Как же работает холодильник

Свежесть

Основная функция холодильника состоит в хранении продуктов. Однако многие не знают как устроен холодильник, не понимают основу его работы.

Краткая история создания

История холодильника начинается в 1805 году, когда изобретатель Оливер Эванс первый придумал принципиальную схему холодильной машины. Она могла работать на основе пара-сжатия. В 1834 Якобс Перкинс получил патент на изобретение холодильника. В истории изобретения холодильника был долгий период проб и ошибок. Первые холодильники, которые стали применяться в быту, появились в 1916 году. Первый холодильник в СССР появился в 1930-х годах.

Как устроен холодильник

холодильник

 

Чтобы понять устройство холодильника необходимо познакомиться с основными узлами этого прибора. В состав холодильника входят:

  • электродвигатель;
  • конденсатор;
  • испаритель;
  • капиллярная трубка;
  • фильтр-осушитель;
  • докипатель.

Электродвигатель

электродвигатель

Электрический двигатель обеспечивает циркуляцию хладагента по трубкам. В состав двигателя входит электрический мотор и компрессор.

Электрический мотор превращает электрическую энергию в механическую. Статор мотора состоит из медных катушек, а ротор представляет собой вал, сделанный из стали. При подаче электричества на двигатель в катушках возникает ток. За счет возникающей электромагнитной индукции ротор начинает вращаться. Вращение ротора вызывает движение поршня компрессора. За счет этого обеспечивается сжатие хладагента и создание зоны разрежения.

Для компенсации вибраций двигатель располагается на пружинистой подвеске. Пружины помещают в корпусе двигателя, что обеспечивает эффективное гашение вибраций.

Конденсатор

В конденсаторе фреон переходит из газообразного состояния в жидкое. Он представляет собой металлический трубопровод в форме змеевика, чтобы увеличить расстояние, проходимое хладагентом в газообразном состоянии. Трубка укрепляется на ребристой поверхности, чтобы эффективно отводить тепло. Для отвода тепла в современных холодильниках используется процесс конвекции.
Двигаясь в конденсаторе, хладагент отдает тепло окружающей среде и остывает до комнатной температуры. Уже в жидком состоянии он покидает конденсатор и попадает в капилляр.

Испаритель

испаритель

В испарителе происходит испарение хладагента, что по законам физике вызывает охлаждение пространства. Он сделан из соединенных трубок. Испаритель может располагаться внутри морозильника.

Капиллярная трубка

При движении к испарителю хладагент попадает в трубку с маленьким сечением. После выхода из трубки давление понижается, и фреон закипает (температура кипения уменьшается с уменьшением давления). В результате хладагент переходит в газообразное состояние.

Фильтр-осушитель

фильтр

При эксплуатации холодильника происходит загрязнение хладагента. Предназначение фильтра-осушителя в очистке хладагента. Он представляет собой медную трубку, которая устанавливается в непосредственной близости от конденсатора. Это позволяет избежать засорения капилляра. Наличие мусора в хладагенте может перекрыть путь к его прохождению. В результате хладагент замерзнет внутри капилляра.

Докипатель

докипатель

Часть фреона не испаряется и остается в жидком виде. В результате компрессор будет работать ненадлежащим образом, поскольку он предназначен для перемещения газа фреона. Чтобы исправить это в холодильнике предусмотрена алюминиевая или медная емкость, которая находится между компрессором и испарителем. В ней скапливается жидкий фреон, который принудительно доводится до температуры кипения.

Обычно докипатель располагается внутри морозильника, потому что при переходе хладагента в газообразное состояние тепло повторно поглощается.

Как работает холодильник

После знакомства с основными узлами можно ответить на вопрос как работает холодильник.

Принцип работы любого холодильника базируется на чередовании следующих операций:

  • вывод тепла за границы холодильника;
  • концентрация холодного воздуха внутри агрегата.

Схема работы холодильника состоит в повторении выполнения определенной последовательности операций:

  • Хладагент в газообразном состоянии всасывается компрессором.
  • В компрессоре хладагент сжимается до большого давления и нагревается. В таком состоянии он поступает в конденсатор. Проходя по конденсатору хладагент отдает тепло окружающей среде.
  • Затем происходит очистка хладагента в фильтре-осушителе.
  • Под давлением хладагент в жидком состоянии поступает через капилляр в испаритель. При этом давление уменьшается.
  • В испарителе хладагент в жидком состоянии забирает тепло. За счет низкого давления он переходит в газообразное состояние. При испарении хладагента внутренний объем агрегата охлаждается.
  • Хладагент в газовом состоянии всасывается компрессором и начинается новый цикл.

 Электрическая схема

схема

Схема работы холодильника выглядит следующим образом. При подключении питания электрический ток подается на обмотку мотора компрессора. После выключения пускового реле в цепь включается обмотка запуска электрического двигателя. После запуска электродвигателя ток в обмотке понижается до номинального значения. В результате происходит размыкание пускового реле и компрессор продолжает работу в обычном режиме.

При достижении фреоном, находящимся в испарителе, определенной температуры контакты терморегулятора размыкаются и мотор компрессора выключается. Электродвигатель снова включается, когда из-за повышения температуры в холодильнике сработает терморегулятор. После этого цикл повторяется.

В цепи предусмотрено защитное реле, которое исключает перегрев электродвигателя. Реле представляет собой биметаллическую пластину. При превышении температуры выше предельного значения пластина изгибается и происходит размыкание контактов. При снижении температуры электродвигателя пластина вновь замыкает контакты.

Устройство термостата холодильника

термостат

Термостат (терморегулятор) является важным элементом, без которого холодильник не сможет работать. По сигналу терморегулятора происходит включение компрессора (если температура повысилась) и выключение (если температура достигла нужного значения). Принцип работы компрессора в холодильнике базируется на цикличности. Нагретый хладагент всасывается из испарителя внутрь компрессора. После чего хладагент сжимается и переправляется в конденсатор. Там он охлаждается и передает свою энергию окружающему воздуху. После этого охлажденный хладагент поступает в газообразном состоянии в испаритель, где забирает тепло холодильника. После этого начинается новый цикл.

Принципиальная схема устройства холодильника

Подробная схема холодильника, описание устройства и принцип работы можно найти в инструкции по эксплуатации холодильника.

Система No Frost и саморазморозка

Многие современные агрегаты оборудованы системой No Frost. Такая система позволяет не заботиться о размораживании. Технология No Frost состоит в равномерном распределении потоков воздуха по холодильной и морозильной камерам. В таком случае не образуется температурных перепадов. В результате не происходит конденсации водяных паров на стенках. Единственным местом появления инея является испаритель. Оттуда он регулярно устраняется. При выключенном компрессоре начинает работать нагреватель, который превращает наледь в воду. Вода стекает по специальному желобу в резервуар. Там она испаряется.

Можно выделить следующие достоинства такой системы:

  • Продление сроков хранения продуктов за счет отсутствия температурных перепадов.
  • Быстрое восстановление требуемой температуры после помещения в агрегат теплой пищи.
  • Сохранение низкого уровня влажности.
  • Нет необходимости часто проводить разморозку. Достаточно раз в полгода проводить очистку холодильной и морозильной камер.

Среди недостатков можно выделить повышенный уровень шума в некоторых моделях. Следует выяснить уровень шума у продавца или отыскать информацию в инструкции. Продукты в холодильниках с системой No Frost, рекомендуется хранить в контейнерах. Иначе они будут быстро высыхать. Также за возможность не размораживать холодильник придется доплатить. Такие агрегаты стоят заметно дороже.

Основные типы охлаждающих систем

Различаются холодильники по типам систем охлаждения. Статическая система охлаждения успешно применяется в течение многих лет. Она имеет еще другое название:”плачущая стена”. Температура в агрегате снижается за счет действия испарителя, расположенного на задней поверхности, и функционирования компрессора. Задняя поверхность холодильника остается холодной, поэтому на ней конденсируется влага. Образовавшаяся вода стекает вниз и через специальное отверстие выводится за пределы холодильника. Регулировка температуры в агрегате осуществляется с помощью специального регулятора.

В агрегатах с такой системой охлаждения продукты дольше сохраняют влагу и остаются свежими. К недостаткам относится заметная разница температуры на разной высоте камеры.

Чтобы исключить этот недостаток применяют динамическую систему охлаждения. От статической она отличается наличием вентилятора, который позволяет выровнять температуру по объему холодильной камеры. Принцип работы холодильной установки с динамической системой охлаждения не отличается от агрегата со статической системой охлаждения.

Последнее время приобрела популярность система No Frost, описанная выше.

Существуют следующие виды холодильников:

  • абсорбционные;
  • саморазмораживающиеся;
  • инверторные.

Принцип работы абсорбционных холодильников

холодильник

Принцип действия абсорбционных устройств основан на циркуляции хладагента. Хладагентом служит аммиак. Поглотителем является водный раствор аммиака. В охлаждающей системе присутствует хромат натрия и водород. С помощью хромата натрия осуществляется защита от коррозии трубок. Водород обеспечивает регулировку давления в охлаждающей системе. При включении холодильника в электрическую сеть раствор аммиака начинает нагреваться. В результате нагревания аммиак переходит газообразное состояние. Аммиачный пар попадают в конденсатор, в котором аммиак охлаждается и превращается в жидкость. В жидком состоянии он оказывается в испарителе, где перемешивается с водородом. Из-за разности давлений температура кипения аммиака снижается и происходит испарение аммиака. Испарение сопровождается выделением энергии, а аммиак охлаждается до -4 градусов. До такой же температуры охлаждается испаритель.

Испаренный аммиак попадает в адсорбер. Здесь он соединяется с водой. Получившийся раствор направляется в кипятильник. После этого цикл замыкается и повторяется вновь. В холодильниках также использовались растворы бромистого лития или ацетона в воде.

Одним из главных достоинств таких агрегатов является то, что они создают мало шума при работе.

 Саморазмораживающийся холодильник, принцип работы

холодильник

Как работает холодильник такого вида. Размораживание осуществляется автоматически без участия в процессе человека. Существуют две разновидности размораживания.

В агрегатах с капельной системой размораживания испаритель располагается на задней поверхности агрегата. При работе агрегата на стенке появляется иней. При накоплении определенного количества наледи компрессор в холодильнике отключается. Температура стенок повышается, и лед начинает превращаться в воду. Вода каплями стекает вниз по специальному желобу в поддон. При переполнении поддона необходимо достать его, и вылить воду. К преимуществам такой системы можно отнести:

  • Простую конструкцию. Влага конденсируется на стенках, а потом стекает.
  • Низкий уровень шума. Системе не нужно дополнительное оборудование в виде вентиляторов, повышающих уровень шума.
  • Невысокая стоимость ремонта.

К недостаткам можно отнести то, что каналы, отводящие воду, часто засоряются. Прочистить их можно без вызова мастера. Кроме того, такая система не распространяется на морозильную камеру, которую придется размораживать своими руками.

При ветряной системе размораживания холодный воздух, возникающий в испарителе на задней поверхности, направляется вентилятором во внутреннее пространство. При оттаивании образовавшаяся вода по каналам стекает в предусмотренное отверстие.

Промышленные холодильники

холодильник

Принцип работы холодильной машины в промышленности такой же. Промышленные агрегаты отличаются большими габаритами холодильных камер и мощностью двигателя. Температура в морозильных камерах промышленных холодильников может варьироваться в широких пределах и достигать -50 градусов. Потребляемая мощность может достигать десяти и более киловатт. Морозильные камеры таких агрегатов могут вмещать до 5 тыс. тонн продуктов. Такие агрегаты расположены на перерабатывающих производствах.

Принцип работы инверторного холодильника

холодильник

Инвертором называется система, преобразующая постоянный ток в переменный или переменный ток в постоянный. Основное достоинство заключается в плавной регулировке мощности двигателя.
Принцип работы инверторного холодильника состоит в следующем. При открытии холодильника и размещении новых продуктов компрессор холодильника включается на максимальную мощность. На максимальной мощности он будет работать до тех пор, пока температура не снизится до нужного значения. После этого двигатель будет работать на минимальных оборотах.

В обычном холодильнике при достижении нужной температуры двигатель отключается. В результате температура начинает подниматься. При достижении определенного значения двигатель снова включается. Таким образом температура колеблется в пределах нескольких градусов, что приводит к размножению болезнетворных микроорганизмов. В инверторных устройствах температура поддерживается на постоянном уровне.

К преимуществам инверторных агрегатов можно отнести:

  • Меньшее потребление электроэнергии. По сравнению с обычным агрегатом можно сэкономить до 20%.
  • Незначительный уровень шума. Компрессор инверторного холодильника работает практически бесшумно.
  • Длительный срок эксплуатации. Двигатель работает с умеренной нагрузкой, что приводит к меньшему износу деталей.
  • Возможность длительного хранения продуктов с поддержанием качества.

Среди недостатков можно отметить более высокую цену. Также следует защитить такой агрегат от скачков напряжения, приобретя стабилизатор напряжения. Следует иметь в виду, что ремонт таких холодильников осуществить сложнее.

Двухкамерные и двухкомпрессорные модели

 

холодильник

В двухкомпрессорных моделях каждая камера холодильника охлаждается своим компрессором. В Холодильниках с двумя компрессорами охлаждение продуктов происходит быстрее. Это важно в случае частых перебоев с электроэнергией. Принцип работы морозильной системы не отличается от работы холодильной камеры.

Бытует ошибочное мнение, что такие холодильники потребляют в два раза больше электроэнергии. Это неправильно, потому что мощность компрессоров ниже мощности однокомпрессорного агрегата. Более того можно даже получить экономию, потому что холодильная камера открывается гораздо чаще морозильной.

За счет меньшей мощности компрессоров снижается уровень шума. Оба мотора редко работают одновременно, что позитивно сказывается на уровне шума.Также независимое функционирование двух камер агрегата позволяет отдельно регулировать температуру в обоих отсеках.

Конечно, стоят двухкомпрессорные агрегаты дороже. Кроме того, надо иметь в виду, что вероятность поломки одного компрессора в два раза ниже, чем вероятность повреждения одного из двух компрессоров.

Трехкамерные холодильники и зона нулевой температуры

холодильник

Последнее время популярность приобретают трехкамерные холодильники. В устройстве таких холодильников предусмотрена дополнительная камера, которая называется «зоной свежести». В ней поддерживается близкая к нулю температура. Это отделение оборудовано отдельной дверью. В ”зону свежести” можно поместить продукты, которые в течение ближайшего времени будут использованы для приготовления блюд. В некоторых моделях данное отделение подразделяется на две части с различным уровнем влажности. Оставляя продукты на несколько дней также можно воспользоваться ”зоной свежести”.

Трехкамерные холодильники обладают следующими достоинствами:

  • Большая вместительность. Такие холодильники пригодятся в больших семьях.
  • Улучшенные условия хранения. Регулируя температуру и уровень влажности можно более точно следовать рекомендациям по хранению продуктов.
  • Отличный внешний вид. Такая техника отлично впишется практически в любой интерьер.
  • Расширение возможностей. Такие холодильники оборудованы дополнительными функциями. Антибактериальное покрытие, диспенсер воды и многое другое отличают трехкамерные от их собратьев с меньшим количеством камер.

Конечно, есть у таких холодильников и недостатки, которые не остановят людей с высоким достатком. К таким недостаткам относятся высокая стоимость, повышенное потребление электрической энергии и большие габариты.

Умные холодильники с электронным управлением

Умный холодильник служит примером бытового устройства, оборудованного по последнему слову техники и предназначенного для хранения и заморозки продуктов. Такие устройства обязательно используют инновационные технологии. Таким холодильником можно управлять дистанционно с мобильного телефона. Существует также возможность ручного управления. Для этого на двери агрегата расположена панель с кнопками.

Умные устройства оснащены мощной электронной начинкой, которая позволяет производить следующие операции:

  • Контроль за наличием требуемых продуктов и сроком их годности.
  • Тестирование работы различных узлов агрегата.
  • Подтверждение выбранных пользователем циклов и режимов работы с помощью голосового сообщения.
  • Заказ продуктов. Умный холодильник может проверить наличие продуктов. В случае отсутствия некоторых продуктов он отправляет заказ на доставку в специальные организации.
  • Выведение на дисплей рецептов приготовления блюд.
  • Выбор режима потребления энергии.

 

 

 

 

 

 

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: