Холодильник принцип работы кратко. Как работает холодильник: устройство и принцип работы основных типов холодильников

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

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

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

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

Обычный холодильник состоит из следующих элементов:

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

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

Как работает холодильник: принцип работы устройства

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

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

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

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

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

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

Схема холодильника: чертеж устройства и рабочий узел

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

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

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

Из изображения на схеме можно понять следующее:

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

Данный принцип работы присущ всем холодильным установкам компрессионного типа.

Конденсатор холодильника: какие задачи он выполняет

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

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

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

Разновидности конденсаторов в холодильниках:

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

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

Важная деталь холодильника: испаритель

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

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

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

Испарители в бытовых холодильниках бывают:

• Ребристотрубные;
• Листотрубные.

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

Принцип работы холодильника (видео)

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

Нажать Класс

Рассказать ВК

Уважаемые посетители сайта!!!

Данные записи по холодильникам представлены для Вас из собственного законспектированного материала на основе прочитанной технической литературы отечественных авторов, а так же из личной практики по ремонту домашних холодильников.

Получение холода — в холодильниках

Любое тело, имеющее более высокую температуру по сравнению с окружающей средой, — способно охлаждаться естественным путем. То есть тепло от более нагретого тела — передается окружающей среде, температура самого тела при этом будет понижаться.

Чтобы охладить тело до температуры ниже окружающей среды — потребуется способ искусственного охлаждения с затратой определенного количества энергии.

Для данного способа искусственного охлаждения существуют специальные машины, отбирающие тепло от охлаждаемого объекта и передающие его в более теплую среду. Принцип передачи тепла таким способом называется искусственным способом получения холода, по которому и работают все холодильники.

Охлаждение в холодильных камерах происходит в следствии кипения хладагента, циркулирующего принудительно, в замкнутой системе холодильника. Таким хладагентом или как его еще называют холодильным агентом , — является обычно фреон.

Холодильные машины \холодильники\ различают двух типов:

• абсорбционные;
• компрессионные.

Более широкое применение получили как мы знаем — компрессионные типы холодильников, где циркуляция хладагента происходит принудительно, за счет работы мотор — компрессора.

холодильник Атлант

По фотоснимку холодильника Атлант, данный холодильник можно охарактеризовать следующим образом:

Компрессионный холодильник по своей конструкции — закрытого типа с одним мотор — компрессором, с обеспечением полной герметизации холодильного агрегата.

Холодильная камера расположена в верхнем отсеке холодильника. Морозильная камера расположена в нижнем отсеке. Нижний отсек морозильной камеры состоит из трех ящиков для заморозки продуктов. Верхний отсек холодильной камеры состоит из шести полок для хранения продуктов в охлажденном состоянии.

Для абсорбционных типов холодильников, циркуляция хладагента происходит под воздействием нагревательного элемента \ТЭНа\, либо где циркуляция хладагента происходит иным путем, под воздействием иного источника тепла.

И третьим способом получения искусственного холода является термоэлектрический метод, где работа по передаче тепла от охлаждаемого объекта в более теплую среду осуществляется за счет движения, протекания электронов. То есть в этом примере охлаждение происходит за счет протекания электрического тока. Как известно, данный метод получения искусственного холода не применяется в бытовых, домашних холодильниках.

Компрессионный тип холодильников

Как выше уже упоминалось, принцип работы компрессионных типов холодильников заключается в работе мотор — компрессора, за счет которого происходит нагнетание, циркуляция хладагента в замкнутой системе холодильника.

Система состоит из:

• конденсатора \змеевика\;
• регулирующего вентиля;
• испарителя

и компрессора. Работа компрессора приводится в действие электродвигателем, отсюда и исходит само название «мотор — компрессор».

Данная схема холодильного агрегата \рис. 1\ сопоставима к примеру с двухкамерным холодильником Атлант и сам основополагающий принцип работы ничем не отличается от однокамерных холодильников с одним мотор — компрессором.

На рисунке №2 представлена схема холодильного агрегата с одним мотор — компрессором, состоящей из:

1. мотор — компрессора;
2. теплового контура;
3. конденсатора \змеевика\;
4. цеолитового фильтра;
5. капиллярной трубки малого сечения;
6. испарителя холодильной камеры;
7. испарителя морозильной камеры;
8. нагнетательной трубки.

Принцип работы холодильника компрессионного типа заключается в следующем:

Нагретый хладагент под давлением поршня в цилиндре подается по нагнетательному трубопроводу в конденсатор. При повышенном давлении хладагент переходит из газообразного состояния в жидкое состояние, отдавая при этом тепло в окружающую среду. Далее, при прохождении хладагента через вентиль, в испарителе создается резкое падение давления, хладагент при низком давлении закипает. Сам процесс перехода жидкости через вентиль в испаритель называют дросселированием.

Испаритель, как Вы поняли, расположен в стенке морозильной камеры. При кипении хладагента в испарителе, отнимается тепло из окружающей среды, то есть морозильной камеры. Пары хладагента из испарителя всасываются компрессором и далее сжатый хладагент в цилиндре подается под давлением в конденсатор.

Повторяющиеся совершающиеся циклы циркуляции хладагента в замкнутой системе холодильника происходят снова и снова. То есть циркулирующий при работе холодильника хладагент отнимает тепло от морозильной камеры через испаритель и отдает тепло через конденсатор в окружающую среду.

Электрическая энергия, которая затрачивается при охлаждении морозильной камеры, зависит от выполняемой работы мотор — компрессором. Холодильные машины \холодильники\ определяются своей холодопроизводительностью, где учитывается количество тепла \ккал\, которое испаритель способен отнять в течении одного часа.

Холодопроизводительность одного и того же холодильника будет различной, в зависимости от самой температуры окружающей среды, поэтому, не рекомендуется допустим устанавливать холодильники вблизи отопительной системы \батарей, труб\.

Оценка холодопроизводительности разных типов холодильников определяется измерением температуры хладагента в соответствующих местах холодильника. К измерению температуры относятся такие места как:

• температура всасываемых паров хладагента;
• температура конденсации;
• температура кипения хладагента в испарителе;
• температура переохлаждения, жидкого хладагента перед регулирующим вентилем.

Значимое влияние на холодопроизводительность оказывают температуры:

• кипения хладагента в испарителе;
• конденсации хладагента.

Для определения холодопроизводительности, приняты следующие «стандартные» температурные условия для:

• температуры кипения хладагента в испарителе — минус пятнадцать градусов по Цельсию;
• температуры конденсации — минус тридцать градусов по Цельсию;
• температуры всасываемых паров хладагента — пятнадцать градусов по Цельсию;
• температуры жидкого хладагента перед регулирующим вентилем — тридцать два градуса по Цельсию.

Холодильные машины компрессионного типа по своей конструкции бывают закрытого и открытого типов, отличающиеся расположением компрессора и электродвигателя, а так же наличием разъемных соединений.

Для открытых типов, в холодильных машинах электродвигатель и компрессор установлены раздельно, где коленчатый вал компрессора приводится во вращение с помощью электродвигателя путем ременной передачи. В данных холодильниках такого типа утечка хладагента происходит в уплотнительных местах, то есть сальники остаются основным местом утечки хладагента.

Соединения трубопроводов между испарителем, конденсатором и компрессором имеют разъемное соединение. В местах таких соединений утечка хладагента также не исключается.

В холодильных машинах закрытого типа, в частности это касается в большинстве всех модификаций бытовых, домашних холодильников, — какие либо разъемные соединения отсутствуют. То есть здесь вся система наглухо заварена и запаяна, утечка хладагента практически невозможна. В данном примере, утечка хладагента может произойти по причине каких либо механических повреждений с образованием микротрещин.

Для холодильников закрытого типа или как их называют еще герметичными холодильными агрегатами , сложность ремонта состоит в невозможности разборки, замены деталей, допустим того же самого мотор — компрессора. Подобное проведение ремонта в данной теме будет приведено позже.

Хладагенты холодильников

Среди основных параметров холодильного агента \хладагента\ является температура его кипения. Взаимосвязь такова — чем ниже требуется понизить температуру охлаждаемого объекта \морозильной камеры\ тем ниже должна быть температура закипания хладагента.

• Хладагент подбирается не только с учетом его закипания, также хладагент должен быть:
• не ядовитым;
• не воспламеняющимся;
• взрывобезопасным;
• с невысоким давлением для конденсации.

Обычно таким хладагентом, применяемым в домашних холодильниках является — фреон 12 .

фреон — 12

Фреон 12 представляет из себя тяжелый бесцветный газ, не ядовит. Слабый специфический запах газа ощущается при большой утечке, если концентрация газа в воздухе будет составлять более 20%. Температура закипания данного газа составляет почти минус 30 градусов по Цельсию, температура затвердевания — минус 155 градусов по Цельсию.

Среди прочих других хладагентов в холодильных машинах используются:

• фреон -11;
• фреон — 13;
• фреон — 22.

Фреон — 12 как и другие хладагенты по своим свойствам текуч, способен проникать в малейшие микротрещины, поры металла. Данный газ способен также разъедать лаковые покрытия. В качестве изоляции обмоток электродвигателя \герметичного агрегата\ применяются специальные лаки.

При ремонте, следует учитывать, что данный газ хорошо смывает ржавчину с внутренней поверхности всей системы, — соответственно, детали должны быть чистыми. Жидкий фреон при попадании на кожу способен вызвать обмораживание поверхности кожи, какого либо раздражающего действия на органы дыхания фреон не оказывает.

Испарение газа не влияет на вкус хранящихся продуктов и не изменяет строение каких либо продуктов хранящихся в холодильнике. Трущиеся детали мотор — компрессора в процессе проведения ремонта тщательно смазываются, для этой цели применяются специальные холодильные рефрижераторные масла.

Корррозия внутренних поверхностей металла вызывается из так называемого старения масла — его окисления, попадания кислорода воздуха в состав специального рефрижераторного масла. Поэтому, перед нанесением, масло тщательно сушится и в состав масла вводят специальные антиокислительные присадки.

Коррозийность в составе фреона впоследствии может вызвать закупорку небольших проходных сечений, которые имеются в системе циркуляции. Смазочное масло в таких целях используется марки ХФ 12-16. Следует также учитывать растворимость смазочного масла в фреоне, в состав масла входит парафин, что впоследствии может также вызвать закупорку малых проходных сечений в системе холодильника. Данная марка смазочного масла применяется в холодильных компрессионных машинах закрытого типа с использованием в системе фреона -12, то есть может использоваться в современных холодильниках домашнего назначения.

Принцип работы и устройство холодильника

Домашние холодильники имеют две камеры для хранения пищевых продуктов:

• холодильная;
• морозильная

камеры \отделения\. Если продукты имеют длительные сроки своего хранения в замороженном виде, в этих целях служат специальные домашние холодильники. Для продуктов хранящихся просто в охлажденном виде \в холодильной камере\, температура колеблется в пределах от 2 до 8 градусов по Цельсию.

Периодическое отключение холодильника осуществляющееся за счет работы терморегулятора, \цикличность работы\ и не влияют на условия заморозки, хранения продуктов питания.

От желания владельца, ручной регулировкой терморегулятора осуществляются незначительные изменения температуры в камере холодильника. Так же с помощью терморегулятора, его настройки, обеспечивается необходимая пониженная температура в зависимости от температуры окружающей среды \ теплое помещение, прохладное помещение\.

терморегулятор холодильника

Такие названия как термостат холодильника и терморегулятор холодильника абсолютно одинаковы по своему предназначению.

Теплозащитное реле холодильника предназначено для защиты обмоток:

• статора;
• ротора

электрордвигателя от резких скачков напряжения, токовых перегрузок.

мотор — компрессор холодильника

Мотор — компрессор холодильных машин закрытого типа наглухо заварен в металлическом кожухе как и другие детали холодильной системы в целом.

Тепло — защитное реле \пуско — защитное реле\ имеет разъемное соединение с мотор — компрессором холодильника и в случае своей неисправности теплозащитное реле подлежит своей замене.

пуско — защитное реле холодильника Атлант

Различия между названиями: » пуско — защитное реле и теплозащитное реле » — разницы никакой не составляет.

Почему именно выбрали компрессионный агрегат закрытого типа для домашних холодильников? Данная конструкция домашних холодильников позволяет практически исключить утечку рабочей жидкости — фреона. То есть заводом — изготовителем при выпуске холодильников, уделяется особое внимание в изготовлении неразъемных соединений в циркулирующей системе.

В свою очередь, в данных типах холодильников обеспечивается экономный расход электроэнергии. При температуре окружающей среды воздуха 25 градусов по Цельсию — расход потребляемой электроэнергии составляет до 1,2 киловатт в час.

Емкость холодильной камеры определяется геометрическим способом, то есть измеряется либо в кубических дециметрах либо в литрах. По нормам, из расчета на один килограмм продуктов приходится 6 — 8 литров камеры холодильника. По своей емкости домашние холодильники обычно не превышают 400 литров.

Из расчета на количество человек в семье, при приобретении холодильника, удобны следующие варианты выбора холодильников:

• для количества семьи из двух человек емкость камеры холодильника подбирается на 100 — 160 литров;
• для количества семьи из трех человек емкость подбирается на 160 — 200 литров;
• из четырех человек количества семьи придерживаются емкости 240 — 300 литров;
• более четырех человек емкость камеры составляет до 400 литров.

Для лучшего отвода тепла испарителем, в холодильниках целесообразней устанавливать полки в виде металлической решетки. Изготовленные полки таким способом, позволяют равномерно распределять температуру в холодильной камере.

На дверце, со стороны морозильной камеры в холодильниках установлен кнопочный выключатель света. При открывании дверцы холодильника, контакты замыкаются и камера холодильника освещается электрической лампочкой.

Для хранения замороженных продуктов в больших количествах, предусмотрены холодильники с более объемным морозильным отделением. Для морозильного отделения \хранения замороженных продуктов\ можно воспользоваться следующим расчетом, — на пол килограмма замороженных продуктов приходится один литр емкости \морозильной камеры\.

Снежный покров в камере образовывается из конденсата воздуха, поступающего при открывании дверцы, а так же при наличии недостаточного уплотнения при закрытой дверце холодильника. Образовавшаяся снежная шуба должна систематически удаляться, так как такое образование ухудшает отвод тепла испарителем из камеры.

Обычно раньше в конструкции холодильника был предусмотрен поддон для сбора талой воды при разморозке. В настоящее время изготавливают холодильники, где в самой морозильной камере расположено отверстие для стекания воды образовавшейся в результате конденсата. Вода при стекании в отверстие затем просто испаряется. Владельцы холодильников при их разморозке \удалении наледи, снеговой шубы\, — отключают холодильник и при открытых дверцах происходит эффективная полная разморозка. Так же в некоторых конструкциях холодильников предусмотрены нагревательные элементы \ТЭНы\ для процесса разморозки. То есть происходит как полуавтоматическая так и автоматическая разморозка камеры при выключенном мотор — компрессоре с участием терморегулятора.

Автоматическая разморозка происходит в автоматическом режиме, периодически через определенное время и без участия владельца. Вода в этом примере, отводится наружу по трубке из камеры, где она затем испаряется.

Домашние холодильники — и их типы

Способы вырабатывания искусственного холода в холодильниках различные и зависят от типа холодильной машины. Как уже упоминалось, холодильники подразделяются на:

• компрессионные;
• абсорбционные;
• термоэлектрические \полупроводниковые\.

абсорбционный холодильник Ezetil Absorber A — 4000

термоэлектрический холодильник Tropi Cool Classik

По своему предназначению холодильники разделяют на:

• двухкамерные;
• однокамерные;
• низкотемпературные.

Однокамерные холодильники используются для хранения продуктов в охлажденном состоянии.

Двухкамерные холодильники используются для хранения как замороженных так и охлажденных продуктов.

Низкотемпературные холодильники используются для замораживания, а так же для хранения замороженных продуктов.

низкотемпературный холодильник ХНТ — 200

Так же по своему исполнению холодильники бывают:

• настенные;
• встраиваемые;
• настольные;
• напольные.

встраиваемый холодильник

Низкотемпературные холодильники обычно выпускают в виде сундука, крышка \дверца\ такого холодильника расположена сверху.

Однокамерные напольные \в виде шкафа\ холодильники имеют более распространенное применение в домашнем быту.

Для своей эксплуатации так же удобны холодильники небольших размеров, так называемые «шкафчики — столики».

В приобретении, в выборе холодильников конечно же все зависит от желания самого покупателя. К примеру, комбинированные напольные холодильники могут совмещаться допустим с кухонным шкафом.

На заказ, холодильный шкаф можно выполнить совмещенным \комбинированным\ с сервантом. Отделка данных холодильных шкафов выполняется под цвет с совмещенной мебелью.

Настенные холодильники имеют двустворчатые двери, по своей конструкции напоминают настенный шкафчик небольших размеров.

холодильный шкаф \настенный, настольный\ Liebherr FKv 503 Premium

Встроенные холодильники получили наименьшее распространение. Для охлаждения конденсатора холодильный агрегат во встроенном шкафу размещают с учетом обеспечения циркуляции воздуха.

В настольных холодильниках, охлаждение происходит обычно термоэлектрическим способом.

Двухкамерные холодильники состоят из двух камер хранения продуктов, — это камера охлаждения и морозильная камера.

Низкотемпературные холодильники или как их еще называют «морозильники», — применяются для длительного хранения продуктов в замороженном состоянии.

В следующих темах Вы ознакомитесь с подробным описанием ремонта холодильников и с их электрическими схемами.

Твитнуть

Рассказать ВК

ТЕПЛОВЫЕ И ВОЗДУШНЫЕ ПОТОКИ

В работе холодильника используют основные законов термодинамики. Как это происходит, следует рассмотреть подробно. Прежде всего, нужно отметить простые, интуитивно понятные факты:

• Холодильник отбирает тепло из объектов, которые находятся внутри него, а не целенаправленно охлаждает продукты.
• Тепло распространяется от теплых предметов к более холодным. Чем выше разность температур объектов, тем быстрее перемещается тепло, и так происходит, пока температура станет везде одинаковой.

Когда в холодильник кладут теплые продукты, тепловая энергия уходит из них в окружающий воздух морозильной камеры или низкотемпературного отделения. Содержимое в результате охлаждается, и этот эффект мы отмечаем, как желательный. Но поскольку воздух нагрелся, его тоже, в свою очередь, нужно где-то охладить.

Для удаления избытка тепла из нагретого воздуха и замены его возле охлаждаемых продуктов важна правильная организация воздушных потоков. Движение воздуха осуществляет принудительная вентиляция. Воздух проходит через испаритель, оснащенный вентилятором. Там тепло передается хладагенту (обычно газу фреону) быстро, поскольку велика разность температур. Температура фреона достаточно низкая - от -10ºС до -40ºС. В классических холодильниках хладагент протекает по каналам в стенках морозильной камеры и радиаторам, выступающим внутрь основной камеры. Их располагают сверху, чтобы более тяжелый холодный воздух опускался вниз самотоком.

СИСТЕМА РАЗМОРАЖИВАНИЯ

При открывании двери холодильника внутрь попадает много теплого и насыщенного влагой воздуха. Испаритель очень холодный, и вода сразу конденсируется на его поверхности, покрывая ее инеем, а затем - все более толстым слоем намерзшего льда. Лед препятствует теплообмену между воздухом и фреоном. Эффективность работы холодильника падает, он потребляет больше электроэнергии и сильнее изнашивается. Для предотвращения этого нужно время от времени размораживать холодильник.

Современные системы размораживают по таймеру - через 6-12 часов охлаждение воздуха прекращается, несколько минут лед тает, и поверхность испарителя освобождается от него. Таймер бывает механический или автоматический. Сложная электроника или ручной таймер регулярно прекращает работу компрессора и включает оттайку (электронагреватель), которая подогревает испаритель. Стекающую воду собирают в поддон через дренажные отверстия, откуда она испаряется, если воды много - придется ее вылить вручную. Для защиты охлаждающего контура от перегрева при оттаивании устанавливают термостат. Он размыкает электрическую цепь по достижении определенной температуры.

КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Охлажденные продукты выделяют меньшее количество тепла, воздух остается холодным длительное время. Термостат регулирует процесс, включая и выключая компрессор на основании показаний термометра. Рабочий диапазон температур настраивают рукояткой регулировки, обычно он составляет несколько градусов.

Как правило, в холодильнике лишь один испаритель, он поставляет холодный воздух повсюду - в морозилку и основное отделение. Для поддержания в морозилке более низкой температуры охлажденный воздух преимущественно находится в ней, лишь малое его количество поступает в другие отсеки. Баланс воздуха между морозильником и основным отделением регулируют заслонкой. Она находится в канале, соединяющем отсеки, и работает под управлением отдельного регулятора.

КУДА УХОДИТ ТЕПЛО?

Нагретый фреон из испарителя подают в компрессор, где сжимают поршнем и он сильно нагревается, согласно законам термодинамики. Электрическая энергия из сети переходит в обмотках двигателя в механическую, а затем в поршневой камере - в тепловую. Законы сохранения выполняются безупречно. Вывести излишнее тепло из раскаленного фреона просто, он горячее комнатного воздуха и охлаждается при прохождении через конденсатор - решетку, выступающую наружу на задней стороне холодильника.

В «продвинутых» моделях холодильников воздух продувается через конденсатор отдельным вентилятором. Тепло конденсатора можно использовать для испарения воды из поддона, стекающей в него при разморозке. Таким образом, влага возвращается туда, откуда пришла - в окружающую холодильник атмосферу. Охлажденный в конденсаторе фреон поступает обратно в холодильный контур, где компрессор создает разрежение, и газ расширяется, достигая очень низких температур. Цикл повторяется. Задача инженеров-разработчиков - правильно рассчитать объем и форму камер холодильника, мощность устройств, чтобы КПД системы был максимальным. Современные холодильники в этом отношении доведены до идеала.

Статья специально написана простыми словами, чтобы обычный владелец любого бытового холодильника смог бы разобраться в устройстве этой техники.

Дополнительная информация

Принцип работы холодильника прост, но не всем понятен. В этой статье мы расскажем вам как он устроен и работает, какие их виды бывают и чем отличаются. Эту информацию необходимо знать не только при выборе холодильника!

Из этой статьи вы узнаете, чем отличается работа холодильника с одним и двумя компрессорами. Мы расскажем, как он устроен в зависимости от количества камер, чем отличается инверторный от обычного.

Кратко: принцип работы холодильника для чайников простыми словами

Холодильник не производит холод. Он работает в режиме теплового насоса. Принцип работы холодильника заключается в следующем: он перекачивает тепло из камеры в окружающую среду.

Для того чтобы выполнять такую задачу, в холодильнике присутствуют:

• Компрессор (один или два);
• Испаритель;
• Конденсатор (наружный радиатор);
• Хладагент, он же фреон.

Чтобы понять, как работает холодильник, вспомним курс физики. При испарении любая жидкость охлаждается. А при сжатии и конденсации нагревается. Для наглядности объясним вам как работает холодильник на примерах:

1. Газообразный фреон с температурой +5 °С попадает в компрессор;
2. Компрессор сжимает его так, чтобы он конденсировался в жидкость;
3. При конденсации фреон нагревается до +40 градусов;
4. После этого он под давлением попадает в конденсатор, где охлаждается до +25 °С;
5. Фреон попадает в испаритель, где он расширяется и закипает, так как теперь не находится под давлением;
6. Температура фреона падает до 0 градусов, он охлаждает камеру холодильника.
7. В процессе отбора тепла у камеры, фреон нагревается до +5 °С;
8. Цикл повторяется заново.

Все это возможно благодаря физическим свойствам хладагента. гораздо ниже 0 градусов. поэтому он закипает и испаряется в испарителе. Все цифры мы привели для примера, чтобы вам было понятнее, как устроен холодильник. На деле цикл несколько сложнее.

Виды бытовых холодильников

По своему количеству камер холодильники делятся на:

• Однокамерные;
• Двухкамерные;
• Многокамерные (три и более камер).

Также холодильник может иметь разное количество компрессоров. В обычных аппаратах используется один, но в некоторых моделях бывают два компрессора. От их количества и мощности зависит .

Однокамерные холодильники

Это наиболее простой аппарат. Чаще в нем только одна камера для хранения продуктов, в которой поддерживается постоянная температура. Но существуют варианты с двумя отделениями - обычным и морозилкой.

Однокамерный холодильник имеет один испаритель. Более низкая температура в морозильной камере обеспечивается тем, что фреон сначала проходит через нее и немного нагревается. После этого он попадает в основной отсек.

Двухкамерные холодильники

В таких агрегатах есть обычная камера, отделенная от морозильной. Их отличие от однокамерных в том, что в каждом отсеке установлен свой испаритель. Это позволяет точно регулировать и поддерживать температурный режим. Двухкамерный холодильник может быть оснащен одним или двумя компрессорами.

Многокамерные холодильники

Такие модели довольно дороги и могут быть трех-, четырех- и пятикамерными. Как и в двухкамерных, в них есть морозильный отсек с минусовой температурой и обычный. Но в дополнение к ним есть отдельные отделения.

В многокамерных холодильниках есть нулевой отсек или зона свежести. В них поддерживается отдельный температурный режим. Чаще всего это 0…+1 градуса. В трехкамерных такой отсек один, в четырехкамерных - два, в пятикамерных - три.

Каждая зона свежести предназначена для хранения определенных продуктов. Например:

• Рыбы;
• Овощей и фруктов;
• Мясных продуктов.

Устройство холодильника и принцип работы

В этом разделе мы подробно опишем устройство холодильника. Из каких рабочих элементов он состоит и для чего они предназначены.

Компрессор

Это оснащенный специальным механизмом электродвигатель, сжимающий фреон. В компрессоре давление хладагента увеличивается настолько, что он переходит из газообразного состояния в жидкое. При этом его температура существенно повышается.

В зависимости от модели в холодильнике может быть один или два компрессора. В холодильных установках используют следующие виды компрессоров:

• Роторные;
• Осевые;
• Центробежные;
• Винтовые;
• Поршневые.

Конденсатор (внешний радиатор)

Конденсатор представляет собой трубку диаметром до 5 мм. По ней проходит жидкий нагретый фреон и охлаждается. В холодильниках большого размера и производительности конденсатор выполнен в виде радиатора.

Испаритель

Попадая в испаритель фреон получает возможность расшириться. При этом его давление падает и хладагент закипает. В процессе испарения его температура существенно снижается. Проходя по испарителю охлажденный фреон отбирает тепло у холодильной камеры.

В разных моделях холодильников может быть от одного до пяти испарителей. Это зависит от количества камер, компрессоров, условий работы и мощности холодильной установки.

Капиллярная трубка

Терморегулирующий вентиль (ТРВ, докипатель)

Устройство, предназначенное для предотвращения попадания жидкого фреона в компрессор. если не весь хладагент закипел в испарителе, он докипает в ТРВ. Терморегулирующий вентиль устанавливается между испарителем и компрессором.

Терморегулятор

Терморегулятор служит для запуска цикла охлаждения. Пока температура в камерах находится в пределах нормы, компрессор не работает и фреон не циркулирует по системе. Как только отсеки нагреваются, терморегулятор сигнализирует об этом и холодильник начинает охлаждать камеры.

Принцип работы двухкамерного холодильника с одним компрессором

В двухкамерном холодильнике с одним компрессором установлены два испарителя. Хотя по сути, они являются разными частями одного и того же элемента (см. рис). Первый находится - в морозильной камере, второй - в обычной. Фреон после прохождения через фильтр-осушитель сначала попадает в первый, потом второй.

При попадании в морозильную камеру хладагент отбирает у нее тепло и нагревается. После этого он попадает в основной отсек, где отбирает тепло у него. За счет того, что его температура несколько повысилась после прохождения морозилки, в обычном отсеке температура не опустится ниже 0 градусов.

Принцип работы холодильной установки с двумя компрессорами

В таких холодильных установках есть два компрессора, каждый из которых работает независимо. Один компрессор обеспечивает работу контура, охлаждающего морозильную камеру. Второй - работает на охлаждение основного отсека.

В холодильниках с двумя компрессорами в каждой камере установлен отдельный испаритель. Они не соединены между собой. За счет раздельных контуров охлаждения, такие холодильники отличаются высоким сроком службы.

Плюс двухкамерного холодильника проявляется в случае утечки фреона или поломки. если хладагент выходит из одного контура, второй продолжает работать. То же самое происходит в случае поломки.

Как работает саморазморозка

Есть два вида систем саморазморозки холодильников:

• Капельная (Direct Cool);

Капельная система работает только в основном отсеке и не может быть установлена в морозилке. Система разморозки Ноу Фрост работает как в основной камере, так и в морозильной.

Капельная система (Direct Cool)

В капельной системе испаритель вмонтирован в заднюю стенку основного отделения холодильника и охлаждает ее. Та, в свою очередь, холодит воздух в отсеке. При таком расположении со временем на стенке образуется конденсат и собирается в капли, которые замерзают и превращаются в лед.

Периодически система отключается и наледь на стенке начинает таять. Капли воды стекают вниз и попадают в специальный желоб. По нему они проходят в поддон, где испаряются из-за тепла, выделяемого компрессором во время работы.

Принцип работы холодильника Ноу Фрост

Принцип работы холодильной установки с следующий. За задней стенкой внутренней камеры и морозилки находится испаритель. В нем закипает фреон и охлаждает окружающий воздух.

Также в нем установлен один или несколько вентиляторов, которые продувают холодный воздух по отсеку с продуктами. При этом иней и лед могут образовываться на испарителе, но не на стенках холодильника.

Также на испарителе установлены от 1 до 3 . Они включаются либо по сигналу датчика, либо раз в несколько часов. При включении ТЭНы растапливают наморозь на испарителе, которая стекает в специальный поддон.

Инверторные и обычные холодильники

Существует два вида компрессоров - обычные и инверторные. Они отличаются внутренним строением и режимом работы. Раньше все холодильники оснащались линейными, но сейчас популярность набирают инверторные.

Обычный компрессор работает в режиме старт-стоп. Например, когда температура в камере поднялась на 1 градус выше нужной, компрессор включается и холодильник начинает охлаждать. Как только температура достигла нужной, он выключается.

Работает постоянно, но с небольшой мощностью. Он поддерживает температуру на заданном уровне. При этом суммарное потребление электроэнергии у него ниже, чем у обычного.

Преимущество линейного компрессора в том, что он не испытывает нагрузок при включении и отключении. Соответственно, его срок службы гораздо выше. Но и стоит инверторное оборудование дороже обычного.

Работа бытового и промышленного холодильного оборудования напрямую зависит от циркуляции хладагента, отвечает за этот процесс компрессорная установка. По сути, это самый важный элемент конструкции, без которого домашний холодильник заинтересует только приемщиков вторсырья. Чтобы произвести ремонт этого устройства или произвести замену, важно понимать принцип его работы. В данной публикации мы расскажем о внутреннем устройстве различных компрессоров бытовых холодильников и их особенностях.

Кратко о типах оборудования

По принципу работы данное оборудование можно разделить на четыре вида:

• Пароэжекторное, в качестве хладагента выступает, как правило, вода. Применяется в различных промышленных техпроцессах.
• Абсорбционное, для работы использует не электрическую, а тепловую энергию.
• Термоэлектрическое, на элементах Пельтье, широкое применение остается под вопросом ввиду низкого КПД (подробную информацию об этих устройствах можно найти на нашем сайте).
• Компрессорное.

Именно последний вид оборудования широко используется в бытовых и промышленных агрегатах.

Компрессор для холодильника: принцип работы

Чтобы понять назначения данного аппарата, следует рассмотреть схему работы оборудования. Упрощенный вариант, где указаны только основные элементы конструкции, приведен ниже.

Рис. 1. Принцип работы холодильной установки

Обозначения:

• А – Испарительный радиатор, как правило, изготовлен из медных трубок и расположен внутри камеры.
• B – Компрессорный аппарат.
• С – Конденсатор, представляет собой радиаторную сборку, расположенную на тыльной стороне установки.
• D – Капиллярная трубка, служит для выравнивания давления.

Теперь рассмотрим, алгоритм работы системы:

1. При помощи компрессора (В на рис. 1), пары хладагента (как правило, это фреон) нагнетаются в радиатор конденсатора (С). Под давлением происходит их конденсация, то есть фреон меняет свое агрегатное состояние, переходя из пара в жидкость. Выделяемое при этом тепло радиаторная решетка рассеивает в окружающий воздух. Если обратили внимание, тыльная часть работающей установки ощутимо горячая.
2. Покинув конденсатор, жидкий хладагент поступает в выравниватель давления (капиллярная трубка D). По мере продвижения через данный узел давление фреона снижается.
3. Жидкий хладагент, теперь уже под низким давлением, поступает в испарительный радиатор (А), под воздействием тепла которого, он опять меняет агрегатное состояние. То есть становиться паром. В процессе этого происходит охлаждение испарительного радиатора, что в свою очередь привод к понижению температуры в камере.

Далее идет повторение цикла, до установления в камере необходимой температуры, после чего датчик подает сигнал на реле для отключения электроустановки. Как только происходит повышение температуры выше определенного порога, аппарат включается и установка работает по описанному циклу.

Исходя из вышеописанного, можно заключить, что данное устройство представляет собой насос, обеспечивающий циркуляцию хладагента в системе охлаждения.

Классификация компрессоров в холодильном оборудовании

Несмотря на общий принцип работы, конструкция механизмов может существенно отличатся. Классификация производится по принципу действия на три подтипа:

У вторых более высокий КПД за счет роста кинетической энергии, под воздействием центробежной силы.

Основной недостаток таких систем – деформация лопастей вследствие эффекта кручения, возникающего под воздействием крутящего момента. Динамические установки не применяются в бытовом оборудовании, поэтому для нас они не представляет интереса.

1. Объемный. В таких устройствах эффект сжатия производится при помощи механического приспособления, приводящегося в действие двигателем (электромотором). Эффективность данного типа оборудования значительно выше, чем у винтовых агрегатов. Широко применялся до появления недорогих роторных аппаратов.
2. Роторный. Этот подвид отличается долговечностью и надежностью, в современных бытовых агрегатах устанавливается именно такая конструкция.

Учитывая, что в бытовых устройствах используются два последних подвида, имеет смысл рассмотреть их устройство более подробно.

Устройство поршневого компрессора холодильника

Данный аппарат представляет собой электрический мотор, у которого вертикальный вал, конструкция размещается в герметизированном металлическом кожухе.

При включении питания пусковым реле мотор приводит в движение коленчатый вал, благодаря чему закрепленный на нем поршень начинает совершать возвратно-поступательное движение. В результате этого происходит откачка паров фреона из испарительного радиатора (А на рис. 1) и нагнетание хладагента в конденсатор. Данному процессу способствует система клапанов, открывающаяся и закрывающаяся при смене давления. Основные элементы поршневой конструкции представлены ниже.

Конструкция поршневого компрессора в виде схемы

Обозначения:

1. Нижняя часть металлического кожуха.
2. Крепление статора электромотора.
3. Статор двигателя.
4. Корпус внутреннего электромотора.
5. Крепеж цилиндра.
6. Крышка цилиндра.
7. Плита крепления клапана.
8. Корпус цилиндра.
9. Поршневой элемент.
10. Вал с кривошипной шейкой.
11. Кулиса.
12. Ползунок кулисного механизма.
13. Завитая в спираль медная трубка для нагнетания хладагента.
14. Верхняя часть герметичного кожуха.
15. Крепление подвески.
16. Пружина.
17. Кронштейн подвески.
18. Подшипники, установленные на вал.
19. Якорь электродвигателя.

В зависимости от конструкции поршневой системы данные устройства делятся на два типа:

1. Кривошипно-шатунные. Используются для охлаждения камер большого объема, поскольку выдерживают значительную нагрузку.
2. Кривошипно-кулисные. Применяются в двухкамерных холодильниках, где практикуется совместная работа двух установок (для морозильника и основной емкости).

В более поздних моделях поршень приводится в действие не электродвигателем, а катушкой. Такой вариант реализации более надежен, за счет отсутствия механической передачи, и экономичен, поскольку потребляет меньше электроэнергии.

Обратим внимание, что поршневые аппараты не подлежат ремонту в бытовых условиях, поскольку их разборка приводит к потере герметичности. Теоретически ее можно восстановить, но для этого необходимо специализированное оборудование. Поэтому при выходе аппаратов из строя, как правило, производится их замена.

Устройство роторных механизмов

Если быть точным, то такие устройства необходимо называть двухроторными, поскольку необходимое давление создается благодаря двум роторам со встречным вращением.

Внутри компрессора фреон, попадая в сжимающийся «карман» выталкивается в отверстие небольшого диаметра, чем создается необходимое давление. Несмотря на относительно небольшую скорость вращения роторов, создается необходимый коэффициент сжатия. Отличительные особенности: небольшая мощность, низкий уровень шума. Основные элементы конструкции механизма представлены ниже.

Конструкция линейного роторного компрессора в виде схемы

Обозначения:

1. Отводной патрубок.
2. Отделитель масла.
3. Герметичный кожух.
4. Фиксируемый на кожухе статор.
5. Обозначение внутреннего диаметра кожуха.
6. Обозначение диаметра якоря.
7. Якорь.
8. Втулка.
9. Лопасти.
10. Подшипник на валу якоря.
11. Крышка статора.
12. Вводная трубка с клапаном.
13. Камера-аккумулятор.

Устройство инверторного компрессора холодильника

По сути, это не отдельный вид, а особенность работы. Как уже рассматривалось выше, мотор установки отключается при достижении пороговой температуры. Когда она поднимается выше установленного предела, производится подключение двигателя на полной мощности. Такой режим запуска приводит к снижению ресурса электромеханизма.

Возможность избавиться от такого недостатка появилась с внедрением инверторных установок. В таких системах двигатель постоянно находится во включенном состоянии, но при достижении нужной температуры снижается его скорость вращения. В результате хладагент продолжает циркулировать в системе, но значительно медленней. Этого вполне достаточно для поддержки температуры на заданном уровне. При таком режиме работы продлевается срок службы и меньше потребляется электроэнергии. Что касается остальных характеристик, то они остаются неизменными.