Холодильник без фреона принцип работы: Принцип работы холодильника: аммиачного и термоэлектрического

Содержание

ХОЛОДИЛЬНИК БЕЗ ФРЕОНА — НЕХОРОШИЕ ВРЕМЕНА — LiveJournal

Ученые создали экономичный рефрижератор, работающий на принципе магнитного охлаждения; прибор может охлаждать материалы до минус 20,5 градусов Цельсия, при этом в его системах вместо фреона и других «парниковых» газов циркулирует вода, что делает технологию экологически безопасной, сообщает информационный портал ScienceNordic.

«Мы существенно повысили энергетическую эффективность давно известного принципа, так что магнитный холодильник, сделанный по нашей технологии, затрачивает в два раза меньше энергии, чем обычный», — сказал руководитель разработок, сотрудник факультета энергетической конверсии Технического университета Дании (DTU) Кристиан Бал (Christian Bahl), чьи слова приводятся в сообщении.

В обычных рефрижераторах процесс охлаждения происходит за счет использования сжатого газа — хладагента (это может быть аммиак, фреоны или некоторые углеводороды). Циркулируя в системе, он переходит из жидкого, «холодного», состояния в газообразное — «горячее». Проходя по трубкам внутри камеры холодильника, газ принимает тепло, забранное из нее испарителем, затем попадает в конденсатор, в котором остывает, отдавая тепло в окружающую среду вне холодильника.

Чтобы работала технология магнитного охлаждения, нужен сильный магнит и намагничиваемое вещество. Попеременное, «мигающее» (четыре раза в секунду) включение и выключение магнитного поля позволяет «подчинить» изменения температуры намагничиваемого вещества и значительно охладить его.

В основе технологии — применение так называемого магнитокалорического эффекта (МКЭ) — способности любого магнитного материала перераспределять внутреннюю энергию и изменять температуру. Этот эффект был открыт в 1881 году немецким ученым Эмилем Варбургом, применять его для охлаждения предложили американские ученые в 1933 году, однако тогда считалось, что мощность магнитных рефрижераторов и рабочий интервал температур слишком малы для промышленных применений. Вместе с тем, магнитные холодильники компактнее компрессионных и, по предварительным оценкам, приносят меньше вреда окружающей среде.

Технология, созданная датскими специалистами, получила название MagCool. Она оказалась энергетически «успешной» благодаря удачному выбору намагничиваемого материала — ученые применили гадолиний, который сильно проявляет магнитные свойства уже при комнатной температуре (для сравнения, некоторые металлы намагничиваются при температуре около 100 градусов). Гадолиний (Gd) — химический элемент с атомным номером 64. Цены на чистый гадолиний на рынке металлов в 2012 году составили до 200 долларов за килограмм.

«Мы планируем доработать технологию, чтобы она получила промышленное применение… Скорее всего, уже через три-четыре года магнитные холодильники можно будет купить», — сказала руководитель проекта MagCool Нини Придс (Nini Pryds), чьи слова приведены в сообщении.

Напомним, в 2010 году китайские археологи обнаружили на месте развалин бывшей императорской резиденции устройство, напоминающее примитивный холодильник.

Холодильник – как он устроен и принципы его работы — Ozon Клуб

Общее описание холодильного оборудования и процесса его работы

Холодильник состоит из таких основных частей:

  • компрессора – мотора, обеспечивающего циркуляцию хладагента в системе и охлаждение камер; используются узлы инверторного и линейного типа
  • конденсатора – трубки, расположенной вдоль задней стенки холодильного шкафа, и охлаждающего хладагента, передающего тепло в окружающую среду
  • испарителя – места кипения фреона, переходящего в газообразное состояние и интенсивно отбирающего тепло при понижении температуры
  • терморегуляционного вентиля – удерживающего давление в системе на заданном уровне
  • хладагента – фреона или изобутана, циркулирующего в системе трубок, охлаждающего воздух внутри прибора.

 Принцип работы холодильника основан на отборе тепла в процессе кипения фреона и отдаче энергии окружающей среде.

 Компрессор нагнетает давление, вызывая принудительную циркуляцию хладагента. Это вещество испаряется в испарителе, поглощая тепло из воздуха камеры. В конденсаторе фреон охлаждается, возвращаясь в жидкую фазу, и процесс протекает далее в том же порядке.

Понимание принципа работы может помочь определить неисправность, идентифицировав вышедший из строя узел, чтобы устранить проблему.

Компрессор

Компрессор — это мотор, нагнетающий хладагент для циркуляции в системе.

В бытовых холодильниках предусмотрено применение следующих видов компрессоров:

  • динамических, где хладагент нагнетается вентилятором; в зависимости от типа нагнетающего элемента может быть осевым или центробежным
  •  поршневых — с созданием давления посредством поршня с электроприводом
  •  роторных — применяются в инверсионных холодильниках.

Далее детальнее расскажем о конструкции каждого из видов компрессоров.

В стандартном исполнении компрессор представляет собой электродвигатель, помещенный в герметичный корпус. При включении, по мере вращения коленчатого вала, поршень закачивает хладагент в конденсатор из испарителя.

Работу системы обеспечивают два клапана: впускной и нагнетательный. Впускной клапан открывается при движении поршня вниз. В это время в цилиндре создается разряжение (в данном случае давление ниже атмосферного). Воздух, поступающий через клапан, очищается с помощью фильтров. При движении поршня вверх оба клапаны закрыты. При сжатии воздуха возрастает давление в цилиндре, и открывается нагнетательный клапан, через который воздух поступает в ресивер.

Такие компрессоры могут быть:

  • кривошипно-шатунными — для перекачивания значительных объемов хладагентов, устанавливаются на больших холодильных шкафах
  •  кривошипно-кулисными — на комбинированном оборудовании, при раздельных компрессорах для морозильной и холодильной камер.

Компрессоры поршневого типа невозможно восстановить в домашних условиях, поскольку их разборка ведет к разгерметизации устройства. Теоретически ремонт возможен с применением специализированного оборудования. Но обычно устранение неисправности, связанной с выходом из строя компрессора, требует замены агрегата.

В этом компрессоре газ нагнетают ведущий и ведомый роторы, вращающиеся во встречных направлениях и соприкасающиеся по всей длине. Рабочая среда закачивается компрессором в конденсатор за счет уменьшения объемов воздушных карманов через отверстие с малым диаметром. 

Такие устройства отличаются низким уровнем шума и вибрации, стабильностью показателей давления и температуры за счет того, что для нормальной работы аппарата не требуется большой скорости вращения роторов.

Хладагент

Холодильным агентом называют рабочее вещество, кипение которого с изотермическим расширением отбирает тепло из камер холодильника и передает тепловую энергию в окружающую среду.

В результате снижается температура внутри.

В роли хладагента в бытовых моделях чаще применяют фреон — метано-этановую смесь. Циркулируя внутри охладительного контура, состав пребывает в двух агрегатных состояниях: газообразном и жидком. Кипение последней приводит к интенсивному снижению температуры.

Это вещество лишено запаха и абсолютно прозрачно, поэтому утечку можно выявить только по косвенным признакам: отложениям конденсата на стенках холодильных камер, недостаточной заморозке.

В бытовых холодильных приборах применяют такие хладагенты:

  •  R600a (изобутан) — природный компонент, безвредный для экологии, но взрывоопасный при концентрации, превышающей 31 грамм на куб воздуха; поэтому оборудование рассчитано на содержание, безопасное для использования
  • R134a (тетрафторэтан) — безопасное вещество, не содержащее хлора, которое не воспламеняется ни при какой температуре, не вызывает разрушения озонового слоя
  • R22 (дифторхлорметан) — используется в устаревших моделях холодильных приборов; вредит экологии и при нагреве распадается на токсичные компоненты.

Полностью исключен из употребления R12 (дифтордихлорметан) — газ со сладковатым привкусом, взрывающийся при нагреве более 330 градусов и вызывающий удушье при вытеснении трети общего объема воздушной среды.

Точный состав хладагента указан изготовителем в технической документации на бытовой прибор. 

Конденсатор

Конденсатором называют часть контура, по которому циркулирует хладагент, где рабочее тело возвращается в жидкое состояние, отдавая тепло через стенки трубки в окружающую среду.

Этот элемент преимущественно расположен сзади холодильника. Но в отдельных моделях предусмотрено боковое размещение.

Трубка теплообменника выполнена в форме змеевика. Для интенсивного охлаждения конденсатор снабжен дополнительными ребрами, соединяющими параллельно расположенные участки, для увеличения площади теплоотдачи.

Испаритель

Испарителем называют узел холодильного агрегата, в котором хладагент переходит из жидкого состояния в газообразное, интенсивно поглощая тепло из воздуха камеры в процессе испарения.

Эту деталь холодильника изготавливают из стального или алюминиевого сплава. От исправности данного элемента зависит работа всего устройства.

Выпускают холодильное оборудование бытового назначения с такими испарителями:

  • открытым — характерен для небольших или устаревших моделей, где морозильная камера не отделена от общего объема шкафа
  • закрытого самооттаивающегося — крепится к задней стенке морозильника, заливается пенистым изоляционным материалом, отделен от камеры (это обеспечивает защиту от повреждений). При размораживании элемента вода стекает в поддон внизу холодильника
  • отделенного — характерен для мощных моделей с охлаждением вентилятором.

По особенностям конструктивного устройства различают следующие типы испарителей:

  • кожухотрубные — имеют вид стального цилиндра с большим количеством трубок внутри
  • пластинчатые — используются чаще других; трубка с хладагентом, выполненная в виде спирали, проходит в плоскости стальной или алюминиевой пластины, через которую отбирается тепло из воздуха охлаждаемой камеры
  • пленочные — представляют собой плоские емкости с теплообменной поверхностью.

Наиболее частая неисправность, связанная с этим узлом, — разгерметизация по причине механических повреждений. Для устранения проблемы необходимо восстановить герметичность узла и заправить систему фреоном, учитывая утраченный объем.

Капиллярная трубка

Капиллярная трубка выполнена из меди. Этот элемент включен в общий контур циркуляции хладагента и расположен между испарителем и конденсатором для регулирования потока вещества.

Трубка разграничивает зоны высокого и низкого давления, обеспечивая необходимые показатели в испарителе.

Применение данного типа дроссельного элемента позволяет получить следующие преимущества:

  • конструктивную простоту без необходимости устройства сложных узлов
  • отсутствие движущихся частей, что повышает надежность в работе.

При запуске компрессора применение указанного устройства снижает степень противодействия усилию поршня, благодаря чему могут использоваться электродвигатели с экономичными характеристиками.

Фильтр-осушитель

Одно из необходимых условий нормальной работы холодильника — поддержание низкого уровня влажности. Это достигается посредством фильтра-осушителя — элемента в виде продолговатого бочонка, расположенного между капиллярной трубкой и конденсатором.

Внутри содержится адсорбент, поглощающий влагу из хладагента и дополнительно удерживающий твердые частицы.

Замена этого элемента требуется при проведении любого ремонта холодильного агрегата.

Засорение фильтра может проявляться такими негативными последствиями:

  • повышением температуры в холодильном и морозильном отделениях
  • непрерывной работе холодильника, отсутствии отключений
  • сильным нагревом начального колена конденсатора, при комнатной температуре — и последующих участков
  • механическими повреждениями контура на выходе из осушителя.

Чтобы обеспечить безаварийную работу агрегата, фильтр-осушитель подлежит периодической ревизии и замене согласно установленному производителем регламенту.

Терморегулирующий вентиль

Терморегулирующим вентилем называют устройство, регулирующее выход фреона из испарителя в капиллярную трубку, для настройки общего уровня давления в системе. Капиллярная трубка, в силу простоты устройства, не может изменять данный показатель, поэтому в этих целях используется такой вентиль.

Этот элемент выполнен в виде клапанного узла узкого внутреннего сечения. Он имеет гибкую металлическую мембрану, назначение которой заключается в реагировании на изменение давления и приведение в движение закрепленного на ней штока. Подпружиненный шток движется в продольном направлении вдоль конусного канала, измеряя проходное сечение вентиля и регулируя прохождение фреона.

Таким способом изменяется диаметр прохода и регулируется работа всей системы.

Терморегулятор

Терморегулятор — небольшой элемент, регулирующий интенсивность работы холодильника. Он корректирует в большую или меньшую сторону показатели температуры в камерах.

Этот прибор может быть механического или электронного действия, в зависимости от вида датчика, который используется в конструкции агрегата.

Терморегулятор состоит из сильфонной трубки, наполненной фреоном и соединенной с испарителем. При повышении температуры до верхнего установленного предела датчик подает команду, срабатывает реле, включается компрессор. После того как камеры достаточно охладятся, силовой агрегат отключается.

Устройство терморегулятора предусматривает возможность регулировки уровня охлаждения в пределах возможного диапазона.

Процесс работы двухкамерного холодильника

Кроме агрегатов с простой схемой (при одном общем отделении), разработаны и активно функционируют установки на две камеры. Такое оборудование предполагает конструкцию с одним или двумя компрессорами.

Особенность двухкамерных холодильников с одним силовым агрегатом в том, что они оборудованы двумя испарителями, последовательно расположенными в системе и работающими на различные камеры. В одном объеме создается умеренное охлаждение, а во втором — отрицательная температура.

Схема работы такого аппарата:

Фреон последовательно переходит из испарителя морозильного отделения в контур холодильного. Поскольку хладагент частично нагрелся в морозилке, температура воздуха в холодильной камере не падает ниже нулевой отметки.

В аппаратах с двумя компрессорами предусмотрены две отдельные системы, работающие на разные камеры, с различной интенсивностью охлаждения. Здесь имеются раздельные контуры, не соединенные друг с другом.

Капельная система Direct Cool

На агрегатах, где используется капельная система разморозки, излишний лед удаляется из испарителя холодильника автоматически за счет разницы в температуре стенок.

Система работает следующим образом:

  • плоскость испарителя располагается по задней стенке морозильного отделения, что вызывает отложение конденсата на ее поверхности за счет низкой температуры
  • после отключения компрессора образовавшаяся наледь тает естественным путем по мере повышения температуры в камере
  • вода стекает в поддон, постепенно испаряясь в процессе работы агрегата.

Владельцу остается только контролировать уровень воды в поддоне, вовремя сливая скопившуюся жидкость.

Процесс работы холодильника «Ноу Фрост»

Под системой No Frost понимают способ работы холодильника, при котором внутреннее пространство камер постоянно вентилируется, что препятствует образованию наледи на стенках, при равномерной температуре воздуха внутри прибора. 

Поток воздуха разносится по всему объему, поддерживая равномерную температуру, без необходимости периодической разморозки агрегата. Эта мера потребуется единожды в год, чтобы вымыть прибор.

Особенности такого устройства — в равномерном охлаждении продуктов, отсутствии влияния теплого воздуха при открывании дверцы на работу агрегата. Недостатки — усложнение конструкции и возрастание потребления электроэнергии.

Из наиболее популярных моделей с системой «Ноу Фрост» можно назвать Samsung RB-30 J3000WW, Bosch KGN 39VL17R, «Атлант XM 4426-009 ND» и другие.

Знание особенностей работы холодильника поможет владельцу разобраться в сути проблемы. Но ремонт этих агрегатов требует специальных знаний и навыков, применения особого оборудования, что невозможно без условий, созданных в сервисных центрах. Поэтому самостоятельно вмешиваться в работу холодильника рекомендуется только в ситуации, когда владелец точно знает причину, а предпринятые действия не повредят аппарат.

Принцип работы холодильника

Принцип работы холодильника

Холодильный агрегат работает следующим образом. Мотор-компрессор откачивает пары фреона из испарителя и нагнетает их в конденсатор. В конденсаторе пары фреона охлаждаются и конденсируются. Далее жидкий фреон через фильтр-осушитель и капиллярный трубопровод попадает в испаритель. Гидравлическое сопротивление капиллярного трубопровода подбирается таким образом, чтобы создать определенную разность давления всасывания и конденсации, которое создает компрессор, при которой через трубопровод проходило определенное количество жидкости. Каждый капилляр соответствует определенному мотор-компрессору. На входе фреона в испаритель, давление падает от давления конденсации до давления кипения. Этот процесс называется дросселированием. При этом происходит вскипание фреона, поступая в каналы испарителя фреон кипит, энергия необходимая для кипения в виде тепловой, забирается от поверхности испарителя, охлаждая воздух в холодильнике. Пройдя через испаритель жидкий фреон превращается в пар, который откачивается компрессором. Количество отводимой  холодильной машиной теплоты, приходящейся на единицу затраченной электрической энергии называется холодильным коэффициентом холодильника.

1 — конденсатор, 2 — капиллярная трубка, 3 — мотор-компрессор, 
4 — испаритель, 5 — фильтр-осушитель, 6 — обратная трубка


Мотор-компрессор — основной узел любого холодильного агрегата.  Назначение компрессора состоит в обеспечении циркуляции охлаждающего вещества (фреона) по системе трубопроводов холодильного агрегата. Холодильник может быть укомплектован как одним, так и двумя компрессорами. В состав мотор-компрессора входит электромотор и компрессор. Двигатель преобразовывает электрическую энергию в механическую, что приводит в действие компрессор  В устройстве бытовых холодильников используются герметичные поршневые мотор-компрессоры, конструкция предполагает расположение электродвигателя во внутренней части корпуса компрессора. Такое расположение электродвигателя предотвращает возможность утечки хладагента сквозь уплотнение вала. Тем самым уменьшая возможность дальнейшего ремонта холодильника.  С целью поглощения вибраций, возникающих во время работы, используется подвеска компрессора. Подвеска, в свою очередь, бывает внутренней (двигатель компрессора подвешивается внутри корпуса) и внешней (корпус компрессора подвешивается на пружине). В современных моделях бытовых холодильников в основном используется внутренняя подвеска, так как она значительно эффективнее способна поглощать вибрации компрессора, чем наружная. Смазывают компрессор специальными рефрижераторными маслами, способными хорошо взаимодействовать с хладагентом
Конденсатор — теплообменный аппарат для отвода тепла от конденсирующихся (превращающихся в жидкость) паров фреона к окружающей среде. Это обусловлено предварительным повышением давления паров в компрессоре и отводом от ник тепла в конденсаторе. На холодильниках с естественным охлаждением конденсатор в виде змеевика или щита устанавливают на задней стенке (снаружи или внутри). Холодильники больших размеров обычно оснащены конденсаторами, имеющими вид радиаторов, их устанавливают рядом с компрессором, внизу. Вентилятор обеспечивает их нормальное охлаждение. Конденсатор обязательно должен хорошо охлаждаться – это залог нормальной работы холодильника.Испаритель – теплообменный аппарат для охлаждения непосредственно продукта в результате кипения в нем жидкого фреона. Кипение в испарителе  при низкой температуре и соответствующем давлении происходит за счет теплоты, отнимаемой от охлаждающей среды. Капиллярная трубка – предназначена для дросселирования перед испарителем жидкого фреона и снижения его давления от давления конденсации до давления кипения с соответствующим понижением давления. Представляет собой медный трубопровод длиной 1.5 – 3м с внутренним диаметром 0.6 – 0.85 мм. Устанавливается между конденсатором и испарителемФильтр-осушитель  —  устанавливается у входа в капиллярную трубку для предохранения ее от засорения твердыми частицами, для поглощения влаги из фреона и предотвращения замерзания ее на выходе из капиллярной трубки. Корпус патрона фильтра состоит из медной трубки длиной 105-140 мм и диаметром 18..12 мм с вытянутыми концами, в отверстия которых впаивают соответственно трубопровод конденсатора и капилляр. В корпус фильтра помещают цеолит между молекулярными сетками, установленными на входе и выходе  из патрона.
Докипатель — представляет из себя емкость, установленную между испарителем и всасывающим патрубком компрессора. Предназначен для докипания жидкого фреона и предотвращения попадания его в компрессор, что может привести к выходу из строя компрессора. Размещают докипатель в охлаждаемом объеме — как правило в морозильной камере. Докипатель может быть алюминиевым или медным.

 Работу  бытового холодильника обеспечивает электрическая схема. 


1 — терморегулятор, 2 — кнопка принудительной оттайки, 3 — реле тепловой защиты, 3.1. — контакты реле, 3.2. — биметаллическая пластина, 4 — электродвигатель мотор-компрессора, 4.1. — рабочая обмотка, 4.2. — пусковая обмотка, 5 — пусковое реле, 5.1. — контакты реле, 5.2. — катушка реле

При подаче напряжения в схему электрический ток проходит: через замкнутые контакты терморегулятора 1, копки принудительной оттайки 2, реле тепловой защиты 3, (контакт 3.1, биметаллическая пластина 3.2), пусковое реле 5 (катушку 5.2, контакты 5.1 разомкнуты) и рабочую обмотку 4.1 электродвигателя мотор-компрессора 4. Поскольку двигатель не вращается, ток, протекающий через его рабочую обмотку, в несколько раз превышает номинальный. Пусковое реле 5 устроено таким образом, что при превышении номинального значения тока замыкаются контакты 5.1, подключая к цепи пусковую обмотку электродвигателя, который начинает вращаться, в результате чего, ток в рабочей обмотке снижается, контакты пускового реле размыкаются, но двигатель продолжает работать в нормальном режиме за счет рабочей обмотки. При достижении заданной температуры, контакты терморегулятора размыкаются и электродвигатель компрессора останавливается. Для отключения электродвигателя при опасном повышении силы тока предназначено реле тепловой защиты. С одной стороны оно защищает электродвигатель от перегрева и поломки, а с другой от пожара. Реле состоит из биметаллическое пластины 3.2., которая при опасном повышении силы тока нагревается и, изгибаясь, размыкает контакты 3.1. После  остывания биметаллической пластины контакты снова замыкаются.


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 >>

Как функционирует холодильник: принцип работы устройства

Без холодильника наша жизнь была бы другой. Только благодаря наличию холодильников можно в течение длительного времени хранить не только продукты, но и некоторые виды медицинских препаратов. Эта техника не только производит холод — в камерах холодильника поддерживается заданная температура.

Агрегаты в холодильнике

Холодильник состоит их нескольких основных агрегатов:

Каждый агрегат выполняет свою функцию, однако в холодильнике эти устройства работают таким образом, чтобы создавался замкнутый цикл. Внутри системы циркулирует фреон, который принимает жидкое или газообразное состояние в зависимости от того, на какой стадии цикла находится.

Испаритель — устройство, в котором происходит закипание фреона при низкой температуре и низком давлении. В результате производится холод, который поступает в камеру холодильника.

Докипатель — агрегат, который устанавливается между испарителем и патрубком компрессора. Именно в эту емкость попадает кипящий фреон. Попадание кипящего вещества в компрессор могло бы вызвать разрушение агрегата. Поэтому в докипателе фреон незначительно охлаждается.

Компрессор — агрегат, который необходим для циркуляции фреона в системе. Он откачивает пары фреона и отправляет их в конденсатор. В некоторых видах холодильников не один, а целых два компрессора. Все зависит от особенностей конкретной модели оборудования.

Конденсатор можно увидеть в старых моделях холодильников. Это змеевик, расположенный на задней стенке. Он обязательно охлаждается, чтобы не произошло преждевременного разрушения агрегата. В конденсаторе высокое давление, под воздействием которого фреон становится жидким.

Из конденсатора хладагент поступает в фильтр-осушитель и капиллярную трубку. Проходя через осушитель, фреон очищается и по капиллярной трубке снова поступает в испаритель.

Циркуляция фреона

Фреон кипит в испарителе и становится газообразным. На входе в испаритель происходит дросселирование, и давление вещества изменяется. Температура кипения фреона — отрицательная, ее точный показатель зависит от давления в системе. Именно этот процесс и создает холод в камере холодильника. Пары кипящего фреона откачиваются из испарителя с помощью компрессора и поступают в конденсатор.

В конденсаторе другое давление, здесь происходит охлаждение паров. Фреон снова становится жидким и поступает далее, в осушитель и капиллярную трубку. Капиллярная трубка соединена с испарителем, цикл замыкается. Фреон снова попадает в зону разреженного давления и закипает. Процесс повторяется многократно на протяжении всего срока службы холодильника.

Разумеется, в устройстве есть и другие сложные устройства, но эти агрегаты используются для других целей. Они применяются для контроля температуры в камерах холодильника и других целей. Работа осуществляется автоматически. За холодильником не нужно следить — все происходит в соответствии с предварительными настройками. Современный холодильник мало похож на первые модели, которые были разработаны очень давно и функционировали не на фреоне.

Поделитесь ссылкой со своими друзьями:

как работает устройство, схема конденсатора, как утроен испаритель принципиально

Холодильник является неотъемлемой частью современного быта

Первый в мире холодильник появился в Америке, в 1805 году. Однако устройство не было признано, и лишь в начале двадцатого века изобрели прибор, который затем был одним из первых запатентован как холодильник, и положил начало всему холодильному оборудованию. Чтобы охладить предмет до температуры ниже той, которая внешне, требуется искусственное охлаждение с затратой определенного показателя энергии. Для данного метода искусственного охлаждения и изобретены специальные машины, которые отбирают тепло у охлаждаемых объектов и передают его за пределы обрабатываемого пространства. В результате поглощения тепла образовывается холодная среда. Соответственно данного принципа работают все холодильники.

Содержание материала:

Устройство холодильника: из чего состоит прибор

Устройство, состав и принцип работы холодильника, в школе немного изучает предмет физика, вот только не каждый взрослый имеет представление о том, как работает этот аппарат. Анализ и изучение основных технических аспектов даст возможность в быту продлить срок эксплуатации, а так же обезопасить работу обычного холодильного шкафа для дома.

Охлаждение в холодильнике происходит за счет отвода тепла наружу

Устройство холодильника проще всего рассматривать на базе прибора компрессионного образца. Ведь сегодня в быту чаще всего используются только такие аппараты.

Вообще холодильные устройства бывают двух типов: абсорбционные и компрессионные. На сегодняшний день более широкое применение имеют, как мы знаем, компрессионные модели холодильников, в которых циркуляция хладагента запускается принудительно, с помощью работы мотора-компрессора.

Обычный холодильник состоит из следующих элементов:

  • Компрессора, устройства, которое с помощью поршня толкает хладагент (специальный газ), создавая на разных участках системы различное давление;
  • Испарителя, емкости, которая имеет сообщение с компрессором, и в которую попадает уже разжиженный газ, вбирающий тепло внутри холодильной камеры;
  • Конденсатора, емкости, где сжатый газ отдает свое тепло окружающему пространству;
  • Терморегулирующего вентиля, устройства, которое поддерживает необходимое давление хладагента;
  • Хладагента, смеси газов (чаще всего это фреон), которая при воздействии работы компрессора циркулирует поток в системе, отдавая и забирая тепло на разных участках цикла.

Самым важным моментом в работе именно компрессионного агрегата является то, что он не производит холод как таковой, а охлаждает пространство вследствие вбирания тепла внутри устройства, и переправки его наружу. Данную функцию выполняет фреон. Он, попадая в испаритель, состоящий из алюминиевых трубок, а бывает и спаянных между собой пластинок, испаряется и поглощают тепло. В холодильниках старого поколения корпус испарителя является одновременно корпусом морозильной камеры. Поэтому, при размораживании этого пространства нельзя пользоваться острыми вещами для удаления льда. Если вы нечаянно повредите испаритель, весь фреон выветрится. Без него холодильник работать не будет, и потребуется дорогостоящий ремонт.

Как работает холодильник: принцип работы устройства

Под воздействием компрессора испарившиеся пары фреона выходят из испарителя и переходят в пространство конденсатора (систему из трубок, располагающуюся внутри стенок, а так же на задней части устройства). В этом конденсаторе хладагент относительно быстро остывает и постепенно становится жидким. Двигаясь в испаритель, газовая смесь сушится в фильтре-осушителе, а затем проходит сквозь капиллярную трубку. При входе в испаритель, увеличиваясь во внутреннем диаметре трубки давление резко падает, и газ превращается в парообразное состояние. Такой цикл повторяется столько, пока внутри устройства не будет достигнута заданная температура.

Некоторые холодильники имеют раздельные контуры для каждой камеры

Как работает холодильник, должен знать каждый его владелец. Это даст возможность избежать непредвиденных проблем с устройством, и вовремя реагировать на возможные сбои в его работе.

В холодильниках со встроенной системой Ноу Фрост («без инея»), имеется только один испаритель. Он спрятан в морозилке под пластиковой стенкой. От него холод передается с помощью вентилятора. Тот, в свою очередь, расположен за испарителем. Сквозь технологические отверстия поток холодного воздуха попадает в морозильную, а потом и в холодильную камеру. Для того, чтобы оправдать такое название холодильник с системой «no frost» оборудован программой оттаивания. Это значит, что несколько раз в сутки в устройстве срабатывает таймер, который активизирует нагревательный элемент под испарителем. Произведенная жидкость испаряется за пределы холодильника.

Для определения холодопроизводительности, применяются следующие «стандартные» показатели температурного режима:

  • Температура кипения хладагента в испарителе должна быть на уровне пятнадцать градусов по Цельсию ниже нуля;
  • Конденсация достигается при температуре в пределах минус тридцать градусов соответственно шкалы по Цельсию;
  • Всасывание паров хладагента происходит при пятнадцати градусах по Цельсию.

Жидкий хладагент перед регулирующим вентилем имеет температуру 32 градуса по Цельсию.

Схема холодильника: чертеж устройства и рабочий узел

Ни одна хладопроизводящая конструкция не смогла бы работать без правильно разработанной схемы, в которой определены все элементы и последовательность их взаимодействия.

Схема холодильника не является исключением. Только разобравшись досконально в чертежах, вы по-настоящему сможете понять принцип работы холодильного оборудования.

На самом деле процесс охлаждения происходит совсем не так, как мы привыкли считать. Холодильники не производят холод, а поглощают тепло, и из-за этого пространство внутри устройства лишено высоких температур. Схема холодильника включает в себя все элементы устройства, которые участвуют в обеспечении охлаждения воздуха внутри устройства, и последовательность действий данного механизма.

В основном надежность холодильника зависит от качества компрессора

Из изображения на схеме можно понять следующее:

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

Данный принцип работы присущ всем холодильным установкам компрессионного типа.

Конденсатор холодильника: какие задачи он выполняет

Хладагент во время работы нагревается, так же как и перед тем, как ему поступить в конденсатор. Однако, после прохождения данного конденсатора хладагент охлаждается. Поэтому, можно сказать, что конденсатор – это трубопровод, который обычно выглядит как змеевик. Именно сюда и поступают пары хладагента. На змеевик могут оказывать влияние многие окружающие факторы, такие, как воздух. В холодильных больших размеров, для этих целей может использоваться вода.

Конденсатор периодически требует наружной очистки, так как ухудшается процесс теплообмена

Конденсатор холодильника выполняет роль охлаждения горячих паров хладагента. В маленьких холодильниках этот эффект достигается с помощью воздуха, в больших ему помогает справляться с работой вода.

Почти все холодильники сегодня, например, Самсунг, Атлант или Индезит обладают грамотным составом компонентов. В них встроены надежные конденсаторы. Однако, даже они при неправильном использовании могут выйти из строя. Устранить эту проблему могут только специалисты.

Разновидности конденсаторов в холодильниках:

  • Боковой. Данный вид конденсаторов крепиться сбоку устройства и имеет ряд как преимуществ, так и недостатков.
  • Конденсатор может находиться в устройстве снизу. Такой тип устройств работает быстрее, но очень быстро засоряется.
  • Модели с пластинчатыми ребрами. Они обладают воздушным охлаждением.

Вне зависимости от типа конденсатора, который находится у вашей модели, постарайтесь держать его в порядке для недопущения поломок.

Важная деталь холодильника: испаритель

Продолжая разбираться в том, как устроен холодильник, рассмотрим его одну из главных составляющих – испаритель, или простыми словами – теплообменник.

В современных бытовых холодильниках испаритель интегрирован в заднюю стенку

Испаритель холодильника, в современных моделях который называют плачущий, очень важная и хрупкая деталь. Если по неосторожности вы повредите данный предмет, то восстановить работу холодильного агрегата будет не так уж и просто.

Строение данного прибора способствует передаче тепла от охлаждаемого элемента к испаряющемуся. Принципиальная разница между конденсатором и испарителем в том, что в первом устройстве хладагент выделяет окружающей среде тепло, а второй поглощает его, забирая из охлаждаемой среды.

Испарители в бытовых холодильниках бывают:

  • Ребристотрубные;
  • Листотрубные.

Изготавливают это важный элемент устройства в основном из стали или алюминия. Правильная работа испарителя – главный залог успеха работы всего прибора.

Принцип работы холодильника (видео)

Назначение бытового однокамерного или двухкамерного холодильника и морозильника, а может и холодильника-рефрижератора – обеспечивать продуктам питания необходимую для длительного их хранения, температуру. Современные холодильники оборудованы компрессором, из-за этого данный вид устройств называют компрессионный. Все составные части агрегата очень важны, поэтому пользоваться данным прибором нужно с осторожностью.

Примеры испарителя холодильника (фото)

Как работает холодильник, какие бывают холодильники

Однокамерный холодильник

Однокамерный холодильник работает следующим образом: мотор-компрессор откачивает пары фреона из испарителя и нагнетает их в конденсатор. Здесь пары охлаждаются, конденсируются и переходят в жидкую фазу. Далее жидкий фреон через фильтр-осушитель и капиллярную трубку направляется в испаритель.

Фильтр-осушитель (осушительный патрон) служит для очистки и осушения проходящего через него хладагента. Он представляет собой цилиндр, заполненный веществом, поглощающим воду (силикагель или цеолит). Выплёскиваясь в каналы испарителя, жидкий фреон вскипает и начинает отбирать тепло с поверхности испарителя, тем самым охлаждая внутренний объём холодильника и продукты, хранящиеся в нем. Пройдя через испаритель, жидкий фреон выкипает, превращаясь в пар, который опять откачивается мотором-компрессором. Цикл непрерывно повторяется до тех пор, пока температура на поверхности испарителя не достигнет необходимого значения, после чего мотор отключается.

Постепенно под действием окружающей среды температура в морозильной камере повышается, и мотор включается снова. За счет периодического охлаждения воздуха внутри холодильника поддерживается необходимая температура. Для предотвращения образования конденсата на поверхности трубопровода всасывания на него по всей его длине припаивается капиллярная трубка. При работе холодильника капиллярная трубка нагревается, нагревая трубопровод всасывания. В современных моделях холодильников капиллярная трубка находится внутри трубопровода всасывания.

Поскольку в однокамерных холодильниках чувствительный элемент термостата (сильфонная трубка) крепится на поверхности испарителя и охлаждается и нагревается вместе с испарителем, включение и отключение компрессора осуществляется при достижении необходимой температуры в морозильной камере. Регулировка температуры (т. е. частоты включения компрессора) повышает (или понижает) температуру одновременно и в морозильной и холодильной камерах.

Чтобы регулировать силу охлаждения, под основным испарителем установлен поддон с небольшими окошками, через которые холодный воздух поступает в холодильную камеру. Приоткрывая и закрывая эти окошки можно регулировать температуру в холодильной камере. При этом в морозильной камере температура останется прежней. Морозильная камера в однокамерных холодильниках располагается только в верхней части холодильного шкафа. Как правило, испаритель является корпусом морозильной камеры.

Двухкамерный холодильник

В двухкамерных холодильниках в каждом из отделений, холодильном и морозильном, имеется собственный испаритель. Принцип работы двухкамерного холодильника следующий: жидкий фреон, накачиваемый мотором-компрессором, проходит по конденсатору и капиллярной трубке, попадает в испаритель морозильной камеры, вскипает и, испаряясь, начинает охлаждать поверхность испарителя. При этом испарение жидкого фреона и, соответственно, охлаждение начинается в месте входа капиллярной трубки в испаритель и постепенно продвигается по его каналам к выходу испарителя морозильной камеры (см. рисунок).

Пока поверхность испарителя не охладится до минусовой температуры, в испаритель холодильной камеры фреон не поступает. После обмерзания испарителя морозильной камеры жидкий фреон начинает поступать в испаритель холодильной камеры, охлаждает его до температуры — 14°С, после чего мотор-компрессор отключается. После отключения мотора воздух в холодильной камере под воздействием окружающей среды постепенно нагревается, от этого нагревается испаритель холодильной камеры. При достижении определенной температуры мотор снова включается.

«Плачущий» испаритель

Так обычно называют испаритель холодильной камеры в двухкамерных холодильниках. Как правило, в холодильной камере достаточно большого объема устанавливается испаритель небольшого размера (в несколько раз меньше, чем в морозильной камере), который обмерзает до температуры минус 14°С за довольно короткое время. После этого чувствительный элемент терморегулятора, закреплённый на поверхности этого испарителя, дает сигнал на отключение мотора-компрессора.

За время работы мотора испаритель успевает охладить объём холодильной камеры до температуры плюс 4°С. После отключения мотора-компрессора воздух в холодильной камере начинает нагревать поверхность испарителя. Вода, образовавшаяся из растаявшего инея, каплями стекает по испарителю в специальный лоток на стенке камеры. Регулируя мощность компрессора можно изменять температуру как в холодильной, так и в морозильной камере. Если датчик температуры установлен только в холодильной камере, то и температура будет регулироваться по холодильной камере, т.е. при понижении температуры в холодильной камере с +4° до +2°С, температура в морозильной камере тоже понизится на 2°С, например с минус 20°С до минус 22°С.

Если температуру в холодильной камере повысить, то в морозильной камере температура тоже повысится. Отметим, что агрегат холодильника рассчитан таким образом, что даже при минимальном значении терморегулятора температура в морозильной камере не поднимется выше положенной нормы минус 18°С.

Холодильник с электромагнитными клапанами

Независимая регулировка температуры в холодильной и морозильной камерах возможна в случае, если установлены два независимых компрессора со своими испарителями. Другой вариант – двухконтурная система, в которой предусмотрена возможность независимой работы каждого контура. Самый простой способ реализации этой идеи – установка клапана, перекрывающего подачу хладагента в испаритель холодильной камеры (серия холодильников Минск 126; 128 и 130).

При закрытии клапана хладагент начинает поступать в испаритель по дополнительному капиллярному трубопроводу, который впаян в конденсатор агрегата. Количество подаваемого хладагента уменьшается, в результате чего перестаёт обмерзать испаритель холодильной камеры (из-за уменьшенного количества охлаждающего вещества жидкий хладагент до него просто не доходит, выкипая в испарителе морозильной камеры). Работа клапана связана с показаниями термостата холодильной камеры, что даёт возможность регулирования температуры в холодильной камере отдельно от морозильной.

Компрессор в таких холодильниках отключается в соответствии с показаниями термостата, установленного в морозильной камере. В холодильниках более сложной конструкции могут устанавливаться клапаны, перекрывающие поступление хладагента в испарители камер холодильника поочерёдно, позволяя регулировать температуру в каждой из камер по отдельности.

В таких холодильниках управление работой клапанов и мотора-компрессора производит электронный блок. Температура в камерах считывается специальными датчиками, и на основании этой информации, а также на основании датчика температуры окружающей среды происходит регулирование температуры в камерах холодильника.

Суперзаморозка

Режим принудительной заморозки продуктов применяется в морозильниках и двухкамерных холодильниках для замораживания большого количества продуктов. При обычном режиме заморозки замораживаемые продукты, помещённые в морозильную камеру, начинают охлаждаться снаружи и лишь через некоторое время промерзают внутри.

Термостат отслеживает температуру испарителя либо воздуха в морозильной камере, но не температуру замораживаемых продуктов. Поэтому мотор-компрессор отключается при достижении определенной температуры внутри морозильника, а не в тот момент, когда продукты полностью замерзнут. При режиме принудительной заморозки регулятор температуры отключается, и мотор-компрессор будет работать, пока пользователь самостоятельно не отключит этот режим (или это не сделает автоматика).

Реализация режима суперзаморозки может быть различной:
1. Прямое подключение компрессора к сети в обход датчиков температуры и установка максимально возможного значения температуры на терморегуляторе. 2. Включение слабого нагревательного элемента на испарителе в непосредственной близости от датчика температуры. Этот элемент не позволяет датчику охладиться, и компрессор начинает работать не отключаясь.

В системах с электронной системой управления активация этого режима осуществляется управляющим процессором. Поскольку в режиме принудительной заморозки мотор-компрессор работает, не выключаясь, необходимо помнить, что такая работа мотора-компрессора более трёх суток может привести к сокращению его ресурса. Надо иметь в виду, что в большинстве моделей при включении режима суперзаморозки температура понижается как в морозильной, так и в холодильной камерах.

Система No Frost

Холодильники системы No Frost отличаются от холодильников с обычной системой охлаждения тем, что в морозильной камере они не имеют привычного испарителя в виде металлической полочки или пластины. Испаритель (он как правило один), который в таких моделях правильнее называть воздухоохладителем, может быть расположен в верхней или нижней части морозильной камеры или за панелью на задней стенке этой камеры, а холодильная камера вообще не имеет своего испарителя.

Конструктивно воздухоохладитель в большинстве моделей внешне напоминает автомобильный радиатор. За ним устанавливается вентилятор, который нагнетает воздух из морозильной и холодильной камер. При прохождении через испаритель воздух охлаждается и по системе каналов направляется на охлаждаемые продукты. При этом большая часть охлаждённого воздуха поступает в морозильную камеру, а меньшая – по дополнительному каналу в холодильную. Исключение составляют холодильники Frost Free, в холодильной камере которых установлен «плачущий» испаритель, и холодный воздух циркулирует только в пределах морозильной камеры.

Вопреки названию системы No Frost («без инея»), иней всё-таки образуется – просто его не видно, т.к. он образуется на закрытом от глаз испарителе. Периодически, через 8–16 ч, этот иней оттаивается нагревательными элементами, расположенными на испарителе или под ним. Температура в морозильной камере регулируется путём отключения компрессора при достижении определенной температуры в морозильной камере или в воздушном канале, по которому холодный воздух из морозильной камеры поступает в холодильную. Температура в холодильной камере регулируется либо специальной заслонкой, установленной в воздушном канале холодильной камеры (заслонка может иметь ручное управление или управляться термостатом), либо путём включения–выключения дополнительного вентилятора, подающего холодный воздух из морозильной камеры в холодильную.

Двухкомпрессорный холодильник

В двухкомпрессорных системах в одном холодильном шкафу установлены два отдельных агрегата для каждой из камер, и работают они независимо друг от друга. У каждого агрегата свой термостат, показания которого являются сигналом для отключения соответствующего компрессора. Это все равно, как если бы мы поставили отдельно стоящий холодильник на морозильный шкаф (или наоборот). Температуру, режимы суперзаморозки (суперохлаждения), «отпуск» и т.д. можно включать совершенно независимо.

Обогрев дверного проема

Для предотвращения появления конденсированной влаги на поверхности дверных проёмов применяется их обогрев. Конденсат на этих поверхностях появляется из-за разницы температуры внутри морозильного шкафа (камеры) и температуры окружающей среды. К примеру, если в помещении, где установлен холодильник, температура плюс 30°С, а внутри морозильной камеры минус 18°С, то образование конденсата на торцах морозильного шкафа в местах прилегания уплотнительной резины практически неизбежно.

В некоторых холодильниках функция обогрева дверного проёма может быть отключена специальной клавишей. Это делается в случаях, когда в помещении, где находится холодильник, достаточно прохладно. Функция отключения обогрева дверного проёма является энергосберегающей, т. к. обогрев осуществляется электрическими нагревательными элементами. Однако в большинстве современных холодильников обогрев дверного проёма осуществляется за счёт горячего хладагента, нагнетаемого мотором-компрессором в конденсатор холодильного агрегата.

В таких моделях горячий хладагент, нагнетаемый мотором-компрессором, проходит по трубопроводу, проложенному в стенке холодильного шкафа, затем идёт по трубопроводу, уложенному внутри шкафа по периметру дверного проёма, обогревает этот проём и, уже немного остывший, по трубопроводу в стенке шкафа поступает в конденсатор агрегата. В холодильниках и морозильниках с такой системой обогрева во время выхода холодильной системы в режим могут довольно сильно нагреваться стенки холодильного шкафа и дверной проём, что не является неисправностью.

Нулевая зона

Нулевой зоной называют специальный отсек холодильной камеры, предназначенный для хранения свежего мяса, свежей птицы и рыбы. Как правило, этот отсек представляет собой выдвижные ящики, которые обычно располагаются между морозильной и холодильной камерами. Производителями декларируется поддержание в таком отделении определенной влажности и температуры около 0°С. В некоторых моделях зона свежести выполнена в виде изолированной камеры. Благодаря таким условиям хранения многие продукты сохраняют свою свежесть в среднем в два-три раза дольше, чем в обычном холодильнике.
Зона свежести может не иметь собственного испарителя, а охлаждение этой камеры может осуществляться за счёт естественного притока холодного воздуха из расположенной сверху морозильной камеры по небольшому каналу, соединяющему морозильную и нулевую камеры. В некоторых холодильниках нулевая зона выполнена в виде отдельной пластиковой ёмкости, установленной у плачущего испарителя. Охлаждение этой ёмкости происходит от плачущего испарителя. Гарантированно температура 0°С может быть обеспечена только в том случае, когда нулевая зона представляет собой камеру с отдельным испарителем, либо камеру, в которую порционно подаётся охлаждённый воздух из морозильной камеры (NO FROST), особенно если управление процессами производится электронным блоком.

По материалам журнала «Покупка»


Холодильник ORNL охлаждает магнетизмом, а не фреоном

Исследователи из Исследовательской группы строительного оборудования ORNL работают с General Electric Appliances над созданием холодильника, основанного на магнитокалорическом эффекте. Команда ORNL также разрабатывает кондиционер, основанный на том же принципе.

Их усилия пока что предполагают, что такие продукты будут не только экологичнее, но и на 25 процентов более энергоэффективными, чем обычные приборы.

«В настоящее время выбросы от оборудования отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и холодильного оборудования подвергаются тщательной проверке», — сказал инженер-механик Омар Абдельазиз, руководитель ORNL BER Group.«В США это оборудование потребляет около 20 процентов всей энергии страны».

Кроме того, по его словам, обычные хладагенты являются мощными парниковыми газами. Например, потенциал глобального потепления для наиболее распространенного холодильного агента в 1400 раз выше, чем у двуокиси углерода. Потенциал глобального потепления у наиболее распространенного хладагента для систем кондиционирования воздуха в 2000 раз выше, а у наиболее распространенного коммерческого хладагента в 4000 раз выше.

Исследователи экспериментируют со сплавами лантана, железа, кремния, кобальта, а иногда и водорода, используя магнитокалорические свойства различных рецептов для создания практического прибора.Магнитокалорические материалы теряют свой магнетизм выше определенной температуры, известной как температура Кюри. Точно настраивая состав сплава, команда может создавать материалы с постепенно более низкими температурами Кюри, что позволяет им упорядочивать сплавы для усиления охлаждения.

Магнитокалорические материалы очень чувствительны, поэтому исследователям пришлось преодолеть ряд серьезных практических проблем, чтобы воспользоваться этой странностью физики.

Например, магнитокалорический холодильник использует жидкость на водной основе для передачи тепла и охлаждения камеры.Однако если эту жидкость просто протолкнуть через порошкообразный сплав, преимущества нивелируются работой, необходимой для проталкивания жидкости.

Одним из решений является пропускание жидкости через крошечные каналы в материале. Но для создания этих каналов сплав необходимо тонко измельчить, что представляет собой первую проблему.

«Любой традиционный производственный процесс, в котором мы делаем микроканалы, требует очень мелкого порошка», — сказал инженер-механик ORNL Айюб Момен. «Но как только вы измельчаете эти материалы до такого порошка, скажем, 5 микрометров, они становятся настолько реактивными, что в некоторых случаях могут даже стать взрывоопасными.

Вторая проблема, по его словам, заключается в том, что сплавы очень хрупкие, что означает, что они не подходят для традиционных производственных процессов. И, наконец, они термочувствительны.

«В большинстве случаев эти частицы ненавидят тепло», — пояснил Момен. «Как только их нагревают, они теряют свои магнитокалорические свойства».

Исследовательская группа предложила решение, которое включает трехмерную печать материалов и удерживание их вместе с помощью эпоксидной смолы. С помощью этого процесса, разработанного в Национальном исследовательском центре транспорта ORNL, они могут создавать каналы размером до 100 микрометров.

Они также разработали средства нагрева — или «спекания» — материала, чтобы сделать его более прочным без нарушения его магнитокалорических свойств.

Команда разрабатывает процесс, который использует магнитные поля, чтобы заставить порошок и каналы в нем автоматически выстраиваться в линию, во многом подобно узорам, созданным железными опилками на листе бумаги, помещенном над магнитом.

На рассмотрении находятся две статьи, в которых описывается их работа. Планируется, что к 2020 году в продажу поступит магнитокалорийный холодильник.

Холодильник Эйнштейна без электричества / без фреона восстановлен в Оксфорде

Похоже, Эйнштейн сделал все возможное не только в квантовой физике, но и в классической науке, которая сразу же помогает. Еще в 1930-х годах с помощью своего друга Лео Сциларда он изобрел неэлектрический холодильник . Ученые из Оксфорда сегодня пытаются возродить его изобретение.

Современные холодильники работают по принципу сжатия и расширения фреона.У всех в холодильниках есть фреон. Это синтезированный газ, вызывающий парниковый эффект хуже, чем CO2. Говорят, что холодильник Эйнштейна — одно из самых важных изобретений 20-го века, поскольку он остановил распространение инфекционных заболеваний, вызванных гнилыми продуктами, во всем мире. Таким образом, все больше и больше холодильников используется, а затем сбрасывается, и их фреон попадает в верхние слои атмосферы, вызывая парниковый эффект.

Малкольм МакКаллох, инженер-электрик из Оксфорда, страстью которого являются «зеленые» технологии, возглавляет проект по возрождению холодильника Эйнштейна и других потерянных и найденных изобретений, которые не требуют электричества для улучшения нашей жизни.

В неэлектрическом холодильнике

Эйнштейна и Сциларда использовались только аммиак, бутан и вода под давлением для охлаждения продуктов. Их изобретение использовалось в первых холодильниках, но затем от него отказались, когда технология развивалась и с 1950-х годов стали использоваться более эффективные фреоновые компрессоры.

Главный принцип, лежащий в основе холодильника Einstein , заключается в том, что вода закипает при более низких температурах, когда давление окружающего воздуха ниже. Например, если вы пойдете на гору, вы увидите разницу между точкой кипения оттуда и точкой кипения от вашего дома (или высотой над уровнем моря).Если вы живете в горах, то вам повезло — с утра вы быстрее сварите яйца.

Маккалок описывает устройство, восстановленное им. С одной стороны — испаритель, колба, содержащая бутан. «Если вы введете новый пар над бутаном, температура кипения жидкости снизится, и, когда он выкипит, для этого потребуется энергия из окружающей среды. Вот почему здесь холодно », — говорит он.

Но холодильник Einstein and Szilard был неэффективен с технологией того времени, поэтому производители перешли на использование фреона и компрессоров.Маккалок, с другой стороны, считает, что, изменив конструкцию и заменив типы газа, которые он использует, он сможет повысить эффективность в 4 раза выше, чем у Эйнштейна. Пойдя немного дальше, он хочет вставить тепловой насос на солнечной энергии (чтобы быть зеленым) в неэлектрический холодильник . «Отсутствие движущихся частей — это реальная выгода, потому что она может работать без обслуживания. Это может иметь реальное применение в сельской местности », — говорит он.

Другие исследователи, работающие в Кембридже, пришли к идее охлаждения без добавления дополнительной энергии с помощью магнитных полей.«Наш холодильник с концептуальной точки зрения работает аналогично (фреоновым холодильникам), но вместо газа мы используем магнитное поле и специальный металлический сплав. Когда магнитное поле находится рядом со сплавом, это похоже на сжатие газа, а когда магнитное поле уходит, это похоже на расширение газа. Этот эффект можно увидеть на резинках: когда вы растягиваете ремешок, он становится горячим, а когда вы позволяете ремешку сокращаться, он становится холодным ». сказал управляющий директор Нил Уилсон. Ранее в этом году у нас была статья, в которой сообщалось, что экипаж из Дании смог сделать это на практике.

Но холодильник Einstein / Szillard / McCulloch все еще находится в процессе изучения, и на данный момент он далек от коммерциализации (как он говорит). Это обещание, за которым мы будем следить, и очень интересная альтернатива, о которой мы никогда не думали! Он говорит: «Дайте нам еще месяц, и у нас все заработает».

Есть еще много вещей, которые мы принимаем как должное и не делаем ничего для их улучшения. И если мы этого не сделаем и изобретем хорошие вещи над относительно плохими, что мы получим? Эволюция? Нет.Все, что у нас есть, — это замок из песка, который скоро рухнет.

[через]

(Посещали 9007 раз, сегодня 1 посещали)

Как работает холодильник (холодильник)?

Проще говоря, есть 3 этапа, по которым работает холодильник или холодильник:

  1. Холодный хладагент проходит вокруг продуктов, хранящихся внутри холодильника.
  2. Хладагент поглощает тепло от продуктов.
  3. Хладагент передает поглощенное тепло в относительно более прохладную окружающую среду снаружи.

Большинство людей не знают, что делать без холодильника, так как есть несколько вещей, которые могут успокоить их пересохшее горло так, как стакан охлажденной воды.

Несмотря на то, что в древние времена люди использовали методы для обеспечения себя холодной водой, это было, конечно, не так просто, как открыть дверь дома и взять бутылку ледяной воды. Даже если бы они могли получить холодную воду для питья, им определенно нечем было сохранить пищу свежей в течение нескольких дней или даже недель.

К счастью, у нас есть маленькая вещь, которая делает все это за нас — холодильник!

В этой статье мы рассмотрим науку о холодильнике, в частности, о различных частях холодильника и о том, как они на самом деле работают вместе, чтобы сохранить нашу пищу в течение более длительных периодов времени.

Принцип работы холодильника

Принцип охлаждения и охлаждения очень прост: он заключается в отводе тепла из одной области и отведении ее в другой.Когда вы пропускаете низкотемпературную жидкость рядом с объектами, которые хотите охладить, тепло от этих объектов передается жидкости, которая испаряется и забирает тепло в процессе.

Возможно, вы уже знаете, что газы нагреваются, когда вы их сжимаете, и охлаждаются, когда они расширяются. Вот почему велосипедный насос кажется теплым, когда вы накачиваете им воздух в шину, а распыленные духи кажутся холодными.

Аэрозольный освежитель воздуха кажется холодным на ощупь, потому что газ внезапно расширяется, что снижает его температуру.(Фото: Pixabay)

Склонность газов к нагреванию, когда они сжимаются, и холодным, когда они расширяются, наряду с помощью некоторых усовершенствованных устройств, помогает холодильнику охладить хранящийся в нем материал.

Детали холодильника

Холодильник состоит из нескольких ключевых компонентов, которые играют решающую роль в процессе охлаждения:

Расширительный клапан

Расширительный клапан, также называемый устройством управления потоком, регулирует поток жидкого хладагента. (также известный как «охлаждающая жидкость») в испаритель.На самом деле это очень маленькое устройство, чувствительное к изменениям температуры хладагента.

Компрессор

Компрессор состоит из двигателя, который «всасывает» хладагент из испарителя и сжимает его в цилиндре для получения горячего газа под высоким давлением.

Так выглядит компрессор стандартного холодильника. (Фото: Wikipedia Commons)

Испаритель

Эта часть охлаждает материал, хранящийся в холодильнике. Он состоит из оребренных трубок (изготовленных из металлов с высокой теплопроводностью для максимальной теплопередачи), которые поглощают тепло, выбрасываемое вентилятором через змеевик.Испаритель поглощает тепло от находящегося внутри материала, и в результате этого тепла жидкий хладагент превращается в пар.

Конденсатор

Конденсатор состоит из спирального набора трубок с внешними ребрами и расположен в задней части холодильника. Он способствует сжижению газообразного хладагента за счет поглощения его тепла и последующего вывода его в окружающую среду

Змеевики конденсатора

По мере отвода тепла от хладагента его температура падает до температуры конденсации, и он меняет свое состояние с пара на жидкость.

Хладагенты

Также называемая хладагентом, это жидкость, которая поддерживает цикл охлаждения. Фактически, это специально разработанный химикат, который может чередоваться между горячим газом и холодной жидкостью.

В 20 веке фторуглероды, особенно CFC, были обычным выбором в качестве хладагентов. Однако их заменяют более экологически чистые хладагенты, такие как аммиак, R-290, R-600A и т. Д.

Функция холодильника: как работает холодильник?

Холодильник работает следующим образом:

  1. Компрессор сжимает газообразный хладагент.Сжатый газ нагревается при повышении давления.
  2. Змеевики на задней стенке холодильника позволяют горячему газу хладагента рассеивать тепло. Газообразный хладагент конденсируется в жидкость под высоким давлением.
  3. Жидкость под высоким давлением проходит через расширительный клапан.
  4. Жидкость немедленно закипает и испаряется, ее температура падает примерно до -25 ° F, поскольку холодный газ проходит через расширительные змеевики (внутри холодильника), он делает внутреннее пространство холодным, поглощая тепло.
  5. Хладагент низкого давления всасывается компрессором, и цикл повторяется.

Теперь давайте обсудим работу холодильника более подробно.

Компрессор, который является важным элементом холодильника, сжимает газообразный хладагент. Поскольку он подвергается высокому давлению, газ нагревается. Теперь этот газ транспортируется к змеевикам конденсатора (тонким трубкам радиатора), расположенным в задней части холодильника, где змеевики помогают рассеивать его тепло, так что оно становится достаточно холодным, чтобы конденсироваться и превращаться обратно в жидкую фазу.

Поскольку тепло, собираемое продуктами питания, передается в окружающую среду через конденсатор, оно кажется горячим на ощупь.

Жидкость под высоким давлением, которая сейчас у нас, течет через расширительный клапан. Думайте о расширительном клапане как о маленьком отверстии. С одной стороны отверстия находится жидкий хладагент под высоким давлением. На другой стороне отверстия находится область низкого давления (поскольку компрессор всасывает газ с этой стороны).

После прохождения расширительного клапана в жидкости падает давление.В результате он становится холодным (до -25 ° F) газом.

Когда этот холодный газ проходит через расширительные змеевики (установленные внутри холодильника), он поглощает тепло и, следовательно, делает внутренности холодильника холодными.

Этот газообразный хладагент низкого давления снова всасывается компрессором, и весь цикл повторяется, поддерживая постоянно холодное содержимое холодильника.

Вы помните, как работает холодильник?

Ответьте на несколько вопросов и проверьте свои знания.

Начать викторину

Ваш ответ:

Правильный ответ:

Далее

У вас {{SCORE_CORRECT}} из {{SCORE_TOTAL}}

Пройти тест еще раз

Рекомендуемая литература

Принцип работы холодильника — как он работает?

Что ищет человек, возвращаясь домой после нескольких часов, проведенных на палящей жаре? Сначала он достает из холодильника бутылку с охлажденной водой и выпивает.

Разве не чудесно, что машина может поддерживать температуру внутри себя очень прохладной, даже если на улице душно?

Холодильник был изобретен в 1740-х годах шотландским ученым Уильямом Калленом.Хотя это не было ничего похожего на современный холодильник, который мы используем сегодня, принцип работы холодильника такой же, как и у того, который мы используем сегодня.

Принцип работы холодильника

Главный принцип работы холодильника заключается в том, что газ или жидкость меняют свою температуру, когда их пропускают через капиллярную трубку или расширительный клапан, которые хранятся отдельно в изолированной системе, где не происходит внешнего теплообмена .

Другой принцип применяется в процессе охлаждения . Когда два предмета с разной температурой приближаются друг к другу или находятся в физическом контакте, более горячая поверхность охлаждается, а более холодное тело нагревается. Этот вид явления известен как второй закон термодинамики.

Теперь, когда мы знаем о различных частях холодильника и их работе, давайте посмотрим на детали работы холодильника.

Первичное охлаждение холодильника происходит за счет циркуляции хладагента внутри системы за счет замкнутого цикла переключения состояния хладагента с газа на жидкость, а затем снова с жидкости на газ.

Шаги, по которым это происходит, называются испарением. Испарение всегда оказывает охлаждающее воздействие на окружающую среду. Например, когда вы потеете, а затем садитесь под вентилятор, ваш пот высыхает, и вы начинаете чувствовать холод. Это тоже связано с испарением.

Чтобы начать испарение и изменить состояние хладагента, необходимо снизить давление хладагента. Снижение давления осуществляется путем пропускания его через выпускное отверстие, называемое капиллярной трубкой. Происходящее здесь явление аналогично тому, которое происходит, когда вы наносите аэрозольный продукт, например, лак для волос.

Содержимое аэрозоля — это жидкостная сторона, выпускное отверстие — капиллярная трубка, а открытое пространство — синоним испарителя. Когда мы выпускаем содержимое в зону низкого давления свободного пространства, оно меняет свое состояние с жидкого на газ.

посмотрите это видео, чтобы понять, как работает холодильник.

Чтобы холодильник оставался в рабочем состоянии, этот цикл изменения состояния должен продолжаться. Так что газ снова нужно перевести в жидкое состояние. Превращение может происходить за счет увеличения давления на газ и повышения температуры.Работа компрессора вступает в действие для достижения этого изменения состояния.

Теперь, когда компрессор делает свою работу, газ находится в состоянии высокого давления и тоже очень горячий. Его нужно охладить, что опять же делает конденсатор, установленный на задней стенке холодильника.

Расположение конденсатора очень статистическое, так как конденсатор понижает температуру, а температура повышается. Таким образом, если оставить его открытым сзади, конденсатор будет излучать это тепло в атмосферу и эффективно выполнять свою работу.Теперь, когда газ снова охлаждается, он снова переходит в жидкое состояние.

После этого цикл запускается снова, и благодаря этому холодильник поддерживает желаемую температуру.

Мы видели, как газ внутри холодильника, который мы называем хладагентом, отвечает за охлаждение холодильника. Ранее в качестве хладагента использовался CFC (хлорфторуглерод), но этот газ очень вреден для окружающей среды и непосредственно ответственен за разрушение озонового слоя.Следовательно, этот газ сегодня не используется, и сегодня HFC-134a используется в качестве его заменителя в большинстве холодильников.

Холодильник был революционным изобретением на протяжении всего человечества. Это сделало возможным перемещение продуктов питания из одного места на планете в другое, и сегодня весь пищевой бизнес сильно зависит от холодильников. Принцип охлаждения интересен, и он показывает, как можно изменить мир, просто используя некоторые законы физики.

Компоненты холодильника и их функции

Обычному человеку это определение может показаться очень научным и сложным, и для того, чтобы правильно его понять, нужно знать детальный механизм работы холодильника.Тем не менее, прежде чем узнать рабочий механизм, важно узнать о различных частях холодильника и их задачах.

Компрессор

это — самая важная часть холодильника, и весь охлаждающий механизм зависит от этой части. Компрессор — это устройство, которое распределяет хладагент по системе и нагревает хладагент, оказывая давление на более теплую часть внутреннего контура.

Конденсор

представляет собой набор спиральных трубок, размещенных вместе с внешними ребрами сзади холодильника.Используемый хладагент находится в газообразном состоянии. Работа конденсатора состоит в том, чтобы сжижать этот хладагент, поглощая тепло хладагента и выбрасывая его в окружающую среду. Вот почему вы всегда будете чувствовать поток горячего воздуха, идущий с задней стороны холодильника из конденсатора.

Испаритель

это элемент холодильника, который охлаждает холодильник. Как следует из названия, основная цель испарителя — перевести жидкий хладагент в газообразное состояние за счет испарения.При этом охлаждается окружающая среда, и температура внутри холодильника падает.

Капиллярная трубка

— это очень тонкая трубка, выполняющая роль расширительного клапана. Жидкий хладагент проходит через капиллярную трубку и распределяется в испаритель, где поддерживается среда с низким давлением.

Термостат

Функция термостата — следить за температурой холодильника и включать и выключать компрессор при необходимости.

Хладагент

— это элемент, под которым происходит охлаждение. Он также известен как хладагент и находится в непрерывном цикле изменения своего состояния с жидкости на газ и снова с газа на жидкость.

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 разработал 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 на текстильной фабрике на юге (регулирование влажности считалось более важным, чем регулирование температуры).Уиллис Кэрриер также разработал системы климат-контроля для промышленности.

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

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

Первым пионером, который много сделал для продвижения «контролируемого воздуха», был Уиллис Кэрриер, инженер-механик, работавший в Buffalo Forge Company в Буффало, штат Нью-Йорк. Последующие дочерние компании, носящие его имя, помогли преодолеть зависимость температуры и 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 льда… 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) за пределами

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, b.p. ~ P
    работы проделаны на газ
  2. конденсатор
    горячий пар из компрессора конденсируется за пределами холодного бокса, выделяя скрытую теплоту
    изотермическая, изобарная конденсация (горизонтальная линия на фотоэлектрической диаграмме)
    высокая температура
    T (горячая)
    скрытая теплота парообразования Q (горячая)
  3. расширительный клапан (дроссельный клапан )
    горячая жидкость из конденсатора сбрасывается, снижается ее температура и точка кипения
    адиабатическое изохорическое расширение (вертикальная линия на фотоэлектрической диаграмме)
    T, b.п. ~ P
    работы не выполнялись W = 0
  4. испаритель
    холодная жидкость из расширительного клапана кипит внутри холодильной камеры, поглощая скрытое тепло
    изотермическое, изобарное кипение (горизонтальная линия на фотоэлектрической диаграмме)
    низкая температура
    T (холодная)
    скрытая теплота парообразования Q (холодная )

индикаторная диаграмма

пароабсорбционное охлаждение

Оливер Эванс, США, 1805 г., предложил, но не построил, 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 для аммиака и воды в 1859 году. Фердинанд Карре, Франция, абсорбционный холодильник для аммиака, 1859 г. Добился коммерческого успеха в Конфедеративных Штатах во время гражданской войны в США, поскольку лед Союза не транспортировался на юг. .

Пароабсорбционные холодильники

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

Схема

— паро-абсорбционный холодильник.pdf

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

индикаторная диаграмма

производительность

не КПД, а КПД

COP реальный = Q C
Q H Q C
9044 9044 9044 9044 9045 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…

  • аминов
  • 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.
История появления хладагентов Источник: Радермахер и Хванг, Мэрилендский университет
год хладагент химическая формула
1830-е годы каучуцин (д) индийский каучук дистиллят
1830-е годы этиловый эфир CH 3 CH 2 -O-CH 2 -CH 3
1840-е годы метиловый эфир (R-E170) CH 3 -O-CH 3
1850 серная кислота H 2 SO 4 / H 2 O
1856 спирт этиловый CH 3 -CH 2 -OH
1859 гидроксид аммония NH 3 / H 2 O
1866 цимоген (химоген) Дистиллят нефтяной
1866 риголен Дистиллят нефтяной
1866 диоксид углерода CO 2
1860-е годы аммиак (R-717) NH 3
1860-е годы метиламин (R-630) CH 3 -NH 2
1860-е годы этиламин (R-631) CH 3 -CH 2 -NH 2
1870 метилформиат (R-611) HCOOCH 3
1875 диоксид серы (R-764) СО 2
1878 метилхлорид (R-40) CH 3 Класс
1870-е годы этилхлорид (R-160) CH 3 -CH 2 Класс
1891 серная кислота, смешанная с углеводородами
1900-е годы этилбромид (R-160B1) CH 3 -CH 2 Br
1912 четыреххлористый углерод CCl 4
1912 водяной пар (R-718) H 2 O
1916 Эндрюс жидкость неизвестно
1920-е годы изобутан (R-600a) (канал 3 ) 2 канал канал 3
1920-е годы пропан (R-290) канал 3 канал 2 канал 3
1922 дихлорэтен (R-1130) CHCl = CHCl
1923 бензин Дистиллят нефтяной
1925 трихлорэтилен (R-1120) CHCl = CCl 2
1926 хлористый метилен (Р-30) CH 2 Класс 2
1930 дихлордифторметан (R-12) CCl 2 F 2
1940-е годы хлорфторуглероды C x F y Класс 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, поскольку они подходят для использования. с моторами малой мощности.

Самыми важными членами группы были

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

пауза

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

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

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

Торговые наименования CFC

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

Термодинамика: понимание того, что это такое, и ее применение в холодильной технике.

по Embraco 4 минуты Прочитано

Возможно, вы не знаете, но термодинамика — это часть вашей повседневной работы. Это слово греческого происхождения указывает на связь между тепловой энергией (therme) и механической силой (Dynamis).

Это область науки, изучающая процессы теплопередачи, включая такие аспекты, как изменение температуры, давления и объема. Холодильный цикл полностью основан на термодинамиках: от отвода тепла от одного тела (объекта или вещества) до передачи его другому, как показано на рисунке на странице 18.

В этом процессе тепло всегда течет от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой.

В этих теплообменниках передача может происходить посредством трех различных процессов, которые используются в холодильной промышленности или влияют на ее эффективность:

• Конвекция;

• Проведение;

• Радиация.

Конвекция — это самый распространенный процесс в холодильном оборудовании, с которым вы можете иметь дело.

Встречается в основном в жидкостях (жидкости и газ).Это результат циркуляции жидкости, которая может происходить естественным путем из-за разницы температур жидкости или принудительно. Теплообмен, происходящий в испарителе и конденсаторе, является примером конвекции.

Электропроводность происходит между двумя объектами с разной температурой или только в одном объекте, но всегда от самой горячей области к самой холодной. Это связано с теплопроводностью каждого материала.

В отношении этого процесса важно помнить, что теплоизолятор отличает его низкая теплопроводность, которая необходима для эффективной системы охлаждения.Это относится, например, к таким материалам, как полиуретан, которые используются для изоляции шкафов, поддерживая внутреннюю температуру холодильника ниже, чем температура внешней среды.

Облучение не связано напрямую с охлаждением, но влияет на работу оборудования. Это происходит через электромагнитные волны, особенно инфракрасное излучение, даже без прямого контакта между телами или веществами.

Примером может служить нагревание Земли солнцем, где нет прямого контакта, но есть теплопередача.

Что касается излучения, то стоит помнить о важности держать холодильное оборудование вдали от всех типов источников тепла, чтобы тепло не ухудшало его работу.

ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

Понятия термодинамики начали развиваться в 17 веке, когда были проведены первые научные эксперименты по давлению, температуре и объему. Исследования продолжались с течением времени, пока в 1824 году французский ученый Сади Карно не опубликовал текст, который стал основой современной термодинамики.

После Карно были разработаны определения, которые используются до сих пор для принципов этой науки, известных как законы термодинамики.

Нулевой закон термодинамики: Если две системы находятся в тепловом равновесии с третьей системой, они находятся в тепловом равновесии друг с другом.

Это закон, позволяющий определять температурные шкалы, например, выраженные в градусах Цельсия, Фаренгейта или Кельвина.

Первый закон термодинамики: Между любыми двумя состояниями равновесия изменение внутренней энергии равно разнице между теплопередачей в систему и работой, совершаемой системой.

Этот закон больше связан с современными холодильниками, потому что он определяет, что можно повысить температуру системы, добавляя тепло (тепловую энергию) или выполняя какие-либо работы.

Второй закон термодинамики: Есть три способа выразить этот закон, которые были разработаны учеными, которые осознали необходимость выделения определенных аспектов:

• Невозможно удалить тепловую энергию из системы при определенной температуре и преобразовать эту энергию в механическую работу без каких-либо изменений в системе или ее окружении.(Заявление Кельвина)

• Не существует процесса, в котором единственным действием тепловой энергии является передача энергии от холодного тела к горячему. (Заявление Клаузиуса)

• Невозможно, чтобы тепловая машина, работающая в циклах, имела единственный эффект извлечения тепла из резервуара и выполнения целостной работы с таким количеством энергии. (Заявление Кельвина-Планка).

Холодильный цикл и термодинамика

Важно знать, что обычные холодильники работают в соответствии с принципами цикла механического сжатия пара.Но что это значит?

Во-первых, мы должны помнить, что этот цикл основан на процессе изменения физического состояния хладагента (с жидкости на газ и наоборот). Эти вещества конденсируются (становятся жидкими) при высоких давлениях и испаряются (становятся газами) при низких давлениях.

Холод в системах охлаждения возникает из-за изменения состояния жидкого хладагента на газ.

Этот процесс зависит от работы, выполняемой компрессором, который использует механическую энергию для сжатия хладагента из испарителя в газовой фазе.

При таком сжатии давление и температура охлаждающей жидкости повышаются. Когда хладагент попадает в конденсатор, он передает тепло окружающей среде, в результате чего его температура снижается и происходит конденсация, которая представляет собой процесс фазового перехода от газа к жидкости.

После этого хладагент проходит через регулирующий элемент — капиллярную трубку или расширительный клапан, который, сужая проход, снижает свою скорость на испарителе, вызывая снижение его давления.

Хладагент поступает в жидком состоянии под низким давлением в испаритель, при этом снова меняет фазу с жидкости на газ. Когда вы меняете фазу, он поглощает тепло, присутствующее в кондиционируемых предметах в корпусе холодильника, и возвращается в компрессор, перезапуская цикл охлаждения.

Система охлаждения

— обзор

11.3 Безопасность под давлением и локализация

Холодильные системы содержат жидкость под давлением, поэтому необходимо соблюдать определенные стандарты безопасности и законодательные требования.Согласно Европейской директиве по оборудованию, работающему под давлением (PED), и Правилам Великобритании по оборудованию, работающему под давлением, основные обязанности возлагаются на пользователя / владельца системы. Они представляют собой четкое и практическое средство законодательного закрепления безопасных методов работы в холодильном оборудовании. Ответственные подрядчики и пользователи всегда будут использовать такие безопасные процедуры. В дополнение к самим правилам HSE опубликовал четкий и полезный документ «Безопасность напорных систем — Утвержденный свод правил». Правила применяются к парокомпрессионным холодильным системам, включающим приводные двигатели компрессора, включая резервные двигатели компрессора, общая установленная мощность которых превышает 25 кВт.

Заводское оборудование будет сконструировано в соответствии с применимыми стандартами и перед отправкой будет испытано под давлением на предмет безопасности и герметичности. В случае сомнений следует запрашивать сертификат испытаний для всех таких предметов. В соответствии с PED сосуды, включая компрессоры, подразделяются на категории в зависимости от хладагента и объема. Те, которые попадают в определенные категории, будут иметь маркировку CE, а для меньших, не отнесенных к категории, заявление о надлежащей инженерной практике можно получить у производителя.

Для работы с хладагентами необходимо иметь Сертификат безопасного обращения с хладагентами. Это можно получить на коротких курсах обучения. Инженеры по техническому обслуживанию должны быть в курсе процедур безопасности и требований к обучению.

После сборки трубопроводы, возводимые на месте, должны быть испытаны давлением на безопасность и герметичность. Испытание под давлением следует проводить в соответствии с действующим стандартом безопасности BS EN378. Требуемое испытательное давление зависит от категории согласно PED 97/23 / EC, в настоящее время между 1.1 и 1,43 максимального допустимого давления, PS. Своды правил Института холода содержат рекомендации.

Компоненты заводского изготовления и сосуды под давлением, которые уже прошли испытания, не должны подвергаться повторным испытаниям, если только они не являются частью цепи, которую нельзя изолировать, когда испытательное давление не должно превышать исходное значение. Гидравлические испытания на месте считаются ненужными из-за чрезвычайных трудностей с удалением испытательной жидкости после этого. Однако всегда следует понимать, что испытания на месте с газами — потенциально опасный процесс, и его следует руководствоваться соображениями безопасности.В частности, персонал должен быть эвакуирован из зоны, а сам испытательный персонал должен быть защищен от взрыва, который может произойти, если взорвется сосуд высокого давления.

Системы должны испытываться под давлением с использованием сухого (бескислородного) азота (OFN) или азота высокой чистоты. Азот используется из стандартных баллонов под давлением около 200 бар, и всегда необходимо использовать соответствующий редукционный клапан, чтобы получить требуемое испытательное давление. Для проверки испытательного давления используется отдельный манометр, так как на редукционный клапан будет влиять поток газа.

Если тестируется сторона высокого давления, сторона низкого давления должна быть сброшена в атмосферу на случай, если между ними возникнет утечка, которая может создать избыточное давление на стороне низкого давления. Может потребоваться снять предохранительные клапаны. Другие клапаны в контуре должны быть открыты или закрыты по мере необходимости для получения испытательного давления. Клапаны с сервоприводом не открываются в «мертвом» контуре и должны открываться механически.

Испытательное давление должно поддерживаться не менее 15 мин.Если за этот период давление существенно не снизилось, азот медленно сбрасывается до тех пор, пока давление в системе не упадет до давления испытания под давлением (испытания на герметичность). Чтобы определить, есть ли утечки, новое оборудование можно оставить под давлением при испытании на герметичность в течение ночи или на более длительные периоды, при этом следует отметить любое падение давления. Давление будет меняться с температурой, и это необходимо учитывать. Другой вариант — оставить оборудование на некоторое время под вакуумом. Традиционный способ поиска утечек — использовать мыльную воду.Многие недооценивают его, но для поиска утечек это, пожалуй, самый эффективный метод.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *