Главным функционирующим элементом в устройстве любого холодильника является компрессор, который работает, перегоняя хладагент через конденсатор и испаритель.
Стал привычной частью жизни любого человека. Обычно такое оборудование работает бесперебойно, но следует только случиться неожиданной поломке, как его владелец теряется и впадает в панику. Причина этому – незнание внутреннего механизма агрегата. Несмотря на расхождение в строении, каждое современное устройство имеет общие черты. Поэтому, изучив основные детали конструкции, можно рассчитывать на самостоятельное обследование и ее ремонт.
Для полноценной работы холодильника необходим фреон. Этот газ быстро меняет свои состояния, что позволяет ему успешно понижать температуру, тем самым способствуя бережному сохранению продуктов. Безопасность этого хладагента неоднократно подтверждалась практикой, поэтому беспокоиться о токсичности этого вещества не стоит. Холодильник – надежный агрегат, безупречно выдерживающий 5–10 лет беспрерывной работы. Обычный классический холодильник – это шкаф изотермического типа, работающий от электричества. Герметичность его стенок обеспечивает листовая сталь с внешним эмалевым покрытием или ударопрочный пластик. Каждый из таких агрегатов имеет следующее устройство.
Дверь представлена двумя панелями, соединенными изнутри теплоизолирующей вставкой, которую чаще всего размещают по стенкам, в нижней части, у дна или вдоль внутренней части дверного полотна. Для этого используют пенополистирол, пенополиуретан, минеральное волокно, стекловолокно. Магнитный уплотнитель, зафиксированный аналогичным способом, удерживает створку максимально плотно.
Компрессор – главная часть холодильника, предназначенная для закачки и перегона хладагента в конденсатор с последующим вытягиванием его паров из испарителя.
Современные холодильники оборудуют 1 или 2 такими элементами, а хладагент – вещество, вбирающее в себя тепло, такую функцию выполняет фреон.
Конденсатор имеет вид изогнутой трубки с диаметром в 5 мм. Такой змеевик постепенно соединяется с металлическим прутиком, в этой части фреон приобретает жидкое состояние, а тепло перемещается в окружающую среду.
Фильтр осушитель в виде цилиндрического прибора с зауженными краями устанавливается в конденсатор или около него. Его назначение – выводить влагу из системы и обеспечить фреону безупречную чистоту.
Испаритель действует совершенно по-другому, чем конденсатор: в процессе преобразования фреона в жидкое вещество происходит поглощение тепла и холодильник начинает вырабатывать холод. Его устанавливают в камерах или стенках любого агрегата.
Капиллярные медные трубки понижают давление фреона, их устанавливают в пространстве между испарителем и конденсатором. Пусковое реле обеспечивает постоянную работу компрессора и предохраняет холодильник от случайной поломки в результате скачка напряжения. Температурные датчики регулируют показатели тепла и холода в самой камере. При достижении определенных значений они приостанавливают работу компрессора.
Крыльчатки перемешают воздух по камере холодильника. Лампа загорается в момент открывания и гаснет при закрывании дверки, позволяя наиболее экономно расходовать энергию.
Работа основана на беспрерывном действии хладагента, в роли которого выступает фреон. Этот газ обеспечивает круговое движение с изменением температуры. Давление приводит к закипанию вещества, после чего оно переходит в парообразное состояние и вбирает в себя тепло от стенок испарителя. Такое действие приводит к снижению температуры в камере на несколько градусов.
Любой агрегат прекрасно работает при наличии у него компрессора, поддерживающего давление в нужных границах, испаряющего устройства, вбирающего тепло в холодильной камере, конденсатора, выбрасывающего накопленную энергию вовне, дросселирующих отверстий – терморегулирующего вентиля и капилляров.
Компрессор холодильника контролирует любые изменения в давлении системы. Он втягивает хладагент, доведенный до газообразного состояния, давит на него и выбрасывает назад в конденсатор. Это приводит к повышению температуры фреона, после этого вещество вновь превращается в жидкое состояние. Компрессор прекрасно работает за счет установленного внутри корпуса электродвигателя. Без этой детали невозможно нормальное функционирование агрегата.
Инверторный тип управления, свойственный современным холодильникам, обещает длительную и легкую эксплуатацию, а устройство обеспечит бесшумность работы. Наличие пускозащитного реле повышает работоспособность агрегата. Эта деталь активирует пусковую обмотку в момент подключения прибора и защищает компрессор от перегрева. По мере нагревания металлической детали в самом корпусе происходит автоматическое отключение системы.
Поэтому действие любого холодильника основано на передаче внутреннего тепла в окружающий воздух и постепенном охлаждении камеры. Этот эффект любой человек наблюдает в процессе ежедневного использования агрегата. Охлаждающее устройство поддерживает внутри корпуса постоянную температуру, что позволяет хранить продукты без опасения за их качество.
К сведению, любой современный холодильник имеет неодинаковую температуру в разных отделениях. Практически в каждом из агрегатов есть камера для заморозки, зона для , яиц, мясных продуктов.
Охлаждающее устройство может иметь неодинаковое число камер. Однокамерные агрегаты действуют за счет испарений фреона, проникающих из морозильного отделения в холодильный отсек. Вначале пар поступает в конденсатор, затем он превращается в жидкость и, проходя сквозь фильтр и капиллярную трубку, оказывается в емкости испарителя. Постепенное закипание фреона приводит к охлаждению холодильника. Цикличность охлаждения происходит до того момента, пока температурные показания не будут достаточными, после чего компрессор отключится.
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:
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
Чтобы произвести ремонт любой бытовой техники, необходимо знать, как она устроена, дабы не причинить вред устройству в процессе его эксплуатации. В данной статье мы расскажем о том, каков принцип работы и устройство холодильника, и опишем его элементы конструкции.
В современном быту, в основном, эксплуатируются агрегаты, работающие с компрессором, поэтому мы будем рассматривать именно данный принцип действия холодильника. Состоят они из следующих элементов:
Самое важное для понимания того, как работает холодильник, нужно понять факт того, что данный аппарат компрессного типа сам «создает» холод. Он возникает благодаря протекающему процессу внутри системы агрегата – хладагент отдает свое тепло, которое впоследствии выбрасывается во внешнюю среду. Как и говорилось выше, самым распространённым веществом для этого является «Фреон», который применяется в схемах данных холодильников.
Так вот, работа холодильника устроена на циклах, которые протекают следующим образом:
Данный цикл будет повторяться до тех пор, пока в холодильнике не образуется необходимая температура, заданная системной программой. Как только она упадет ниже запрограммированной отметки, цикл вновь возобновится.
Это, пожалуй, самая важная деталь, благодаря которой охлаждающий хладагент циркулирует по системе. В современных холодильниках применяется инверторное управление устройством, тем самым создатели добились продление жизни «двигателя» агрегата.
Для более эффективной функциональности применяют пускозащитное реле, которое направлено на защиту компрессора от перегрева. Оно отвечает за активирующий фактор пусковой обмотки. Так как компрессор имеет несинхронный вид работы, внутри него деталь из металла нагревается по мере работы, когда он достигает определенной температуры, реле произведет отключение системы, дабы предотвратить перегрев.
Единственное, что можно отметить, так это то, что на каждую камеру идет свой испарительный элемент, и эти оба отсека полностью изолированы друг от друга. Сам принцип работы двухкамерного агрегата заключается в том, что фреон, перед тем как поступить в камеру холодильника, сначала остужается испарителем в морозильной камере до определенной отметки, и только после остужения он поступает в вышеуказанный отсек, где забирает тепло, и все происходит по уже описанному выше циклу работы. Как только будет достигнута нужная температура, система останавливает компрессор холодильника.
Сегодня в быту намного чаще применяются двухкамерные агрегаты, в которых применяется один компрессор на всю систему. Однако имеются и двухкомпрессорные агрегаты с каждым отдельным «двигателем» на холодильную и морозильную камеры. Это позволяет выключать отдельный ненужный компрессор в случае необходимости и прекратить работу одной из камер без вреда работоспособности.
Принцип работы в данных агрегатах связан с тем, что они испаряют свою рабочую смесь. Зачастую для этого применяют аммиак. Циркуляция хладагента осуществляется при помощи его растворения в водной среде. После чего данная смесь элементов поступает в систему, и когда она попадет в так называемый дефлегматор, она разделяется на две первоначальные составляющие. Когда после данной реакции, аммиак будет использован, он попадает в конденсатор, где превращается в жидкость, и цикл вновь повторяется.
Однако данные типы холодильников в быту применяются крайне редко, так как сам по себе аммиак является ядовитым. Они используется как альтернативная замена компрессорным агрегатам, если не имеется возможность их установить.
Мы рассказали вам о том, каков принцип работы и устройство холодильника, какие они бывают по типам, и как протекает процесс работы. Данная статья сможет объяснить Вам, как устроен ваш агрегат, и поспособствует пониманию правильной эксплуатации устройства.
В двухкамерном холодильнике для получения низкой температуры (в морозильном отделении или в отделении для хранения замороженных продуктов) и плюсовой температуры (в отделении для хранения свежих охлаждённых продуктов) применяют различные схемы автоматизации. Наиболее простой считается схема автоматизации с общим регулирующим устройством.
Схема автоматизации двухкамерного домашнего холодильника с общим регулирующим устройством: НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор.
Холодильный агент подаётся через одно регулирующее устройство сначала в испаритель низкотемпературного отделения, а затем в испаритель высокотемпературной камеры. При таком способе питания испарителей холодильным агентом в испарителе низкотемпературной камеры происходит неполное испарение агента и парожидкостная смесь холодильного агента поступает в испаритель высокотемпературной камеры, где поддерживается более высокая температура.
Работой компрессора управляет терморегулятор, капилляр которого контактирует с испарителем низко- или высокотемпературной камер. В последнем случае в морозильном отделении образуется большой перепад температур. Для снижения перепада на испарителе вблизи капилляра термореле часто устанавливают температурный стабилизатор, в качестве которого используют электрический нагреватель мощностью в 6-10 вт.
ПО-пусковая обмотка двигателя, РО-рабочая обмотка двигателя, ЗР-защитное реле, ТС-температурный стабилизатор,Тр-терморегулятор, Н-противоконденсатное сопротивление, Эл-электролампа, Вл-выключатель лампы.
Электрическая схема автоматизации двухкамерного холодильника с температурным стабилизатором аналогична схеме, В отличии от электрической схемы автоматизации однокамерного холодильника при размыкании контактов термореле температурный стабилизатор включается, подогревает капилляр термореле, сокращая продолжительность стоянки компрессора. При этом перепад между температурами включения и выключения уменьшается. Постоянно включённый противоконденсатный электроподогреватель мощностью 15 вт. предохраняет от выпадания конденсата на наружную стенку камеры шкафа у дверного проёма морозильной камеры.
НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, ОЖ-отделитель жидкости, Кд-конденсатор.
Схема автоматизации с общим регулирующим устройством и отделителем жидкости исключает попадание жидкого фреона в компрессор. После дросселирования в регулирующем устройстве в испарителе низкотемпературной камеры происходит неполное испарение холодильного агента и в отделитель жидкости попадает парожидкостная смесь. Частицы жидкого агента, отделившись от паров, осаждаются в низкой части отделителя, а затем поступают в испаритель высокотемпературной камеры, где жидкость полностью выкипает. Пары холодильного агента из испарителя и верхней части отделителя жидкости отсасывается компрессором.
Компрессор управляется терморегулятором, капилляр которого прижат к испарителю низкотемпературной камеры. При схеме с одной температурой кипения в двух испарителях и двух испарителях поддержание разного температурного режима в двух камерах холодильника затруднительно.
Электрическая схема автоматизации аналогична схеме, двухкамерного холодильника с температурным стабилизатором. Отличие состоит в том, что в схеме отсутствует температурный стабилизатор.
Рассмотрим схемы автоматизации двухкамерных холодильников с разными температурами кипения фреона в испарителях.
НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, Др-дроссель, Кд-конденсатор.
В схеме автоматизации с общим регулирующим устройством перед высокотемпературным испарителем (ВТИ) и дросселем перед низкотемпературным испарителем (НТИ) холодильный агент дросселируется в регулирующем устройстве и заполняет ВТИ. Вторично понижая давление в дросселе «до себя», агент из ВТИ поступает в НТИ. Такая схема надёжно обеспечивает поддержание требуемых температур в каждой камере.
Электрическая схема этого холодильника аналогична
НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, СВ-соленеидный вентиль, Кд-конденсатор, Тр1, Тр2-терморегуляторы.
В схеме автоматизации с подачей холодильного агента в каждый испаритель через самостоятельное регулирующее устройство работой компрессора управляет терморегулятор, капилляр которого закреплён на низкотемпературном испарителе. Работой солиноидного вентиля перед регулирующим устройством высокотемпературного испарителя управляет другой терморегулятор.
Электрическая схема такого холодильника приведена ниже.
ПО-пусковая обмотка двигателя, РО-рабочая обмотка двигателя, ПР-пусковое реле, ЗР-защитное реле, Тр1-терморегулятор камеры охлаждения, Тр2-терморегулятор морозильной камеры, СВ-соленоидный вентиль, Н-противоконденсатное сопротивление, Эл-электролампа, Вл-выключатель лампы.
При понижении температуры испарителя и соответственно воздуха в камере охлаждения контакты терморегулятора размыкаются, выключая соленоидный вентиль. Подача холодильного агента в высокотемпературный испаритель прекращается, однако компрессор продолжает работать, если замкнуты контакты терморегулятора низкотемпературного испарителя.
При понижении температуры испарителя и соответственно воздуха в морозильной камере контакты второго термореле, разрывая цепь питания электродвигателя компрессора. В схеме также имеется постоянно включенный противоконденсатный электроподогреватель.
Наиболее удачной, на мой взгляд, является схема автоматизации двухкамерного холодильника с общим регулирующим устройством и соленоидным вентилем.
НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, Др-дроссель, ОЖ-отделитель жидкости, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор,СВ-соленеидный вентиль, Кд-конденсатор, Тр1, Тр2-терморегуляторы.
В схеме использовано общее регулирующее устройство и отделитель жидкости. Перед высокотемпературным испарителем имеется дроссель «после себя». При закрытом соленоидном вентиле холодильный агент дросселируется в регулирующем вентиле и заполняет отделитель жидкости. Проходя затем через дроссель, холодильный агент заполняет испаритель в камере охлаждения, откуда поступает в испаритель морозильной камеры.
Когда ВТИ охладится до заданной температуры, его терморегулятор включает соленоидный вентиль. Холодильный агент, преодолевая меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению дросселем, поступает в НТИ.
При охлаждении низкотемпературного испарителя до заданной температуры его терморегулятор останавливает компрессор.
Ниже приведены технологическая и электрическая схемы двухкамерного холодильника с автоматическим размораживанием испарителей парами холодильного агента.
а-технологическая схема: НТИ-низкотемпературный испаритель, ВТИ-высокотемпературный испаритель, РУ-регулирующее устройство, Км-компрессор, Тр-терморегулятор, СВ-соленеидный вентиль, Кд-конденсатор, Эн-электронагреватель.
б-электрическая схема: ПО-пусковая обмотка двигателя, РО-рабочая обмотка двигателя, ПР-пусковое реле, ЗР-защитное реле, Тр-терморегулятор, СВ-соленоидный вентиль, Н-нагреватель, Н1-температурный стабилизатор, ДФ-дефростатор.
Соленоидный вентиль автоматически включается при замыкании контактов дефростатора, которое происходит периодически с помощью электродвигателя дефростатора мощностью 2.5 вт, постоянно включенного в сеть. Одновременно включается электронагреватель.
Сжатые компрессором пары холодильного агента, минуя конденсатор, через соленоидный вентиль по специальной трубке поступают сначала в испаритель морозильной камеры, а затем в испаритель камеры охлаждения и подогревают их, вызывая таяние снеговой шубы. Пары фреона, отдавая тепло холодным стенкам испарителя, конденсируются. Во избежание попадания жидкого агента в компрессор его выпаривают электронагревателем, установленном на выходе из ВТИ.
После оттаивания снеговой шубы контакты дефростатора размыкаются с помощью электродвигателя. При этом выключается соленоидный вентиль и электронагреватель. При этом выключается сроленоидный вентиль и электродвигатель. Агрегат начинает работать в нормальном режиме, управляемый терморегулятором. Температурный стабилизатор, находящийся в цепи рабочей обмотки электродвигателя компрессора, выключается при размыкании контакта терморегулятора.
