Сегодня в охлаждении нуждается огромное количество продуктов, а еще без холода невозможно реализовать многие технологические процессы. То есть с необходимостью применения холодильных установок мы сталкиваемся в быту, в торговле, на производстве. Далеко не всегда удается использовать естественное охлаждение, ведь оно сможет понизить температуру лишь до параметров окружающего воздуха.
На выручку приходят холодильные установки. Их действие основано на реализации несложных физических процессов испарения и конденсации. К преимуществам машинного охлаждения относится поддержание в автоматическом порядке постоянных низких температур, оптимальных для определенного вида продукта. Также немаловажными являются незначительные удельные эксплуатационные, ремонтные затраты и расходы на своевременное техническое обслуживание.
Для получения холода используется свойство холодильного агента корректировать собственную температуру кипения при изменении давления. Чтобы превратить жидкость в пар, к ней подводится определенное количество теплоты. Аналогично конденсация парообразной среды наблюдается при отборе тепла. На этих простых правилах и основывается принцип работы холодильной установки.
Это оборудование включает в себя четыре узла:
- компрессор
- конденсатор
- терморегулирующий вентиль
- испаритель
Между собой все эти узлы соединяются в замкнутый технологический цикл при помощи трубопроводной обвязки. По этому контуру подается холодильный агент. Это вещество, наделенное способностью кипеть при низких отрицательных температурах. Этот параметр зависит от давления парообразного хладагента в трубках испарителя. Более низкое давление соответствует низкой температуре кипения. Процесс парообразования будет сопровождаться отнятием тепла от той окружающей среды, в которую помещено теплообменное оборудование, что сопровождается ее охлаждением.
При кипении образуются пары хладагента. Они поступают на линию всасывания компрессора, сжимаются им и поступают в теплообменник-конденсатор. Степень сжатия зависит от температуры конденсации. В данном технологическом процессе наблюдается повышение температуры и давления рабочего продукта. Компрессором создают такие выходные параметры, при которых становится возможным переход пара в жидкую среду. Существуют специальные таблицы и диаграммы для определения давления, соответствующего определенной температуре. Это относится к процессу кипения и конденсации паров рабочей среды.
Конденсатор – это теплообменник, в котором горячие пары хладагента охлаждаются до температуры конденсации и переходят из пара в жидкость. Это происходит путем отбора от теплообменника тепла окружающим воздухом. Процесс реализуется при помощи естественной или же искусственной вентиляции. Второй вариант зачастую применяется в промышленных холодильных машинах.
После конденсатора жидкая рабочая среда поступает в терморегулирующий вентиль (дроссель). При его срабатывании давление и температура понижается рабочих параметров испарителя. Технологический процесс вновь идет по кругу. Чтобы получить холод необходимо подобрать температуру кипения хладагента, ниже параметров охлаждаемой среды.
На рисунке представлена схема простейшей установки, рассмотрев которую можно наглядно представить принцип работы холодильной машины. Из обозначений:
- «И» — испаритель
- «К» -компрессор
- «КС» — конденсатор
- «Д» — дроссельный вентиль
Стрелочками указано направление технологического процесса.
Помимо перечисленных основных узлов, холодильная машина оснащается приборами автоматики, фильтрами, осушителями и иными устройствами. Благодаря им установка максимально автоматизируется, обеспечивая эффективную работу с минимальным контролем со стороны человека.
В качестве холодильного агента сегодня в основном используются различные фреоны. Часть из них постепенно выводится из употребления ввиду негативного воздействия на окружающую среду. Доказано, что некоторые фреоны разрушают озоновый слой. Им на смену пришли новые, безопасные продукты, такие как R134а, R417а и пропан. Аммиак применяется лишь в масштабных промышленных установках.
Теоретический и реальный цикл холодильной установки
На этом рисунке представлен теоретический цикл простейшей холодильной установки. Видно, что в испарителе происходит не только непосредственно испарение, но и перегрев пара. А в конденсаторе пар превращается в жидкость и несколько переохлаждается. Это необходимо в целях повышения энергоэффективности технологического процесса.
Левая часть кривой – это жидкость в состоянии насыщения, а правая – насыщенный пар. То, что между ними – паро-жидкостная смесь. На линии D-A` происходит изменение теплосодержания холодильного агента, сопровождающееся выделением тепла. А вот отрезок В-С` наоборот, указывает на выделение холода в процессе кипения рабочей среды в трубках испарителя.
Реальный рабочий цикл отличается от теоретического ввиду наличия потерь давления на трубопроводной обвязке компрессора, а также на его клапанах.
Чтобы компенсировать данные потери работа сжатия должна быть увеличена, что снизит эффективности цикла. Данный параметр определяется отношением холодильной мощности, выделяемой в испарителе к мощности, потребляемой компрессором и электрической сети. Эффективность работы установки – это сравнительный параметр. Он не указывает непосредственно на производительность холодильника. Если данный параметр 3,3, это будет указывать, что на единицу электроэнергии, потребляемой установкой, приходится 3,3 единицы произведенного ею холода. Чем больше этот показатель, тем выше эффективность установки.
Устройство и принцип работы холодильной установки
Главным функционирующим элементом в устройстве любого холодильника является компрессор, который работает, перегоняя хладагент через конденсатор и испаритель.
Стал привычной частью жизни любого человека. Обычно такое оборудование работает бесперебойно, но следует только случиться неожиданной поломке, как его владелец теряется и впадает в панику. Причина этому – незнание внутреннего механизма агрегата. Несмотря на расхождение в строении, каждое современное устройство имеет общие черты. Поэтому, изучив основные детали конструкции, можно рассчитывать на самостоятельное обследование и ее ремонт.
Особенности конструкции
Для полноценной работы холодильника необходим фреон. Этот газ быстро меняет свои состояния, что позволяет ему успешно понижать температуру, тем самым способствуя бережному сохранению продуктов. Безопасность этого хладагента неоднократно подтверждалась практикой, поэтому беспокоиться о токсичности этого вещества не стоит. Холодильник – надежный агрегат, безупречно выдерживающий 5–10 лет беспрерывной работы. Обычный классический холодильник – это шкаф изотермического типа, работающий от электричества. Герметичность его стенок обеспечивает листовая сталь с внешним эмалевым покрытием или ударопрочный пластик. Каждый из таких агрегатов имеет следующее устройство.
Дверь представлена двумя панелями, соединенными изнутри теплоизолирующей вставкой, которую чаще всего размещают по стенкам, в нижней части, у дна или вдоль внутренней части дверного полотна. Для этого используют пенополистирол, пенополиуретан, минеральное волокно, стекловолокно. Магнитный уплотнитель, зафиксированный аналогичным способом, удерживает створку максимально плотно.
Компрессор – главная часть холодильника, предназначенная для закачки и перегона хладагента в конденсатор с последующим вытягиванием его паров из испарителя.
Современные холодильники оборудуют 1 или 2 такими элементами, а хладагент – вещество, вбирающее в себя тепло, такую функцию выполняет фреон.
Конденсатор имеет вид изогнутой трубки с диаметром в 5 мм. Такой змеевик постепенно соединяется с металлическим прутиком, в этой части фреон приобретает жидкое состояние, а тепло перемещается в окружающую среду.
Фильтр осушитель в виде цилиндрического прибора с зауженными краями устанавливается в конденсатор или около него. Его назначение – выводить влагу из системы и обеспечить фреону безупречную чистоту.
Испаритель действует совершенно по-другому, чем конденсатор: в процессе преобразования фреона в жидкое вещество происходит поглощение тепла и холодильник начинает вырабатывать холод. Его устанавливают в камерах или стенках любого агрегата.
Капиллярные медные трубки понижают давление фреона, их устанавливают в пространстве между испарителем и конденсатором. Пусковое реле обеспечивает постоянную работу компрессора и предохраняет холодильник от случайной поломки в результате скачка напряжения. Температурные датчики регулируют показатели тепла и холода в самой камере. При достижении определенных значений они приостанавливают работу компрессора.
Крыльчатки перемешают воздух по камере холодильника. Лампа загорается в момент открывания и гаснет при закрывании дверки, позволяя наиболее экономно расходовать энергию.
Принцип функционирования бытовых холодильников
Работа основана на беспрерывном действии хладагента, в роли которого выступает фреон. Этот газ обеспечивает круговое движение с изменением температуры. Давление приводит к закипанию вещества, после чего оно переходит в парообразное состояние и вбирает в себя тепло от стенок испарителя. Такое действие приводит к снижению температуры в камере на несколько градусов.
Любой агрегат прекрасно работает при наличии у него компрессора, поддерживающего давление в нужных границах, испаряющего устройства, вбирающего тепло в холодильной камере, конденсатора, выбрасывающего накопленную энергию вовне, дросселирующих отверстий – терморегулирующего вентиля и капилляров.
Компрессор холодильника контролирует любые изменения в давлении системы. Он втягивает хладагент, доведенный до газообразного состояния, давит на него и выбрасывает назад в конденсатор. Это приводит к повышению температуры фреона, после этого вещество вновь превращается в жидкое состояние. Компрессор прекрасно работает за счет установленного внутри корпуса электродвигателя. Без этой детали невозможно нормальное функционирование агрегата.
Инверторный тип управления, свойственный современным холодильникам, обещает длительную и легкую эксплуатацию, а устройство обеспечит бесшумность работы. Наличие пускозащитного реле повышает работоспособность агрегата. Эта деталь активирует пусковую обмотку в момент подключения прибора и защищает компрессор от перегрева. По мере нагревания металлической детали в самом корпусе происходит автоматическое отключение системы.
Поэтому действие любого холодильника основано на передаче внутреннего тепла в окружающий воздух и постепенном охлаждении камеры. Этот эффект любой человек наблюдает в процессе ежедневного использования агрегата. Охлаждающее устройство поддерживает внутри корпуса постоянную температуру, что позволяет хранить продукты без опасения за их качество.
К сведению, любой современный холодильник имеет неодинаковую температуру в разных отделениях. Практически в каждом из агрегатов есть камера для заморозки, зона для , яиц, мясных продуктов.
Устройства с одной и двумя камерами
Охлаждающее устройство может иметь неодинаковое число камер. Однокамерные агрегаты действуют за счет испарений фреона, проникающих из морозильного отделения в холодильный отсек. Вначале пар поступает в конденсатор, затем он превращается в жидкость и, проходя сквозь фильтр и капиллярную трубку, оказывается в емкости испарителя. Постепенное закипание фреона приводит к охлаждению холодильника. Цикличность охлаждения происходит до того момента, пока температурные показания не будут достаточными, после чего компрессор отключится.
Те, кто знают принцип работы двигателя внутреннего сгорания, могут легко догадаться, что происходит внутри компрессора. Там также находится поршень, а тоже установлена система клапанов. Испаренный фреон проходит и сразу же нагревается от сжатия, затем выходит под давлением в сторону конденсора. После этого он легко преобразуется в жидкое состояние, отдавая энергию, чтобы после пойти на повторный цикл через капиллярный расширитель.
Главная задача состоит в том, чтобы фреон постоянно циркулировал, как кровь по венам. Вот поэтому зачастую компрессор еще называют сердцем холодильника. Но они могут быть различные, инверторные и простые, то есть, перечислять долго – вступления для этого мало. Давайте рассмотрим, устройство компрессора подробней.
Классификация компрессоров в холодильном оборудовании
Здесь нужно сказать спасибо Быкову А.В. за отличный справочник по компрессорам для холодильников 1992 г. издания.
Вы, естественно, слышали, что в стандартных бытовых холодильниках поршневые компрессоры, и до сих пор считаете, что корейцы, разработав в 1981 г. конструкцию двухшнековой соковыжималки , на самом деле открыли что-то новое? Это полное заблуждение! Винтовые компрессоры существуют с 1878 г., именно с этого времени используются роторы, которые крутятся навстречу друг другу, для создания давление. У винтовых компрессоров в холодильнике, в отличие от поршневых, есть целый ряд преимуществ:
Помимо этого, относительно промышленности есть и еще ряд основных преимуществ винтовых двухроторных компрессоров, в отличие от поршневых:
- Меньше размеры непосредственно компрессора холодильника.
- Относительно небольшой уровень шума, что дает возможность избежать в ряде случаев проблем с установкой холодильника.
- Низкий уровень вибраций холодильника. В результате этого не нужно создание прочного и тяжелого фундамента.
Недостаток только один:
Вот простейшие факты. Но как работает это оборудование, и какие могут быть компрессоры в холодильнике? Данный класс оборудования делится на типы и подтипы
Динамический тип:
- Подтип осевые;
- Подтип центробежные.
Тип поршневые:
Тип ротативные:
- Подтип роторные: однороторные и двухроторные.
- Подтип с катящимся ротором.
- Подтип спиральные.
- Подтип пластинчатые.
- Подтип роторно-поршневые.
Итак, видно, какое количество может быть устройств, и многие из них нашли свое применения.
Динамические компрессоры
В отличие от объемных, данные устройства пользуются «живой» силой лопастей. Если в поршневых и их аналогах вся нагрузка находится на жестких конструкциях, то тут работа происходит за счет вентилятора. Кто знаком с вентиляционными системами и устройствами кондиционирования
уже заметили сходство в названиях. И оно вполне логично: внутри динамических компрессоров находятся вентиляторы двух видов:
- центробежные;
- осевые;
Большинство читателей уже поняли смысл, но мы все же поясним, что:
Минусы динамических компрессоров явны: в них нет возможности получить хороший коэффициент сжатия, а соответственно, сложно и создать повышенное давление. Например, холодильные устройства нагнетают фреон до 20–30 атм ., а многие говорят, что и это не предел. Это довольно высокие данные. Но конструкция динамических компрессоров относительно простая, а это хорошо. Требования к конструкции, наоборот, низкие, и это также отлично.
Поршневые компрессоры
Способ работы компрессора холодильника сильно похож на одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Внутри устройства находится такой же коленчатый вал, приводящийся в движение электромотором. Но есть и другая конструкция, она более экономичная и легче управляется инверторной системой образования импульсов.
В данном случае находится определенный шток с поршнем в конце, который расположен внутри проволочной катушки. Проходящий ток заставляет систему делать поступательные перемещения
, благодаря этому и работает холодильник. Сегодня такие технологии являются наилучшими, и корейцы активно используют их в своих изделиях, о чем и создают поучительные и хорошие видеоролики.
В рабочей камере находятся 2 клапана – расходный и приточный. Как правило, они находятся на стенках. Когда же компрессор прямоточный, то вход иногда устанавливается на цилиндре. Но эта конструкция мало распространена. Клапан в дне поршня увеличивает массу движущегося элемента, также тяжело и обеспечить необходимые проходные отверстия. Потому сейчас в технике устанавливаются поршневые непрямоточные компрессоры.
Роторные компрессоры
Двухроторные компрессоры считаются абсолютным аналогом двухшнековой соковыжималки. Вот лишь, как правило, неравнозначны винтовые спирали. В ведущем роторе находится 4 выступа с немного округленными верхушками, под них на ведомом сделаны 6 ложбинок требуемого профиля. Оба вала размещаются в двойной цилиндрический корпус и по всей длине касаются друг друга. Вращение идет навстречу.
Выходное и заборное отверстия для фреона, как правило, находятся по диагонали:
Конструкция сделана так, что спирали роторов надежно присоединялись к корпусу. Вращение происходит таким образом, чтобы от заборной камеры части воздуха выходили вбок (по разным сторонам), захватываясь вращающимися валами. На первом роторе этих порций 4, на втором 6. Вращаясь по окружности, в результате книзу спирали встречаются. Последующее кручение приводит к сильному сжатию фреона, под высоким давлением он выходит наружу.
Чтобы уяснить всю прелесть этой системы, вспомните, что у двухшнековых соковыжималок наибольший коэффициент отжима, и они могут перемалывать даже кости, когда изготовлены из металла, без большого ущерба. Такая конструкция компрессора холодильника дает возможность создать ударное давление, которого тяжело добиться в других случаях.
Напомним, что в паровую камеру холодильника проходит под впрыском масло для снижения трения. Однако это не одна причина. Вероятно, что КПД оборудования зависит непосредственно от того, как герметичны части роторов. Масло с помощью поверхностного натяжения образует пробку между корпусом и спиралями . Благодаря этому без каких-то усилий увеличивается давление. А соответственно, можно уменьшить скорость вращения для получения необходимых показателей, снизить потребляемую мощность, уменьшить технические требования к качеству и изготовлению деталей холодильника.
Способ работы холодильного компрессора далек от винтового, и, вероятно, зря. Но не надо считать, что повсюду царят поршни. Мы уже говорили, что большинство тепловых насосов имеют спиральный компрессор. Здесь находится ротор и статор. Это две спирали, вдетые друг в друга. При круговом перемещении ротора фреон сильно сжимается и выходит наружу.
Подводя итог
Итак, мы и рассмотрели, какие конструкции бывают, и каким образом работает холодильный компрессор. Теперь вы знаете, зачем нужен холодильнику компрессор, и усвоили немалый объем знаний в этой области. Данная статья объясняет, хоть и вкратце, что такое винтовые компрессоры.
В двухкамерном холодильнике для получения низкой температуры (в морозильном отделении или в отделении для хранения замороженных продуктов) и плюсовой температуры (в отделении для хранения свежих охлаждённых продуктов) применяют различные схемы автоматизации. Наиболее простой считается схема автоматизации с общим регулирующим устройством.
Схема автоматизации двухкамерного домашнего холодильника с общим регулирующим устройством: НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор.
Холодильный агент подаётся через одно регулирующее устройство сначала в испаритель низкотемпературного отделения, а затем в испаритель высокотемпературной камеры. При таком способе питания испарителей холодильным агентом в испарителе низкотемпературной камеры происходит неполное испарение агента и парожидкостная смесь холодильного агента поступает в испаритель высокотемпературной камеры, где поддерживается более высокая температура.
Работой компрессора управляет терморегулятор, капилляр которого контактирует с испарителем низко- или высокотемпературной камер. В последнем случае в морозильном отделении образуется большой перепад температур. Для снижения перепада на испарителе вблизи капилляра термореле часто устанавливают температурный стабилизатор, в качестве которого используют электрический нагреватель мощностью в 6-10 вт.
ПО-пусковая обмотка двигателя, РО-рабочая обмотка двигателя, ЗР-защитное реле, ТС-температурный стабилизатор,Тр-терморегулятор, Н-противоконденсатное сопротивление, Эл-электролампа, Вл-выключатель лампы.
Электрическая схема автоматизации двухкамерного холодильника с температурным стабилизатором аналогична схеме, В отличии от электрической схемы автоматизации однокамерного холодильника при размыкании контактов термореле температурный стабилизатор включается, подогревает капилляр термореле, сокращая продолжительность стоянки компрессора. При этом перепад между температурами включения и выключения уменьшается. Постоянно включённый противоконденсатный электроподогреватель мощностью 15 вт. предохраняет от выпадания конденсата на наружную стенку камеры шкафа у дверного проёма морозильной камеры.
НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, ОЖ-отделитель жидкости, Кд-конденсатор.
Схема автоматизации с общим регулирующим устройством и отделителем жидкости исключает попадание жидкого фреона в компрессор. После дросселирования в регулирующем устройстве в испарителе низкотемпературной камеры происходит неполное испарение холодильного агента и в отделитель жидкости попадает парожидкостная смесь. Частицы жидкого агента, отделившись от паров, осаждаются в низкой части отделителя, а затем поступают в испаритель высокотемпературной камеры, где жидкость полностью выкипает. Пары холодильного агента из испарителя и верхней части отделителя жидкости отсасывается компрессором.
Компрессор управляется терморегулятором, капилляр которого прижат к испарителю низкотемпературной камеры. При схеме с одной температурой кипения в двух испарителях и двух испарителях поддержание разного температурного режима в двух камерах холодильника затруднительно.
Электрическая схема автоматизации аналогична схеме, двухкамерного холодильника с температурным стабилизатором. Отличие состоит в том, что в схеме отсутствует температурный стабилизатор.
Рассмотрим схемы автоматизации двухкамерных холодильников с разными температурами кипения фреона в испарителях.
НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, Др-дроссель, Кд-конденсатор.
В схеме автоматизации с общим регулирующим устройством перед высокотемпературным испарителем (ВТИ) и дросселем перед низкотемпературным испарителем (НТИ) холодильный агент дросселируется в регулирующем устройстве и заполняет ВТИ. Вторично понижая давление в дросселе «до себя», агент из ВТИ поступает в НТИ. Такая схема надёжно обеспечивает поддержание требуемых температур в каждой камере.
Электрическая схема этого холодильника аналогична
НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, СВ-соленеидный вентиль, Кд-конденсатор, Тр1, Тр2-терморегуляторы.
В схеме автоматизации с подачей холодильного агента в каждый испаритель через самостоятельное регулирующее устройство работой компрессора управляет терморегулятор, капилляр которого закреплён на низкотемпературном испарителе. Работой солиноидного вентиля перед регулирующим устройством высокотемпературного испарителя управляет другой терморегулятор.
Электрическая схема такого холодильника приведена ниже.
ПО-пусковая обмотка двигателя, РО-рабочая обмотка двигателя, ПР-пусковое реле, ЗР-защитное реле, Тр1-терморегулятор камеры охлаждения, Тр2-терморегулятор морозильной камеры, СВ-соленоидный вентиль, Н-противоконденсатное сопротивление, Эл-электролампа, Вл-выключатель лампы.
При понижении температуры испарителя и соответственно воздуха в камере охлаждения контакты терморегулятора размыкаются, выключая соленоидный вентиль. Подача холодильного агента в высокотемпературный испаритель прекращается, однако компрессор продолжает работать, если замкнуты контакты терморегулятора низкотемпературного испарителя.
При понижении температуры испарителя и соответственно воздуха в морозильной камере контакты второго термореле, разрывая цепь питания электродвигателя компрессора. В схеме также имеется постоянно включенный противоконденсатный электроподогреватель.
Наиболее удачной, на мой взгляд, является схема автоматизации двухкамерного холодильника с общим регулирующим устройством и соленоидным вентилем.
НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, Др-дроссель, ОЖ-отделитель жидкости, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор,СВ-соленеидный вентиль, Кд-конденсатор, Тр1, Тр2-терморегуляторы.
В схеме использовано общее регулирующее устройство и отделитель жидкости. Перед высокотемпературным испарителем имеется дроссель «после себя». При закрытом соленоидном вентиле холодильный агент дросселируется в регулирующем вентиле и заполняет отделитель жидкости. Проходя затем через дроссель, холодильный агент заполняет испаритель в камере охлаждения, откуда поступает в испаритель морозильной камеры.
Когда ВТИ охладится до заданной температуры, его терморегулятор включает соленоидный вентиль. Холодильный агент, преодолевая меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению дросселем, поступает в НТИ.
При охлаждении низкотемпературного испарителя до заданной температуры его терморегулятор останавливает компрессор.
Ниже приведены технологическая и электрическая схемы двухкамерного холодильника с автоматическим размораживанием испарителей парами холодильного агента.
а-технологическая схема: НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, СВ-соленеидный вентиль, Кд-конденсатор, Эн-электронагреватель.
б-электрическая схема: ПО-пусковая обмотка двигателя, РО-рабочая обмотка двигателя, ПР-пусковое реле, ЗР-защитное реле, Тр-терморегулятор, СВ-соленоидный вентиль, Н-нагреватель, Н1-температурный стабилизатор, ДФ-дефростатор.
Соленоидный вентиль автоматически включается при замыкании контактов дефростатора, которое происходит периодически с помощью электродвигателя дефростатора мощностью 2.5 вт, постоянно включенного в сеть. Одновременно включается электронагреватель.
Сжатые компрессором пары холодильного агента, минуя конденсатор, через соленоидный вентиль по специальной трубке поступают сначала в испаритель морозильной камеры, а затем в испаритель камеры охлаждения и подогревают их, вызывая таяние снеговой шубы. Пары фреона, отдавая тепло холодным стенкам испарителя, конденсируются. Во избежание попадания жидкого агента в компрессор его выпаривают электронагревателем, установленном на выходе из ВТИ.
После оттаивания снеговой шубы контакты дефростатора размыкаются с помощью электродвигателя. При этом выключается соленоидный вентиль и электронагреватель. При этом выключается сроленоидный вентиль и электродвигатель. Агрегат начинает работать в нормальном режиме, управляемый терморегулятором. Температурный стабилизатор, находящийся в цепи рабочей обмотки электродвигателя компрессора, выключается при размыкании контакта терморегулятора.
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
