступает в компрессор из линии всасывания, лопатки сметают его. Поскольку ротор не отцентрован в цилиндре, пространство, содержащее газ, уменьшается, поскольку лопасти нагнетают газ вокруг цилиндра.Результат — сжатие газа. Когда газ достигает минимального объема и максимального сжатия, он вытесняется из выпускного отверстия. Объем зазора этой системы очень мал, а эффективность сжатия очень высока.

Ротационные пластинчатые компрессоры обычно используются для первой ступени каскадной системы. Пластинчато-роторные компрессоры могут иметь от двух до восьми лопастей; в больших системах больше лезвий. Край лезвия там, где он соприкасается со стенкой цилиндра, должен быть тщательно отшлифован и гладкий, иначе возникнет утечка, что приведет к чрезмерному износу.Лезвие также должно точно входить в паз ротора.

Рисунок 6-9: Роторно-лопастной компрессор. Черные стрелки указывают направление вращения ротора. Красные стрелки указывают поток паров хладагента.

СТАЦИОНАРНЫЙ ЛОПАТНЫЙ (РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК) РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

В системе со стационарными лопастями скользящая лопасть в корпусе цилиндра отделяет пар низкого давления от пара высокого давления. Эксцентриковый вал вращает рабочее колесо в цилиндре.Эта крыльчатка постоянно трется о внешнюю стенку цилиндра. При вращении крыльчатки лопасть улавливает некоторое количество пара. Пар сжимается в все меньшее и меньшее пространство. Повышается давление и температура. Наконец, пар проходит через выпускное отверстие.

Рисунок 6-10: Роторный компрессор. Неподвижная лопасть или разделительный блок контактирует с крыльчаткой.

Рисунок 6-11: Герметичный одинарный роторный компрессор с неподвижными лопастями.

СПИРАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР

В спиральном компрессоре сжатие выполняется двумя спиральными элементами, вращающейся спиралью и фиксированной спиралью. Один свиток «фиксированный свиток» остается неподвижным. Другая прокрутка, «вращающаяся по орбите», вращается по смещенной круговой траектории вокруг центра фиксированной прокрутки. Это движение создает компрессионные карманы между двумя элементами прокрутки. Всасываемый газ низкого давления задерживается в каждом периферийном кармане по мере его образования; продолжающееся движение вращающейся спирали закрывает карман, объем которого уменьшается по мере того, как карман перемещается к центру прокрутки.Максимальное сжатие достигается, когда выемка достигает центра, где находится выпускное отверстие, и выпускается газ. Во время этого процесса сжатия одновременно формируется несколько карманов.

Рисунок 6-12: Сжатие в спирали вызвано взаимодействием вращающейся спирали, сопряженной с неподвижной спиралью. 1-Газ втягивается во внешнее отверстие, когда одна из спиралей движется по орбите. 2-По мере продолжения орбитального движения открытый проход закрывается, и газ направляется к центру спирали. 3 — Объем кармана постепенно уменьшается. Это создает все более высокое давление газа. 4-Давление нагнетания достигается в центре кармана. Газ выходит из порта стационарного спирального элемента. 5-В реальной эксплуатации шесть газовых каналов все время находятся на различных стадиях сжатия. Это создает почти непрерывное всасывание и нагнетание.

Рисунок 6-13: Поперечное сечение поршневого компрессора с наклонной шайбой. При вращении приводного вала и наклонной шайбы двусторонний поршень перемещается в цилиндре вперед и назад.

Процесс всасывания из внешней части спирали и выпуск из внутренней части непрерывны. Этот непрерывный процесс обеспечивает очень плавную работу компрессора.

Компрессия — это непрерывный процесс без обычных всасывающих и нагнетательных клапанов. Чтобы компрессор не работал в обратном направлении после отключения питания, обратный клапан расположен непосредственно над нагнетательным патрубком с неподвижной спиралью.

A: Схема спирального компрессора в разрезе.

B: Базовое представление сжатия спирального компрессора. Орбитальная спираль вращается вокруг неподвижной спирали, создавая плавное, постоянное сжатие внутрь к выпускному отверстию в центре.

МАСЛЯНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОМПРЕССОРОВ

В поршневых компрессорах

обычно используются два типа смазочных систем:

1. Система разбрызгивания использует коленчатый вал для разбрызгивания масла; масло попадает в коренной подшипник по каналам подшипника.Подшипник может быть шумным, потому что эта система создает небольшую масляную подушку.
2. В системе давления масла используется масляный насос, приводимый в действие шестернями в картере; масло нагнетается в каналы в шатунах, коренных подшипниках и поршневых пальцах. Система масляного насоса лучше обеспечивает смазку и бесшумную работу. Насос должен иметь предохранительный клапан для предотвращения возникновения опасного давления в контуре смазки компрессора. Защитный выключатель обычно используется для контроля давления масла и отключения компрессора, если давление масла падает ниже безопасного уровня.

Ротационные компрессоры

Требуется масляная пленка на цилиндре, лопастях и роликах. Некоторые машины продвигают масло за счет скольжения; другие используют масляный насос.

Центробежные компрессоры

Работает на высокой скорости и может иметь сложные системы контроля масла, включая насос, маслоотделитель, резервуары для смазки подшипников во время разливки, масляный фильтр, предохранительный клапан и маслоохладитель.

Винтовые компрессоры

Требуется масло для охлаждения, уплотнения и бесшумности роторов; они обычно имеют систему принудительной смазки.Насос прямого вытеснения может работать независимо от компрессора, обеспечивая полную смазку при запуске компрессора. Масло отделяется и подается в масляный поддон (резервуар). Охлаждается и доставляется к подшипникам и портам для впрыска в камеру сжатия. Масляный поддон (резервуар) имеет нагреватель для предотвращения разбавления масла хладагентом во время выключения.

Спиральные компрессоры

Требуется охлаждение масла и уплотнение между вращающейся и неподвижной спиралью.Масло подается в спирали центробежным действием через отверстие в валу двигателя и вращающуюся спираль.

В промышленных холодильных установках обычно используются три устройства для контроля масла в системе: маслоотделитель, регулятор уровня масла и масляный резервуар. Другие элементы, такие как масляные фильтры, соленоидные и запорные клапаны, могут потребоваться для завершения системы. Необходимо проводить регулярную проверку масла в системе, чтобы выявить опасную кислотность в масле холодильного компрессора.

Содействие возврату масла

Масло в системах с прямым расширением или в системах с сухим испарителем должно возвращаться в компрессор потоком хладагента. Скорость в трубках испарителя должна быть достаточной для возврата масла.

Требуется скорость около 700 футов (214 м) в минуту по горизонтальным линиям и около 1500 футов (457 м) в минуту по вертикальным линиям.

Несколько дополнительных мер помогут обеспечить надлежащий возврат масла в компрессор. Наклоните трубопроводы охлаждения к компрессору. Обеспечьте адекватную скорость хладагента во всасывающем трубопроводе, сделав его правильным, а не завышенным. Масло с высокой вязкостью (измеренное в условиях испарителя) более устойчиво к возврату потоком хладагента.Масло, которое легко растворяет хладагент, остается более текучим, чем масло без хладагента. Количество хладагента, растворенного в масле, зависит от давления и температуры в различных частях испарителя, а также от природы двух жидкостей.

Возврат масла более затруднен в низкотемпературных испарителях, потому что масло становится более вязким при понижении температуры и давления хладагента. Высокая степень сжатия также снижает возврат масла, поскольку всасываемый газ менее плотный.Таким образом, адекватная скорость всасывающего трубопровода особенно важна для низкотемпературных испарителей.

Масло не будет возвращаться в компрессор в затопленном испарителе, поэтому требуется возвратный маслопровод. В некоторых системах к испарителю подключена специальная камера, позволяющая кипятить хладагент из масла перед возвратом масла в компрессор.

ВЫПУСКНАЯ ЛИНИЯ

Напорный трубопровод на стороне высокого давления системы, соединяет компрессор с конденсатором.Линия обычно представляет собой медные трубки, соединенные пайкой. Выделение может содержать; Гаситель вибрации, глушитель, маслоотделитель, клапаны регулирования давления, а также перепускные или сервисные клапаны.

Амортизатор

Как всасывающий, так и нагнетательный трубопроводы передают вибрацию от компрессора к другим компонентам системы охлаждения. Эта вибрация может вызвать нежелательный шум и повреждение трубок хладагента, что приведет к утечкам хладагента.

В небольшой системе с мягкими медными трубками малого диаметра поглотитель вибрации может состоять из мотка трубок.Гибкий металлический шланг с внутренним диаметром, по крайней мере, таким же большим, как и подсоединенная трубка, предпочтительнее для более крупных систем. Эта секция трубок может быть оканчивалась гнездом с наружным диаметром, резьбовыми концами с наружной резьбой или фланцами. Хладагент, движущийся с высокой скоростью по извилистому внутреннему диаметру поглотителя, может вызывать свистящий звук. Гасители вибрации не предназначены для сжатия или растяжения, поэтому их следует ориентировать параллельно коленчатому валу компрессора, а не под прямым углом к ​​нему.

Глушитель

Глушитель используется для уменьшения передачи пульсаций и шума нагнетания поршневого компрессора в систему трубопроводов и конденсатор.Глушитель представляет собой цилиндр с перегородками внутри. В целом глушители, создающие большой перепад давления, более эффективны, чем глушители с меньшим ограничением. Как объем, так и плотность потока газа через глушитель влияют на характеристики глушителя.

Маслоотделитель

Маслоотделитель — это контейнер с рядом перегородок и сеток, размещенных в линии нагнетания. Выпускаемый пар с масляным туманом, поступающий в маслоотделитель, вынужден поворачиваться и сталкиваться с перегородками и экранами, позволяя каплям масла объединяться в большие капли, которые стекают в поддон внизу.Отстойник позволяет осадку и загрязнителям оседать и может иметь магнит, притягивающий частицы железа. Когда в поддоне накопится достаточно масла, он поднимает поплавок и стекает обратно в картер компрессора, движимый давлением масла в маслоотделителе.

Маслоотделители чаще всего используются в больших и низкотемпературных системах. Они обязательны в аммиачных системах.

КОНДЕНСАТОР

Конденсатор — это компонент со стороны высокого давления холодильного контура, который позволяет горячему газообразному хладагенту под высоким давлением отдавать скрытую теплоту конденсации в окружающую среду. Эта потеря тепла вызывает конденсацию газа в жидкость под высоким давлением, которая может быть подана по трубопроводу к измерительному устройству. Тепло, отводимое конденсатором, поступает в систему через испаритель и компрессор. Из-за неэффективности и других источников тепла конденсатор в открытой системе должен утилизировать примерно в 1,25 раза больше тепла, чем в испарителе. Конденсаторы в герметичных системах также должны отводить тепло от обмоток двигателя.

В зависимости от функции и способов отвода тепла используется много различных типов конденсаторов.Две основные категории «с водяным охлаждением» и «с воздушным охлаждением» подразделяются на среду, используемую для отвода тепла. Основная цель конструкции конденсатора — отвести максимум тепла при минимальных затратах и ​​занимаемой площади.

Вода и воздух обычно являются обильными и экономичными конденсирующими средами. Вода может быстро и эффективно отводить большое количество тепла, что позволяет сделать конденсатор относительно небольшим и делает конденсатор с водяным охлаждением более экономичным, когда он доступен. Однако воды может быть мало или она химически непригодна для охлаждения конденсатора.Кроме того, конденсаторы с водяным охлаждением подвержены образованию накипи, загрязнения, замерзания и коррозии.

Конденсаторы с воздушным охлаждением должны быть больше, чем агрегаты с водяным охлаждением, но не должны иметь проблем с замерзанием или водой. Воздушное охлаждение используется, когда вода недоступна, дорога или химически непригодна.

Ребра, проволока или пластины могут быть прикреплены к трубке конденсатора для увеличения площади поверхности и способности отводить тепло конденсации. Вентиляторы или насосы обычно используются для увеличения потока конденсирующейся среды.Такие усовершенствования увеличивают переохлаждение хладагента, увеличивают скорость теплопередачи и уменьшают овальный размер конденсатора.

КОНДЕНСАТОР ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Реле конденсаторов с воздушным охлаждением на вентиляторах для перемещения воздуха по трубкам и ребрам для отвода тепла от хладагента. Кожухи используются для повышения эффективности вентилятора за счет направления всего воздушного потока через трубы конденсатора. Для увеличения площади поверхности конденсатора можно использовать ребра различного типа.Правильная теплопередача в конденсаторах с воздушным охлаждением может быть достигнута только при чистой поверхности конденсатора.

Конденсатор с воздушным охлаждением должен быть рассчитан на работу в самых жарких условиях окружающей среды, когда теплопередача будет самой медленной, а охлаждающая нагрузка, вероятно, будет максимальной.

Наружный конденсатор с воздушным охлаждением, работающий в холодную погоду, представляет собой особую проблему при проектировании системы. Необходимы особые меры предосторожности для защиты наружного конденсатора с воздушным охлаждением от низких температур окружающей среды.Основная проблема заключается в том, что хладагент не будет протекать через дозирующее устройство, если напор не будет достаточным, а низкие температуры окружающей среды уменьшат напор.

Для работы конденсатора с воздушным охлаждением при низких температурах окружающей среды системе может потребоваться любое из следующих устройств или их комбинация:

1. Всепогодный кожух конденсатора
2. Способ предотвращения короткого цикла компрессора
3. Способ регулирования напора в зимний период и при отрицательных температурах окружающей среды
4. Способ предотвращения разбавления компрессорного масла жидким хладагентом

Заявление об ограничении ответственности — В то время как Berg Chilling Systems Inc.(«Берг») прилагает разумные усилия для предоставления точной информации, мы не делаем никаких заявлений и не даем никаких гарантий относительно точности любого содержания в ней. Мы не несем ответственности за какие-либо типографские ошибки, ошибки или упущения в содержании или другие ошибки. Мы оставляем за собой право изменять содержание этой документации без предварительного уведомления.

, Олдрих Бочек (1939-2003)
Эксперт по управлению температурным режимом
Berg Chilling Systems Inc.

Как работают холодильники — Объясните это,

Как работают холодильники — Объясните, что материал

Реклама

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 15 сентября 2020 г.

А вот и крутая идея: металлический ящик. это помогает вашей пище храниться дольше! Вы когда-нибудь задумывались, как холодильник сохраняет прохладу, спокойствие и собранность даже в пузырях летняя жара? Пища портится, потому что внутри нее размножаются бактерии. Но бактерии размножаются медленнее при более низких температурах, поэтому чем холоднее вы храните еду, тем дольше она прослужит. Холодильник — это машина, которая поддерживает охлаждение продуктов с помощью очень умных наука. Все время ваш холодильник гудит, жидкости крутятся в газы, вода превращается в лед, а еда остается восхитительно свежий.Давайте подробнее разберемся, как работает холодильник!

Фото: Типичный домашний холодильник или «холодильник» сохраняет продукты при температуре примерно 0–5 ° C (32–41 ° F). Морозильники работают аналогичным образом, но охлаждаются до гораздо более низкой температуры, обычно от -18 до -23 ° C (от 0 до -10 ° F). В данной модели есть морозильная камера (светло-желтый ящик вверху), который действует как мини-морозильная камера, которая должна иметь температуру морозильной камеры, а не холодильную.

Как переместить то, чего даже не видно

Предположим, ваша задача на сегодня — очистить конюшню, полную рангов. пахнущий конский навоз.Не самая приятная работа, так что вы захотите это сделать как можно быстрее. Вы не сможете переместить все сразу, потому что его слишком много. Чтобы работа была выполнена быстро, вам необходимо переместите как можно больше навоза за один раз. Лучше всего использовать тачка. Сложите навоз в тачку, катите тачку снаружи, а затем вылейте навоз в кучу во дворе конюшни. С участием несколько таких поездок, вы можете перенести навоз изнутри конюшни на улицу.

Переместить то, что вы видите, легко.Но теперь давайте дадим вам тяжелее. Ваша новая задача — отвести тепло изнутри холодильник снаружи, чтобы ваши продукты оставались свежими. Как ты можешь двигаться что-то ты не видишь? На этот раз ты не сможешь использовать тачку. Нет только это, но вы не можете открыть дверь, чтобы попасть внутрь тепла, или вы снова впустите тепло. Ваша миссия — удалить жара, непрерывно, не открывая дверь ни разу. Сложный проблема, а? Но это не невозможно — по крайней мере, если вы понимаете наука о жидкостях и газах.

Как отвести тепло с помощью газа

Давайте сделаем шаг в сторону и посмотрим, как ведут себя газы. Если ты когда-либо накачивал шины на велосипеде, вы знаете, что велосипедный насос скоро становится довольно тепло. Причина в том, что газы нагреваются, когда вы сжимать (выдавливать) их. Сделать опору для шины вес велосипеда и вашего тела, вы должны втиснуть воздух в это при высоком давлении. Насос делает воздух (и насос, через который он проходит) немного горячее.Почему? Как и ты сжать воздух, придется довольно сильно поработать с помпой. В энергия, которую вы используете для перекачки, преобразуется потенциальная энергия в сжатом газе: газ в шине находится в более высоком давление и более высокая температура, чем прохладный воздух вокруг вас. если ты сжать газ до половины объема, тепловая энергия его молекул содержат только половину пространства, поэтому температура газа поднимается (становится жарче).

Artwork: Газы становятся горячее, когда вы сжимаете их в меньший объем, потому что вам нужно работать, чтобы сближают их энергетические молекулы.Например, когда вы накачиваете велосипедную шину, насос всасывает воздух и сжимает это в меньшее пространство. Это заставляет его молекулы (красные капли) вместе и заставляет его нагреваться.

Перемещение большего количества тепла путем превращения газов в жидкости и обратно

Если у вас изобретательный склад ума, вы, вероятно, можете представить себе создание какой-то помповой штуковины, которая накачивает велосипедную шину в одном месте, а затем сдувает ее в другом месте, что перемещает тепло между ними. Однако это неуклюжая идея, и мы не можем так сильно перемещать тепло: с одной стороны, нам понадобится очень много газа. Однако мы могли бы переместить приличное количество тепла, позволив газу расширяться и сжиматься намного сильнее, чтобы он превращался в жидкость и обратно — другими словами, переводя его в другое состояние материи.

Как это будет работать? Посмотрите, что происходит с аэрозольным баллоном, в котором хранится жидкость под давлением. Когда вы распыляете аэрозоль на руку, вы, вероятно, заметили, что она действительно холодная.Это частично , потому что некоторая часть жидкости охлаждается и испаряется (превращается в газ) при выходе из банки. Но это еще и потому, что часть жидкости попадает на вашу теплую кожу и в этот момент испаряется: она превращается в газ, отбирая тепло у вашего тела, и от этого кожа становится прохладнее. Это говорит нам о том, что разрешение жидкостям расширяться и превращаться в газы — очень эффективный способ отвода тепла от вещей. Это неудивительно: так работает потоотделение и почему собаки высовывают язык, чтобы остыть в жаркие дни.

Фото: жидкости могут превращаться в газы (и газы остывают), когда вы позволяете им расширяться в больший объем. Вот почему аэрозольные баллончики кажутся такими холодными.

Хотя твердые тела и жидкости занимают в целом столько же места, газы занимают гораздо больше места, чем оба эти типа. Молекулы твердого тела или жидкости расположены довольно близко друг к другу и с большой силой притягиваются друг к другу. Когда жидкость превращается в газ или испаряется, некоторые из ее более энергичных молекул расходятся и отрываются.Чтобы это произошло, требуется много энергии, которая известна как скрытая теплота испарения , и эта энергия должна исходить из самой жидкости или чего-то поблизости. Другими словами, преобразование жидкости в газ — это способ удалить энергию из чего-либо, в то время как преобразование газа обратно в жидкость — это способ снова высвободить эту энергию. По сути, именно так холодильники перемещают тепло из своего холодильного шкафа в комнату снаружи. Они превращают жидкость в газ внутри холодильной камеры (чтобы забрать тепло от хранимых продуктов), перекачивают ее за пределы шкафа и снова превращают в жидкость (чтобы высвободить тепло снаружи).

Анимация: основная идея того, что иногда называют механическим охлаждением. Внутри холодильника (1) мы превращаем жидкость в газ, чтобы забирать тепло из холодильного шкафа (2), перекачивать ее за пределы машины, а затем превращать ее обратно в жидкость, чтобы отдавать тепло там (3).

Цикл нагрева и охлаждения

Сжимая газы в жидкости, мы можем выделять тепло; позволяя жидкостям превращаться в газы, мы можем впитать тепло.Как мы можем использовать этот удобный кусочек физики, чтобы сдвинуть тепло изнутри холодильника наружу? Предположим, мы сделали трубку, которая была частично внутри холодильника, а частично вне холодильника и запечатан таким образом, чтобы он был непрерывным циклом. И предположим, что мы тщательно залили трубку выбранный химикат (с низкой температурой кипения), который легко меняется взад и вперед между жидкостью и газом, который известен как хладагент или хладагент . Внутри холодильника мы могли бы внезапно сделать трубу шире, так что жидкий хладагент расширится в газ и охладит холодильный шкаф как он протекал через него.За пределами холодильника у нас может быть что-то вроде велосипедного насоса, чтобы сжимать газ, высвободить тепло и снова превратить его в жидкость. Если химикат обтекал петлю, расширяющуюся, когда она находилась внутри холодильника, и сжимающую когда он был снаружи, он постоянно собирал тепло изнутри и вынесите его наружу, как ленту теплового конвейера. Таким образом, мы мог постоянно переносить тепло из холодного места (внутри холодильника) к более горячему (вне его), что не является чем-то, что законы физики позволяют происходить автоматически (предоставлено самому себе, тепло перетекает от более горячих вещей к более холодным).

И, сюрприз-сюрприз, именно так холодильник работает. Стоит отметить некоторые дополнительные детали. Внутри холодильник, труба расширяется через сопло, известное как расширительный клапан (технически это так называемое фиксированное отверстие). По мере прохождения через него жидкого теплоносителя он резко остывает и превращает частично в газ. Эта часть науки иногда известна как Эффект Джоуля-Томсона (или Джоуля-Кельвина) для физиков, которые открыли его Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889) и Уильям Томсон (Лорд Кельвин, 1824–1907).Вы не удивитесь, обнаружив, что компрессор вне холодильника не очень велосипедный насос! На самом деле это насос с электрическим приводом. Это вещь, из-за которой холодильник время от времени гудит. Компрессор прикреплен к устройству типа гриля, называемому конденсатором (своего рода тонкий радиатор за холодильником), выталкивающий нежелательное тепло.

На фото: влажный воздух в холодильнике содержит водяной пар. Когда холодильник остывает, эта вода превращается в лед.В Самая холодная часть вашего холодильника — это морозильная камера наверху. Это потому что рядом находится расширительный вентиль.

Фото: Вот компрессор из типичного холодильника. Обратите внимание на трубы, по которым охлаждающая жидкость проходит с одной стороны и выходит с другой. Вы не сможете увидеть это устройство, пока не оторвете его от устройства. от стены, потому что он спрятан вокруг спины и внизу. Посмотреть больше фото его в поле ниже.

Как работает холодильник

Художественное произведение: основные части холодильника и последовательность их работы.

Вот что происходит внутри вашего холодильника, пока мы говорим! Левая часть изображения показывает что происходит внутри холодильной камеры (где вы храните пищу). Пунктирная линия и розовая область показывают заднюю стенку и изоляцию. отделяя внутреннюю часть от внешней. Правая часть изображения показывает, что происходит вокруг задней части холодильника, вне поля зрения.

1. Охлаждающая жидкость представляет собой жидкость под давлением, когда она входит в расширительный клапан (желтый). Как это проходит, внезапное падение давления заставляет его расширяться, охлаждаться и частично превращаются в газ (точно так же, как жидкий аэрозоль превращается в холодный газ, когда вы распыляете его из баллончика на руку).
2. По мере того, как хладагент обтекает холодильный шкаф (обычно труба в задней стенке) закипает и полностью превращается в газ, и таким образом поглощает и отводит тепло от пищи внутри.
3. Компрессор сжимает охлаждающую жидкость, повышая ее температуру и давление. Теперь это горячий газ под высоким давлением.
4. Охлаждающая жидкость течет по тонким трубкам радиатора на задней стенке холодильника, отдавая свое тепло и охлаждаясь обратно в жидкость, когда он это делает.
5. Хладагент течет обратно через изолированный шкаф к расширительному клапану и циклу повторяется. Таким образом, тепло постоянно отбирается изнутри холодильника. и снова положите снаружи.

На фото: вот так на самом деле выглядит холодильник, если осмотреться сзади. Вы можете увидеть большой черный компрессор внизу (номер 3 на схеме выше) и тонкую трубку, через которую проходит хладагент сзади для рассеивания тепла.Это очень хорошая идея каждые несколько месяцев отодвигать изделие от стены и пылесосить всю пыль, чтобы процесс охлаждения и рассеивания тепла работал более эффективно.

Фото: вот крупный план. Охлаждающая жидкость течет через более толстую закругленную горизонтальную черную трубу (которая соответствует красным линиям, обозначенным цифрой 4 на схеме выше). Множество тонких проводов, проходящих между трубами, представляют собой простые ребра радиатора, которые помогают отводить тепло от труб и рассеивать его в воздухе.

Почему для охлаждения требуется время?

Как и все остальное в нашей Вселенной, холодильники должны подчиняться фундаментальному закону физики, называемому сохранение энергии. Суть в том, что вы не можете создать энергия из ничего или заставить энергию раствориться в воздухе: вы можете преобразовать энергию только в другие формы. Это имеет очень важные последствия для пользователей холодильников.

Во-первых, он развенчивает миф о том, что можно охладить кухню, оставив дверцу холодильника открытой.Не правда! Как мы только что видели, холодильник работает за счет «всасывания» тепла из холодильной камеры охлаждающей жидкостью, затем перекачивая жидкость за пределы шкафа, где она выделяет тепло. Поэтому, если вы удалите определенное количество тепла из холодильника, теоретически точно такое же количество тепла появится снова в виде тепла вокруг спины (на практике вы получаете немного больше тепла, потому что двигатель не совсем эффективен, и он также выделяет тепло. нагревать). Оставьте дверь открытой, и вы просто переносите тепловую энергию из одной части кухни в другую.

Закон сохранения энергии также объясняет, почему так много времени требуется для охлаждения или замораживания продуктов в холодильнике или морозильной камере. Пища содержит много воды, состоящей из очень легких молекул (водород и кислород — два самых легких атома). Даже небольшое количество жидкости на водной основе (или пищи) содержит огромных молекул, каждая из которых требует энергии для нагрева или охлаждения. Вот почему требуется пара минут, чтобы вскипятить даже чашку или две воды: нужно нагреть гораздо больше молекул, чем если бы вы пытались вскипятить что-то вроде чашки расплавленного железа или свинца.То же самое и с охлаждением: для отвода тепла от водянистых жидкостей, таких как фруктовый сок или пища, требуется энергия и время. Вот почему замораживание или охлаждение продуктов занимает так много времени. Дело не в том, что ваш холодильник или морозильная камера неэффективны: просто вам нужно добавить или удалить большое количество энергии, чтобы водянистые предметы изменили свою температуру более чем на несколько градусов.

Попробуем обозначить все это приблизительными цифрами. Количество энергии, необходимое для изменения температуры воды, называется ее удельной теплоемкостью и составляет 4200 джоулей на килограмм на градус Цельсия.Это означает, что вам нужно использовать 4200 джоулей энергии, чтобы нагреть или охладить килограмм воды на один градус (или 8400 джоулей на два килограмма). Итак, если вы хотите заморозить литровую бутылку воды (весом 1 кг) от комнатной температуры 20 ° C до -20 ° C, как в морозильной камере, вам понадобится 4200 × 1 кг × 40 ° C, или 168000 джоулей. Если морозильная камера вашего холодильника может отводить тепло мощностью 100 Вт (100 джоулей в секунду), это займет 1680 секунд или около получаса.

Как видите, для охлаждения водянистой пищи требуется много энергии.А это, в свою очередь, объясняет, почему в холодильниках столько электричества. По данным Управления энергетической информации США, холодильники потребляют около 7 процентов всей бытовой электроэнергии (примерно столько же, сколько телевизоры и связанные с ними приборы, и менее половины от количества кондиционеров, которые потребляют целых 17 процентов).

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Подробнее

На этом сайте

• Кондиционеры: работают аналогично холодильникам.
• Осушители: используйте холодильную технику для удаления воды из дома.
• Состояния вещества: почему вещества являются твердыми телами, жидкостями или газами и как они могут изменяться взад и вперед в разных условиях.

Статьи

• Холодильные термометры — холодные факты о безопасности пищевых продуктов: Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, 30 октября 2017 г. Четкое руководство по безопасному хранению охлажденных продуктов при правильной температуре.
• Холодильник LG с французской дверью сохраняет еду холодной, а пиво холоднее. Автор Эрик Малиновски.Wired, 12 января 2012 г. Как в новом холодильнике используется «шоковый охладитель» для охлаждения банок с напитками всего за пять минут.
• Когда холодильники согревают планету Мэтью Л. Уолд. The New York Times, 26 апреля 2011 г. Есть ли надежда, что кто-то сделает экологически чистый холодильник?
• Wired: This Day in Tech: 11 ноября 1930: Эйнштейн становится ледяным. Автор Alexis Madrigal, Wired, 11 ноября 2009 года. Как Альберт Эйнштейн и Лео Сцилард разработали альтернативный метод охлаждения с использованием химических реакций.
• Взлом холодильника, Стивен Куруц. The New York Times, 4 февраля 2009 г. Вы действительно можете обойтись без холодильника? Как некоторым экологам удалось жить без него.
• Почему выбрасывается так много холодильников ?: BBC News, 25 ноября 2004 г. Почему холодильники не работают так долго, как раньше?

Книги

Популярное

Технический

Патенты

Работа: Альберт Эйнштейн и Лео Сцилард разработали революционный холодильник в 1927 году. на который они получили патент в 1930 году.В нем не использовалось электричество, а вместо этого использовался циркулирующий аммиак, вода и бутан. Работа из патента США US 1781541: Холодильное оборудование. любезно предоставлено Бюро по патентам и товарным знакам США.

Патенты (официальные, юридические записи об изобретениях) — отличный способ получить более подробную информацию о подобных технических устройствах. Вот несколько старых примеров, чтобы дополнить ваши знания. Если вы хотите копнуть еще глубже, то многие патенты, поданные Kelvinator и Frigidaire в 1920-х и 1930-х годах, являются хорошей отправной точкой.

• Патент США?: Патент на подъемный холодильник Дж. М. Блейсделла, 21 июля 1874 г. Неэлектрический холодильник с несколько необычной способностью подниматься из подвала на основной этаж вашего дома; это было сделано Блейсделлом и Берли из Санборнтона, Нью-Гэмпшир, США. К сожалению, мне не удалось найти запись об этом в базе данных USPTO, поэтому ссылка приведет вас к фотографии музея и записи.
• Патент США US 1 273 366: Компрессор для холодильного аппарата Фреда Дж. Хайдемана, Kelvinator, 23 июля 1918 г.Первый компрессор холодильника и система клапанов, которую он использует.
• Патент США US1 438 178: Автоматический расширительный клапан для холодильного аппарата Фреда Дж. Хейдемана и Джозефа Н. Хаджиски, Kelvinator, 12 декабря 1922 г. Подробное описание расширительного клапана ранней стадии.
• Патент США US 1 452 461: Холодильный аппарат, Кертисс Л. Хилл, 17 апреля 1923 г. Ранний пример современного холодильного шкафа.
• Патент США US 1 452 461: Холодильный аппарат Чарльза Л.McCuen, Frigidaire, 16 июля 1929 года. Современный холодильник, использующий диоксид серы в качестве хладагента.
• Патент США US 1 452 461: Холодильник, автор Джонатан Фиск, Kelvinator, 6 октября 1931 г. Еще одно полное описание холодильника середины 20 века.
• Патент Австрии AT133389B: Хладагенты для чиллеров от Frigidaire, 26 мая 1933 г. Один из оригинальных патентов Frigidaire на CFC (автоматический перевод с немецкого на Google Patents).
• Патент США US 1781541: Холодильное оборудование Альберта Эйнштейна и Лео Сцилларда.Одной из малоизвестных блестящих идей Эйнштейна был умный холодильник, который не использует электричество.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2007, 2020.Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2007, 2020) Холодильники. Получено с https://www.explainthatstuff.com/refrigerator.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте…

Принцип работы холодильника и холодоснабжения

8 апреля 2014 г.

Холодильная техника широко используется в быту и промышленности. В этой статье дается подробное и логичное введение в работу холодильников, использующих цикл сжатия пара.

Основной принцип работы холодильника

Основной принцип охлаждения прост. Вы просто непрерывно пропускаете более холодную жидкость вокруг охлаждаемого объекта.Это будет отводить тепло от объекта. В показанном примере холодная жидкость пропускается через яблоко, которое необходимо охладить. Из-за разницы температур яблоко отдает тепло жидкому хладагенту. Хладагент, в свою очередь, нагревается за счет поглощения тепла яблоком.

Рис. 1 Основной принцип охлаждения показан на этом рисунке

Очевидно, что, если мы можем производить холодный жидкий хладагент непрерывно, мы можем добиться непрерывного охлаждения. Этот простой факт составляет основу холодильной техники.Далее мы увидим, как это достигается.

Комплектующие холодильные и рабочие

Показан вид холодильника изнутри.

Рис. 2 Холодильник

, вид изнутри. Он состоит из 4 основных компонентов: компрессора, конденсатора, испарителя и дроссельного устройства. Из этих компонентов дросселирующее устройство отвечает за производство холодной жидкости. Поэтому сначала мы подробно разберем дросселирующее устройство и перейдем к другим компонентам.

Дроссель

Дросселирующее устройство препятствует прохождению жидкости; Холодная жидкость производится с помощью этого устройства. В данном случае дросселирующее устройство представляет собой капиллярную трубку. Капиллярная трубка имеет приблизительную длину 2 м и внутренний диаметр около 0,6 мм, поэтому она оказывает значительное сопротивление потоку.

Рис. 3 Капиллярная трубка: это приводит к резкому падению давления и температуры.

Для эффективного дросселирования на входе хладагент должен быть жидкостью под высоким давлением.Дросселирующее устройство ограничивает поток, что приводит к огромному падению давления. Из-за падения давления температура кипения хладагента понижается, и он начинает испаряться. Тепло, необходимое для испарения, исходит от самого хладагента, поэтому он теряет тепло, и его температура падает. Если вы проверите температуру на регулирующем устройстве, вы заметите это падение.

Неверно говорить, что троттлинг — это процесс. Нам известны только конечные точки дросселирования, то есть состояния до и после дросселирования.Мы не знаем промежуточных состояний, поскольку это в высшей степени необратимое изменение. Поэтому было бы правильно назвать дросселирование явлением, а не процессом.

Испаритель — процесс поглощения тепла

Следующий этап прост: эта холодная жидкость проходит по телу, которое необходимо охладить. В результате хладагент поглощает тепло. В процессе поглощения тепла хладагент испаряется и превращается в чистый пар. Для переноса холодного хладагента по телу необходим соответствующий теплообменник.Этот теплообменник известен как испаритель.

Рис. 4 Холодная жидкость проходит через теплообменник, известный как испаритель, для поглощения тепла от холодильника

Таким образом, мы достигли необходимого охлаждающего эффекта. Если мы сможем вернуть этот парообразный хладагент низкого давления в состояние до процесса дросселирования (то есть в жидкое состояние высокого давления), мы сможем повторить этот процесс. Итак, первый шаг, давайте повысим давление.

Использование компрессора

Для этого вводится компрессор.Компрессор поднимет давление до исходного уровня. Но поскольку он сжимает газ, вместе с давлением повышается и температура. Это неизбежно.

Рис. 5 Для повышения давления хладагента используется компрессор.

Теперь хладагент представляет собой пар высокого давления. Чтобы перевести его в жидкое состояние, мы должны ввести еще один теплообменник.

Использование конденсатора

Этот теплообменник установлен снаружи холодильника, а температура хладагента выше, чем температура окружающей среды.Так тепло будет рассеиваться в окружающую среду. Пар будет конденсироваться в жидкость, а температура вернется к нормальному уровню.

Рис. 6 Теплообменник конденсатора установлен снаружи холодильника, поэтому он будет отводить тепло в окружающую среду.

Таким образом, хладагент снова вернулся в свое исходное состояние: жидкость под высоким давлением. Мы можем повторять этот цикл снова и снова для непрерывного охлаждения. Этот цикл известен как цикл сжатия пара. Холодильная техника, основанная на цикле сжатия пара, является наиболее часто используемой в быту и промышленности.

Компоненты холодильника

Более подробную информацию о компонентах холодильника можно найти здесь. К испарителям и конденсаторам прикреплены ребра. Ребра увеличивают площадь поверхности, доступную для конвективной теплопередачи, и, таким образом, значительно улучшают теплопередачу.

Рис.7 Ребра, прикрепленные к конденсатору и испарителю

Поскольку испаритель охлаждает окружающий воздух, вода обычно конденсируется на нем, образуя иней. Мороз будет действовать как изолятор между теплообменником испарителя и окружающим воздухом.Таким образом снизится эффективность процесса отвода тепла. Для улучшения теплоотдачи требуется частое удаление инея. Во всех современных холодильниках используется автоматический механизм размораживания.

Детали компрессора

Помимо повышения давления, компрессор также помогает поддерживать поток в контуре хладагента. Обычно для этого используется герметичный компрессор поршневого типа. Вы могли заметить, что ваш домашний холодильник потребляет больше электроэнергии по сравнению с другими устройствами.В цикле сжатия пара мы должны сжимать газ; сжатие газа и повышение давления — дело очень энергоемкое. По этой причине холодильник, основанный на технологии парокомпрессионного охлаждения, потребляет много электроэнергии.

Коэффициент полезного действия

Передача тепла и энергии в парокомпрессионном холодильном контуре показана ниже.

Рис. 8 Энергетическое взаимодействие, происходящее в холодильной системе

Простой энергетический баланс системы дает следующее соотношение.

P _дюйм + Q _{ПОГЛОЩЕННЫЙ} = Q _{ОТКЛОНЕННЫЙ}

Часто требуется оценить производительность холодильника или сравнить различные холодильные технологии. В этом помогает термин, называемый Coefficient of Performance (C.O.P). Чтобы полностью понять этот термин, нам нужно знать, что такое вход и выход холодильной системы. Что нам нужно от холодильника, так это охлаждающий эффект. Или QABSORBED — это мощность холодильного цикла.Потребляемая мощность холодильника — это мощность, передаваемая компрессору. Таким образом, термин C.O.P может быть легко определен как выход за входом и выражен следующим образом.

C.O.P = Q _{ПОГЛОЩЕНИЕ} / P _дюйм

Как работает холодильник? — mech5study

Холодильник — это устройство, используемое для охлаждения, то есть для поддержания температуры системы или тела ниже, чем температура окружающей среды (температура окружающей среды). Система, поддерживающая более низкую температуру, известна как холодильная система.

Принцип

Холодильник работает по принципу термодинамических циклов и второго закона термодинамики. Термодинамический цикл — это, по сути, замкнутый цикл, в котором рабочее вещество претерпевает ряд процессов и всегда возвращается в исходное состояние. Парокомпрессионная холодильная установка (VCRS) чаще всего используется в холодильной технике. В парокомпрессионной холодильной системе охлаждение достигается по мере испарения хладагента за счет поглощения скрытой теплоты испарения из испарителя (места хранения) и превращения жидкого хладагента в пар.

Вход в систему — это механическая энергия, необходимая для работы компрессора. Следовательно, эти системы также называются системами механического охлаждения. В этих системах можно использовать самые разные хладагенты в зависимости от применения и производительности.

Строительно-монтажные работы

Холодильник состоит из нескольких компонентов, таких как компрессор, конденсаторы, расширительные устройства, испаритель и некоторых аксессуаров для правильного функционирования, таких как элементы управления (устройства контроля температуры), фильтры, система размораживания и т. Д.для правильной работы устройства необходимо правильное согласование всех компонентов в соответствии с требованиями и функциями. Каждый компонент выполняет свою функцию, поэтому необходимо собирать все в правильной последовательности.

1 . Компрессор :

Компрессор — самая важная деталь в любом холодильнике. Без него работа холодильника невозможна. Компрессор — это механическое устройство, передающее механическую энергию рабочим жидкостям i.е. хладагент. Функция компрессора такая же, как у сердца в человеческом теле, то есть сердце перекачивает кровь во всем теле, так же как компрессор регулирует хладагент во всем устройстве, увеличивая давление рабочей жидкости, то есть хладагента. Хладагент поступает из испарителя в компрессор; Основная функция компрессора состоит в том, чтобы втягивать хладагент из испарителя, чтобы в испарителе можно было поддерживать низкую температуру и давление для отвода тепла из охлаждаемого пространства. После этого компрессор повышает давление и температуру хладагента до уровня, при котором он может конденсироваться в конденсаторе, отводя тепло.

Компрессоры, используемые в холодильниках, можно классифицировать двумя способами

1. По принципу работы
2. Компрессоры поршневого / поршневого типа
3. Компрессоры роторно-динамического типа / центробежные
4. В зависимости от компоновки двигателя компрессора
5. Компрессор открытого типа
6. Герметичный / герметичный
7. Полугермитный / полугерметичный тип

2.Конденсатор:

Конденсатор — важный компонент любой холодильной системы. Это разновидность теплообменника. Хладагент поступает в конденсатор в перегретом состоянии из компрессора, как упоминалось выше. Сначала он перегревается, а затем конденсируется за счет отвода тепла во внешнюю среду. Хладагент может покидать конденсатор в виде насыщенной или переохлажденной жидкости, в зависимости от температуры внешней среды и конструкции конденсатора. Конденсатор отводит тепло от рабочей жидкости (хладагента) с помощью охлаждающих змеевиков, сделанных из меди, в атмосферу, используемую в случае домашнего холодильника.Хладагент, поступающий из компрессора, имеет высокую температуру и в конденсаторе охлаждается под давлением. После конденсации хладагент попадает в расширительные устройства.

В зависимости от внешней среды конденсаторы можно классифицировать как:

1. Конденсатор с воздушным охлаждением
2. Конденсатор с водяным охлаждением
3. Конденсатор с воздушным охлаждением Согласно названию, в конденсаторах с воздушным охлаждением воздух является внешней жидкостью и работает как хладагент, то есть хладагент отводит тепло в воздух.Конденсаторы с воздушным охлаждением можно разделить на типы с естественной конвекцией или с принудительной конвекцией. При естественной конвекции воздух циркулирует естественным образом, но в случае принудительной конвекции для правильной работы предусмотрена внешняя среда, например вентилятор.
4. Конденсатор с водяным охлаждением В конденсаторах с водяным охлаждением вода является внешней жидкостью. Здесь вода работает как охлаждающая жидкость, отбирая тепло от хладагента.

3. Дросселирующие устройства / устройства расширения:

Расширительное устройство — еще один базовый компонент холодильной системы.Основные функции расширительного устройства, используемого в холодильных системах, заключаются в снижении давления рабочей жидкости, которая поступает из конденсатора в испаритель. Он также регулирует поток хладагента в испаритель и поддерживает скорость потока, равную скорости испарения в испарителе. Мы можем регулировать и контролировать температуру холодильника с помощью расширительных устройств, изменяя отверстие в соответствии с нашими требованиями. Например, нам требуется низкая температура летом по сравнению с зимней сессией, поэтому мы регулируем расширительное устройство в соответствии с ситуацией и требованиями.

Расширительные устройства, используемые в холодильнике, в основном бывают двух типов: фиксированного открывания и регулируемого открывания. В типе с фиксированным отверстием проходное сечение остается фиксированным, в то время как в типе с переменным отверстием проходное сечение изменяется с изменением массового расхода. Ниже приведены некоторые расширительные устройства, используемые в холодильнике в соответствии с их требованиями.

1. Ручной (ручной) расширительный клапан
2. Капиллярная трубка
3. Отверстие
4. Постоянное давление или автоматический расширительный клапан (AEV)

Капиллярная трубка и диафрагма относятся к типу с фиксированным отверстием, а остальные — к типу с регулируемым отверстием.

4. Испаритель :

Это место для хранения или морозильная камера. Хладагент, поступающий из дроссельного устройства, попадает в испаритель при очень низкой температуре и давлении. В испарителе хладагент проходит через охлаждающие змеевики. В испарителе тепло поглощается хладагентом из-за того, что температура хладагента увеличивается, и жидкий хладагент расходуется и превращается в пары, после чего этот хладагент попадает в компрессор. Испаритель работает как теплообменник между складским помещением и охлаждающими змеевиками.Этот цикл повторяется непрерывно.

5. Хладагенты :

Хладагенты — это рабочие жидкости, используемые в холодильнике, который проходит циклически и помогает поддерживать более низкую температуру в испарителе (морозильной камере). Когда хладагент попадает в испаритель, он поглощает тепло из хранилища и испаряется. Этот процесс включает в себя процесс фазового перехода, который максимизирует охлаждающий эффект. Хороший хладагент должен обладать такими качествами, как нетоксичный, невзрывоопасный, некоррозионный; негорючие, утечка должна быть негорючей и т. д.В соответствии с их требованиями используются различные хладагенты. Например: R-12 используется в бытовых холодильниках и водоохладителях.

6. Устройства контроля температуры :

Эти типы устройств используются для контроля температуры в холодильнике. К этим устройствам прилагаются устройства расширения. К испарителю прикреплен термостат, который помогает поддерживать определенную температуру.

Применение холодильника

Как мы изучили в статье выше, холодильник — это устройство, используемое для поддержания более низкой температуры, чем температура окружающей среды, путем поглощения тепла из охлаждаемого пространства и отвода его в окружающую среду.Раньше в основном холодильники использовались только для производства льда, который используется для многих целей, но в наши дни применение холодильников увеличивается день ото дня по мере развития новых технологий.

Ниже приведены некоторые основные области применения холодильника.

1. Холодильник используется для обработки и хранения пищевых продуктов.
2. Холодильник используется в промышленности, например, в химической и нефтяной промышленности.
3. Какие-то особые приложения.
4. В пищевой промышленности и консервировании

Хранение фруктов и овощей:

Некоторые скоропортящиеся продукты, такие как фрукты и овощи, гниют при высокой температуре, потому что в них очень быстро размножаются некоторые виды бактерий. При низкой температуре рост бактерий снижается. Так холодильник продлевает срок хранения овощей и фруктов.

Мясо и птица : Такие продукты, как рыба, курица и мясо, также требуют охлаждения после убоя, поскольку в них очень высока скорость роста бактерий.Кратковременное хранение осуществляется при температуре 0 ^o C. Для длительного хранения требуется температура -25 ^o C.

Молочные продукты : Некоторыми молочными продуктами являются молоко, масло, творог и мороженое. Для хранения и подачи молоко хранится в холодильниках. В холодильниках рост бактерий замедляется, и молоко может храниться в течение двух-трех дней после процесса пастеризации. Для поддержания хорошего качества других молочных продуктов, таких как масло, творог и мороженое, им также требуются холодильники.

Напитки : Некоторые напитки, такие как пиво, вино и безалкогольные напитки, имеют приятный вкус в охлажденном виде. Фруктовые соки также нуждаются в холодильниках, чтобы сохранить их пищевую ценность и вкус. В то время как пивоварение и виноделие также требует охлаждения, потому что это происходит путем ферментации, а ферментация — экзотермический процесс, но эти процессы должны выполняться при определенной температуре. Для поддержания желаемой температуры используются холодильники.

Конфеты: Шоколад и конфеты также требуют хранения в холодильнике, в противном случае они становятся липкими, поэтому для лучшего вкуса рекомендуется хранить их при низкой температуре.

Промышленное применение:

Конденсация газов: Газы конденсируются до жидкого состояния в процессе охлаждения. Сжиженные газы легко хранить и транспортировать. В жидком состоянии газам требуется меньше места.

При хранении: Многие соединения разлагаются при комнатной температуре или испаряются с очень высокой скоростью, как некоторые лекарства, химические вещества, взрывчатые вещества и натуральный каучук, при использовании холодильника их можно хранить в течение длительного периода времени.

В строительстве : Застывание бетона — экзотермический процесс. Если не удалить тепло, бетон будет расширяться и образовывать трещины в конструкции. Это можно сделать, охладив песок и воду или пропустив охлажденную воду через трубы, заделанные в бетон.

Некоторые другие приложения

Производство льда: Это было классическое применение холодильников. Лед производился на заводах путем погружения емкостей с водой на некоторое время в охлажденный рассол.На этих заводах крупномасштабно производится лед, который используется в других областях. Но в наши дни, используя холодильник, мы можем легко производить лед. Лед можно легко произвести, используя бытовые холодильники для домашнего использования.

В медицине: Плазма крови и некоторые антибиотики производятся и хранятся при низкой температуре. Некоторым другим лекарствам также требуется меньшая температура для хранения, которые нельзя хранить при комнатной температуре.

Речь идет о холодильнике, работающем вместе с его приложением.Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи, задавайте их в комментариях. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт для получения более информативных статей. Спасибо, что прочитали.

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 самопроизвольно перетекает 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 в некоторой степени 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 он отводит изнутри.Это имеет большое значение для того, сможете ли вы охладить комнату, оставив дверцу холодильника открытой. ^[2]

КПД

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

EGEE 102: Энергосбережение и защита окружающей среды

Холодильники — это двигатели тепла, которые перемещают тепло от низкой температуры (внутри холодильника) к высокой (снаружи холодильника на кухню).Тепловентиляторы не производят тепла, а просто перемещаются из одного места в другое.

Схема, показывающая, как работает теплоноситель

Как работает холодильник?

Принцип работы холодильника аналогичен кондиционеру. Он перемещает тепловую энергию изнутри наружу. Холодильник состоит из четырех основных компонентов, выполняющих следующие функции:

• Расширительный клапан — Жидкий хладагент под высоким давлением проходит через расширительный клапан.Когда хладагент проходит через расширительный клапан, он перемещается из зоны высокого давления в зону низкого давления. Понижение давления соответствует понижению температуры.
• Испаритель или теплообменные трубы — Набор спиральных труб, по которым проходит расширенный хладагент низкого давления. В испарителе жидкий хладагент также расширяется и испаряется. Испарение жидкости забирает тепло, создавая в змеевиках холодный газ. Холодный хладагент, протекающий через змеевики, поглощает тепло из холодильника.Еда остывает. Однако хладагент нагревается из-за поглощения тепла.
• Компрессор — Устройство, которое нагнетает теплый хладагент и делает его горячим (более горячим, чем температура на кухне). Этот горячий хладагент попадает в конденсатор.
• Конденсатор или второй змеевик теплообменника — расположен в задней части холодильника, где он отдает тепло воздуху на кухне.

Нажмите кнопку «Играть», чтобы узнать, как работает холодильник.

Как работает холодильник

Как работает холодильник

Сжатый жидкий хладагент проходит через расширительный клапан, который снижает давление и, в свою очередь, температуру. Теперь остывшая жидкость проходит через серию змеевиков испарителя. По мере прохождения через змеевики жидкость испаряется, отбирая тепловую энергию, необходимую для испарения продуктов в холодильнике. В этом процессе еда остается холодной, так как тепло передается хладагенту.

Испаренный хладагент проходит через компрессор, который повышает давление и температуру хладагента и превращает его обратно в жидкость. Жидкость распределяет тепло, собранное внутри холодильника, через змеевики конденсатора, а затем снова проходит через расширительный клапан, чтобы повторить процесс.

Типы и особенности

Существует четыре типа холодильников: с морозильной камерой сверху (или с установкой сверху), с морозильной камерой снизу (или с установкой снизу), бок о бок и встраиваемые (как показано ниже).

Холодильники

также бывают четырех категорий размеров: малые (от 7 до 9,9 кубических футов), средние (от 10 до 13,9 кубических футов), большие (от 14 до 19,9 кубических футов) и очень большие (от 20 до 29 кубических футов).

Типы холодильников: верхний, нижний и бок о бок.

Холодильники — Гипертекст по физике

Обсуждение

введение

Холодильник представляет собой корпус любого типа (например, ящик, шкаф или комнату), 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 системой центрального охлаждения и отопления. Альфред Вольф, инженер из Хобокена, штат Нью-Джерси, которого считают первопроходцем в стремлении охладить рабочую среду, помог разработать новую систему, перенеся эту перспективную 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. сжатие 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
   T, т.кип. ~ P
   работы проделаны на газе
2. конденсатор
   горячий пар из компрессора конденсируется за пределами холодильной камеры, выделяя скрытое тепло
   изотермическая, изобарная конденсация (горизонтальная линия на фотоэлектрической диаграмме)
   высокая температура
   T (горячая)
   скрытая теплота парообразования Q (горячая)
3. расширительный клапан ( дроссельный клапан )
   горячая жидкость из конденсатора сбрасывается, что снижает ее температуру и точку кипения
   адиабатическое, изохорическое расширение (вертикальная линия на фотоэлектрической диаграмме)
   T, b.п. ~ P
   работы не выполняются W = 0
4. испаритель
   холодная жидкость из расширительного клапана кипит внутри холодильной камеры, поглощая скрытое тепло )

индикаторная диаграмма

пароабсорбционное охлаждение

Оливер Эванс, США, 1805 г., предложил, но не построил, испаренную 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 с аммиаком и водой в 1859 году. Фердинанд Карре, Франция, абсорбционный холодильник с аммиаком, 1859. 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
   жидкий аммиак 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
    Диоксид 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.

Историческое появление хладагентов

Источник: Радермахер и Хванг, Мэрилендский университет

год	хладагент	химическая формула
1830-е	каучуцин (д)	индийский каучук дистиллят
1830-е	этиловый эфир	CH 3 CH 2 -O-CH 2 -CH 3
1840-е	метиловый эфир (R-E170)	CH 3 -O-CH 3
1850	серная кислота	H 2 SO 4 / H 2 O
1856	этиловый спирт	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	аммиак (R-717)	NH 3
1860-е	метиламин (R-630)	CH 3 -NH 2
1860-е	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	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 (Р-718)	H 2 O
1916	жидкость Эндрюс	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	метиленхлорид (Р-30)	CH 2 Класс 2
1930	дихлордифторметан (R-12)	CCl 2 F 2
1940-е	хлорфторуглеродов	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 летучие
• низкие точки кипения
• низкое поверхностное натяжение
• низкая вязкость
• безреактивный (стабильный)
• нетоксичен (пары могут вызывать раздражение)
• некоррозионный
• 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. Государственный закон Министерства обороны США запрещает приобретение R-12, за исключением существующих систем, когда техническая часть определила, что модернизация является недопустимой. Для приобретения этого продукта требуется одобрение высшего руководства или высшего руководства.

Торговые наименования CFC

торговое наименование	корпорация		торговое наименование	корпорация
Арктон	Imperial Chemicals		Галон	ASP Международный
Дайфлон	Daikin Industries		Isceon	Рона-Пуленк
Эскимон	????		Изотрон	Пенсильванская соль
Форан	Эльф Атохим		Jeffcool	Джефферсон Кемикал
Фреон	Du Pont		Кальтрон	Бенкизер
Фриген	Hoechst		Хладон	????
Генетрон	Сигнал союзников		Ucon	Юнион Карбид

Свойства фреона 12
(25 ° C, 1 атм, если не указано иное)

недвижимость	значение
родовое наименование	Р-12
химическое наименование	дихлордифторметан
химическая формула	CF 2 C 2
молекулярная масса	120.913	u
цвет	нет
запах	эфироподобный
воспламеняемость	без
предел профессионального воздействия	1000	п.п.
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	нет	нет	нет
давление при 0 ° C (атм)	4	35	2	3
давление при 50 ° C (атм)	20	> 60	9	12

.