Холодильник для чего используется
Эволюция холодильника – от ящика под окном до охлаждающего желе
Содержание
Содержание
Когда-то древний человек построил свой первый дом, принес свою добычу и закопал ее в землю про запас. Примерно как-то так и началась история современных холодильников…
Сейчас сложно даже представить жизнь без холодильника. Между тем, история его появления и развития до современного, всем привычного прибора, довольно длинна и любопытна. Конечно, сначала не было ни розетки, ни просторной охлаждающей камеры с прозрачными полочками. Если заглянуть в совсем древнейшие времена, то наши предки складывали припасы в вырытую ямку, колодец или ближайший пруд. Позже, со строительством домов появились погреба, которые заменяли человечеству холодильник очень долгое время.
Лед и кроличьи шкурки
Однако настоящий холодильник – это никакой не погреб, а охлаждающая коробка или целый шкаф. Сначала была коробка. В начале XIX века предприниматель из Америки по имени Томас Мур организовал стартап по продаже сливочного масла. Дела его шли неплохо, если не считать того прискорбного факта, что доставлять масло из пасторальных сельских окраин в Вашингтон было трудно – масло таяло. Тогда предприниматель, одаренный дюжей смекалкой, соорудил из листов стали коробку для масла и обернул ее… кроличьими шкурками. Впечатляющий агрегат вместе с маслом размещался в ящике, засыпанном льдом. Он получил гордое название рефрижератор, то есть охлаждатель.
Возиться с настоящим льдом и уж тем более кроличьими шкурками было не очень удобно. Лед еще надо где-то доставать, так почему бы не изобрести лед искусственный? Вооружившись этой идеей, великие умы приступили к изобретению охлаждающей машины. Открытия последовали одно за другим. В 1850 году Джон Горри, врач и по совместительству изобретатель из США, демонстрирует аппарат для создания искусственного льда при помощи технологии компрессионного цикла. Кстати, компрессоры используются при изготовлении холодильников до сих пор.
Эфир, вода и медные трубы
Приручение холода волновало не только умы предприимчивых американцев. Использование компрессора и аммиака для охлаждения немало занимало Карла фон Линде, изобретателя из Германии. Ему пришло в голову, что охлаждение жидкости или воздуха в замкнутом пространстве эффективнее, нежели искусственный лед. Ученый создает холодильную машину, работающую за счет циркуляции охлаждающей жидкости по трубам. Этим изобретением незамедлительно заинтересовались фабрики по изготовлению пищевых продуктов и пивоварни. Однако было еще непонятно, как использовать премудрости физики, касающиеся тепла и холода, в быту.
Примерно в то же время ученый из Франции Фердинанд Карре работает с другим типом холодильной машины. В ней охлаждение происходит благодаря абсорбции аммиака. Только представьте – долгое время в качестве хладагентов использовались серная кислота и аммиак! Вместе со своим братом Эдмондом Карре ученый создает шкафообразное устройство по производству искусственного льда – поистине первый холодильник. Охлаждающий шкаф производит фурор на Всемирной лондонской выставке 1862 года. Начало положено.
К сожалению, в массовое производство этот продукт инженерной мысли не поступил. Во-первых, весил он ужасающе много. Современные холодильники, конечно, тоже трудно поднять в квартиру, но первый холодильный шкаф превзошел их все. Во-вторых, он требовал сложного обслуживания. И кстати, был довольно опасен из-за сомнительных хладагентов.
Мечта американских домохозяек
Еще целых полстолетия понадобилось физикам, инженерам и энтузиастам изобретателям, чтобы охлаждающий шкаф поместился на кухне. Мало кто знает, но даже Альберт Эйнштейн приложил руку к созданию бытового холодильника – он совершенствовал холодильники абсорбционного типа. Сколько же великих умов работали над тем, чтобы мы нам было куда выгружать покупки из магазина!
В начале XX века безопасный холодильник, работающий от электрической сети, наконец осчастливил американских домохозяек. Дедушка привычных нам холодильников от General Electric перестал реветь, как турбина самолета, а специальный колпак скрыл все пугающие обывателя технические детали. Первые холодильники были желанны и престижны, как сегодняшний iPhone, и стоили столько же.
В СССР первые холодильники увидели свет в 1937 году, а серийное производство началось еще спустя два года. Линейка холодильников «Москва» стала легендой в 50-е благодаря невероятной долговечности. Но в середине прошлого века столь желанный бытовой прибор был далеко не у каждой советской семьи. Большинство довольствовалось «хрущевским холодильником» – маленьким шкафчиком под окном, в котором зимой благодаря тонкой уличной стенке можно было охлаждать продукты. Сейчас нам даже трудно представить, как наши прабабушки и прадедушки обходились без электрического холодильника.
Прирученный холод
Первые бытовые холодильники уже очень походили на наши с вами агрегаты. Но кое-кто, конечно, изменилось. В 30-е вместо опасных хладагентов стали использовать куда более безобидные фреоны, изобретены морозильные камеры. Увеличился объем хранения. Если первые отечественные холодильники предлагали всего 120 литров общего полезного объема, то теперь не составляет труда купить большой холодильник на все 500 литров. Также появилась возможность делать холодильники, умеренно потребляющие электроэнергию. Постепенно менялся и дизайн – на смену брутальному нержавеющему металлу пришли пластик и прозрачные элементы, всевозможные удобные полочки и подставки для продуктов.
С годами совершенствовалась электроника, и холодильник словно попал на передачу «Тачка на прокачку». В нем появились сенсорные панели, телевизоры, миникомпьютеры и связь с Интернетом (привет, «Интернет вещей»). Уже сейчас вы можете приобрести холодильник, управляемый со смартфона.
Умный и экологичный
Как и любая современная техника, холодильники стремятся стать умнее. Сегодня в моде устройства, которые будут производить оценку свежести хранящихся продуктов и даже советовать хозяйке, что можно приготовить из имеющихся запасов. Как это возможно? Специалисты Microsoft разрабатывают систему для анализа содержимого холодильника при помощи обработки изображений. Благодаря машинному обучению эта система сможет распознавать различные типы продуктов.
Smart холодильники также научатся самостоятельно заказывать еду в Интернете. Больше никаких утомительных походов в супермаркет! Плохая новость для тех, кто любит перекусить в тайне от домочадцев – холодильники оснастят камерой наблюдения. Эти новшества уже активно внедряются в суперновые модели холодильников от Samsungи LG.
Среди новых функций холодильника будущего дизайнеры видят даже выращивание свежей зелени. Green Fortune совместно с Whirlpool представили концепцию холодильника с камерой-огородом. Купленный салат не будет уныло увядать в темноте холодильника – пусть он продолжает расти и дольше остается свежим. В камере-огороде созданы все условия для этого – и освещение, и полив.
Удивительно, мир технологий так быстро меняется, а наш холодильник, как и сто лет назад, похож на громоздкий шкаф. Дизайнеры Electroluxпредложили другой подход. Взгляните на«Bio Robot» – устройство, в котором нет ни дверей, ни привычных полочек. Это светящееся зеленое желе, куда можно погружать продукты для охлаждения.
Биополимерный гель, который является основой этого холодильника, не обладает запахом, не липнет к продуктам и рукам и вообще не тратит электричество. Размещайте «Bio Robot» вертикально, горизонтально или даже на потолке. Одно непонятно – как в такой холодильник поставить кастрюльку с борщом? Другая концепция от Electrolux– футуристичные подвесные энергоэффективные контейнеры.
Больше не нужно искать для холодильника подходящий угол. Просто развесьте маленькие контейнеры и задайте индивидуальную температуру хранения для каждого. Остается только ждать, когда эти революционные проекты воплотятся в жизнь и изменят нашу реальность.
Очевидно, холодильники будущего не станут зависеть от электричества, будут изготавливаться из переработанных материалов, а «эко» окажется любимой приставкой изготовителей рефрижераторов. Ждите появления умных холодильников, которые будут блокироваться после шести вечера!
Как работает холодильное оборудование?
Содержание
Содержание
Вы никогда не задумывались, почему в холодильнике — холодно, и что общего у морозильного шкафа и кондиционера? В этом материале разбираемся, как работает холодильное оборудование.
Замечали, что, когда вы выходите из душа, вам всегда прохладно? Дело в том, что влага при испарении поглощает тепло. А при конденсации, наоборот, тепло выделяется. На этих явлениях и основан принцип действия паровых компрессорных холодильных машин– в них по замкнутому кругу двигается специальная жидкость (хладагент). Хладагент испаряется в испарителе и конденсируется в конденсаторе. При этом испаритель охлаждается, а конденсатор греется.
Чтобы хладагент испарялся и конденсировался в нужных местах, в холодильном контуре должны присутствовать еще два элемента – компрессор и дросселирующее устройство.
Компрессор сжимает газообразный хладагент в конденсаторе, где он под действием высокого давления переходит в жидкую форму, выделяя тепло. А дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) затрудняет движение хладагента и поддерживает высокое давление в конденсаторе. После дросселя давление в контуре намного ниже, и попавший туда хладагент начинает испаряться внутри испарителя, поглощая тепло. Далее он, уже в газообразном виде, снова попадает в компрессор, и цикл повторяется.
Многие холодильные установки комплектуются дополнительными элементами.
Фильтр-осушитель устанавливается перед дросселирующим устройством. Его задачей является извлечение из хладагента воды и механических частиц. При его отсутствии капилляр может засориться или замерзнуть.
Терморегулятор (термостат) выключает компрессор при достижении необходимой температуры.
Ресивер повышает эффективность холодильной установки. Без терморегулирущего вентиля (с капиллярной трубкой) скорость выработки холода является постоянной. И, если она будет слишком большой, компрессор будет часто включаться–выключаться, а если слишком маленькой — охлаждение будет идти слишком долго. Использование ТРВ позволяет изменять скорость охлаждения в больших пределах, но требует наличия ресивера для компенсирования колебаний расхода хладагента.
Различные датчики температуры и давления, управляемые электроникой регуляторы давления и клапаны используются для повышения эффективности устройства и поддержания специфических режимов работы.
Из холода в жар
Чаще всего холодильная машина используется именно для охлаждения — испаритель расположен в охлаждаемом объеме, а конденсатор вынесен в окружающую среду. Так работают кондиционеры, холодильники и морозильники. Но холодильный контур не только поглощает тепло на испарителе, но и выделяет его на конденсаторе. Нельзя ли использовать холодильную машину «наоборот» — для обогрева, расположив конденсатор в обогреваемом помещении, а испаритель вынеся наружу?
Еще как можно. Холодильная машина использует электроэнергию не для непосредственного нагрева (как ТЭН), а для переноса тепла, поэтому эффективность ее выше, чем у обычного электронагревателя. Многие современные кондиционеры могут работать «наоборот», используя теплообменник внутреннего блока как конденсатор, а теплообменник внешнего блока – как испаритель. В таком режиме на 1 кВт потребленной мощности кондиционер может произвести 2–6 кВт тепла. Греть комнату кондиционером может быть значительно выгоднее, чем электрообогревателем!
В местах с более холодным климатом в последнее время все большую популярность получают тепловые насосы – паровые компрессорные холодильные машины, у которых испаритель помещен под землю на глубину, большую глубины промерзания. Поскольку там всегда сохраняется положительная температура, эффективность теплового насоса не зависит от времени года. Такие устройства намного экономичнее электрических обогревателей и могут использоваться для отопления жилища круглый год при любой температуре. К сожалению, высокая стоимость тепловых насосов пока препятствует их популярности.
Виды компрессоров
Поршневые компрессоры устанавливаются в основном в холодильниках и морозильниках. В большинстве моделей поршень приводится в движение обычным электродвигателем, двигающим поршень через шатунно-кривошипный, кулачковый или кулисный механизм.
Существуют также электромагнитные (линейные) поршневые компрессоры. В них цилиндр расположен внутри катушки, создающей электромагнитное поле, которое приводит в движение поршень.
Поршневые компрессоры способны создавать высокое давление, обеспечивая большой перепад температур на испарителе и конденсаторе. Кроме того, обычный поршневой компрессор имеет достаточно простую конструкцию, не требующую высокой точности изготовления деталей, соответственно стоят они недорого. Однако недостатков у поршневых компрессоров тоже хватает:
Поэтому поршневой компрессор можно повторно запускать только через несколько минут после остановки, когда давление в системе выровняется. Защитой от повторного пуска снабжены далеко не все модели, поэтому холодильное оборудование рекомендуется подключать через реле времени с задержкой включения в 5–10 минут.
Ротационные компрессоры (иногда называемые роторными) создают давление за счет изменяющегося зазора между вращающимся ротором и корпусом компрессора.
Существуют различные модификации этого вида компрессоров — с эксцентричным ротором, с подвижными лепестками, с качающимся ротором, спиральный и т. п.
Все они обладают небольшими габаритами, низким уровнем шума и увеличенным ресурсом за счет снижения количества подвижных деталей. К недостаткам этого вида можно отнести сложность изготовления (ротор и корпус должны быть изготовлены с высокой точностью) и низкое максимальное давление. Такие компрессоры чаще используются в климатической технике, для которой не требуется создавать очень низкую температуру.
Ротационными и поршневыми список компрессоров не исчерпывается — существуют еще центробежные, винтовые, кулачковые и другие. Но в бытовой технике они используются реже.
Вне зависимости от вида компрессор может быть неинверторным (стандартным) или инверторным. У обычных компрессоров скорость вращения двигателя постоянна, для поддержания заданной температуры он периодически включается и выключается. В инверторных компрессорах двигатель подключен через частотный преобразователь (инвертор), с помощью изменения частоты напряжения меняющий скорость вращения электродвигателя. Такой компрессор поддерживает заданную температуру выставлением нужной скорости вращения. Инверторные компрессоры дороже, но экономичнее, эффективнее и имеют больший ресурс.
Типы хладагентов
Чем ниже температура кипения хладагента, тем более низкую температуру можно получить на испарителе холодильной машины. Однако, понизить температуру в морозильнике, просто поменяв фреон на более «холодный», скорее всего, не выйдет — хладагенты с низкой температурой кипения требуют большего давления для конденсации. Компрессор, рассчитанный на фреон с высокой температурой кипения, просто не сможет создать такое давление. Поэтому при замене хладагента следует придерживаться рекомендаций из инструкции, и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.
В бытовых устройствах чаще всего используются следующие хладагенты:
Фреон R22 (хладон 22, хлордифторметан) до недавних пор часто использовался в холодильных и морозильных установках. Обладает достаточно низкой температурой кипения (-40,8°С), при утечке возможна дозаправка системы. Однако из-за вреда, наносимого окружающей среде (разрушение озонового слоя) R22 в последнее время используется редко, а во многих странах вообще запрещен.
R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологичного R134. Его преимуществами являются низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования – холодильники, использующие этот фреон, дешевле и экономичнее. Однако из-за высокой температуры кипения (-12°С) заправленную им технику нельзя использовать на улице при отрицательных температурах.
Следует также помнить о том, что каждый тип фреона требует использования определенного вида масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) приводятся в сопроводительной документации к фреону. Использование других масел может привести к поломке компрессора.
Как видно, ничего сложного в холодильной технике нет, а понимание принципов ее работы может значительно продлить жизнь технике, позволить сэкономить на электроэнергии и уберечь от неправильных действий, могущих привести к поломке прибора.
Холодильник
Холоди́льник — устройство, поддерживающее низкую температуру в теплоизолированной камере. Применяется обычно для хранения пищи или предметов, требующих хранения в прохладном месте. Бытовой холодильник имеется почти в каждой семье в развитых странах. Работа холодильника основана на использовании холодильной машины, переносящей тепло из рабочей камеры холодильника наружу, где оно рассеивается во внешнюю среду. Существуют также коммерческие холодильники с большей холодопроизводительностью, которые используются на предприятиях общественного питания и в магазинах и промышленные холодильники, объём рабочей камеры которых может достигать десятков и сотен кубометров, они используются, например, на мясокомбинатах, промышленных производствах.
Холодильники могут подразделяться на два вида: среднетемпературные камеры для хранения продуктов и низкотемпературные морозильники.
Морозильник — отдельный прибор или составная часть холодильника, предназначенный для замораживания и хранения продуктов питания. Температура в морозильнике составляет обычно −18 °C. В последнее время наибольшее распространение получили двухкамерные холодильники, включающие в себя оба компонента. Первые двухкамерные холодильники были выпущены фирмой «Дженерал Электрик».
Содержание
История создания
Помещения для хранения продуктов, наполняемые льдом, появились несколько тысяч лет назад. Для императора Нерона слуги заготавливали на замерзших водоемах в горах снег и лёд. Южная Европа долгое время даже не подозревала того, что снег и лед способны принести пользу в хозяйстве. Знаменитый путешественник и купец Марко Поло после длительного пребывания в Китае написал книгу, в которой описал все достоинства льда и снега.
Начиная с XVIII века ёмкости из фаянса и фарфора заполнялись бутылками с вином, после чего сверху укладывали колотый лёд. Своеобразный холодильник подавали прямо к столу.
В России широко использовались ледники, которые представляли собой сруб, врытый в землю. Набитый большим количеством снега и льда, укрытый толстым настилом, поверх которого была насыпана земля и уложен дерн, такой ледник позволял хранить длительное время скоропортящиеся продукты.
В 1686 году итальянец Франческо Прокопио открыл в Париже кафе Прокоп, которое пользовалось популярностью у парижан за счёт того, что в нём продавали замороженные щербеты и мороженое.
Массово использовались в середине XIX века домашние ледники. Внешне их невозможно было отличить от обычных кухонных шкафов. Кроличьи шкурки для теплоизоляции уже не использовались, вместо них засыпались опилки и пробка. Отсек, который заполнялся льдом, в одних моделях был под камерой для продуктов, а в других над ней. Через кран талая вода сливалась в специальный поддон.
В 1857 году австралиец Джеймс Харрисон стал применять холодильные камеры, работающие с использованием компрессора, в пивоваренной и мясообрабатывающей промышленности.
В 1857 году был создан первый железнодорожный вагон-холодильник.
Французский учёный Фердинанд Карре в 1858 году придумал, как за счёт абсорбции аммиака можно получать искусственный холод — придумал первую абсорбционную холодильную машину. Несмотря на то, что его способ был очень удачным, об изобретении забыли на несколько десятилетий.
В начале XX века в Москве была открыта фирма, которая предлагала всем желающим агрегат под названием «Эскимо». Данный агрегат был изготовлен по принципу предложенному Фердинандом Карре. При своих больших габаритах, агрегат не издавал громкого шума и был универсальным. Для работы необходимы были уголь, дрова, керосин или спирт. Один цикл работы «Эскимо» позволял получить 12 кг льда.
В 1879 году аристократ из Германии Карл фон Линде изобрёл устройство с компрессором, для работы которого он использовал аммиак. Благодаря его холодильной машине появилась возможность производить лёд в огромном количестве. Данные агрегаты сразу же закупили многие бойни и фабрики, изготавливающие пищевые продукты. Принцип работы представлял собой циркуляцию холодного рассола по системе труб, которая была разветвлена, таким образом помещение, в котором хранились продукты, охлаждалось. Данное изобретение позволило многим предпринимателям открывать холодильные склады больших размеров. [2]
Первый бытовой электрический холодильник был создан в 1913 году. Как и промышленные холодильники, он работал с использованием принципа теплового насоса. В первых бытовых холодильниках в качестве охлаждающей жидкости использовались достаточно токсичные вещества.
В 1926 году Альберт Эйнштейн со своим прежним студентом Лео Силардом предложили вариант конструкции абсорбционного холодильника, именуемого эйнштейновским.
В 1926 году датский инженер Кристиан Стинструп представил миру бесшумный, безвредный и долговечный холодильник, предназначенный именно для дома. Герметичный колпак скрывал как электродвигатель холодильника, так и его компрессор. General Electric приобрела патент на его изобретение.
Первая получившая широкое распространение модель холодильника Monitor-Top была произведена фирмой General Electric в 1927 году. General Electric продала более 1 млн экземпляров Monitor-Top.
С 1930 года в качестве хладагента в бытовых холодильниках применяется фреон. В 1940-е годы в холодильниках появляются морозильные отделения, также возникают обособленные морозильные шкафы. В 1950—1960-е годы на рынок выходят холодильники с функцией размораживания.
В СССР первые образцы бытового холодильника производятся в 1937 году. Серийный выпуск холодильников ХТЗ-120 начался в 1939 году на Харьковском тракторном заводе. Ёмкость камеры составляла 120 литров, до начала Великой Отечественной войны выпущено несколько тысяч экземпляров.
К 1962 году холодильники имели: в США — 98,3 % семей, в Италии — 20 %, а в СССР — 5,3 % семей. [4]
К концу 2007 года, лидирующие позиции на рынке холодильников заняли следующие компании [5] : Miele, BSH Bosch und Siemens Hausgeräte (Германия, торговые марки Bosch, Gaggenau, Neff, Siemens); General Electric, Whirlpool (США, торговые марки Whirlpool, Maytag); Electrolux Group (Швеция, торговые марки AEG- Electrolux, Electrolux, Zanussi); Indesit Company (Италия, торговые марки Ariston, Indesit, Stinol); Candy Group (Италия, торговые марки Candy, Hoover); Gorenje (Словения); «Атлант» (Беларусь). Также расширяли свое присутствие на рынке: Arcelik (Турция, торговые марки Beko, Blomberg); LG Electronics (Корея, торговая марка LG); Samsung Electronics (Корея, торговая марка Samsung); Matsushita Electric Industrial (Япония, торговая марка Panasonic); Sharp Electronics (Япония, торговая марка Sharp).
В 90-е годы в России были популярны холодильники отечественной марки «Стинол» (Липецк).
Типы холодильных агрегатов по принципу действия
Устройство и принцип действия компрессионного холодильника
Теоретической основой, на которой построен принцип работы холодильников, является второе начало термодинамики. Охлаждающий газ в холодильниках совершает так называемый обратный цикл Карно. При этом основная передача тепла основана не на цикле Карно, а на фазовых переходах — испарении и конденсации. В принципе возможно создание холодильника, использующего только цикл Карно, но при этом для достижения высокой производительности потребуется или компрессор, создающий очень высокое давление, или очень большая площадь охлаждающего и нагревающего теплообменника.
Основными составляющими частями холодильника являются:
Компрессор засасывает из испарителя хладагент в виде пара, сжимает его (при этом температура хладагента повышается) и выталкивает в конденсатор. В бытовых холодильниках используются герметичные поршневые мотор-компрессоры. В таких компрессорах электродвигатель располагается внутри корпуса компрессора, что позволяет предотвратить утечки хладагента через уплотнение вала. Для поглощения вибраций применяется подвеска компрессора. Подвеска компрессора может быть наружной, когда на пружине подвешивается корпус компрессора, или внутренней, когда подвешен двигатель компрессора внутри корпуса. В современных бытовых холодильниках наружная подвеска не применяется, так как она хуже поглощает вибрации компрессора, который к тому же производит больше шума. Для смазки компрессора применяют специальные рефрижераторные масла. Стоит отметить, что масло и хладагент хорошо растворяются друг в друге.
В конденсаторе нагретый в результате сжатия хладагент остывает, отдавая тепло во внешнюю среду, и при этом конденсируется, то есть превращается в жидкость, поступающую в капилляр. В бытовых холодильниках чаще всего применяются ребристо-трубные конденсаторы, в качестве оребрения применяется стальная проволока или стальной лист с прорезями. Охлаждение конденсаторов обычно естественное, за исключением холодильников больших объёмов.
Жидкий хладагент под давлением через дросселирующее отверстие (капилляр или терморегулируемый расширительный вентиль) поступает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, за счёт чего происходит охлаждение внутреннего пространства холодильника. Испарители бытовых холодильников чаще всего листотрубные, сваренные из пары алюминиевых листов. Испаритель морозильной камеры часто совмещён с её корпусом, в то время как испаритель холодильной камеры (в холодильниках с двумя испарителями) располагают на задней стенке камеры.
Таким образом, в конденсаторе хладагент под воздействием высокого давления конденсируется и переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе под воздействием низкого давления вскипает и переходит в газообразное, поглощая тепло.
Терморегулируемый расширительный вентиль необходим для создания необходимой разности давлений между конденсатором и испарителем, при которой происходит цикл теплопередачи. Он позволяет правильно (наиболее полно) заполнять внутренний объём испарителя вскипевшим хладагентом. Пропускное сечение ТРВ изменяется по мере снижения тепловой нагрузки на испаритель, при понижении температуры в камере количество циркулирующего хладагента уменьшается.
В бытовых холодильниках чаще всего вместо ТРВ используется капилляр. Он не меняет своё сечение, а дросселирует определённое количество хладагента, зависящее от давления на входе и выходе капилляра, его диаметра, длины и типа хладагента.
Большое значение имеет чистота хладагента: вода и примеси могут засорить капилляр или повредить компрессор. Примеси могут образовываться в результате коррозии внутренних стенок трубопроводов холодильника, а влага может попасть при заправке холодильника, либо проникнуть через неплотности (особенно в холодильниках с открытым компрессором). Поэтому при заправке тщательно соблюдается герметичность, перед заправкой контур вакуумируется. В каждом холодильнике имеется фильтр-осушитель, который устанавливается перед капилляром.
Обычно также присутствует теплообменник, выравнивающий температуру на выходе из конденсатора и из испарителя. В результате к дросселю поступает уже охлаждённый хладагент, который затем ещё сильнее охлаждается в испарителе, в то время как хладагент, поступивший из испарителя подогревается, прежде чем поступить в компрессор и конденсатор. Это позволяет увеличить производительность холодильника, а также предотвратить попадание жидкого хладагента в компрессор. [6]
Принцип действия абсорбционного холодильника
Так же, как и в компрессионном, в абсорбционном холодильнике охлаждение рабочей камеры происходит за счёт испарения хладагента (чаще всего аммиака). В отличие от компрессионного холодильника, циркуляция хладагента происходит за счёт его растворения (абсорбции) в жидкости, обычно в воде. В одной единице объёма воды может быть растворено до 1000 ед. объёма аммиака. Насыщенный раствор аммиака из абсорбера поступает в генератор (десорбер), а затем в дефлегматор, где разлагается на аммиак и воду. Газообразный аммиак сжижается в конденсаторе и снова поступает в испаритель, а очищенная от аммиака вода поступает в абсорбер.
Для циркуляции воды в системе могут применяться разнообразные приспособления, например струйные насосы, что позволяет обойтись без движущихся частей. В систему холодильника добавляется также инертный к компонентам системы газ, например водород. В этом случае давление во всей системе почти одинаково, а испарение хладагента происходит за счёт изменения парциального давления.
Помимо аммиака и воды, могут использоваться и другие пары веществ — например, раствор бромистого лития, ацетилен и ацетон. Преимущества абсорбционных холодильников — бесшумность работы, отсутствие движущихся механических частей, возможность работы от нагрева прямым сжиганием топлива, недостатки — плохие удельные показатели хладопроизводительности на единицу объёма, чувствительность к положению в пространстве, а также недолговечность: трубопроводы такого холодильника относительно быстро засоряются продуктами коррозии. Кроме того, холодильный агрегат содержит ядовитый аммиак и горючий водород. Такие холодильники практически не используются в современных квартирах, но распространены в местах, где нет круглосуточного доступа к электричеству: например в домах на колёсах, где они работают от электричества на стоянках в кемпингах, а в пути работают от сжигания природного газа. Кроме того, абсорбционные агрегаты часто используются в промышленных холодильниках в тех случаях, когда более выгодно использовать энергию сгорания газа, а не электричество. Наиболее эффективно их использование в промышленности совместно с когенерационными установками, что позволяет утилизировать избыточное тепло и повысить КПД. В этом случае речь идет о так называемой тригенерации. Помимо этого, абсорбционные машины позволяют использовать сбросное тепло.
Принцип действия термоэлектрического холодильника
В основе работы термоэлектрического холодильника лежит Эффект Пельтье — когда при прохождении тока через контакт двух разнородных проводников в направлении контактной разности потенциалов происходит перенос тепловой энергии так, что один из этих «разнородных» проводников охлаждается, а второй нагревается за счет тепловой энергии от первого и электрической энергии прошедшего электрического тока. Холодильник на элементах Пельтье бесшумен, надёжен и долговечен, но большого распространения не получил из-за дороговизны охлаждающих термоэлектрических элементов. Ещё одним минусом является зависимость холодопроизводительности от температуры окружающей среды. Тем не менее, сумки-холодильники, небольшие автомобильные холодильники и кулеры питьевой воды часто делаются с охлаждением от элементов Пельтье.
Принцип действия холодильника на вихревых охладителях
Охлаждение осуществляется за счёт расширения предварительно сжатого компрессором воздуха в блоках специальных вихревых охладителей.
Распространения не получил из-за большой шумности, необходимости подвода сжатого (до 10-20 Атм) воздуха и очень большого его расхода, низкого коэффициента полезного действия. Достоинства — безопасность (так как не используется электричество и нет ни движущихся механических частей, ни опасных химических соединений в конструкции) долговечность, надёжность.
Устройство холодильного шкафа
Теплоизоляция
Стенки холодильного шкафа двойные, промежуток между стенками заполняется теплоизолирующими материалами: минеральной ватой, вспененным полистиролом или полиуретаном. От качества теплоизоляции зависит энергопотребление холодильника.
Полки
Продукты в холодильнике размещают на полках. Полки могут быть решетчатыми, что облегчает циркуляцию воздуха, либо стеклянными, позволяющими изолировать отделения друг от друга.
Дверь
С внутренней стороны двери для экономии места расположены дополнительные полки. На этих полках обычно хранят продукты в бутылках, консервы, а также яйца. Иногда на двери холодильника может располагаться ёмкость для напитков с выведенным на наружную поверхность патрубком с затвором, что позволяет использовать холодильник в качестве кулера. Во многих холодильниках навес двери съёмный, позволяющий выбрать направление открывания двери.
Уплотнитель двери
Для предотвращения попадания тёплого воздуха через щели между корпусом холодильника и дверью служит уплотнитель. Уплотнители современных холодильников имеют магнитную вставку, что позволяет отказаться от механических затворов на двери холодильника.
Циркуляция воздуха в камерах
Холодильники бывают с естественной и искусственной циркуляцией воздуха. В последнем случае часто применяется так называемая технология «No Frost» — когда испаритель отделён от основной камеры и сообщение воздушных потоков между испарителем и камерой осуществляется с помощью вентилятора. Благодаря этому удаётся избавиться от намерзания «шапки» инея на испарителе благодаря предварительному осушению воздуха, а также оттаиванию инея с испарителя без повышения температуры в камере. В некоторых холодильниках имеются специальные системы контроля за температурой и влажностью.
Автоматика и электрооборудование
Бытовые холодильники обычно работают циклично, периодически включаясь и выключаясь. Моментами включения и выключения управляет термодатчик. Это может быть механический термодатчик сильфонного типа, либо электронный. Для обеспечения правильного запуска двигателя используются пусковые и защитные реле, которые часто объединяют в один прибор. Дополнительно холодильники могут оснащаться системами оттаивания, предотвращающими образование инея на испарителе. Для освещения холодильной камеры устанавливаются лампы небольшой мощности, которые включаются при срабатывании датчика открытия двери. Некоторые холодильники оснащены сигнализацией открытия двери, которая срабатывает по таймеру, чтобы предотвратить потери холодного воздуха если дверь холодильника забыли закрыть.
В начале XXI века на рынке появились так называемые интернет-холодильники — холодильники, в корпусе которых расположен также подключенный к интернету компьютер, экран которого выведен на дверцу.
Компоновка
Существует четыре схемы компоновки холодильников [источник не указан 918 дней] :
Обозначения
На холодильниках обозначают температурный режим морозильной камеры в виде нескольких снежинок:
По уровню потребления электроэнергии холодильники делятся на классы: (самый низкий) A++, A+, A, B, C, D, E, F, G (самый высокий).
Технические характеристики холодильников
Эксплуатация холодильников
Для сохранения свежести продуктов необходимо соблюдать правила хранения продуктов в холодильнике. Современные холодильники имеют множество камер, предназначенных для хранения различных продуктов: в каждой камере поддерживается температура, оптимальная для того или иного типа продуктов. Но даже в простых холодильниках с естественной циркуляцией воздуха температура на полках различается, поэтому необходимо правильно размещать продукты.
В наиболее холодных (температура около 0 °C) зонах размещают скоропортящиеся продукты: свежее мясо, рыбу, и т. д. Готовые блюда (салаты, кисели и т.д) наоборот нужно хранить в отделениях с более высокой температурой (около 8 °C). Продукты с резким запахом (мясо, рыбу, некоторые фрукты), или продукты, легко впитывающие запахи (молоко, масло) хранят раздельно, желательно в закрытой (но не плотно) таре. Следует вовремя избавляться от испорченных продуктов.
Не следует ставить в холодильник без автоматического оттаивания продукты, температура которых значительно выше комнатной, так как большое выделение пара способствует быстрому нарастанию инея на испарителе, снижению эффективности работы и увеличению расхода электроэнергии. Последнее касается также и холодильников с автоматическим оттаиванием. Размораживать замороженные продукты рекомендуется в холодильной камере: разморозка занимает больше времени, но позволяет сэкономить электроэнергию.
Если холодильник не оснащён системой автооттаивания, его необходимо регулярно выключать для размораживания инея с испарителя. Но даже холодильники с автооттаиванием необходимо регулярно мыть и проветривать, чтобы предотвратить появление неприятного запаха. При длительном отключении холодильника необходимо открыть дверцу и выложить все продукты. Также для борьбы с неприятным запахом используются различные поглотители запаха. Для этой цели можно также использовать активированный уголь, либо народное средство — несколько ломтей ржаного хлеба.
Согласно европейской статистике, для одного человека оптимален объём холодильника до 150л, два-четыре человека 200-280л, пять и более человек 300-320л.