Что находится в холодильнике. Принцип работы холодильника

Типы холодильников, их систем охлаждения

Первые устройства для охлаждения пищи и напитков появились несколько тысяч лет назад в Древнем Египте и Китае. В большинстве случаев древние холодильники представляли собой две емкости: меньшая с едой помещалась в большую, частично заполненную льдом или холодной водой. Очевидно, что такое устройство было доступно исключительно для богатых людей и являлось не только предметом роскоши, но и произведением искусства.

Научно-техническая революция XIX века внесла свой вклад и в технологии замораживания еды. Так, начиная с 1850 года в опытных и промышленных образцах, а с 1913 года и в бытовых холодильниках для охлаждения используются так называемые тепловые насосы - специальные устройства, переносящие тепло из рабочей (холодильной или морозильной) камеры во внешнюю среду.

Возможность длительного сохранения свежести продуктов была по достоинству оценена, поэтому к середине XX века холодильник был практически в каждой американской семье, у 30% хозяек из Западной Европы - и лишь у отдельных граждан Советского Союза, так как отец всех народов И. В. Сталин отнес холодильник к буржуазным излишествам. Маловероятно, чтобы Сталин целенаправленно старался уморить население несвежими продуктами, просто в предвоенные годы почти весь металл, необходимый в том числе и для изготовления холодильников, шел на строительство военной техники. Тем не менее начало массового производства холодильников в СССР совпало с развенчанием культа личности, поэтому, если секса в Советском Союзе не было еще долгих сорок лет до самого 1991 года, холодильники к концу 80-х годов были практически в каждой семье.

За последующие двадцать лет разгула демократии холодильники проникли на все кухни, в том числе деревенских и дачных домов. Современные хозяйки могут позволить себе покапризничать и выбрать из всего множества моделей подходящую им по цвету и размеру. Однако, несмотря на бесконечное их разнообразие, технология охлаждения и заморозки еды и напитков практически во всех холодильниках неизменна уже полвека.

Типы холодильников

Всего можно выделить четыре вида холодильных агрегатов, которые претендовали на звание домашних: компрессионный, абсорбционный, термоэлектрический и холодильник с вихревыми охладителями.

В последнем, крайне редком типе, не вышедшем за пределы прототипов и тестовых установок, охлаждение осуществляется за счет расширения сжатого компрессором воздуха в специальных камерах - вихревых охладителях . Эти устройства были надежны и безопасны, однако обладали крайне низким КПД, чудовищно шумели и поэтому практически не имели шансов на успех, особенно в быту.

Агрегаты второго типа - абсорбционные холодильники , конструкция которых была предложена Альбертом Эйнштейном - обеспечивают охлаждение рабочей камеры за счет испарения аммиака. Свое название они получили потому, что циркуляция хладагента происходит в процессе его растворения в жидкости, чаще всего в воде. Для дальнейшей работы холодильника этот раствор разделяется на воду и аммиак, после чего последний сжижается, затем испаряется и снова растворяется в воде, далее цикл повторяется с самого начала.

В отличие от вихревых холодильников абсорбционные практически бесшумны, кроме того, в большинстве конструкций также отсутствуют движущиеся части. Устройства, основанные на этом принципе, обладают достаточно экзотической для бытовых устройств особенностью - они могут работать не на электричестве, а на сжигаемом топливе, например дровах. Это позволяет брать такие холодильники, например, в поход или на пляж. Несмотря на преимущества, не обошлось и без недостатков - относительно низкая удельная производительность, а также потенциальная опасность отравления ядовитыми веществами.

Автомобильный холодильник

В основе работы термоэлектрического холодильника лежит эффект Пельтье - охлаждение места контакта двух разных проводников при прохождении электрического тока. Холодильники на таких элементах надежны, бесшумны, но достаточно дороги и крайне малоэффективны по сравнению с другими тепловыми насосами. Несмотря на это, их можно встретить в автомобильных охладителях, водных и компьютерных кулерах.

Структура элемента Пельтье

В быту наиболее распространены компрессионные холодильники . Они основаны на свойстве вещества поглощать тепло при испарении. Хладагент (безопасный газ фреон) кипит в испарителе, охлаждая тем самым воздух внутренней камеры. Для завершения цикла его нужно снова превратить в жидкость. Это происходит при повышенном давлении, создаваемом компрессором в конденсаторе, при этом выделяется тепло. Конденсаторы могут размещаться сзади как в открытом виде (знакомая всем решетка), так и в закрытом (конденсатор защищен специальной пластиной, а для эффективного теплообмена сверху предусмотрены вентиляционные отверстия). Кроме того, некоторые производители размещают конденсатор в боковых стенках, что позволяет устанавливать холодильник впритык к стене.

Компрессор - самый шумный элемент холодильника

Этот тип теплового насоса относительно прост, дешев и безопасен при бытовом применении. Недостатком конструкции является шум, создаваемый компрессором, поэтому для снижения шумовой нагрузки его размещают на специальных виброподвесах.

Одно- и двухкомпрессорные холодильники

На рынке присутствуют холодильники, оснащенные как одним, так и двумя компрессорами. В последнем случае в каждой камере (холодильной и морозильной) реализована автономная система охлаждения, что позволяет независимо регулировать температуру и отключать неиспользуемые камеры. Это может быть полезным, например, при длительном отпуске или в том случае, когда временно нет необходимости замораживать и долго хранить продукты.

В холодильниках с одним компрессором для раздельного управления работой камер используется электромагнитный клапан, регулирующий подачу хладагента к испарителям. Для потребителей это означает, что разницы по сравнению с двухкомпрессорными моделями при эксплуатации они не заметят. Единственное отличие - нельзя отключить морозильную камеру.

В целом двухкомпрессорные модели несколько дороже, менее надежны (за счет большего количества элементов и, соответственно, большей вероятности поломки), однако потенциально имеют преимущество в том, что при отказе одного компрессора второй продолжает функционировать. Остается неясным, кто будет довольствоваться одной работающей камерой из двух возможных.

Системы охлаждения

Любые холодильники, даже самые современные, требуют регулярного обслуживания. В первую очередь это связано с тем, что на испарителях намерзает иней. Всего существует несколько систем, с тем или иным успехом борющихся с этой проблемой.

Наиболее распространенной является так называемая плачущая стенка или «плачка». Холодильник с такой системой работает следующим образом: испаритель на задней стенке охлаждает холодильную камеру, но при этом на нем образуется иней. На одном из этапов работы холодильника компрессор останавливается, охлаждение прекращается и иней тает, превращаясь в воду, которая стекает по дренажной системе в специальную емкость, расположенную вблизи компрессора. При работе последнего емкость нагревается и вода испаряется. Очевидно, что при этом в холодильной камере поддерживается достаточно высокая влажность.

Знакомая всем "плачущая" стенка

Работа такой системы предполагает разморозку испарителя морозильной камеры от нескольких раз в год до одного раза в несколько лет, в зависимости от условий эксплуатации - нагрузки, влажности, частоты открытия дверцы и прочих факторов. Такие устройства теоретически более надежны, чем модели с принудительным охлаждением, поскольку система более простая.

Второй тип - смешанное охлаждение , когда в холодильной камере оттаивание происходит автоматически ("плачущая" стенка), а в морозильной - с помощью электронагревателя. В зависимости от произволителя такая комбинированая система может называться по-разному - No Frost, Frost Free и т. д.

Третья, технически более сложная, система основана на охлаждении продуктов за счет потоков холодного воздуха. Скрытый за стенкой испаритель с помощью специальных вентиляторов охлаждает обе камеры. Его температура несколько ниже, чем внутри камер, и поэтому иней намерзает только на нем, при этом оттаивание, как и в случае комбинированной системы, происходит за счет специального нагревателя. В итоге стенки камер холодильника, оснащенного такой системой, не обмерзают, что значительно облегчает уход. Маркетинговые названия - Full No Frost, Full Frost Free и т. д.

Системы No Frost впечатляют полным отсутствием инея в морозилке

Нужно отметить, что, независимо от системы охлаждения, необходимо периодически проводить гигиеническую уборку холодильника, которую достаточно легко совмещать с разморозкой.

Полки

Несмотря на свою кажущуюся простоту, большую роль в работе холодильника играют полки. Дело в том, что старые, решетчатые, полки, при всех своих многочисленных недостатках, обладали одним серьезным преимуществом - обеспечивали качественную циркуляцию воздуха, а значит, и более равномерное охлаждение.

От полок во многом зависит удобство использования холодильника

Современные полки из закаленного стекла весьма удобны, красивы и гигиеничны, но существенно затрудняют конвекцию воздуха. Поэтому многие производители оснащают свои устройства принудительной вентиляцией для обеспечения качественного перемешивания воздуха. Как правило, каждое решение получает свое маркетинговое имя и преподносится как значительное усовершенствование, например Multi Air Flow, Dynamic Air Flow и т. д.

Дополнительные функции охлаждающей системы

Некоторые модели холодильников оснащены функцией суперзаморозки - она позволяет дополнительно охлаждать морозильную камеру, для того чтобы при добавлении новых продуктов не возрастала температура и не оттаивали уже хранящиеся. Кроме того, пониженная температура обеспечивает быструю заморозку, а значит, позволяет лучше сохранить полезные свойства пищи. Нужно отметить, что аналогичная функция существует и для холодильной камеры.

Существенным расширением функциональности холодильника, безусловно, являются так называемые зоны свежести . Такая зона представляет собой отдельную камеру или ячейку (ящик), в которой поддерживается температура, близкая к нулевой. Это позволяет без заморозки длительное время сохранять свежесть продуктов, в первую очередь скоропортящихся. Оптимальным является наличие отдельной камеры, похожей на холодильную, но меньших размеров. Такое разделение позволяет эффективно поддерживать температуру и влажность.

Зоны свежести уменьшают частоту походов в магазин

Обычно пользователям предлагаются две зоны свежести:

• сухая, предназначенная для хранения мяса, птицы, рыбы, морепродуктов;
• влажная, которая идеально подходит для сохранения овощей, фруктов, зелени.

Так, по информации компании - одной из родоначальниц нулевых зон - срок хранения ягод увеличивается в 3-4 раза, картофель и яблоки останутся свежими практически три месяца, а мясо и птица продержатся целую неделю вместо нескольких дней. Это означает, что планировать свой рацион и запасы можно с гораздо большей свободой. В более простых решениях, когда зона свежести представляет собой ящик или специальное отделение внутри холодильной камеры, такой контроль температуры и влажности по понятным причинам невозможен, что снижает полезность нулевой зоны.

Льдогенератор, несомненно, порадует ваших гостей

Еще одним приятным дополнением может стать льдогенератор - специальное устройство, автоматически готовящее лед. Как правило, такие холодильники напрямую подключаются к источнику холодной воды, которая фильтруется для повышения качества льда. Нужно отметить, что в ряде случаев некоторые производители льдогенераторами могут называть специальную систему лотков, предусматривающую минимальную автоматизацию получения льда.

Работа холодильников, будь они простыми моделями или навороченными, основана на одном базовом принципе. Зная его и устройство холодильника, несложно обеспечить хранителю продуктов оптимальные условия эксплуатации, что продлит срок его службы. Эти знания также пригодятся, когда потребуется устранить мелкие, а в ряде случаев и крупные неисправности своими силами.

Холодильник ATLANT XM-4008-022.

Любой современный холодильный агрегат состоит из следующих частей:

• поршневого компрессора, который обеспечивает циркуляцию хладагента;
• испарителя расположенного внутри холодильника, забирающего тепло из камеры;
• конденсатора (охладителя) размещённого на задней или боковой стенке агрегата, отводящего тепло в окружающую среду;
• терморегулирующего вентиля, поддерживающего давление на необходимом уровне;
• хладагента (как правило, фреон), который циркулирует внутри трубопроводов, перенося тепло от испарителя к охладителю.

Схема холодильника ATLANT МХМ 1709-00.

Устройство двухкамерного холодильника Атлант.

Как образуется холод

Принцип работы холодильника основан на том, что хладагент, попадая в испаритель, резко расширяется, переходя в газообразное состояние. Поэтому его температура падает, и он становится холоднее воздуха в камере. В результате температура в ней понижается, а фреон становится теплей.

В отличие от современных холодильников, у которых испаритель изготовлен в виде отдельно расположенных трубок из алюминия или пластин, в старых моделях для этой цели использованы стенки камеры.

Поэтому в процессе размораживания нельзя применять острые предметы для скалывания льда, так как при повреждении стенки произойдёт утечка хладагента. Для восстановления работоспособности агрегата потребуется дорогостоящее заполнение системы циркуляции хладагентом.

Затем газообразный фреон, пройдя через фильтр-осушитель, сжимается компрессором и попадает в охладитель. Остывая, он становится жидким и через капиллярную трубку опять подаётся в испаритель. Повторение циклов происходит до достижения заданной температуры.

Капиллярная трубка — это важная деталь в любом холодильнике. Она выполняет главную задачу – передачу хладагента (фреона) в испаритель холодильного агрегата. Капиллярная трубка – это, такая труба, которая создает разницу в давлении между испарителем и конденсатором. При помощи капилляра происходит подача в испаритель нужного количества фреона.

Его по праву называют сердцем холодильного агрегата. Его задачей является создание разницы давления между нагнетательной и приёмной трубками для обеспечения надёжной циркуляции хладагента. Поэтому от того, как работает компрессор — зависит функциональность всего агрегата. Для бытовых рефрижераторов применяют герметично закрытые корпусы, в которые помещены компрессор и электромотор. Для смазки подвижных частей используется специальное масло.

Два компрессора двухкамерного холодильника Атлант.

Защита электродвигателя осуществляется с помощью пускозащитного реле, которое подключает пусковую обмотку во время запуска и отключает мотор при перегреве. Для защиты компрессора от попадания влаги служит фильтр-осушитель. Инверторный компрессор в холодильнике, который установлен на современных моделях, позволяет значительно продлить срок службы агрегата.

Кроме этого, использование инвертора позволяет снизить уровень шума.

При желании можно подсчитать эффективность работы компрессора. Для этого нужно засечь время работы Т1 и время отдыха Т2. Затем Т1/(Т1 + Т2) = эффективность. При значениях менее 0,2 требуется корректировка заданной температуры в камере в сторону понижения. Если выше 0,6 — неисправен уплотнитель двери или она перекошена.

Магнитная лента на холодильнике и её замена.

Несмотря на объединяющий их принцип работы — различия всё-таки есть. В большинстве однокамерных холодильников испаритель размещён в морозильном отсеке. В перегородке между ним и остальным объёмом камеры сделаны окна со шторками, которыми регулируется приток холодного воздуха. Надёжно, эффективно и проще некуда!

Двухкамерный холодильник, на котором есть только один компрессор, имеет по испарителю в каждой камере. Поначалу хладагент поступает в испаритель морозилки. После понижения в ней температуры фреон переходит в испаритель холодильной камеры. Когда температура в ней достигает заданного терморегулятором значения, отключается компрессор.

С недавних пор стали популярны модели с двумя компрессорами, каждый из которых предназначен для работы с одной камерой. Это позволяет устанавливать в каждой камере свою температуру. На первый взгляд кажется, что холодильный агрегат с одним компрессором экономичней. Однако это не совсем так, поскольку при необходимости у двухмоторных моделей возможно отключение одной камеры без ущерба для работы другой, что недопустимо у холодильников с одним компрессором.

Некоторые производители вместо второго компрессора применили клапана, управляемые электромагнитными катушками. Они устанавливаются на трубках, через которые фреон поступает в испарители. Это позволяет раздельно устанавливать температуру в камерах и отключать любую их них.

Электрическая схема холодильника Атлант 1709-02, 1700-02.

А1 – блок индикации В4-01-4,8 блок индикации М4-01-4,8, В1 – терморегулятор К-59 L2174, терморегулятор ТАМ 133-1М, EL –лампа освещения холодильной камеры, S1 – выключатель ВМ-4,8 , S2-выключатель, B2- терморегулятор К-56 L1954, терморегулятор Там145-2м-29-2,0-4,8-9-А, R1-нагреватель замораживания HX -01, RH1-тепловое реле компрессора, RA1-пусковое реле компрессора, CO1 – электродвигатель компрессора

Влияние температуры окружающего воздуха

Зная, как работает холодильник, нетрудно догадаться, что ставить его около отопительных приборов нельзя, так как нарушится работа конденсатора. Простейшая логика подсказывает, что холодильник на морозе будет работать лучше. Однако это неверно, так как придётся столкнуться с несколькими проблемами:

1. Перестанет работать терморегулятор. В обычных условиях он включает компрессор при повышении температуры в камере. В условиях мороза приток тёплого воздуха извне невозможен.
2. Тяжёлый пуск компрессора. Масло в нём на морозе станет вязким и осложнит передвижение поршня.
3. Попадание в компрессор влаги. Из-за отсутствия притока тёплого воздуха нарушится функционирование испарителя. В результате поступающие в компрессор пары фреона будут насыщены каплями. При продолжительной работе в таком режиме компрессор прикажет долго жить.

Принцип действия абсорбционных холодильников

В этих агрегатах, работающих на принципе испарения хладагента, которым является аммиак, нет компрессора. Циркуляция поддерживается за счёт растворения его в воде, производимого в абсорбере. После чего аммиачный раствор направляется в десорбер, а затем в дефлегматор, где происходит разделение раствора на составляющие.

После прохода конденсатора аммиак переходит в жидкое состояние и через абсорбер возвращается в испаритель. Если сказать понятными словами абсорбер — это ёмкость для создания и хранения раствора, десорбер — испаритель, дефлегматор — охладитель. Для улучшения рабочих характеристик в раствор добавляется водород или иной инертный газ.

В быту холодильники этого вида встречаются крайне редко, так как недолговечны по сравнению с компрессионными моделями, а аммиак ядовит.

Холодильники с системой No Frost

В дословном переводе название системы означает: “без инея”. Это достигается с помощью встроенного вентилятора, который передаёт холод от единственного испарителя, размещённого в морозилке. Сначала холодный воздух распространяется внутри морозильной камеры, а затем через отверстия переходит в холодильный отсек.

За счёт циркуляции воздуха достигается равномерное распределение температуры в камерах. Для удаления наледи используется электронагреватель, находящийся под испарителем, который включается по сигналу таймера несколько раз в сутки. Образующаяся вода выводится наружу. В остальном устройство и принцип работы те же, что у обычных моделей.

Режим быстрой заморозки

Этой функцией обладает, например, холодильник Атлант и многие другие двухкамерные модели. Чтобы обеспечить быстрое замораживание продуктов, в этом режиме компрессор холодильника работает непрерывно, пока не будет нажата кнопка отключения функции. В моделях с электронным управлением отключение производится автоматически. Не рекомендуется пользоваться этим режимом более 3 суток.

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.

Современные холодильники бывают очень непохожи друг на друга. Существует множество типов их классификаций. Основным можно считать разделение холодильников по принципу действия:

• Компрессионный;
• Абсорбционный;
• Термоэлектрический;
• Пароэжекторный (с вихревым охладителем).

Наиболее часто в бытовых холодильниках в настоящее время используется компрессионный принцип. Поэтому кратко рассмотрим устройство и принцип действия холодильника этого типа.

Устройство холодильника

Холодильник представляет собой изотермический шкаф с установленным в нем электрическим оборудованием. Герметичный шкаф изготавливается из ударопрочного пластика или листовой стали, покрытой белой эмалью. Внутри шкаф также может быть металлическим или пластмассовым.

Дверь состоит из двух панелей с расположенным между ними теплоизолятором. Для обеспечения герметичности по периметру внутренней стороны оснащают магнитным уплотнителем. В закрытом положении двери удерживаются с помощью магнитных, реже механических затворов. Вдоль стенок, низа и дна холодильника и под внутренней панелью двери проложена теплоизоляция. В качестве теплоизоляционных материалов используют штапельное стекловолокно, минеральный войлок, пенополистирол и пенополиуретан.

Компрессор - основной элемент холодильника, который закачивает и перегоняет хладагент в конденсатор и затем высасывает его пары из испарителя. В бытовых холодильниках может быть 1-2 компрессора.

Хладагентом - рабочим веществом, отнимающим тепло от объекта - чаще всего выступает фреон.

Конденсатор - металлическая трубка диаметром около 5 мм изогнутая, как правило, в виде «змейки», соединенную через 10-15 мм тонкими металлическими прутиками. В нем происходит переход фреона в жидкое состояние, во время которого в окружающую среду уходит избыточное тепло.

Фильтры-осушители , представляющие собой цилиндры с зауженными краями, устанавливаются в конденсаторе или недалеко от него. Они удаляют воду из системы и очищают фреон от механических загрязнений, образующихся во время эксплуатации.

Испаритель . Его действие противоположно действию конденсатора: при переходе в нем фреона в газообразное состояние поглощается тепло (выделяется холод). Внешний вид полностью аналогичен конденсатору. Может располагаться внутри камер холодильника или же встраиваться в стенки.

Капилляр - медная трубка длиной 1,5-3 м, установленная между испарителем и конденсатором, понижает давление проходящего через него фреона.

Пусковое реле служит для запуска и бесперебойной работы компрессора, а также защищает от перепадов напряжения.

Терморегуляторы (датчики температуры) отслеживают температуру внутри холодильной камеры. Они работают в определенном температурном коридоре, и когда температура выходит за его границы, то включают или отключают компрессор.

Крыльчатки обеспечивают циркуляцию воздуха внутри камеры холодильника.

Лампы , включающиеся автоматически при открытии дверцы холодильника, обеспечивают комфортное освещение внутри него.

Принцип работы холодильника

Холод образуется при изменении агрегатного состояния холодильного агента, циркулирующего по замкнутому контуру. Хладагент проходит четыре фазы:

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.