|
Сайт "Expet-dbt" создан с целью освещения вопросов: истории развития, и тенденций развития бытовой холодильной
техники,проблем возникающих при её эксплуатации,методов и путей решения этих проблем.
Общие принцыпы получения холода,устройство холодильного агрегата,и его составляющие:
В основе общего принципа устройства любой холодильной техники лежит один из важнейших
разделов физики – термодинамика. Еще в шестнадцатом веке ученые стали обращать пристальное
внимание на связь давления, теплоты, работы и энергии. Выяснилось, что теплота – это
внутренняя энергия молекул вещества или, проще говоря, скорость, с которой движутся эти
молекулы. А холод, таким образом, трактуется как низкая скорость движения молекул,
обусловленная небольшой кинетической энергией этих частиц. Термодинамика установила,
что работу можно превратить в теплоту, а теплоту – в работу. Это было интуитивно понятно
и раньше, но только после точного формульного обоснования термодинамических законов
стало возможно конструировать точные тепловые машины, к которым относятся и холодильники.
Будучи обыкновенной тепловой машиной, холодильник не «создает холод», а передает,
«перекачивает» теплоту от одного тела (воздуха внутри холодильника) к другому
(воздуху вне холодильника).
В простейшем случае компрессионный холодильник (а именно на этой системе построены все
бытовые холодильные агрегаты) представляет собой камеру, в которой находится испаритель.
Это металлический «ящик», в котором происходит переход хладагента из жидкого состояния
в газообразное. Жидкий хладагент, попадая в испаритель, начинает активно испаряться,
отбирая теплоту у единственного доступного источника – металлических стенок испарителя,
который, в свою очередь, охлаждает воздух внутри камеры холодильника. Затем пары хладагента
высасываются из испарителя компрессором, после чего конденсируются, превращаясь обратно в
жидкость. Это происходит под действием высокого давления, создаваемого компрессором.
Согласно законам термодинамики, при конденсации под воздействием давления происходит
 повышение температуры. Нагретый жидкий хладагент (находящийся под высоким давлением,
что мешает ему испариться) проходит по извивам трубок теплообменника, расположенных
снаружи на задней стенке холодильника, отдавая теплоту окружающему воздуху.
Именно на этой стадии происходит удаление из закрытой термодинамической системы
холодильника ненужной теплоты (закрытой называют такую систему, которая обменивается
с окружающим пространством энергией, но не обменивается веществом).
Хладагент – это вещество, циркулирующее в системе холодильника. Именно хладагент, как ясно из
рассмотренной выше принципиальной схемы простейшего холодильника, переносит теплоту от воздуха
внутри камеры в окружающую среду. Хладагенты должны отвечать определенным требованиям по своим
физическим свойствам. Особенно важно, чтобы температура кипения хладагента была в нужных
пределах (они определяются конструктивными особенностями конкретного холодильника),
а теплоемкость – достаточно высокой.
Главная часть холодильника — холодильный агрегат — производит охлаждение рабочей камеры
холодильника. Холодильный агрегат состоит из трех больших модулей, соединенных между собой
системой трубопроводов: конденсатора, испарителя и мотор-компрессора, мотор-компрессора
является «сердцем» холодильника. Система холодильного агрегата герметично замкнута, она
заполнена рабочим телом хладоагентом(холодильный газ - в просторечии).
Схематическое устройство холодильного агрегата показано на рисунке.
Компрессор, снабженный электрическим мотором, выкачивает хладоагент из испарителя,
обеспечивая охлаждение его стенок. Газ нагнетается в конденсатор, где, благодаря
системе радиатора теплообменника, охлаждается, переходит в жидкое состояние.
Жидкий холодильный газ поступает снова в испаритель по капилярной трубке, где,
под давлением расширяясь испаряется, забирая тепло от внутренних стенок испарителя.
При работающем моторе обеспечивается неприрывность цикла получения холода .
Основные узлы холодильного агрегата
Испарители
Охлаждение продуктов в холодильниках и морозильниках происходит за счет испарения хладагента
в испарителях холодильных агрегатов. При испарении хладагент отбирает тепло от стенок
испарителя и за счет этого происходит охлаждение камер и отделений бытовых холодильных
приборов (БХП).
В традиционных однокамерных холодильниках открытый испаритель низкотемпературного отделения (НТО)
является самым уязвимым узлом. Открытые испарители однокамерных компрессионных холодильников
изготавливают из алюминиевых листовых заготовок с разветвленными каналами разных конфигураций.
Их называют прокатно-сварными по способу производства: 2 пластины из чистого пищевого алюминия,
на одной из которых мастикой нанесен рисунок каналов в уменьшенном масштабе, прокатывают вместе
между гладкими валками. При прокатке происходит утоншение и холодная сварка пластин за
исключением закрашенных каналов. Под большим давлением в штампах раздувают каналы.
Выпуклые рисунки лабиринта пересекающихся каналов напоминают вафли.
Алюминиевые заготовки изгибают в соответствии размерами НТО по О-образной или С-образной форме.
При О-образной форме испарителя открытой остается задняя стенка НТО, при С-образной форме боковые
стенки. Открытые участки, как правило, закрывают алюминиевыми стенками без каналов. В некоторых
испарителях охлаждающим являются все 5 стенок. В небольших испарителях задней стенки может не быть.
Иногда между стенками испарителя крепят полочку. Алюминиевые испарители имеют высокую
теплопроводность и обеспечивают хорошее охлаждение, но легко могут быть повреждены при механическом
и химическом воздействии. Самая мелкая трещина и даже точечная раковинка на испарителе приводят к
утечке хладагента и отказу в работе холодильного агрегата.
Для защиты от повреждений при эксплуатации алюминиевые испарители покрывают пищевыми лаками и
полимерами. Тем не менее нужно принимать меры предосторожности от механических повреждений,
воздействия соли и пищевых кислот. Не допускается пользоваться острыми предметами для удаления
инея с поверхности испарителя. Иней с испарителя можно удалять только оттаиванием.
Хорошей защитой от износа поверхности испарителя на дне НТО являются полиэтиленовые прокладки,
решетки и лотки. При наличии полиэтиленовой прокладки можно без опасений пользоваться металлической
посудой и укладывать замороженные продукты на дно испарителя. Полиэтиленовый лоток защитит дно
испарителя от воздействия соли и пищевых кислот. Современные модели однодверных холодильников
имеют двухиспарительную систему охлаждения. Холодильную камеру охлаждает самооттаивающий
испаритель в виде пластины на задней стенке, а низкотемпературную камеру охлаждает испаритель
с ручным оттаиванием. Самооттаивающие («плачущие») испарители бывают алюминиевыми листопрокатными
и листотрубными, открытыми и скрытыми за перегородкой.
Самооттаивающий испаритель автоматически оттаивает при каждом цикле охлаждения: при работе
компрессора обмерзает, а при стоянке оттаивает («плачет»). Он работает в режиме колебаний
температур от минусовых до плюсовых значений. В современных конструкциях БХП все большее
распространение получают холодильные камеры с охлаждающими стенками. Они не имеют выступающих
испарителей. Испаритель закреплен на стенке камеры с обратной стороны и находится внутри твердой
пенистой теплоизоляции.
Запененный испаритель защищен от механических и химических воздействий, никогда не обмерзает и
не оттаивает. Его нельзя увидеть и случайно повредить.
Применение неразборной конструкции холодильного агрегата стало возможным только после замены
листопрокатного испарителя из чистого пищевого алюминия на змеевик из медной трубки. Трубчатые
змеевики запененных испарителей имеют очень высокую надежность и, как правило, не выходят из строя
в течение всего срока службы БХП.
В период работы компрессора на задней стенке в виде инея конденсируется влага, выделяющаяся из
продуктов и содержащаяся в воздухе. При стоянке компрессора иней тает и капельки воды, как слезки,
стекают по стенке камеры вниз (стенка «плачет»). При повторном цикле работы компрессора не успевшие
стечь вниз капельки воды замерзнут в виде льдинок. Капли воды и льдинки на охлаждающей стенке не должны Вас беспокоить. Это нормальное состояние для холодильника с двух и спарительной системой и естественным охлаждением. При открытом испарителе или охлаждающей стенке в холодильной камере должны быть ограничительные устройства или условные границы, до которых можно размещать продукты. Касание продуктов со стенкой испарителя ухудшает охлаждение, может вызвать примерзание продуктов к стенке и стекание конденсирующейся влаги мимо приемной воронки на дно холодильной камеры. Накопление талой воды может привести к протеканию в небольшие щели между пластмассовой внутренней камерой и металлическим фланцем наружного шкафа. Вода на металлических деталях шкафа приводит к разрушению лакокрасочного покрытия и преждевременному разрушению металла из-за коррозии.
Низкотемпературную камеру охлаждает другой испаритель, который работает в режиме только минусовых
температур. Он может быть открытым со всех сторон, запененным снаружи или полностью скрытым за
стенкой камеры внутри теплоизоляции.
Низкотемпературные испарители в небольших камерах с естественным охлаждением могут быть
алюминиевыми листопрокатными, трубчатыми, трубчато-листовыми и трубчато-проволочными.
Алюминиевые листопрокатные испарители в современных БХП применяют все реже. Трубчатые
испарители применяют в запененных конструкциях. В низкотемпературных и морозильных камерах
с естественным охлаждением объемом от 50 л чаще применяют трубчато-листовые или
трубчато-проволочные испарители. В камерах с принудительным обдувом, имеющих необмерзающие стенки
(«Ноу фрост» - No frost), применяются испарители трубчато-пластинчатого типа в виде радиаторов
с развитой поверхностью охлаждения. Значительно реже применяют ребристо-трубные испарители из
оребренной трубки.
Трубчато-пластинчатые испарители состоят из набора прямых трубок с нанизанными на них тонкими
пластинами. Прямые участки трубок, соединенные С-образными калачами с помощью пайки, образуют
змеевик испарителя. Тонкие пластины служат охлаждающими ребрами.
Ребристо-трубные испарители изготавливают методом накатки радиальных кольцевых ребер на
толстостенной алюминиевой трубке. Трубчатый змеевик не имеет стыков и паяных или сварных
соединений.
Узкие зазоры между пластинами или ребрами позволяют создавать компактные и эффективные теплообменники с развитой охлаждающей поверхностью.
Трубчато-пластинчатые и ребристо-трубные испарители применяют на крупногабаритных холодильниках с принудительным обдувом вентилятором. Автоматическое оттаивание трубчато-пластинчатых испарителей осуществляется с помощью традиционных ТЭНов, а ребристо-трубных с помощью кварцевых электронагревателей.
В БХП с необмерзающими стенками обдуваемые вентилятором испарители размещают за перегородкой или стенкой камеры. Они скрыты от глаз, их не видно. Поэтому БХП с необмерзающими стенками некоторые продавцы ошибочно называют холодильниками и морозильниками «без инея». На БХП с необмерзающими стенками всегда предусматривают возможность замены испарителей.
На БХП с испарителями, не обеспечивающими 100 процентной надежности по герметичности, должна быть предусмотрена возможность замены.
Алюминиевые испарители из прокатных заготовок, трубчато-листовые, трубчато-проволочные, трубчато-пластинчатые и ребристо-трубные низкотемпературные испарители применяют на съемных холодильных агрегатах и на моделях БХП, предусматривающих возможность замены испарителя.
Алюминиевые листопрокатные испарители наименее надежные и поэтому возможность их замены особенно важное требование. Алюминиевые листопрокатные испарители применяют в НТО однокамерных холодильников, в качестве «плачущих» испарителей холодильных камер на одно-, двух и многодверных БХП, а также в морозильниках.
Запененные трубчатые испарители самые надежные. Их нельзя случайно повредить. Запененные трубчатые испарители применяют в холодильных камерах с «плачущими» стенками, в низкотемпературных камерах холодильников и небольших морозильников.
Трубчато-листовые испарители по надежности и долговечности немного уступают запененным трубчатым, но надежнее трубчато-проволочных. Трубчатый змеевик не сваривают с листом, а соединяют механически, отгибая лепестки в окнах на металлическом листе. Трубчато-листовые испарители применяют в низкотемпературных и морозильных камерах холодильников и морозильников с естественным охлаждением.
Трубчато-проволочные испарители по долговечности немного уступают трубчато-листовым, но надежнее алюминиевых. Уязвимыми точками трубчато-проволочных испарителей являются места сварки. При нарушениях технологии изготовления в точках сварки возможны прожоги и утонение стенки трубки.
Трубчато-пластинчатые испарители, имеющие много калачей и паяных стыков, менее надежны, чем ребристо-трубные испарители из сплошной трубки. Места пайки всегда остаются потенциально опасными в связи с возможными утечками хладагента.
Конденсаторы
Конденсатор служит для отвода тепла, отобранного из внутреннего объёма холодильника или морозильника. Изготавливается из стального трубопровода внешним диаметром 5 или 6 мм., на старых холодильниках можно встретить конденсаторы, изготовленные из медного трубопровода.
По своей сути конденсатор это змеевик, проходя по которому, горячиё пары фреона остывают и под действием давления, создаваемого мотор-компрессором, сжимаются и переходят в жидкую фазу. Для улучшения теплоотвода трубопровод конденсатора либо закрепляют на стальном листе, либо приваривают к нему большое количество тонких прутков из стали.
Конденсатор может иметь самую разнообарзную форму , например схожую с автомобильным радиатором. Такие конденсаторы обычно принудительно охлаждаются вентилятором.
Компрессора
Компрессор – одна из главнейших деталей принципиальной схемы любого компрессионного холодильника
Компрессор предназначен для создания разницы давлений в разных частях охлаждающей системы.
Именно он является тем звеном, где электроэнергия преобразуется в работу по переносу теплоты из
внутренних камер холодильника в окружающий воздух. Компрессор (если рассматривать значение этого
слова в общем смысле) должен сжимать некий газ или некую жидкость.
В холодильниках это устройство применяется для сжатия хладагента и перекачивания его по контуру теплообменной системы. Поскольку компрессор холодильника должен работать триста шестьдесят пять дней в году, то надежность и экономичность, безусловно, становятся основными факторами, влияющими на разработку его конструкции
|
