Как работи хладилникът: устройство и принцип на работа на основните типове хладилници

Ясното разбиране за устройството и за процесите, протичащи вътре в хладилния агрегат, помага да се удължи срокът на експлоатация на оборудването. Да се разбере принципът на работа на хладилника не е трудно. Във всеки модел той се състои в образуване на студена среда чрез поглъщане на топлина във вътрешната част на обекта и последващото ѝ изнасяне извън уреда.

Всичко за това как работят хладилниците с различен принцип на действие, ще научите от представената от нас статия. Ще разкажем за особеностите на устройството и свързаните с него правила за експлоатация. Нашите съвети ще помогнат да защитите хладилните машини от преждевременни повреди, а вас ще избавят от необходимостта да ремонтирате.

Принцип на работа на основните типове хладилници

Хладилното оборудване се използва в много сфери на дейност. Без него не може да се мине в бита и е невъзможно да си представим пълноценната работа на производствените цехове в предприятията, търговските площадки, заведенията за обществено хранене.

В зависимост от целевото предназначение и областта на приложение се различават няколко основни типа уреди: абсорбционни, вихрови, термоелектрически и компресорни.

Компресорният тип е най-разпространен, поради което ще го разгледаме подробно в следващия раздел. Сега нека да посочим основните различия между всичките 4 конструкции.

Функциониране на абсорбционната техника

В системата на абсорбционния тип инсталации циркулират две вещества – хладилен агент и абсорбент. Функциите на хладилния агент обикновено изпълнява амоняк, по-рядко – ацетилен, метанол, фреон, разтвор на бромов литий.

Абсорбентът представлява течност, която притежава достатъчна поглъщателна способност. Това може да бъде сярна киселина, вода и др.

Цялата работа на оборудването е изградена на принципа на абсорбция, който подразбира поглъщане на едно вещество от друго. Конструкцията се състои от няколко основни възела – изпарител, абсорбер, кондензатор, регулиращи вентили, генератор, помпа.

Елементите на системата са свързани с тръбички, с помощта на които се образува един затворен контур. Охлаждането на камерите става за сметка на топлинна енергия.

Процесът се осъществява по следния начин:

• хладилен агент, разтворен в течност, прониква в изпарителя;
• от концентрирания разтвор се отделят пари на амоняк, които кипят при 33 градуса, охлаждащи обекта;
• веществото преминава в абсорбера, където отново се абсорбира от абсорбента;
• помпата изпомпва разтвора в генератора, който се загрява от определен източник на топлина;
• веществото кипва и отделените амонячни пари отиват в кондензатора;
• хладилният агент се охлажда и се превръща в течност;
• работното тяло преминава през регулиращия вентил, свива се и се изпраща в изпарителя.

В резултат амонякът, който циркулира в затворен контур, отнема топлина от охлажданата камера, постъпвайки в изпарителя. И я отдава във външната среда, намирайки се в кондензатора. Циклите се възпроизвеждат непрекъснато.

Тъй като агрегатът не може да бъде изключен, не е много икономичен и се отличава с повишен разход на енергия. Ако такова оборудване се повреди, ремонтът му най-вероятно няма да успее.

Зависимостта на абсорбционните уреди от колебанията на напрежението, тока и други параметри на електрическата мрежа е минимална. Компактните размери позволяват лесното им инсталиране на всяко удобно място

В конструкцията на уредите няма обемисти движещи се и триещи се елементи, поради което те имат ниско ниво на шум. Устройствата са подходящи за сгради, чиято електрическа мрежа е подложена на постоянни пикови натоварвания, и за места, където няма постоянно електрозахранване.

Принципът на абсорбция се реализира в промишлени хладилни инсталации, малки хладилници за автомобили и офисни помещения. Понякога се среща в отделни битови модели, работещи на природен газ.

Принцип на действие на термоелектрическите модели

Намаляването на температурата в камерата на термоелектрическия хладилник се постига с помощта на специална система, която изпомпва топлината съгласно ефекта на Пелтие. Той предполага поглъщане на топлина в областта на свързване на два различни проводника в момента на преминаване на електрически ток през нея.

Конструкцията на хладилниците се състои от термоелектрически елементи с форма на куб, изработени от метали. Те са обединени от една електрическа схема. Заедно с движението на тока от един елемент към друг се премества и топлината.

Алуминиевата пластина я поглъща от вътрешното отделение, а след това я предава на кубичните работни детайли, които от своя страна я пренасочват към стабилизатора. Там, благодарение на вентилатора, тя се изхвърля навън. По този принцип работят преносимите мини-хладилници и чанти с охлаждащ ефект.

В повечето модели на термоелектрически хладилни уреди, при превключване на полярността на захранването, може да се получава не само студ, но и топлина – до 60 градуса по Целзий. Тази функция се използва за затопляне на хранителни продукти.

Това оборудване се използва в къмпинга, в сферата на оборудването на леки автомобили, яхти и моторни лодки, често се поставя във вили и на други места, където може да се осигури захранване на устройството с напрежение в мрежата 12 V.

В термоелектрическите изделия е предвиден специален авариен механизъм, който ги изключва в случай на прегряване на работни части или отказ на вентилационната система.

Към предимствата на подобен метод на работа се отнасят високата надеждност и доста ниско ниво на шум при експлоатацията на уредите. Сред недостатъците са – скъпотия, чувствителност към външни температури.

Особености на оборудването с вихрови охладители

В уредите от тази категория присъства компресор. Той компресира въздуха, който впоследствие се разширява в инсталираните блокове на вихровите охладители. Обектът се охлажда в резултат на рязкото разширение на компресирания въздух.

Вихровите приспособления са издръжливи и безопасни: те не се нуждаят от електричество, нямат движещи се елементи, не съдържат опасни химически състави във вътрешната система на конструкцията.

Методът с вихрови охладители не получи широко разпространение, а се ограничи само до тестови образци. Това се обяснява с голям разход на въздух, много шумна работа и относително ниска хладилна производителност. Понякога устройствата се прилагат в промишлени предприятия.

Обзор на компресорната техника

Компресорните хладилници са най-разпространеният тип оборудване в бита. Те присъстват в почти всеки дом – консумират не твърде много енергийни ресурси и са безопасни при експлоатация. Най-сполучливите модели на надеждни производители служат на своите собственици повече от 10 години. Нека разгледаме тяхната конструкция и принципите, по които работят.

Особености на вътрешното устройство

Класическият битов хладилник представлява вертикално ориентиран шкаф, оборудван с една или две врати. Неговият корпус се изработва от твърда ламарина с дебелина около 0,6 mm или от здрава пластмаса, която облекчава теглото на носещата конструкция.

За качествена херметизация на изделието се прилага паста с високо съдържание на хлорвинилова смола. Повърхността се грундира и покрива с качествен емайл от пистолети за боядисване. В производството на вътрешните метални отделения се използва така нареченият метод на щамповане, пластмасовите шкафове се правят по метода на вакуумно формоване.

Вратите на уреда се състоят от стоманени листове. По краищата се вкарва плътен гумен уплътнител, който не пропуска външния въздух. В някои модификации се вграждат магнитни затвори.

Между вътрешната и външната стена на изделието задължително се полага слой топлоизолация, който предпазва камерата от топлина, която се опитва да проникне от околната среда, и предотвратява загубата на студ, образуван вътре. За тези цели са подходящи минерална или стъклена вата, пенополистирол, пенополиуретан.

Вътрешното пространство традиционно се разделя на две функционални зони: хладилна и фризерна.

По форма на компоновка се различават:

• едно-;
• дву-;
• многокамерни уреди.

В отделен вид са обособени агрегатите Side-by-Side, които включват две, три или четири камери.

Еднокамерните агрегати са оборудвани с една врата. В горната част на оборудването е разположено фризерно отделение със собствена вратичка с накланящ се или отварящ се механизъм, а в долната част – хладилен отдел с регулируеми по височина рафтове.

В камерите се инсталира осветителна апаратура със светодиод или обикновена лампа с нажежаема жичка, за да се вижда какво, всъщност, лежи в хладилника.

Уредите, направени по типа «бок о бок», са много по-обемни и по-широки от събратята си. Двете отделения в тях заемат пространство по цялата височина на оборудването. Те са разположени успоредно едно на друго.

В двукамерните агрегати вътрешните шкафове са изолирани и отделени, всеки със своя врата. Разположението на отделенията в тях може да бъде европейско и азиатско. Първият вариант предполага долно разположение на фризерната камера, а вторият – горно.

Съставни елементи на конструкцията

Хладилните инсталации от компресорен тип не произвеждат студ. Те охлаждат обекта, като поглъщат вътрешната топлина и я пренасят навън.

Процедурата на образуване на студ протича с участието на следните възли:

• охлаждащ агент;
• кондензатор;
• изпарителен радиатор;
• компресорен апарат;
• терморегулиращ вентил.

В ролята на хладилен агент, с който се пълни системата на хладилника, се използват различни марки фреон – смеси от газове с високо ниво на течливост и доста ниски показатели на температура на кипене/изпарение. Сместа се придвижва по затворен контур, пренасяйки топлината по различни участъци от цикъла.

В повечето случаи като работен елемент за домашни хладилни машини производителите използват Фреон 12. Този безцветен газ с едва доловим специфичен мирис не е отровен за човека и не влияе на вкуса и свойствата на продуктите, съхранявани в камерите.

Компресорът – централна част на конструкцията на всеки хладилник. Това е инверторен или линеен агрегат, който предизвиква принудителна циркулация на газа в системата, нагнетявайки налягане. Просто казано, компресорът на хладилника компресира парите на фреона и ги кара да се движат в желаната посока.

Техниката може да бъде оборудвана с един или два компресора. Вибрациите, възникващи при работа, се поглъщат от външно или вътрешно окачване. В моделите с два компресора за всяка камера отговаря отделно устройство.

Класификацията на компресорите предвижда два подтипа:

1. Динамичен. Принуждава хладилния агент да се движи благодарение на силата на движение на лопатките на центробежен или аксиален вентилатор. Има проста конструкция, но поради ниския коефициент на полезно действие и бързото износване под действието на въртящия момент в битовото оборудване се използва рядко.
2. Обемен. Свива работното тяло с помощта на специално механично устройство, което се задейства от електродвигател. Бива бутален и роторен. Основно в хладилниците се инсталират точно такива компресори.

Бутален апарат е представен под формата на електромотор с вертикален вал, затворен в цялостен метален корпус. Когато пусковото реле свързва захранването, то активира коляновия вал, а буталото, закрепено на него, започва да се движи.

Към работата се включва система от отварящи се и затварящи се клапани. В резултат фреоновите пари се изтеглят от изпарителя и се нагнетяват в кондензатора.

При повреди на буталния компресор ремонтът е възможен само при условие на използване на специализирано професионално оборудване. Всяко разглобяване в битова обстановка крие риск от загуба на херметичност и невъзможност за по-нататъшна експлоатация.

В роторните механизми необходимото налягане се поддържа от два ротора, движещи се един срещу друг. Фреонът попада в горния джоб, разположен в началото на валовете, свива се и излиза през долния отвор с малък диаметър. За намаляване на триенето в пространството между валовете се въвежда масло.

Кондензаторите се изработват под формата на решетка-серпентина, която се закрепва на задната или страничната стена на оборудването.

Те имат различна конструкция, но винаги отговарят за една задача: охлаждане на горещите газови пари до зададени стойности на температурата чрез кондензация на веществото и разсейване на топлината в помещението. Биват щитовидни или ребристо-тръбни.

Изпарителят се състои от тънък алуминиев тръбопровод и споени стоманени пластинки. Той контактува с вътрешните отделения на хладилника, ефективно отвежда погълнатата топлина от уреда и значително понижава температурата в шкафовете.

Терморегулиращ вентил е необходим, за да поддържа налягането на работното тяло на определено ниво. Големите възли на агрегата се свързват помежду си чрез система от тръби, образуващи херметичен затворен кръг.

Последователност на работния цикъл

Оптималната температура за дълготрайно съхранение на провизии в компресионните уреди се създава по време на работни цикли, които се извършват един след друг.

Те протичат по следния начин:

• при свързване на апарата към електрическата мрежа се стартира компресор, който компресира парите на фреона, като синхронно повишава тяхното налягане и температура;
• под въздействие на излишното налягане, горещото работно тяло, което се намира в газообразно агрегатно състояние, попада в камерата на кондензатора;
• движейки се по дълга метална тръба, парата изхвърля натрупаната топлина във външната среда, плавно изстива до стайни температурни стойности и се превръща в течност;
• течното работно тяло преминава през филтър-сушител, който абсорбира излишната влага;
• хладилният агент прониква през тясна капилярна тръба, на изхода от която налягането му намалява;
• веществото изстива и се превръща в газ;
• охладената пара достига до изпарителя и, преминавайки по неговите канали, отнема топлина от вътрешните отделения на хладилния агрегат;
• температурата на фреона се повишава и той отново се отправя към компресора.

Ако говорим с прости думи за това как работи компресорният хладилник, процесът изглежда така: компресорът прекарва хладилния агент по затворен кръг. Фреонът от своя страна променя агрегатното си състояние благодарение на специални приспособления, събира топлината вътре и я пренася навън.

Работният цикъл в системата се повтаря докато не бъдат достигнати температурните стойности, зададени от системните програми, и се подновява отново, когато се регистрира тяхното повишаване

След охлаждане до необходимите параметри терморегулаторът спира мотора, като прекъсва електрическата верига.

Когато температурата в камерите започне да се повишава, контактите отново се затварят, а електродвигателят на компресора се задейства от защитно-пусково реле. Точно затова в процеса на работа на хладилника непрекъснато ту се появява, ту отново заглъхва шумът на мотора.

Препоръки за експлоатация и поддръжка

В експлоатацията на оборудването няма нищо сложно: то функционира в автоматичен режим денонощно. Единственото, което трябва да се направи при първото включване и периодично да се коригира в процеса на работа, е да се зададе оптималният в конкретните обстоятелства температурен режим.

Необходимата температура се задава от терморегулатора. В електромеханичната система стойностите се настройват на око или като се вземат предвид препоръките, посочени в инструкцията на производителя. При това трябва да се вземе предвид вида и количеството на продуктите, съхранявани в хладилника.

Дръжката на регулатора по принцип представлява кръгъл механизъм с няколко деления, или в по-съвременните и по-скъпи модели управлението може да се осъществява чрез сензорен панел.

За да оцените степента на замразяване, специалистите съветват първоначално да поставите регулатора в средно положение, а след известно време, ако е необходимо, да го завъртите надясно или наляво

Всяка маркировка на такава дръжка съответства на определен температурен режим: колкото по-голямо е делението, толкова по-ниска е температурата. Електронният блок пък позволява да зададете температура с максимална точност до 1 градус с помощта на въртящ се регулатор или бутони.

Например, задайте в отделението на фризера стойност -14 градуса. Всички въведени параметри ще се показват на цифровия дисплей.

За да удължите максимално живота на домашния хладилник, трябва не само да разбирате от устройството му, но и да се грижите правилно за него. Липсата на подходящо обслужване и неправилната експлоатация могат да доведат до бързо износване на важни части и до непълноценно функциониране.

Можете да избегнете нежеланите последствия, като спазвате редица правила:

1. Редовно почиствайте кондензатора от мръсотия, прах и паяжини в моделите с отворена метална решетка на задния панел. За целта трябва да използвате обикновена леко навлажнена кърпа или прахосмукачка с малка дюза.
2. Правилно инсталирайте уреда. Следете разстоянието между кондензатора и стената на помещението да бъде не по-малко от 10 см. Тази мярка ще помогне да се осигури безпрепятствена циркулация на въздушните маси.
3. Своевременно размразявайте, като не допускате образуването на прекалено дебел слой сняг по стените на камерите. За отстраняване на ледените кори е забранено да използвате ножове и други остри предмети, които лесно могат да повредят и извадят от строя изпарителя.

Също така трябва да имате предвид, че хладилникът не трябва да се поставя близо до нагревателни уреди и на места, където е възможен пряк контакт със слънчевите лъчи. Прекомерното влияние на външната топлина се отразява зле на работата на основните компоненти и общата производителност на уреда.

За почистване на части от изделието, изработени от неръждаема стомана, са подходящи само специални препарати, препоръчани от производителя в инструкцията на уреда

Ако се планира превоз от място на място, най-добре е да транспортирате оборудването в товарен автомобил с висок фургон, като го фиксирате в строго вертикално положение.

По този начин можете да предотвратите повреди, изтичане на масло от компресора, което попада директно в контура на циркулация на охлаждащия агент.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Как работи хладилният агрегат:

Видео #2. Подробно обяснение на устройството на компресионните хладилници:

Видео #3. Информация за работата на абсорбционните машини:

Докато хладилното оборудване работи изправно, потребителите рядко се интересуват от устройството му. Въпреки това, тези знания не трябва да се пренебрегват. Те са много ценни, тъй като позволяват бързо да се определи причината за повредата и да се открие проблемното място, предотвратявайки сериозни неизправности.

Оставете, моля, коментари, публикувайте тематични снимки, задайте въпроси по темата на статията в блока по-долу. Разкажете как сте се запознали с устройството на собствения си хладилник. Споделете как на практика сте приложили знанията за конструкцията на хладилната машина.