Принцип работы компрессионного холодильника: Устройство и принцип действия компрессионного холодильника :: Полезная информация и новости :: Легкий переезд в Подмосковье

Устройство и принцип действия компрессионного холодильника :: Полезная информация и новости :: Легкий переезд в Подмосковье

Из всех способов наибольшее применение получило охлаждение с помощью холодильных машин, при котором используется принцип кипящих жидких газов. Работа холодильной машины полностью автоматизирована, что обеспечивает удобство в эксплуатации, безопасность работы обслуживающего персонала, возможность соблюдения требуемого температурного режима для различных видов продуктов, а также режима экономии.

Основными составляющими частями холодильника являются:

  1. компрессор, создающий необходимую разность давлений;
  2. испаритель, забирающий тепло из внутреннего объёма холодильника;
  3. конденсатор, отдающий тепло в окружающую среду;
  4. терморегулирующий вентиль, поддерживающий разность давлений за счёт дросселирования хладагента;
  5. хладагент — вещество, переносящее тепло от испарителя к конденсатору.

Расположение основных частей холодильного агрегата бытового холодильника:

  1. Испаритель
  2. Конденсатор
  3. Фильтр-осушитель
  4. Капилляр и теплообменник
  5. Компрессор

Принцип действия

Мотор - компрессор (1), засасывает газообразный фреон из испарителя, сжимает его, и через фильтр (6) выталкивает в конденсатор (7).

В конденсаторе, нагретый в результате сжатия фреон остывает до комнатной температуры и окончательно переходит в жидкое состояние.

Жидкий фреон, находящийся под давлением, через отверстие капилляра (8) попадает во внутреннюю полость испарителя (5), переходит в газообразное состояние, в результате чего, отнимает тепло от стенок испарителя, а испаритель, в свою очередь, охлаждает внутреннее пространство холодильника.

Этот процесс повторяется до достижения заданной терморегулятором (3) температуры стенок испарителя.

При достижении необходимой температуры терморегулятор размыкает электрическую цепь и компрессор останавливается.

Через некоторое время, температура в холодильнике (за счет воздействия внешних факторов) начинает повышаться, контакты терморегулятора замыкаются, с помощью защитно-пускового реле (2) запускается электродвигатель мотор - компрессора и весь цикл повторяется сначала (см. пункт 1)

  • Мотор-компрессор
  • Защитно-пусковое реле
  • Терморегулятор
  • Внутренняя лампа освещения холодильника
  • Испаритель
  • Фильтр-осушитель
  • Конденсатор
  • Капилляр
  • Включатель лампы

Принцип работы бытового холодильника

Как работает холодильник?

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

 

Что в холодильнике отвечает за реализацию этого процесса?

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

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

Испаритель забирает тепло из холодильной камеры.

Конденсатор отдает тепло в окружающую среду.

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

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

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

 

Теплоизоляция и герметичность

Энергоэффективность холодильника напрямую зависит от качества теплоизоляции и герметичности холодильной камеры. Теплоизоляцию обеспечивают двойные стенки и дверь, заполненные внутри различными теплоизолирующими материалами, например, вспененным полиуретаном, полистиролом и т. д. За герметичность отвечают уплотнители с магнитными вставками, расположенные по периметру двери.

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

Как работает холодильник, его устройство и принцип работы


Четкое представление об устройстве и о процессах, происходящих внутри холодильного агрегата, помогает продлить срок службы оборудования. Понять принцип работы холодильника несложно. В любой модели он заключается в образовании холодной среды путем поглощения тепла во внутренней части объекта и его последующего выноса за пределы прибора.

Все о том, как работают холодильники с разным принципом действия, вы узнаете из представленной нами статьи. Мы расскажем об особенностях устройства и связанных с ним правилах эксплуатации. Наши советы помогут защитить холодильные машины от преждевременных поломок, а вас избавят от необходимости ремонтировать.

Содержание статьи:

Принцип работы основных типов холодильников

Холодильное оборудование используется во многих сферах деятельности. Без него не обойтись в быту и невозможно представить полноценную работу производственных цехов на предприятиях, торговых площадок, заведений общественного питания.

В зависимости от целевого предназначения и области применения различают несколько основных типов приборов: абсорбционные, вихревые, термоэлектрические и компрессорные.

Компрессорный тип наиболее распространен, поэтому его подробно рассмотрим более подробно в следующем разделе. Сейчас же давайте обозначим основные различия между всеми 4-мя конструкциями.

Функционирование абсорбционной техники

В системе установок абсорбционного типа циркулируют два вещества – хладагент и абсорбент. Функции хладагента обычно выполняет аммиак, реже – ацетилен, метанол, фреон, раствор бромистого лития.

Абсорбент представляет собой жидкость, которая обладает достаточной поглотительной способностью. Это может быть серная кислота, вода и др.

Вся работа оборудования построена на принципе абсорбции, подразумевающем поглощение одного вещества другим. Конструкция состоит из нескольких ведущих узлов – испарителя, абсорбера, конденсатора, регулирующих вентилей, генератора, насоса

Элементы системы соединены трубками, с помощью которых образуется единый замкнутый контур. Охлаждение камер происходит за счет тепловой энергии.

Процесс осуществляется следующим образом:

  • холодильный агент, растворенный в жидкости, проникает в испаритель;
  • из концентрированного раствора выделяются кипящие при 33 градусах пары аммиака, охлаждающие объект;
  • вещество переходит в абсорбер, где снова поглощается абсорбентом;
  • насос перекачивает раствор в генератор, обогреваемый определенным источником тепла;
  • вещество закипает и выделяемые аммиачные пары уходят в конденсатор;
  • хладагент остывает и преобразовывается в жидкость;
  • рабочее тело проходит сквозь регулирующий вентиль, сжимается и отправляется в испаритель.

В результате аммиак, циркулирующий в замкнутом контуре, забирает тепло из охлаждаемой камеры, поступая в испаритель. И отдает его во внешнюю среду, находясь в конденсаторе. Циклы воспроизводятся безостановочно.

Так как агрегат нельзя выключить, он не очень-то экономен и отличается повышенным расходом энергии. Если такое оборудование выходит из строя, отремонтировать его, скорее всего, не получится.

Зависимость абсорбционных приборов от перепадов напряжения, тока и других параметров электросети минимальна. Компактные размеры позволяют с легкостью устанавливать их на любом удобном участке

В конструкции приспособлений нет громоздких движущихся и трущихся элементов, поэтому у них низкий уровень шума. Устройства актуальны для зданий, электрическая сеть которых подвергается постоянным пиковым нагрузкам, и мест, где отсутствует постоянное электроснабжение.

Принцип абсорбции реализуется в промышленных холодильных установках, небольших холодильниках для автомобилей и офисных помещений. Иногда он встречается в отдельных бытовых моделях, функционирующих на природном газу.

Принцип действия термоэлектрических моделей

Снижение температуры в камере термоэлектрического холодильника достигается с помощью специальной системы, которая выкачивает тепло согласно эффекту Пельтье. Он подразумевает поглощение теплоты в области соединения двух разных проводников в момент прохождения через нее электротока.

Конструкция холодильников состоит из термоэлектрических элементов в форме куба, изготовленных из металлов. Они объединяются одной электрической схемой. Вместе с передвижением тока из одного элемента в другой перемещается и тепло.

Алюминиевая пластина поглощает его из внутреннего отсека, а затем передает кубическим рабочим деталям, которые, в свою очередь, выполняют перенаправление к стабилизатору. Там благодаря вентилятору, оно выбрасывается наружу. По такому принципу работают переносные и сумки с охлаждающим эффектом.

В большинстве моделей термоэлектрических холодильных приборов при переключении полярности питания можно получать не только холод, но и тепло – до 60 градусов Цельсия. Эта функция применяется для подогрева продуктов

Данное оборудование используется в кемпинге, в сфере обустройства легковых автомобилей, яхт и моторных лодок, часто ставится на дачах и в других местах, где можно обеспечить устройство электропитанием с напряжением в сети 12 В.

В термоэлектрических изделиях предусмотрен специальный аварийный механизм, который отключает их в случае перегрева рабочих деталей или отказа системы вентиляции.

К преимуществам подобного метода работы относятся высокая надежность и довольно низкий уровень шума при эксплуатации приборов. В числе недостатков – дороговизна, чувствительность к внешним температурам.

Особенности оборудования на вихревых охладителях

В приборах этой категории присутствует компрессор. Он сжимает воздух, который в дальнейшем расширяется в установленных блоках вихревых охладителей. Объект охлаждается вследствие резкого расширения сжатого воздуха.

Вихревые приспособления долговечные и безопасные: они не нуждаются в электричестве, не имеют движущихся элементов, не содержат опасных химических составов во внутренней системе конструкции

Широкого распространения метод вихревых охладителей не получил, а ограничился лишь тестовыми образцами. Это объясняется большим расходом воздуха, очень шумной работой и относительно низкой холодопроизводительностью. Иногда устройства применяют на промышленных предприятиях.

Обзор компрессорной техники

Компрессорные холодильники – наиболее распространенный тип оборудования в быту. Они есть почти в каждом доме — потребляют не слишком много энергоресурсов и безопасны в эксплуатации. Самые удачные модели надежных производителей служат своим владельцам более 10 лет. Рассмотрим их строение и принципы, по которым они работают.

Особенности внутреннего устройства

Классический бытовой холодильник – это вертикально ориентированный шкаф, оснащенный одной или двумя дверцами. Его корпус изготавливается из жесткой листовой стали толщиной около 0,6 мм либо прочного пластика, облегчающего вес несущей конструкции.

Для качественной герметизации изделия применяют пасту с высоким содержанием хлорвиниловой смолы. Поверхность грунтуется и покрывается качественной эмалью из краскопультов. В производстве внутренних металлических отделений задействуют так называемый способ штамповки, пластиковые шкафы делают по методу вакуумного формования.

Двери прибора состоят из стальных листов. По краям вставляется плотный резиновый уплотнитель, не пропускающий внешний воздух. В некоторые модификации встраивают магнитные затворы

Между внутренней и наружной стенкой изделия обязательно прокладывают слой теплоизоляции, который защищает камеру от тепла, пытающегося проникнуть из окружающей среды, и предотвращают потерю образующегося внутри холода. Для этих целей хорошо подходит минеральный или стеклянный войлок, пенополистирол, пенополиуретан.

Внутреннее пространство традиционно подразделяется на две функциональные зоны: холодильную и морозильную.

По форме компоновки различают:

  • одно-;
  • двух-;
  • многокамерные приборы.

В отдельный вид выделены , включающие две, три или четыре камеры.

Однокамерные агрегаты снабжены одной дверью. В верхней части оборудования размещен морозильный отсек с собственной дверцей с откидным или открывающимся механизмом, в нижней – холодильный отдел с регулируемыми по высоте полками.

В камерах устанавливается осветительная аппаратура со светодиодом или обычной лампой накаливания для того, чтобы видеть, что, собственно, в холодильнике лежит.

Приборы, сделанные по типу «бок о бок», гораздо объемнее и шире собратьев. Оба отсека в них занимают пространство по всей высоте оборудования. Они расположены параллельно друг другу

В двухкамерных агрегатах внутренние шкафы изолированы и отделены каждый своей дверью. Расположение отделов в них может быть европейским и азиатским. Первый вариант предполагает нижнюю компоновку морозильной камеры, второй – верхнюю.

Составляющие элементы конструкции

Холодильные установки компрессорного типа не производят холод. Они охлаждают объект, вбирая внутреннее тепло и переправляя его наружу.

Процедура образования холода протекает с участием следующих узлов:

  • охладительный агент;
  • конденсатор;
  • испарительный радиатор;
  • компрессорный аппарат;
  • терморегулирующий вентиль.

В роли хладагента, которым заполняют систему холодильника, выступают различные марки фреона – смеси газов с высоким уровнем текучести и довольно низкими показателями температуры кипения/испарения. Смесь передвигается по замкнутому контуру, перенося тепло по различным участкам цикла.

В большинстве случаев в качестве рабочего элемента для домашних холодильных машин производители применяют Фреон 12. Этот бесцветный газ с едва ощутимым специфическим запахом не ядовит для человека и не влияет на вкус и свойства продуктов, хранящихся в камерах

Компрессор – центральная часть конструкции любого холодильника. Это инверторный или линейный агрегат, провоцирующий принудительную циркуляцию газа в системе, нагнетая давление. Проще говоря, сжимает пары фреона и заставляет их двигаться в нужном направлении.

Техника может быть оснащена одним или двумя компрессорами. Вибрации, возникающие при работе, поглощает внешняя либо внутренняя подвеска. В моделях с парой компрессоров за каждую камеру отвечает отдельное устройство.

Классификацией компрессоров предусмотрено два подтипа:

  1. Динамический. Вынуждает хладагент передвигаться за счет силы движения лопастей центробежного или осевого вентилятора. Имеет простое строение, но из-за низкого КПД и быстрого износа под действием крутящего момента в бытовом оборудовании используется редко.
  2. Объемный. Сжимает рабочее тело при помощи специального механического устройства, которое запускается электродвигателем. Бывает поршневым и роторным. В основном в холодильниках устанавливаются именно такие компрессоры.

Поршневой аппарат представлен в виде электромотора с вертикальным валом, заключенного в цельный металлический кожух. Когда пусковое реле подсоединяет питание, он активизирует коленчатый вал, а поршень, закрепленный на нем, начинает двигаться.

К работе подключается система открывающихся и закрывающихся клапанов. В итоге фреоновые пары вытягиваются из испарителя и нагнетаются в конденсатор.

При поломках поршневого компрессора ремонт возможен только при условии применения специализированного профессионального оборудования. Любая разборка в бытовой обстановке чревата потерей герметичности и невозможностью дальнейшей эксплуатации

В роторных механизмах необходимое давление поддерживается двумя роторами, движущимися навстречу друг другу. Фреон попадает в верхний карман, расположенный в начале валов, сжимается и выходит через нижнее отверстие небольшого диаметра. Для уменьшения трения в пространство между валами вводится масло.

Конденсаторы выполняются в виде решетки-змеевика, которую закрепляют на задней либо боковой стенке оборудования.

Они имеют разную конструкцию, но всегда отвечают за одну задачу: охлаждение горячих газовых паров до заданных значений температуры путем конденсации вещества и рассеивания тепла в помещении. Бывают щитовыми или ребристо-трубчатыми.

Испаритель состоит из тонкого алюминиевого трубопровода, спаянных стальных пластинок. Он контактирует с внутренними отсеками холодильника, эффективно отводит поглощенное тепло из прибора и существенно понижает температуру в шкафах

Терморегулирующий вентиль нужен для того, чтобы поддерживать давление рабочего тела на определенном уровне. Крупные узлы агрегата связывают между собой системой трубок, образующих герметичное замкнутое кольцо.

Последовательность рабочего цикла

Оптимальная температура для долговременного хранения провизии в компрессионных приборах создается в ходе рабочих циклов, осуществляющихся один за другим.

Протекают они следующим образом:

  • при подключении аппарата к электросети запускается компрессор, сжимающий пары фреона, синхронно повышая их давление и температуру;
  • под силой действия избыточного давления горячее рабочее тело, находящееся в газовом агрегатном состоянии, попадает в емкость конденсатора;
  • передвигаясь по длинной металлической трубке, пар выбрасывает накопленное тепло во внешнюю среду, плавно остывает до комнатных температурных значений и превращается в жидкость;
  • жидкое рабочее тело проходит через фильтр-осушитель, поглощающий лишнюю влагу;
  • хладагент проникает сквозь узкую капиллярную трубку, на выходе из которой снижается его давление;
  • вещество остывает и преобразовывается в газ;
  • охлажденный пар добирается до испарителя и, проходя по его каналам, забирает тепло из внутренних отделений холодильного агрегата;
  • температура фреона повышается, и он опять отправляется в компрессор.

Если говорить простыми словами о том, как работает компрессорный холодильник, то процесс выглядит так: компрессор перегоняет хладагент по замкнутому кругу. Фреон, в свою очередь, меняет агрегатное состояние благодаря специальным приспособлениям, собирает тепло внутри и переносит его наружу.

Рабочий цикл в системе повторяется до тех пор, пока не будут достигнуты температурные значения, заданные системными программами, и возобновляется вновь, когда фиксируется их повышение

После охлаждения до нужных параметров терморегулятор останавливает мотор, размыкая электрическую цепь.

Когда температура в камерах начинает повышаться, контакты замыкаются вновь, а электродвигатель компрессора приводится в действие . Именно поэтому в процессе работы холодильника постоянно то появляется, то опять затихает гул мотора.

Рекомендации по эксплуатации и уходу

В эксплуатации оборудования нет ничего сложного: оно функционирует в автоматическом режиме круглосуточно. Единственное, что необходимо сделать при первом включении и периодически корректировать в процессе работы, – установить оптимальный в конкретных обстоятельствах температурный режим.

Нужная температура задается . В электромеханической системе значения выставляются на глаз или с учетом рекомендаций, указанных в инструкции производителя. При этом следует брать во внимание тип и количество продуктов, хранящихся в холодильнике.

Ручка регулятора, как правило, представляет собой круглый механизм с несколькими делениями, либо, в моделях посовременнее и подороже, управление можно осуществлять с помощью сенсорной панели.

Для того чтобы оценить степень заморозки, специалисты советуют поначалу поставить регулятор в среднее положение, а спустя некоторое время при необходимости подкрутить его вправо или влево

Каждая отметка на такой ручке соответствует определенному температурному режиму: чем больше деление, тем ниже температура. Электронный блок же позволяет задать температуру с максимальной точностью до 1 градуса с помощью поворотного регулятора или кнопок.

Например, установить в морозильном отсеке значение -14 градусов. Все введенные параметры будут отображаться на цифровом дисплее.

Чтобы максимально продлить жизнь домашнему холодильнику, следует не только разбираться в его устройстве, но и грамотно за ним ухаживать. Отсутствие должного сервиса и неправильная эксплуатация может привести к быстрому изнашиванию важных деталей и неполноценному функционированию.

Избежать нежелательных последствий можно, придерживаясь ряда правил:

  1. Регулярно чистить конденсатор от грязи, пыли и паутины в моделях с открытой металлической решеткой на задней стенке. Для этого нужно использовать обычную слегка увлажненную тряпку или пылесос с маленькой насадкой.
  2. Правильно установить технику. Следить за тем, чтобы расстояние между конденсатором и стеной комнаты было не меньше 10 см. Такая мера поможет обеспечить беспрепятственную циркуляцию воздушных масс.
  3. Своевременно размораживать, не допуская образования чрезмерного слоя снега на стенках камер. При этом для устранения ледовых корок запрещено пускать в ход ножи и другие острые предметы, которые могут легко повредить и вывести из строя испаритель.

Также нужно учитывать, что холодильник нельзя ставить рядом с нагревательными приборами и в местах, где возможен прямой контакт с солнечными лучами. Избыточное влияние внешнего тепла плохо сказывается на работе основных узлов и общей производительности прибора.

Для чистки фрагментов изделия, выполненных из нержавеющей стали, подходят только специальные средства, рекомендованные производителем в инструкции к прибору

Если планируется перевозка с места на место, то лучше всего транспортировать оборудование в грузовом автомобиле с высоким фургоном, фиксируя его в строго вертикальном положении.

Таким образом, можно предотвратить поломки, вытекание масла из компрессора, попадающего непосредственно в контур циркуляции охлаждающего агента.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Как работает холодильный агрегат:

Видео #2. Подробное разъяснение устройства компрессионных холодильников:

Видео #3. Информация о работе абсорбционных машин:

Пока холодильное оборудование исправно работает, потребители редко интересуются его устройством. Однако этими знаниями не стоит пренебрегать. Они очень ценны, поскольку позволяют быстро определить причину поломки и обнаружить проблемное место, предотвратив серьезные неисправности.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии, размещайте тематические фотоснимки, задавайте вопросы по теме статьи в расположенном ниже блоке. Расскажите о том, как разбирались в устройстве собственного холодильника. Поделитесь, как на практике применили знания о конструкции холодильной машины.

Устройство и принцип работы бытового холодильника

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра ТОППП

утверждаю:

проректор по учебной работе

профессор Акмаров П.Б.

«____»______________2009 г.

Учебно-методическое пособие к лабораторной работе №1

по дисциплине «Холодильное и вентиляционное

оборудование» направление «Агроинженерия»

Ижевск 2009

Учебно-методическое пособие составлено к. т.н., доцентом каф. ТОППП Сергеевым А.А.

Рецензент – к.т.н., доцент каф. ТМППЖ Васильченко М.Ю.

Рекомендовано методической комиссией Агроинженерного факультета (протокол № 4 от 23.03.2009 г.).

1. Цель работы

Изучение конструкции и принципа действия холодильного агрегата бытового холодильника.

2. Теоретические положения

2.1. Основные сведения о холодильном агрегате

Холодильный агрегат компрессионного бытового холодильника состоит из герметичного компрессора, испарителя, конденсатора, системы трубопроводов и фильтра - осушителя. Герметичный компрессор со встроенным электродвигателем чаще всего установлен внизу под шкафом, конденсатор - на задней стенке, а испаритель образует небольшое морозильное отделение в верхней части камеры. Иногда встречается другая компоновка: компрессор устанавливают на шкафу, горизонтальный и частично наклонный конденсатор - в верхней части камеры, т.е. под компрессором.

В напольных холодильниках различают 2 типа агрегатов: с испарителем, который устанавливают через люк задней стенки шкафа, и с испарителем, монтируемым через дверной проем.

2.2. Принцип действия компрессионного холодильного агрегата

Охлаждение в холодильной камере осуществляется вследствие изменения агрегатного состояния хладагента в системе герметичного холодильного агрегата. Пары хладагента отсасываются из испарителя компрессором и проходят внутри кожуха, охлаждая обмотку электродвигателя. Сжатые в компрессоре пары хладагента по нагнетательной трубке поступают в охлаждаемый окружающим воздухом конденсатор. Давление паров хладагента в конденсаторе зависит от вида хладагента. В конденсаторе пары хладагента переходят в жидкое состояние, отдавая теплоту окружающей среде. Жидкий хладагент из конденсатора поступает через фильтр в капиллярную трубку (где происходит его дросселирование) и затем в испаритель. Капиллярная трубка создает необходимый для работы перепад давления между конденсатором и испарителем. Давление хладагента в испарителе понижается. Жидкий хладагент при низком давлении кипит, отнимая теплоту от стенок испарителя и воздуха холодильной камеры. Из испарителя пары хладагента по всасывающей трубке вновь поступают в кожух компрессора, и цикл повторяется. Холодные пары хладагента, проходя по всасывающей трубке, охлаждают жидкий хладагент, который поступает по капиллярной трубке из конденсатора в испаритель. Теплообменником служит участок всасывающей и капиллярной трубок, спаянных между собой. В некоторых моделях холодильников капиллярная трубка пропущена внутри всасывающей.

Компрессор приводится в движение встроенным однофазным электродвигателем переменного тока, имеющим рабочую и пусковую обмотки. Для пуска электродвигателя и защиты его от токовых перегрузок применяют пускозащитное реле. Заданная температура в холодильной камере поддерживается автоматически терморегулятором, чувствительный элемент которого крепится к испарителю.

Рис. 1. Схема компрессионного холодильного агрегата:

1 - компрессор; 2 - нагнетательная трубка;

3 - фильтр; 4 - конденсатор; 5 - испаритель;

6 - теплообменник; 7 - капиллярная трубка;

8 - всасывающая трубка.

мастерская МОРОЗКО - Устройство и принцип действия компрессионного холодильника


Схема работы холодильника:
1. Конденсатор
2. Капилляр
3. Испаритель
4. Компрессор


Расположение основных частей холодильного агрегата бытового холодильника:
1. Испаритель
2. Конденсатор
3. Фильтр-осушитель
4. Капилляр и теплообменник
5. Компрессор


Холодильный компрессор

Теоретической основой, на которой построен принцип работы холодильников, является второе начало термодинамики. Охлаждающий газ в холодильниках совершает так называемый обратный цикл Карно. При этом основная передача тепла основана не на цикле Карно, а на фазовых переходах — испарении и конденсации. В принципе возможно создание холодильника, использующего только цикл Карно, но при этом для достижения высокой производительности потребуется или компрессор, создающий очень высокое давление, или очень большая площадь охлаждающего и нагревающего теплообменника.

Основными составляющими частями холодильника являются:

  • Компрессор, создающий необходимую разность давлений;
  • Испаритель, забирающий тепло из внутреннего объёма холодильника;
  • Конденсатор, отдающий тепло в окружающую среду;
  • Капиллярная трубка, поддерживающий разность давлений за счёт дросселирования хладагента;
  • Хладагент — вещество, переносящее тепло от испарителя к конденсатору.
  • Компрессор засасывает из испарителя хладагент в виде пара, сжимает его (при этом температура хладагента повышается) и выталкивает в конденсатор. В бытовых холодильниках используются герметичные поршневые мотор-компрессоры. В таких компрессорах электродвигатель располагается внутри корпуса компрессора, что позволяет предотвратить утечки хладагента через уплотнение вала. Для поглощения вибраций применяется подвеска компрессора. Подвеска компрессора может быть наружной, когда на пружине подвешивается корпус компрессора, или внутренней, когда подвешен двигатель компрессора внутри корпуса. В современных бытовых холодильниках наружная подвеска не применяется, так как она хуже поглощает вибрации компрессора, который к тому же производит больше шума. Для смазки компрессора применяют специальные рефрижераторные масла. Стоит отметить, что масло и хладагент хорошо растворяются друг в друге.

    В конденсаторе нагретый в результате сжатия хладагент остывает, отдавая тепло во внешнюю среду, и при этом конденсируется, то есть превращается в жидкость, поступающую в капилляр. В бытовых холодильниках чаще всего применяются ребристо-трубные конденсаторы, в качестве оребрения применяется стальная проволока или стальной лист с прорезями. Охлаждение конденсаторов обычно естественное, за исключением холодильников больших объёмов.

    Жидкий хладагент под давлением через дросселирующее отверстие (капилляр или терморегулируемый расширительный вентиль) поступает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости и превращение её в пар. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, за счёт чего происходит охлаждение внутреннего пространства холодильника. Таким образом, в конденсаторе хладагент под воздействием высокого давления конденсируется и переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе под воздействием низкого давления вскипает и переходит в газообразное, поглощая тепло. Испарители бытовых холодильников чаще всего листотрубные, сваренные из пары алюминиевых листов. Испаритель морозильной камеры часто совмещён с её корпусом, в то время как испаритель холодильной камеры (в холодильниках с двумя испарителями) располагают на задней стенке камеры.

    Капиллярная трубка необходима для создания необходимой разности давлений между конденсатором и испарителем, при которой происходит цикл теплопередачи. Она позволяет правильно (наиболее полно) заполнять внутренний объём испарителя вскипевшим хладагентом. Капиллярная трубка дросселирует определённое количество хладагента, зависящее от давления на входе и выходе капилляра, его диаметра, длины и типа хладагента.

    Большое значение имеет чистота хладагента: вода и примеси могут засорить капилляр или повредить компрессор. Примеси могут образовываться в результате коррозии внутренних стенок трубопроводов холодильника, а влага может попасть при заправке холодильника, либо проникнуть через неплотности (особенно в холодильниках с открытым компрессором). Поэтому при заправке тщательно соблюдается герметичность, перед заправкой контур вакуумируется. В каждом холодильнике имеется фильтр-осушитель, который устанавливается перед капиллярной трубкой.

    принцип и схема работы холодильного оборудования разных типов

    Домашний уют современного человека невозможно представить без холодильника. Он предназначен для длительного хранения продуктов. По подсчетам ученых, каждый член семьи открывает дверцу до 40 раз в сутки. Мы заглядываем вовнутрь даже не задумываясь, как работает наш холодильник.

    В нашей статье мы подробно рассмотрим устройство и принцип действия различных холодильников.

    Как устроен холодильник

    Любой современный холодильник состоит из следующих основных агрегатов:

    1. Двигатель.
    2. Конденсатор.
    3. Испаритель.
    4. Капиллярная трубка.
    5. Осушительный фильтр.
    6. Докипатель.

    Схема работы холодильника

    Электродвигатель

    Двигатель является основным узлом бытового прибора. Предназначен для циркуляции охлаждающей жидкости (фреона) по трубкам.

    Двигатель состоит из двух агрегатов:

    • электромотор;
    • компрессор.

    Электромотор преобразует электрический ток в механическую энергию. Агрегат состоит из двух частей – ротора и статора.

    Корпус статора устроен из нескольких медных катушек. Ротор имеет вид стального вала. Ротор соединен с поршневой системой двигателя.

    При подключении двигателя к сети питания в катушках возникает электромагнитная индукция. Она является причиной возникновения крутящего момента. Центробежная сила приводит ротор во вращательное движение.

    А знаете ли Вы, что на долю холодильника приходится 10 % всей потребленной электроэнергии. Открытая дверца прибора увеличивает потребление электричества в несколько раз.

    При вращении ротора двигателя происходит линейное перемещение поршня. Передняя стенка поршня сжимает и разряжает рабочую жидкость до рабочего состояния.

    Положение двигателя холодильника

    В современных охлаждающих установках электродвигатель находится внутри компрессора. Такое расположение преграждает газу путь для самопроизвольной утечки.

    Для уменьшения вибраций двигатель находится на пружинистой металлической подвеске. Пружина может находится снаружи или внутри устройства. В современных агрегатах пружина находится внутри корпуса двигателя. Это позволяет эффективно гасить вибрации при работе аппарата.

    Конденсатор

    Представляет собой змеевидный трубопровод диаметром до 5 миллиметров. Предназначен для отвода тепла от рабочей жидкости в окружающую среду. Конденсатор располагается на задней наружной поверхности прибора.

    Испаритель

    Представляет систему тонких трубок. Предназначен для испарения рабочей жидкости и охлаждения окружающего пространства. Располагается внутри или снаружи морозильника.

    Устройство компрессора

    Капиллярная трубка

    Предназначена для снижения давления газа. Имеет диаметр от 1,5 до 3 миллиметров. Расположена на участке между испарителем и конденсатором.

    Фильтр-осушитель

    Предназначен для очистки рабочего газа от влаги. Имеет вид медной трубки диаметром от 10 до 20 мм. Концы трубки вытянуты и герметично впаяны с капиллярную трубку и конденсатор.

    Внимание! Фильтр-осушитель имеет односторонний принцип работы. Устройство не предназначено для работы на обратном режиме. При неправильной установке фильтра возможен выход установки из строя.

    Внутри трубки находится цеолит — минеральный наполнитель с высокопористой структурой. На обоих концах трубки установлены заграждающие сетки.

    Фильтр-осушитель

    Со стороны конденсатора установлена металлическая сеточка с размерами ячеек до 2 мм. Со стороны капиллярной трубки установлена синтетическая сетка. Размеры ячеек такой сетки составляют десятые доли миллиметра.

    Докипатель

    Представляет собой металлическую емкость. Устанавливается на участке между испарителем и входом компрессора. Предназначен для доведения фреона до кипения с последующим испарением.

    Служит защитой двигателя от попадания жидкости. Попадание рабочей жидкости может привести к выходу его из строя.

    Как работает холодильник

    Главный принцип работы любого холодильника основан на выполнении двух рабочих операций:

    1. Вывод тепловой энергии из устройства в окружающее пространство.
    2. Концентрация холода внутри корпуса прибора.

    Для отбора тепла применяется хладагент под названием фреон. Это газообразное вещество на основе этана, фтора и хлора. Фреон обладает уникальной возможностью переходить из газообразного состояния в жидкое и обратно. Переход из одного состояние в другое происходит при изменении давления.

    Работа системы охлаждения заключается в следующем. Компрессор засасывает фреон вовнутрь. Внутри устройства работает электромотор. Двигатель приводит в движение поршень. При движении поршня происходит сжатие газа.

    Принципиальная схема работы холодильника

    Процесс сжатия газа делится на два этапа. На первом этапе происходит возвратное движение поршня. При смещении поршня открывается впускной клапан. Через открытое отверстие фреон поступает в газовую камеру.

    На втором этапе поршень смещается в обратном направлении. При обратном движении поршень сжимает газ. Сжатый фреон давит на пластину выходного клапана. В камере резко повышается давление. При увеличении давления происходит нагрев газа до температуры 100° C. Выпускной клапан открывается и выпускает газ наружу.

    Нагретый фреон из камеры поступает во внешний теплообменник (конденсатор). По пути следования по конденсатору фреон отдает тепло наружу. В конечной точке конденсатора температура газа уменьшается до 55° C.

    А знаете ли Вы, что самые первые холодильники в качестве хладагента использовали диоксид серы? Такие приборы были очень опасны по причине высокой вероятности разгерметизации системы.

    В процессе теплопередачи происходит конденсация газа. Фреон из газообразного состояния превращается в жидкость.

    Из конденсатора жидкий фреон поступает в фильтр-осушитель. Здесь происходит поглощение влаги специальным сорбентом. Из фильтра газообразный фреон поступает в капиллярную трубку.

    Капиллярная трубка играет роль своеобразной пробки (препятствия). На входе в трубку давление газа понижается. Хладагент превращается в жидкость. Из капиллярной трубки фреон поступает на испаритель. При падении давления происходит испарение фреона. Вместе с давлением падает и температура газа. В момент поступления в испаритель температура фреона составляет – 23° С.

    Фреон проходит по теплообменнику внутри холодильной камеры. Охлажденный газ снимает тепло с внутренней поверхности трубок испарителя. При отдаче тепла происходит охлаждение внутреннего пространства холодильной камеры.

    После испарителя фреон засасывается в компрессор. Замкнутый цикл повторяется.

    Основные типы охлаждающих систем

    По принципу действия различают следующие типы холодильников:

    • компрессионные;
    • адсорбционные;
    • термоэлектрические;
    • пароэжекторные.

    В компрессионных агрегатах движение хладагента осуществляется за счет изменения давления в системе. Регулирование давления рабочей жидкости осуществляет компрессор. Охладительные системы с компрессором являются самым распространенным типом охлаждающих устройств.

    В абсорбционных установках движение хладагента происходит за счет его нагревания от нагревательной системы. В качестве рабочей смеси используется аммиак. Недостатком системы является высокая опасность и сложность обслуживания. Данный тип бытовых приборов является устаревшим и на сегодняшний день снят с производства.

    А знаете ли Вы, что самый первый холодильник был выпущен американской компанией General Electric в далеком 1911 году. Устройство было выполнено из дерева. В качестве хладагента использовался диоксид серы.

    Главный принцип действия термоэлектрических холодильников основан на поглощении тепла при взаимодействии двух проводников во время прохождения по ним электрического тока. Данный принцип известен как Эффект Пельтье. Достоинством аппарата является высокая надежность и долговечность. Недостатком является высокая стоимость полупроводниковых систем.

    В пароэжекторных установках используется вода. Роль двигательной установки выполняет эжектор. Рабочая жидкость попадает в испаритель. Здесь происходит вскипание жидкости с образованием водяного пара. При теплообразовании температура воды резко снижается.

    Охлажденная вода используется для охлаждения продуктов. Водяной пар отводится эжектором на конденсатор. В конденсаторе водяной пар охлаждается, превращается в конденсат и вновь поступает на испаритель. Достоинством таких установок является их простота устройства, безопасность, экологичность. Недостатком пароэжекторной системы является значительный расход воды и электроэнергии на ее нагрев.

    Принцип работы абсорбционных холодильников

    Работа абсорбционных устройств основана на циркуляции и испарении жидкого хладагента. В качестве хладагента применяется аммиак. Роль абсорбента (поглотителя) выполняет аммиачный раствор на водной основе.

    Схема работы абсорбционного устройства

    В охлаждающую систему аппарата добавляются водород и хромат натрия. Водород предназначен для регулирования давления системы. Хромат натрия защищает внутренние стенки трубок от коррозии.

    А знаете ли Вы, что старые советские холодильники в качестве охлаждающей смеси используют фреон R12 на основе хлора. Главным недостатком является его разрушительное действие на озоновый слой Земли.

    При подключении к сети питания в генераторе-кипятильнике происходит нагрев рабочей жидкости. Рабочей смесью выступает водный раствор аммиака. Раствор аммиака находится в специальном резервуаре.

    Нагрев хладагента приводит к испарению аммиака. Пары аммиака поступают в конденсатор. Здесь аммиак конденсируется и превращается в жидкость.

    Сжиженный аммиак поступает в испаритель. Отсюда жидкий аммиак смешивается с водородом. Разность давлений двух веществ приводит к испарению аммиака. Процесс испарения сопровождается выделением тепла и охлаждением аммиака до -4° С. Вместе с аммиаком происходит охлаждение испарителя.

    Охлажденный испаритель забирает тепло окружающего пространства. После испарения аммиак поступает в адсорбер. В адсорбере находится чистая вода. Здесь аммиак смешивается с водой. Аммиачный раствор поступает в резервуар. Раствор аммиака из резервуара поступает в генератор-кипятильник и замкнутый цикл повторяется.

    В качестве заменителя аммиака могут использоваться водные растворы ацетона, бромистого лития, ацетилена.

    Достоинством абсорбционных приборов является бесшумность работы агрегатов.

    Принцип работы саморазмораживающегося холодильника

    Процесс разморозки в установках с саморазмораживающейся системой происходит автоматически.

    Существуют два типа саморазмораживающихся систем:

    1. Капельная.
    2. Ветреная (No frost).

    В аппаратах с капельной системой испаритель находится на задней стенке аппарата. Во время работы аппарата на задней стенке образуется иней. При оттаивании иней стекает по специальным желобам в нижнюю часть прибора. Нагретый до высокой температуры компрессор испаряет жидкость.

    В установках с ветряной системой холодный воздух от испарителя на задней стенке задувается специальным вентилятором внутрь корпуса. Во время цикла оттаивания иней стекает по желобкам в специальное отверстие.

    Промышленные холодильники

    Промышленные аппараты отличаются от бытовых устройств мощностью установки и размерами охлаждающих камер. Мощность двигателя оборудования достигает нескольких десятков киловатт. Рабочая температура морозильных камер находится в диапазоне от + 5 до – 50° C.

    А знаете ли Вы, что самый большой промышленный холодильник занимает 24 км2 площади. Находится этого гигант в Женеве (Швейцария) и служит для научных целей при работе адронного коллайдера.

    Промышленные установки предназначены для охлаждения и глубокой заморозки большого количества продуктов. Объем морозильных камер составляет от 5 до 5000 тонн. Используются на заготовительных и перерабатывающих предприятиях.

    Принцип работы инверторного холодильника

    Инверторные компрессоры предназначены для аккумуляции и преобразования постоянного тока в переменный ток с напряжением 220 В. Принцип работы основан на возможности плавного регулирования оборотов вала двигателя.

    Устройство инверторного двигателя

    При включении инвертор быстро набирает необходимое число оборотов для создания необходимой температуры внутри корпуса. На момент достижения заданных параметров устройство переходит в режим ожидания. Как только температура внутри корпуса повышается, срабатывает датчик температуры и скорость оборотов двигателя увеличивается.

    Устройство термостата холодильника

    Терморегулятор предназначен для поддержания заданной температуры внутри системы. Устройство герметично впаяно с одного конца капиллярной трубки. Другим концом капиллярная трубка подсоединяется к испарителю.

    Основным элементом устройства терморегулятора любого холодильника является термореле. Конструкция термореле состоит сильфона и силового рычага.

    Устройство терморегулятора

    Сильфоном называют гофрированную пружину, в кольцах которой находится фреон. В зависимости от температуры фреона, пружина сжимается или растягивается. При понижении температуры хладагента пружина сжимается.

    А знаете ли Вы, что современные бытовые холодильники используют фреон R600a на основе изобутана. Этот хладагент не разрушает озоновый слой планеты и не вызывает парниковый эффект.

    Под воздействием сжатия рычаг замыкает контакты и подключает компрессор к работе. При повышении температуры происходит растягивание пружины. Силовой рычаг размыкает цепь и мотор выключается.

    Холодильник без электричества – правда или вымысел?

    Житель Нигерии Мохаммед Ба Абба в 2003 году получил патент на холодильник без электричества. Устройство представляет собой глиняные горшки разной величины. Сосуды сложены друг в друга по принципу русской «матрешки».

    Холодильник без электричества

    Пространство между горшками заполняют влажным песком. В качестве крышки используется влажная ткань. Под действием жаркого воздуха влага из песка испаряется. Испарение воды приводит к снижению температуры внутри сосудов. Это позволяет длительное время хранить продукты на жарком климате без использования электроэнергии.

    Знание устройства и принципа работы холодильника позволит выполнить несложный ремонт устройства своими руками. Если система настроена правильно, значит прибор будет работать долгие годы. При более сложных неисправностях следует обратиться к специалистам сервисных центров.

    Характеристика и принцип действия абсорбционных холодильников

    В современных жилых помещениях в настоящее время почти не используются бытовые холодильники с абсорбционными агрегатами. Чаще всего их устанавливают в тех местах, где нет постоянного электроснабжения. В таких случаях абсорбционные холодильники работают на основе энергии от сгорания газа.

    Порой абсорбционные агрегаты устанавливаются на больших промышленных холодильниках с целью экономии электрической энергии.

    Принцип работы абсорбционных холодильных агрегатов

    Получение холода в абсорбционных холодильниках осуществляется за счет циркуляции и испарения хладагента, растворенного в жидкости.

    Абсорбция представляет собой физико-химический процесс поглощения вещества из специальной смеси газов жидкостью или твердым телом.

    В абсорбционном холодильнике в качестве хладагента чаще всего применяется аммиак, а абсорбентом (поглотителем) выступает аммиачный водный раствор.

    В систему холодильного аппарата добавляется также водород и хромат натрия. Водород необходим для выравнивания давления в системе. Хромат натрия предотвращает коррозию на внутренних поверхностях трубок аппарата.

    Принцип работы абсорбционного холодильника заключается в испарении хладагента и его циркуляции. Раствор аммиака на трубках из абсорбера попадает в десорбер (генератор). Из него насыщенный раствор поступает в дефлегматор, в котором распадается на исходные элементы – аммиак и воду. В конденсаторе аммиак сжижается, а затем опять попадает в испаритель. А вода, очищенная от аммиака, снова поступает в абсорбер.

    Вместо аммиака в агрегатах могут использоваться: ацетон, раствор бромистого лития, ацетилен.

    В абсорбционных холодильниках, как правило, происходит естественная циркуляция воздуха.

    Достоинством абсорбционных холодильников является отсутствие шума при их работе.

    Типы абсорбционных холодильников

    По виду используемых источников тепла абсорбционные холодильники подразделяются на:

    • электрические,
    • газовые,
    • керосиновые,
    • комбинированные (газовый вид нагрева и электрический).

    Наиболее часто производятся и используются электрические холодильники. Несмотря на большую экономичность, газовые распространены значительно меньше. Это объясняется сложностями с присоединением их к постоянному источнику газа (сети), а также соображениями безопасности.

    Следует отметить, что ремонт холодильников с абсорбционными агрегатами должен производиться с учетом всех правил безопасности, с применением взрывобезопасных переносных ламп (напряжение 12 В), ведь в агрегате находится ядовитый аммиак, а также содержится горючий водород.

    Абсорбционные холодильники бывают стационарные и переносные. Стационарные по типу конструкции и способу установки подразделяются на:

    • напольные,
    • настенные,
    • встроенные.

    Холодильники данного типа бывают как непрерывного, так и периодического действия.

    Непрерывный процесс характеризуется неизменными показателями давления и температуры в агрегате, которые возможны только при использовании жидкого поглотителя.

    Холодильники периодического действия отличаются тем, что в них через определенные промежутки времени изменяется направление процесса: поглощение заменяется выпариванием, а испарение сменяется конденсацией.

    Сервисное обслуживание и ремонт холодильников с абсорбционными агрегатами производятся на взрывобезопасном электрооборудовании и пусковой аппаратуре.

    Каждый отремонтированный узел и вся система подвергаются тщательному контролю и испытанию.

    Парокомпрессионное охлаждение

    Наиболее часто используемый метод охлаждения парокомпрессионный циклов, потому что довольно легко построить охлаждающее устройство, используя этот метод, и его стоимость будет низкой. Фактически, обычные холодильники используют этот метод охлаждение до Храните остатки еды и напитки охлажденными! Кондиционеры также использовать цикл сжатия пара для охлаждения температуры окружающего воздуха в комната.

    В основном, парокомпрессионное охлаждение использует тепловой двигатель, работающий в обратном направлении, поэтому тепловая энергия забирается из холодного резервуара и передается в горячий резервуар.По второму закону термодинамики тепловая энергия делает не переходить самопроизвольно из холодного водоема в горячий. В чтобы обеспечить теплопередачу в этом направлении (а не от горячего к холодно, как система естественно склонна делать) надо делать работать над системой.

    Сжатие пара Цикл охлаждения

    Этот цикл охлаждения примерно цикл Ренкина проходит в обратном направлении. Рабочая жидкость (часто называемый хладагентом) проталкивается через систему и претерпевает изменения состояния (из жидкого к газу и обратно).Скрытая теплота испарения хладагент используется для передачи большого количества тепловой энергии, и изменения давления используются для контроля, когда хладагент выходит или поглощает тепловую энергию.
    Однако для холодильного цикла, который есть горячий резервуар при комнатной температуре (или немного выше) и холодном резервуар, температура которого должна быть около 34 ° F, при кипении точка хладагента должно быть достаточно низким. Таким образом, различные жидкости были определены как практичные хладагенты.Большинство общий включают аммиак, фреон (и другие хлорфторуглеродные хладагенты, также известные как CFCs) и HFC-134a (нетоксичный гидрофторуглерод).

    Этапы Цикл парокомпрессионного охлаждения

    Парокомпрессионное охлаждение Цикл состоит из четырех шагов. Концептуальная фигура процесса показывает изменение PV во время каждой части.



    Часть 1: сжатие
    На этом этапе хладагент попадает в компрессор как газ под низким давлением и имеющий низкую температуру.Потом, хладагент сжимается адиабатически, поэтому жидкость покидает компрессор под высоким давлением и с высокой температурой.

    Часть 2: Конденсация
    Высокое давление, высокая температура газ выделяет тепловую энергию и конденсируется внутри «конденсатора» часть системы. Конденсатор контактирует с горячей резервуар холодильной системы. (Газ выделяет тепло в горячий резервуар из-за внешней работы, добавленной к газу.) Хладагент уходит в виде жидкости под высоким давлением.

    Часть 3: Дросселирование
    Жидкий хладагент проталкивается через а дроссельный клапан, который заставляет его расширяться. В результате теперь хладагент имеет низкое давление и более низкую температуру, пока еще в жидкой фазе. (Дросселирование клапан может быть либо тонкой щелью, либо какой-то пробкой с дырками в ней. Когда хладагент нагнетается через дроссель, его давление снижается, вызывая расширение жидкости.)

    Часть 4: Испарение
    Низкое давление, низкая температура хладагент входит испаритель, контактирующий с холодным резервуаром.Поскольку поддерживается низкое давление, хладагент может к варить при низкой температуре. Итак, жидкость поглощает тепло от то холодный резервуар и испаряется. Хладагент покидает испаритель как низкотемпературный газ низкого давления, который попадает в снова компрессор, вернувшись в начало цикла.



    .
    S H Цена 26 марта 2007 Веб-проект Physics 212

    2.972 Как работает система компрессионного охлаждения


    ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Уберите тепло из замкнутого пространства.

    ДИЗАЙН-ПАРАМЕТР: Компрессионные холодильные системы.


    ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

    Хладагент, компрессор, расширительный клапан (устройство регулирования расхода), испаритель, конденсатор, трубы и трубки.

    Скематика сжатия Холодильная система

    ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

    Хладагент проходит через компрессор, который повышает давление хладагент.Затем хладагент проходит через конденсатор, где он конденсируется из из пара в жидкую форму, выделяя тепло в процессе. Излучаемое тепло - вот что делает конденсатор «горячим на ощупь». После конденсатора хладагент проходит через расширительный клапан, где испытывает падение давления. Наконец, хладагент попадает в испаритель. Хладагент забирает тепло от испарителя, который вызывает испарение хладагента. Испаритель отбирает тепло из области, которая охлаждаться.Испаренный хладагент возвращается в компрессор для перезапуска цикла.

    Подробнее:

    Компрессор: Поршневой, роторный и центробежные компрессоры, наиболее популярные среди бытовых или коммерческих предприятий малой мощности охлаждение возвратно-поступательное. Поршневой компрессор похож на автомобильный двигатель. Поршень приводится в движение двигателем, чтобы «всасывать» и сжимать хладагент в баллоне.По мере того, как поршень опускается в цилиндр (увеличивая объема цилиндра), он «засасывает» хладагент из испарителя. В впускной клапан закрывается, когда давление хладагента внутри цилиндра достигает давление в испарителе. Когда поршень достигает точки максимального падения смещения, он сжимает хладагент при движении вверх. Хладагент выталкивается через выпускной клапан в конденсатор. Как впускной, так и выпускной клапаны спроектирован так, чтобы поток хладагента проходил только в одном направлении через система.

    Схема компрессора (ремень Управляемый в этом случае)

    Деталь клапана компрессора Функция


    Компоненты компрессионного охлаждения в общежитии
    Конденсатор: The конденсатор отводит тепло, выделяемое при сжижении испаренного хладагента.Высокая температура испускается, когда температура падает до температуры конденсации. Затем еще тепла (в частности, скрытая теплота конденсации) выделяется при сжижении хладагента. Существуют конденсаторы с воздушным и водяным охлаждением, названные в честь их конденсирующей среды. В более популярен конденсатор с воздушным охлаждением. Конденсаторы состоят из трубок с внешним плавники. Хладагент проходит через конденсатор. Чтобы отвести как можно больше тепла возможно, трубы расположены так, чтобы максимально увеличить площадь поверхности.Вентиляторы часто используются для увеличения поток воздуха, нагнетая воздух по поверхностям, тем самым увеличивая способность конденсатора к выделять тепло.

    Испаритель: Это часть холодильного оборудования. система, которая осуществляет фактическое охлаждение. Поскольку его функция заключается в поглощении тепла в система охлаждения (откуда она вам не нужна), испаритель помещается в охлаждаемую зону. Хладагент впускается и измеряется устройство управления потоком и, в конечном итоге, попадает в компрессор.Испаритель состоит из оребренных трубок, которая поглощает тепло из воздуха, продуваемого вентилятором через змеевик. Плавники и трубки изготовлены из металлов с высокой теплопроводностью для максимальной теплопередачи. В хладагент испаряется из-за тепла, которое он поглощает в испарителе.

    Устройство регулирования расхода (расширительный клапан): Это контролирует поток жидкого хладагента в испаритель. Устройства управления обычно термостатические, что означает, что они реагируют на температуру хладагента.


    ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

    Все переменные выражены в единицах на единицу массы.

    Переменная Описание Метрические единицы Английские единицы
    ч 1 , ч 2 , ч 3 , h 4 , h i Энтальпии на этапах i кДж / кг БТЕ / фунт
    q дюйм Тепло в систему кДж / кг БТЕ / фунт
    q из Тепло вне системы кДж / кг БТЕ / фунт
    работа работа в системе кДж / кг БТЕ / фунт
    б коэффициент полезного действия

    Термодинамика

    От ступени 1 до ступени 2 энтальпия хладагента остается примерно постоянной, таким образом,

    ч 1 ~ ч 2 .

    От ступени 2 до ступени 3 в систему подается тепло, таким образом,

    q дюйм = h 3 - h 2 = h 3 - h 1 .

    От ступени 3 до ступени 4 работа включается в компрессор, таким образом,

    работа = h 4 - h 3 .

    От ступени 4 к ступени 1 тепло отводится через конденсатор, таким образом,

    q из = h 4 - h 1 .

    Коэффициент полезного действия описывает эффективность испарителя. поглощать тепло по отношению к выполненной работе, таким образом,

    b = холодопроизводительность / трудозатраты = q дюймов / работа = (ч 3 - ч 1 ) / (ч 4 - ч 3 ).


    ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

    Теплопередача зависит от свойств хладагента. Разные Очевидно, что хладагенты будут иметь разные значения энтальпии для данного состояния.В деле с одним конкретным хладагентом значения энтальпии зависят от температуры и давления в теплых и холодных регионах. Окружающая Температура влияет на то, насколько хорошо холодильная система может охлаждать замкнутую область. Понятно, что если наружная температура очень высокая (т.е. намного выше комнатная температура), система может не так успешно снизить температуру замкнутой области, как при комнатной температуре.


    УЧАСТКОВ / ГРАФИКОВ / ТАБЛИЦ:

    Не отправлено


    ГДЕ НАЙТИ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ:

    Холодильники и кондиционеры.


    ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

    Моран, Майкл Дж. И Шапиро, Хоавард Н., Основы инженерии Термодинамика, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1992.

    Лэнгли, Билли С., Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха, Рестон, Вирджиния: Reston Publishing Company, Inc., 1982 г.


    Принципы охлаждения и принцип работы холодильной системы

    КОМПРЕССОРЫ

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

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

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

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

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

    КОМПРЕССОР ОХЛАЖДЕНИЯ

    Компрессоры выделяют значительное количество тепла в процессе сжатия пара хладагента. Большая часть перемещается с паром под высоким давлением в конденсатор, но головка компрессора также должна утилизировать нежелательное тепло, чтобы оставаться в пределах безопасных рабочих температур. Обычно это достигается либо с помощью плавников, либо с помощью каналов для воды.

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

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

    ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР

    В центробежных компрессорах

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

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

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

    Низкая скорость 3600 об / мин

    Средняя скорость 9000 об / мин

    Высокая скорость выше 9000 об / мин

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

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

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

    КОМПОНЕНТЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ХОЛОДИЛЬНИКА

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

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

    ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ

    Винтовые компрессоры обычно и эффективно используются в системах с холодопроизводительностью более 20 тонн. В этих компрессорах используется пара спиральных винтов или роторов, которые вместе вращаются внутри камеры и вытесняют хладагент из всасываемой нижней стороны камеры к концу верхней стороны

    .

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

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

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

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

    РЕЦЕПТУРНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

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

    Рисунок 6-5: Базовая конструкция поршневого компрессора.

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

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

    КАРТЕР И ШАТУНКИ

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

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

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

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

    УПЛОТНЕНИЕ КАРТЕРА

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

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

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

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

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

    ГОЛОВКИ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫХ КОМПРЕССОРОВ И ПЛИТЫ КЛАПАНОВ

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

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

    Клапаны

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

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

    Рисунок 6-7: Узел тарелки клапана поршневого компрессора.

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

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

    РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

    В ротационных компрессорах

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

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

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

    ВРАЩАЮЩАЯСЯ ЛЕЗВИЯ (ЛОПАТОЧНЫЙ) КОМПРЕССОР

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

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

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

    СТАЦИОНАРНЫЙ ЛОПАТНЫЙ (РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК) РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

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

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

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

    СПИРАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР

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

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

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

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

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

    A: Схема спирального компрессора в разрезе.

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

    МАСЛЯНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОМПРЕССОРОВ

    В поршневых компрессорах

    обычно используются два типа смазочных систем:

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

    Роторные компрессоры

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

    Центробежные компрессоры

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

    Винтовые компрессоры

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

    Спиральные компрессоры

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

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

    Содействие возврату нефти

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

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

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

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

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

    ВЫПУСКНАЯ ЛИНИЯ

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

    Амортизатор

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

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

    Глушитель

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

    Маслоотделитель

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

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

    КОНДЕНСАТОР

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

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

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

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

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

    КОНДЕНСАТОР ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

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

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

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

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

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

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

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

    Процесс охлаждения: цикл сжатия паров хладагента

    Введение в холодильные системы

    Проще говоря, холодильные системы используются для отвода тепла из одной области и передачи его в другое.В этой статье приводятся некоторые подробности о парокомпрессионном холодильном цикле, который очень широко используется для многих типов холодильных систем, включая домашние холодильники и морозильники, холодильные кондиционеры и автомобильные кондиционеры. Прочтите информацию о цикле сжатия пара, о том, как он работает и как он используется для обеспечения охлаждения.

    Холодильный цикл с компрессией пара

    На схеме слева показаны компоненты холодильного цикла с компрессией пара: компрессор, конденсатор, расширительный клапан и испаритель.Жидкость с низким давлением и низкой температурой преобразуется в пар в испарителе, таким образом поглощая тепло из охлаждаемого помещения и сохраняя это пространство прохладным. Жидкость приводится в движение по циклу компрессором, который сжимает пар с низкой температурой и низким давлением, покидающий испаритель, в пар с высоким давлением и высокой температурой. Этот пар конденсируется в жидкость в конденсаторе, отдавая тем самым высокую температуру окружающей среде. Наконец, жидкость под высоким давлением и высокой температурой, выходящая из конденсатора, охлаждается и ее давление понижается за счет пропускания ее через расширительный клапан.Это обеспечивает ввод в испаритель, который был первым этапом цикла, описанного выше.

    На диаграмме показаны рабочие и тепловые потоки: Win, QH и QL. Win - это объем работы компрессора. Скорость работы компрессора - это большая часть мощности, необходимой для работы холодильной системы. Вероятно, потребуется мощность для привода одного или нескольких вентиляторов, но их потребляемая мощность будет небольшой по сравнению с мощностью, необходимой для привода компрессора. QH - это высокая температура, отводимая конденсатором в окружающую среду.QL - низкотемпературное тепло, поглощаемое испарителем из охлаждаемого пространства.

    Применение парокомпрессионного охлаждения

    Холодильный цикл сжатия пара, описанный в предыдущем разделе, широко используется для различных целей охлаждения, таких как бытовые холодильники и морозильники; бытовые, промышленные и коммерческие кондиционеры; и автомобильные кондиционеры. Расположение компонентов цикла сжатия пара в домашнем холодильнике / морозильнике показано на схеме справа.Змеевики испарителя расположены в морозильном отделении, поэтому низкотемпературное тепло отводится из морозильного отделения, сохраняя его как самое холодное место в морозильном отделении холодильника. Компрессор показан внизу на задней стенке холодильника. Он направляет свой сжатый высокотемпературный пар через змеевики конденсатора в задней части холодильника, где тепло отдается воздуху за пределами холодильника. Наконец, капиллярная катушка, показанная в верхней части задней части холодильника, служит расширительным клапаном, который охлаждает жидкость, выходящую из конденсатора, когда ее давление снижается, обеспечивая входной поток в испаритель.

    Изображение предоставлено: https: // охлаждающее устройство.net4.html

    Повышение эффективности охлаждения

    Для повышения эффективности холодильной системы будут полезны следующие рекомендации:

    • Характеристики хладагента должны обеспечивать высокую температуру конденсации для отвода тепла в окружающую среду и низкую температуру испарения для поглощения тепла из охлаждаемого пространства.

    • Следует минимизировать фильтрацию воздуха через двери и другие зазоры.

    • Падение давления хладагента во всасывающей и нагнетательной линиях должно быть минимальным.

    • Необходимо поддерживать хорошую смазку движущихся частей.

    • Следует использовать трубы правильного размера, избегая ненужных изгибов, чтобы минимизировать падение давления.

    Поэтапный отказ от хладагентов R22 и R12

    Хладон 22, также известный как R22, является наиболее распространенным хладагентом в домашних системах кондиционирования воздуха и охлаждения. Фреон 12, также известный как R12, используется в автомобильных кондиционерах.Из-за опасений по поводу повреждения озонового слоя Земли производство и использование хлорфторуглеродов, таких как хладагенты R22 и R12, постепенно прекращаются во всем мире, и их заменяют хладагенты-заменители.

    Список литературы

    1. Manning, L, Идеальный цикл парокомпрессионного охлаждения , Департамент машиностроения, Univ of Nevada Reno

    2. Шет, ЮСП, Сундарараджан, Т. и Малликарджуна, Дж. М., Простая парокомпрессионная холодильная установка, Индийский технологический институт Мадрас

    3.Агентство по охране окружающей среды США, Что следует знать о хладагентах при покупке или ремонте бытовой системы кондиционирования или теплового насоса.

    Принцип работы холодильников - Как работают холодильники?

    До того, как мы научились искусственно охлаждать пищу и места, где мы живем, мы использовали естественные способы снижения температуры. Зимой мы собирали лед в реках и озерах и помещали его в ледяные домики, пока он не понадобился летом.Потом, В 1755 году шотландский профессор Уильям Каллен показал эксперимент, который медленно, но верно изменит мир.

    Каллен применил современную версию древнего метода искусственного охлаждения, известного древним индейцам и египтянам - охлаждение испарением. Он использовал насос для создания частичного вакуума в контейнере, где находился диэтиловый эфир. Это дало диэтиловому эфиру более низкую температуру кипения, и он закипел. Потому что это начало кипятить ему требовалась энергия для испарения, поэтому он начал поглощать тепло из окружающего воздуха, понижая температуру воздуха.Было даже произведено небольшое количество льда. Так родилось искусственное охлаждение. Это было непрактично и нельзя было использовать для охлаждения еды, но это было начало. Другие усовершенствованный метод и, после многих экспериментов, патентов и промышленных образцов, в 1915 году были представлены практичные бытовые холодильники.

    Холодильник - это, по сути, тепловой двигатель, в котором работа выполняется с хладагентом, чтобы он мог собирать энергию из холодного региона; доставить в область более высоких температур и тем самым охлаждение холодного региона еще больше.Основными элементами холодильника являются компрессор, подключенный к внешнему, более горячая система труб (называемая змеевиками конденсатора), которая подключена к расширительному клапану, который подключен к внутренней, более холодной системе труб (испаритель катушки), который снова подключен к компрессору. Все они содержат хладагент, а змеевики испарителя помещены в термоизолированный «ящик», роль которого заключается в том, чтобы держать его внутри холодным.

    Хладагент «запускается» как газ (помните - это цикл) в компрессоре, который повышает давление, нагревая газ.Сжатый газ проходит через змеевики конденсатора (внешние) на задней стенке холодильника, которые сделаны так, чтобы газ в них терял высокую температуру и начинал превращаться в жидкость потому что он находится под высоким давлением. Жидкий хладагент поступает в расширительный клапан. Поскольку это цикл, между клапаном и компрессором находится зона низкого давления - компрессор вытягивает жидкий хладагент из расширительного клапана в змеевики испарителя. Из-за низкого давления жидкости хладагент начинает кипеть и испаряться.Хладагент, который теперь представляет собой газ, проходит через змеевики испарителя и потому, что ему нужна энергия, чтобы испарить его. «Осушает» окружающую среду и охлаждает. Из змеевиков испарителя газообразный хладагент поступает в компрессор, и цикл повторяется.

    Ранние системы механического охлаждения использовали диоксид серы, хлористый метил и аммиак в качестве хладагентов, но перестали использовать диоксид серы, хлористый метил. потому что они были токсичными. Некоторые другие старые машины использовали метилформиат, хлорметан или дихлорметан.Хлорфторуглероды использовались с 1950-х годов. но были запрещены с конца 1970-х годов из-за опасений по поводу истощения озонового слоя. Их заменили перфторуглеродами и гидрофторуглероды, но они также подверглись критике. Сейчас их в основном заменяют фторированные парниковые газы.

    Как работает парокомпрессионное охлаждение | Electronics Cooling

    APEC - это ведущая конференция для практикующих профессионалов в области силовой электроники, на которой рассматривается широкий круг тем, связанных с использованием, проектированием, производством и маркетингом всех видов оборудования силовой электроники.Присоединяйтесь к нам 9-12 июня 2021 года в Фениксе, штат Аризона.

    https://apec-conf.org

    Конференция по прикладной силовой электронике (APEC) посвящена практическим и прикладным аспектам бизнеса силовой электроники. Это не просто конференция дизайнеров; APEC представляет интерес для всех, кто занимается силовой электроникой:

    • Производители оборудования, использующие блоки питания и преобразователи постоянного тока в свое оборудование
    • Разработчики источников питания, преобразователей постоянного тока в постоянный, моторных приводов, источников бесперебойного питания, инверторов, и любые другие силовые электронные схемы, оборудование и системы
    • Производители и поставщики компонентов и узлов, используемых в силовой электронике
    • Инженеры по производству, качеству и тестированию, связанные с оборудованием силовой электроники
    • Маркетинг, продажи и все, кто участвует в бизнесе силовой электроники
    • Инженеры по соответствию проверяют и квалифицируют силовое электронное оборудование или оборудование, в котором используется силовая электроника Инженер-энергетик.Превосходный технический контент предоставляется по одной из самых низких регистрационных затрат на любой конференции IEEE.

      СКАЧАТЬ ИНСТРУКЦИИ

      ОТПРАВИТЬ ДОКУМЕНТ

      ПОДПИСАТЬСЯ, ЧТОБЫ СТАТЬ РЕЦЕНЗЕНТ


      Важные вехи

      0

      8 июня 2020 г .: открывается сайт для подачи дайджестов

      28 августа 2020 г .: Крайний срок подачи дайджестов

      28 октября 2020 г .: Уведомление о принятии или отклонении статьи

      20 ноября 2020 г .: Срок сдачи заключительных документов и регистрации авторов.

      Как работает холодильник?

      Проще говоря, холодильник или холодильник работает в три этапа:

      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 пересохшее горло так же, как стакан охлажденной воды.

      Несмотря на то, что в древние времена люди использовали приемы для налива холодной воды, они, конечно, были не так просты, как открыть дверь дома и достать бутылку с ледяной водой.Даже если бы они могли напоить холодной водой, у них определенно не было ничего, что могло бы сделать их пищу свежей в течение нескольких дней или даже недель.

      К счастью, у нас есть кое-что, что делает все это за нас - холодильник!

      В этой статье мы рассмотрим науку о холодильнике, в частности, различные части холодильника и то, как они на самом деле работают вместе, чтобы сохранить нашу пищу в течение длительного периода времени.

      Принцип работы холодильника

      Принцип работы холодильника (и холодильного оборудования в целом) очень прост: он включает отвод тепла от одной области и его отвод в другую.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)

      Тенденция газов становиться горячими при сжатии и холодными при расширении, а также с помощью нескольких изящных устройств помогает холодильнику охладить содержимое, хранящееся внутри.

      Детали холодильника

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

      Расширительный клапан

      Расширительный клапан, также называемый устройством управления потоком, регулирует поток жидкости хладагент (также известный как «хладагент») 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

      Это часть, которая фактически охлаждает содержимое холодильника.Он состоит из оребренных трубок (изготовленных из металлов с высокой теплопроводностью для максимальной теплопередачи), которые поглощают тепло, передающееся через змеевик вентилятором. 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.