Цикл работы холодильника – Сколько лет должен работать холодильник? | “По жизни с паяльником…” Всё для радиолюбителя

Устройство и принцип работы холодильника: двухкамерного, абсорбционного

Устройство, а также принцип работы холодильника поверхностно изучается на уроках физики, однако, не каждый взрослый человек представляет, как работает холодильник? Рассмотрение и анализ основных технических аспектов поможет на практике продлить срок эксплуатации и улучшить работу бытового холодильника.

Устройство компрессионного холодильника

Устройство холодильника лучше всего рассматривать на примере компрессионного образца, поскольку в быту чаще всего используются именно такие аппараты:

  1. Компрессор – устройство, которое с помощью поршня проталкивает хладагент (газ), создавая разное давление на разных участках системы;
  2. Испаритель – емкость, в которую попадает разжиженный газ, впитывающий тепло из холодильной камеры;
  3. Конденсатор – емкость, в которой сжатый газ отдает тепло в окружающее пространство;
  4. Терморегулирующий вентиль – устройство поддерживающее необходимое давление хладагента;
  5. Хладагент – смесь газов (чаще всего используют фреон), которая под воздействием работы компрессора циркулирует в системе, забирая и отдавая тепло на разных ее участках.

Работа холодильника

Устройство холодильника, а также принцип работы холодильника с одной камерой можно понять, просмотрев соответствующее видео:

Самым важным аспектом в понимании работы компрессионного аппарата является то, что он не создает холод как таковой. Холод возникает вследствие отбора тепла внутри устройства и отправки его наружу. Эту функцию выполняет фреон. Попадая в испаритель, который обычно состоит из алюминиевых трубок или, спаянных между собой пластин, пары фреона поглощают тепло.

Это нужно знать: в холодильниках старого образца корпус испарителя одновременно является корпусом морозильной камеры. При размораживании этой камеры нельзя пользоваться острыми предметами для устранения льда, поскольку через пробитый корпус испарителя весь фреон выветрится. Холодильник без хладагента становится нерабочим и подлежит дорогостоящему ремонту.

Далее под воздействием компрессора пары фреона покидают испаритель и переходят в конденсатор (система из трубок, которые располагаются внутри стенок и на задней части агрегата). В конденсаторе хладагент остывает, постепенно становясь жидким. По пути в испаритель газовая смесь осушается в фильтре-осушителе, а также проходит через капиллярную трубку. На входе в испаритель за счет увеличения внутреннего диаметра трубки давление падает и газ становится парообразным. Цикл повторяется до тех пор, пока не будет достигнута необходимая температура.

Читайте также:

Как работает компрессор?

При помощи поршня компрессор перегоняет хладагент из одной системы трубок в другую, попеременно меняя физическое состояние фреона. При подаче хладагента в конденсатор компрессор его сильно сжимает, отчего фреон нагревается. Пройдя длинный путь по лабиринту трубок конденсатора, охлажденный фреон через расширенную трубку попадает в испаритель. От резкой перемены давления хладагент быстро охлаждается. Теперь пары фреона способны поглотить определенную дозу тепла и перейти в систему трубок конденсатора.

В бытовых приборах используют полностью герметичные корпуса компрессоров, которые не пропускают рабочую газовую смесь. С целью герметичности электродвигатель, который приводит в движение поршень, тоже располагается внутри корпуса компрессора. Все трущиеся детали внутри мотор-компрессора смазаны специальным маслом.

Электрическая схема холодильника может стать полезной для тех, кто готов к самостоятельной диагностике и ремонту холодильника:

Устройство и принцип работы двухкамерного холодильника

Устройство двухкамерного холодильника отличается от однокамерного тем, что в каждом отсеке есть свой испаритель. В отличие от предшественников, в двухкамерных аппаратах оба отсека изолированы друг от друга. В таких устройствах морозилка, как правило, располагается, внизу, а холодильная часть – вверху. Принцип работы двухкамерного холодильника заключается в том, что рабочая газовая смесь сначала остужает испаритель морозилки до определенной минусовой температуры. Только после этого фреон переходит в испаритель холодильного отсека. После того, как испаритель холодильной камеры достигнет определенной минусовой температуры срабатывает терморегулятор, останавливающий работу мотора.

В быту чаще используются двухкамерные аппараты с одним компрессором. В агрегатах с двумя моторами принцип работы холодильника существенно не меняется, просто один компрессор работает на морозилку, другой – на холодильную камеру. Принято считать, что работа холодильника с одним компрессором более экономична, но на деле это не всегда так. Ведь в аппарате с двумя моторами можно отключать одну из камер, в работе которой нет нужды. Работа двухкамерного холодильника с одним компрессором всегда предполагает одновременное охлаждение обеих камер.

Холодильник и температура внешней среды

В инструкции по эксплуатации большинства бытовых холодильников указано при какой температуре лучше всего его эксплуатировать. Минимально допустимым показателем является температура +5 по Цельсию. Может ли холодильник работать в условиях холода, особенно, на морозе? Рассмотрим возможные проблемы:

  • Неправильная работа термостата. В обычных условиях терморегулятор разрывает электрическую цепь при достижении необходимой температуры. Когда воздух внутри прогреется, термостат снова замкнет электрическую цепь, и мотор возобновит свою работу. В условиях минусовой температуры внешней среды термостат, скорее всего, повторно не включит компрессор, так как теплу внутри камеры попросту неоткуда взяться;
  • Затрудненный запуск компрессора. В старых аппаратах чаще всего применялись хладагенты R12 и R22. Для нормальной работы использовались рефрижераторные масла, которые при температуре ниже +5С становятся слишком густыми, а это значит, что запуск и движение поршня будет затруднительным;
  • Возникновение эффекта «влажного хода». Поскольку тепла в холодильнике нет, то нарушается работа испарителя. В компрессор поступает насыщенный каплями пар. В результате продолжительной работы в таких условиях вся механика мотора будет повреждена.

Простыми словами, щадящее отношение к устройству значительно продлит срок его работы.

Принцип работы абсорбционного холодильника

В абсорбционном аппарате охлаждение связано с испарением рабочей смеси. Чаще всего таким веществом является аммиак. Передвижение хладагента происходит в результате растворения аммиака в воде. Из абсорбера раствор аммиака поступает в десорбер, а далее – в дефлегматор, в котором смесь разделяется на первоначальные составляющие. В конденсаторе аммиак становится жидким и снова направляется в испаритель.

Перемещение жидкости обеспечивают струйные насосы. Кроме воды и аммиака в системе присутствует водород или другой инертный газ.

Чаще всего абсорбционный холодильник востребован там, где невозможно использовать обычный компрессионный аналог. В быту такие аппараты применяются редко, так как они сравнительно недолговечны, а хладагент представляет собой ядовитое вещество.

Режим работы и отдыха компрессионного холодильника

Многим пользователям интересен вопрос: сколько должен работать холодильник? Единственно верным критерием нормальной работы домашнего аппарата является достаточная степень заморозки и охлаждения продуктов в нем.

Сколько холодильник может работать, а сколько должен отдыхать не прописано ни в одной инструкции, однако, существует понятие «оптимального коэффициента рабочего времени». Для его вычисления продолжительность рабочего цикла разделяют на сумму рабочего и нерабочего цикла. Так, например, холодильник, проработавший 15 минут с дальнейшим 25-минутным отдыхом, будет иметь коэффициент 15/(15+25) = 0,37. Чем меньше этот коэффициент, тем лучше работает холодильник. Если в результате подсчета получится число меньше 0,2, то, скорее всего, неправильно выставлена температура в холодильнике. Коэффициент больше 0,6 означает, что герметичность агрегата нарушена.

Как работает холодильник No Frost?

В холодильниках с системой no frost («без инея») есть только один испаритель, который спрятан в морозилке за пластиковой стенкой. Холод от него передается при помощи вентилятора, который расположен за испарителем. Через технологические отверстия холодный воздух поступает в морозильную, а далее – в холодильную камеру.

Чтобы оправдать свое название холодильник ноу фрост оборудован системой оттаивания. Несколько раз в сутки срабатывает таймер, активизирующий нагревательный элемент, расположенный под испарителем. Полученная жидкость испаряется вне холодильника.

Всего несколько минут, потраченных на изучение материала, могут в будущем принести пользу простому обывателю ведь, зная устройство и принцип работы, а также оптимальные условия эксплуатации холодильника каждый сможет продлить срок жизни домашнего хранителя продуктов.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

sovetexpert.ru

А подскажите какой правильный цикл работы холодильника?

Там всё уже стоит в нормальных регулировках. Если обнаружили какие-то недостатки (не замораживает, перемораживает), необходимо производить диагностику...

Холодильник, при кажущейся простоте (белый шкаф, чаще всего и никаких дополнительных механизмов, который спроектирован по принципу, "plug & play/подключил - пользуйся"), является весьма мудрёным аппаратом, устроенным, прежде всего, по балансному типу и снабжённый датчиками, (в достаточно дорогих моделях) функциями и технологиями, позволяющими более "умно" выполнять работу по сохранению продуктов, выдерживая оптимальные режимы охлаждения...
Проще говоря, холодильник работает автоматически, сразу после включения его в электросеть.
Для некоторых случаев, когда владелец, например, слишком превышает (или наоборот, не докладывает) норму загрузки камер холодильника, существуют разного типа регуляторы и целые блоки управления режимами работы, позволяющие произвольно повышать или понижать градус даже в отдельных отсеках холодильного шкафа.

Использовать их возможности лучше после того, как ознакомитесь с прилагаемой инструкцией по применению. Но её штудируют (и то, не всегда), если появляются какие-то подозрительные отклонения от нормальной работы.

В большинстве случаев с новыми холодильниками новичков настораживают "стоны" и "всхлипы", а так же, "безостановочная работа" компрессора и "перегрев" стенок. Если у вас новенький х-ник, оставьте его в покое на пару дней (ту же инструкцию полистайте 😉
Ну а если это повидавший виды аппарат и вы знаете, как он раньше работал, то можете попробовать полностью отключить, разморозить, помыть (желательно тщательно - все дренажные/сливные отверстия (см. инструкцию) прочистить), высушить не менее суток, а потом включить опять. Если снова всё так же будет работать подозрительно - зовите мастера-холодильщика: лучше перебдеть, чем недобдеть - на ранних стадиях неполадки дешевле устранить, нежели потом, когда целый узел придётся менять...

http://holodforum.ru/showthread.php?t=1695

otvet.mail.ru

Принцип работы бытового холодильника SW19.ru

  1. Курсы
  2. young_holod
  3. Урок №1
Холодильник - на самом деле, это домашний насос тепла, который переносит тепло из внутренней части своего корпуса, к внешней. В качестве теплоносителя используется смесь газов, которую называют «фреон», у каждого теплоносителя есть свои свойства и условное обозначение( см. раздел 2 Хладагенты).

Состав холодильника



Компрессор - сердце любого холодильника, заставляющее циркулировать хладагент по системе и перемещать тепло, по своей сути это электрический насос, расположенный в герметичном корпусе и работающий с среде хладагента
Испаритель – алюминиевый лист с трубками или просто трубки приклеенный к задней части холодильной камеры. Выполняет роль поглотителя тепла
Конденсатор –железные трубки на задней части холодильника или за боковыми стенками, отделен теплоизолирующим корпусом от внутренней части холодильника. Нужен для отвода тепла из хладагента, за счет контакта с окружающим воздухом и естественной его циркуляцией.
Система контроля цикла – если холодильник будет работать постоянно, то заморозит все продукты, молока замерзнет, сосиска превратиться в камень, да и приведет к перерасходу электроэнергии, поэтому во всех бытовых холодильниках есть система контроля цикла, которая регулирует цикл работы относительно заданной температуры, при её наборе происходит отключение компрессора, а как только температура поднимется снова включается. Так же данная система, может контролировать не только температуру, но и время работы, устраивая периодически разморозку, для увеличения коэффициента поглощения тепла испарителем и предотвращая большое льдообразование, которое нужно потом оттаивать вручную (см. раздел 4, системы контроля цикла)
Капиллярная трубка – искусственное сужение проходного сечение контура до 0.63-0.8 мм, для создания разности давления.

Порядок работы



Перед рассмотрением основного принципа работы холодильника нужно дать определение двум основным процессам протекающих в любой холодильнике или тепловом насосе
Испарение — процесс перехода жидкого вещества в газообразное, который происходит на поверхности вещества из-за того, что молекулы(в нашем случае хладагента) начинают набирать энергией, достаточной для преодоления силы притяжения со стороны других молекул и отделяются от основной части вещества, при этом энергия оставшихся молекул становится меньше и жидкость остывает. Данный процесс является обратным процессом конденсации
Конденсация — процесс перехода из газообразного состояния в жидкое, где стоит отметить такое понятие как точка росы это значение температуры газа при которой начинается образование росы

A-B Компрессор накачивает в конденсатор хладагент, но из-за небольшого проходного сечения капиллярной трубки большая его часть начинает скапливаться в конденсаторе, а не идет прямиком в испаритель, при этом начинает расти давление и газообразный хладагент начинает сначала конденсироваться на стенках, затем полностью превращается в жидкость.
B-C При переходе хладагента из одного агрегатного состояния в другое начинается выделение тепла и конденсатор начинает греться.
C-D При выходе из капиллярной трубки парожидкостная смесь хладагент получает объем больший чем был до входа в и начинается понижение концентрации и давления
D-A С понижением давления начинается кипение хладагента и он превращается из жидкости обратно в газ, при этом начинает поглощать тепло из холодильной камеры
Такой цикл длится до достижения заданных параметров температуры в камере и называется циклом Карно
Принцип по которому работают большинство холодильных машин называется цикл Карно

Системы распределения температуры


В некоторых моделях холодильников используется принцип естественной конвекции (1) (перемешивания воздуха и распределение температуры), за счет которого холодный воздух сужается и становится более тяжелым по сравнению с нагретым и если поставить источник холода сверху, то с него будет постепенно поступать более холодные воздушные массы, которые будет вытеснять более теплые, поднимающееся вверх, где и стоит испаритель, который начинает их охлаждать и так происходит пока идет цикл охлаждения
Помимо естественной конвекции, очень часто в современных холодильниках применяется принцип искусственного перемешивания воздуха(3), при такой системе, источник холода может стоять снизу(как правило это морозилка) и вентилятором нагоняется холодный воздух вверх в холодильное отделение. Очень часто этот канал имеет перегородку, которая и регулирует распределение тепла между отделениями, данная система называется NO FROST и имеет много особенностей, о чем мы поговорим в разделе 1(Системы контроля цикла работы). Бывают модели холодильников, где совмещают две этих системы(2), при этом, испаритель холодильного отделения плачущего типа, т. е. не имеет принудительного источника конвекции, а морозильник No Frost (имеет вентилятор, тэн оттайки, датчики и таймер).











Нельзя отвечать на свои вопросы или статьи

sw19.ru

Принцип работы холодильника

Принцип работы холодильника

ГУО Ждановичская общеобразовательная средняя школа

Реферат по теме:

Принцип работы холодильника

Выполнил:

Шкор Дмитрий Александрович

Проверил:

Гончарик Сергей Николаевич

Ждановичи, 2006 г

Содержание

. Введение

. Принципы работы холодильной машины

.1 Схема компрессионного цикла охлаждения

.2 Теоретический и реальный цикл охлаждения

.3 Сжатие пара в компрессоре

.4 Конденсация

. Оценка эффективности цикла охлаждения

. Схемы холодильников

.1 Паровая компрессорная установка

. 2 Электрическая схема холодильника

.3 Схема классического холодильника

Литература

1. Введение

Каждый из нас ежедневно пользуется десятками хитро устроенных машин и приборов: здесь вам и обыкновенный будильник, и микроволновая печь, и компьютер, и автомобиль и ещё множество самой разношёрстной электронной и механической братии, без которой наша жизнь, кажется, уже немыслима. Но задумайтесь, много ли мы знаем об этих молчаливых помощниках (про будильник этого не скажешь), как они устроены, как работают? Да ровным счётом ничего! Работает и ладно, за чем лишний раз напрягать извилины!

На мой взгляд, очень грустно, что за ежедневной суетой и обыденностью цивилизации, мы перестали замечать удивительное, а порой просто гениальное устройство некоторых привычных вещей. Конечно, пытаться понять принцип работы компьютера или даже обычного калькулятора бессмысленно (калькулятор нельзя понять, в него можно только верить), но вот осилить устройство холодильника вполне по силам каждому.

2. Принципы работы холодильной машины

Охлаждение в кондиционерах производится за счет поглощения тепла при кипении жидкости. Когда мы говорим о кипящей жидкости, мы, естественно, думаем, что она горячая. Однако это не совсем верно.

Во-первых, температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения, и наоборот: чем ниже давление, тем ниже температура кипения. При нормальном атмосферном давлении, равном 760 мм рт.ст. (1 атм), вода кипит при плюс 100°С, но если давление пониженное, как например в горах на высоте 7000-8000 м, вода начнет кипеть уже при температуре плюс 40-60°С.

Во-вторых, при одинаковых условиях разные жидкости имеют различные температуры кипения.

Например, фреон R-22, широко используемый в холодильной технике, при нормальном атмосферном давлении имеет температуру кипения минус 4°,8°С.

Фрео?ны (хладоны) - фторсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана), используемые как хладагенты в холодильных машинах. Кроме атомов фтора, в молекулах фреонов содержатся обычно атомы хлора, реже - брома. Известно более 40 различных фреонов; большинство из них выпускается промышленностью.

Если жидкий фреон находится в открытом сосуде, то есть при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он немедленно вскипает, поглощая при этом большое количество тепла из окружающей среды или любого материала, с которым находится в контакте. В холодильной машине фреон кипит не в открытом сосуде, а в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя фреон активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребренную поверхность трубок.

Рассмотрим процесс конденсации паров жидкости на примере фреона R-22. Температура конденсации паров фреона, так же, как и температура кипения, зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура конденсации. Так, например, конденсация паров фреона R-22 при давлении 23 атм начинается уже при температуре плюс 55°С. Процесс конденсации фреоновых паров, как и любой другой жидкости, сопровождается выделением большого количества тепла в окружающую среду или, применительно к холодильной машине, передачей этого тепла потоку воздуха или жидкости в специальном теплообменнике, называемом конденсатором. холодильник охлаждение компрессор фреон

Естественно, чтобы процесс кипения фреона в испарителе и охлаждения воздуха, а также процесс конденсации и отвод тепла в конденсаторе были непрерывными, необходимо постоянно "подливать" в испаритель жидкий фреон, а в конденсатор постоянно подавать пары фреона. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине.

Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (капиллярная трубка), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор. Кроме обеспечения циркуляции, компрессор поддерживает в конденсаторе (на линии нагнетания) высокое давление порядка 20-23 атм.

Теперь, когда рассмотрены основные понятия, связанные с работой холодильной машины, перейдем к более подробному рассмотрению схемы компрессионного цикла охлаждения, конструктивному исполнению и функциональному назначению отдельных узлов и элементов.

2.1 Схема компрессионного цикла охлаждения

Кондиционер - это та же холодильная машина, предназначенная для тепловлажностной обработки воздушного потока. Кроме того, кондиционер обладает существенно большими возможностями, более сложной конструкцией и многочисленными дополнительными опциями. Обработка воздуха предполагает придание ему определенных кондиций, таких как температура и влажность, а также направление движения и подвижность (скорость движения). Остановимся на принципе работы и физических процессах, происходящих в холодильной машине (кондиционере). Охлаждение в кондиционере обеспечивается непрерывной циркуляцией, кипением и конденсацией хладагента в замкнутой системе. Кипение хладагента происходит при низком давлении и низкой температуре, а конденсация - при высоком давлении и высокой температуре. Принципиальная схема компрессионного цикла охлаждения показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема компрессионного цикла охлаждения

Начнем рассмотрение работы цикла с выхода испарителя (участок 1-1). Здесь хладагент находится в парообразном состоянии с низким давлением и температурой.

Парообразный хладагент всасывается компрессором, который повышает его давление до 15-25 атм и температуру до плюс 70-90°С (участок 2-2).

Далее в конденсаторе горячий парообразный хладагент охлаждается и конденсируется, то есть переходит в жидкую фазу. Конденсатор может быть либо с воздушным, либо с водяным охлаждением в зависимости от типа холодильной системы.

На выходе из конденсатора (точка 3) хладагент находится в жидком состоянии при высоком давлении. Размеры конденсатора выбираются таким образом, чтобы газ полностью сконденсировался внутри конденсатора. Поэтому температура жидкости на выходе из конденсатора оказывается несколько ниже температуры конденсации. Переохлаждение в конденсаторах с воздушным охлаждением обычно составляет примерно плюс 4-7°С.

При этом температура конденсации примерно на 10-20°С выше температуры атмосферного воздуха.

Затем хладагент в жидкой фазе при высокой температуре и давлении поступает в регулятор потока, где давление смеси резко уменьшается, часть жидкости при этом может испариться, переходя в парообразную фазу. Таким образом, в испаритель попадает смесь пара и жидкости (точка 4).

Жидкость кипит в испарителе, отбирая тепло от окружающего воздуха, и вновь переходит в парообразное состояние.

Размеры испарителя выбираются таким образом, чтобы жидкость полностью испарилась внутри испарителя. Поэтому температура пара на выходе из испарителя оказывается выше температуры кипения, происходит так называемый перегрев хладагента в испарителе. В этом случае даже самые маленькие капельки хладагента испаряются и в компрессор не попадает жидкость. Следует отметить, что в случае попадания жидкого хладагента в компрессор, так называемого "гидравлического удара", возможны повреждения и поломки клапанов и других деталей компрессора.

Перегретый пар выходит из испарителя (точка 1), и цикл возобновляется.

Таким образом, хладагент постоянно циркулирует по замкнутому контуру, меняя свое агрегатное состояние с жидкого на парообразное и наоборот.

Все компрессионные циклы холодильных машин включают два определенных уровня давления. Граница между ними проходит через нагнетательный клапан на выходе компрессора с одной стороны и выход из регулятора потока (из капиллярной трубки) с другой стороны.

Нагнетательный клапан компрессора и выходное отверстие регулятора потока являются разделительными точками между сторонами высокого и низкого давлений в холодильной машине.

На стороне высокого давления находятся все элементы, работающие при давлении конденсации.

На стороне низкого давления находятся все элементы, работающие при давлении испарения.

Несмотря на то, что существует много типов компрессионных холодильных машин, принципиальная схема цикла в них практически одинакова.

.2 Теоретический и реальный цикл охлаждения

Цикл охлаждения можно представить графически в виде диаграммы зависимости абсолютного давления и теплосодержания (энтальпии). Левая часть кривой соответствует состоянию насыщенной жидкости, правая часть - состоянию насыщенного пара. Две кривые соединяются в центре в так называемой "критической точке", где хладагент может находиться как в жидком, так и в парообразном состоянии. Зоны слева и справа от кривой соответствуют переохлажденной жидкости и перегретому пару. Внутри кривой линии помещается зона, соответствующая состоянию смеси жидкости и пара.

Рассмотрим схему теоретического (идеального) цикла охлаждения с тем, чтобы лучше понять действующие факторы. Рассмотрим наиболее характерные процессы, происходящие в компрессионном цикле охлаждения.

.3 Сжатие пара в компрессоре

Холодный парообразный насыщенный хладагент поступает в компрессор (точка С`). В процессе сжатия повышаются его давление и температура (точка D). Теплосодержание также повышается на величину, определяемую отрезком НС`-HD, то есть проекцией линии C`-D на горизонтальную ось.

.4 Конденсация

В конце цикла сжатия (точка D) горячий пар поступает в конденсатор, где начинается его конденсация и переход из состояния горячего пара в состояние горячей жидкости. Этот переход в новое состояние происходит при неизменных давлении и температуре. Следует отметить, что, хотя температура смеси остается практически неизменной, теплосодержание уменьшается за счет отвода тепла от конденсатора и превращения пара в жидкость, поэтому он отображается на диаграмме в виде прямой, параллельной горизонтальной оси.

Риc. 2. Диаграмма давления и теплосодержания

Рис. 3. Изображение теоретического цикла сжатия на диаграмме "Давление и теплосодержание"

Процесс в конденсаторе происходит в три стадии: снятие перегрева (D-E), собственно конденсация (Е-А) и переохлаждение жидкости (А-А`).

Рассмотрим кратко каждый этап.

Снятие перегрева (D-E).

Это первая фаза, происходящая в конденсаторе, и в течение ее температура охлаждаемого пара снижается до температуры насыщения или конденсации. На этом этапе происходит лишь отъем излишнего тепла и не происходит изменение агрегатного состояния хладагента.

На этом участке снимается примерно 10-20% общего теплосъема в конденсаторе.

Конденсация (Е-А).

Температура конденсации охлаждаемого пара и образующейся жидкости сохраняется постоянной на протяжении всей этой фазы. Происходит изменение агрегатного состояния хладагента с переходом насыщенного пара в состояние насыщенной жидкости. На этом участке снимается 60-80% теплосъема.

Переохлаждение жидкости (А-А`).

На этой фазе хладагент, находящийся в жидком состоянии, подвергается дальнейшему охлаждению, в результате чего его температура понижается. Получается переохлажденная жидкость (по отношению к состоянию насыщенной жидкости) без изменения агрегатного состояния.

Переохлаждение хладагента дает значительные энергетические преимущества: при нормальном функционировании понижение температуры хладагента на один градус соответствует повышению мощности холодильной машины примерно на 1% при том же уровне энергопотребления.

Количество тепла, выделяемого в конденсаторе.

Участок D-A` соответствует изменению теплосодержания хладагента в конденсаторе и характеризует количество тепла, выделяемого в конденсаторе.

Регулятор потока (А`-B).

Переохлажденная жидкость с параметрами в точке А` поступает на регулятор потока (капиллярную трубку или терморегулирующий расширительный клапан), где происходит резкое снижение давления. Если давление за регулятором потока становится достаточно низким, то кипение хладагента может происходить непосредственно за регулятором, достигая параметров точки В.

Испарение жидкости в испарителе (В-C).

Смесь жидкости и пара (точка В) поступает в испаритель, где она поглощает тепло от окружающей среды (потока воздуха) и переходит полностью в парообразное состояние (точка С). Процесс идет при постоянной температуре, но с увеличением теплосодержания.

Как уже говорилось выше, парообразный хладагент несколько перегревается на выходе испарителя. Главная задача фазы перегрева (С-С`) - обеспечение полного испарения остающихся капель жидкости, чтобы в компрессор поступал только парообразный хладагент. Для этого требуется повышение площади теплообменной поверхности испарителя на 2-3% на каждые 0,5°С перегрева. Поскольку обычно перегрев соответствуют 5-8°С, то увеличение площади поверхности испарителя может составлять около 20%, что безусловно оправдано, так как увеличивает эффективность охлаждения.

Количество тепла, поглощаемого испарителем.

Участок HB-НС` соответствует изменению теплосодержания хладагента в испарителе и характеризует количество тепла, поглощаемого испарителем.

Реальный цикл охлаждения.

В действительности в результате потерь давления, возникающих на линии всасывания и нагнетания, а также в клапанах компрессора, цикл охлаждения отображается на диаграмме несколько иным образом (рис. 4).

Из-за потерь давления на входе (участок C`-L) компрессор должен производить всасывание при давлении ниже давления испарения.

С другой стороны, из-за потерь давления на выходе (участок М-D`), компрессор должен сжимать парообразный хладагент до давлений выше давления конденсации.

Необходимость компенсации потерь увеличивает работу сжатия и снижает эффективность цикла.

Помимо потерь давления в трубопроводах и клапанах, на отклонение реального цикла от теоретического влияют также потери в процессе сжатия.

Рис. 4. Изображение цикла реального сжатия на диаграмме "Давление-теплосодержание"`L: потеря давления при всасывании: потеря давления при выходе`: теоретический термический эквивалент сжатия`HC`: реальный термический эквивалент сжатия`D: теоретическое сжатие: реальное сжатие

Во-первых, процесс сжатия в компрессоре отличается от адиабатического, поэтому реальная работа сжатия оказывается выше теоретической, что также ведет к энергетическим потерям.

Во-вторых, в компрессоре имеются чисто механические потери, приводящие к увеличению потребной мощности электродвигателя компрессора и увеличению работы сжатия.

В третьих, из-за того, что давление в цилиндре компрессора в конце цикла всасывания всегда ниже давления пара перед компрессором (давления испарения), также уменьшается производительность компрессора. Кроме того, в компрессоре всегда имеется объем, не участвующий в процессе сжатия, например, объем под головкой цилиндра.

3. Оценка эффективности цикла охлаждения

Эффективность цикла охлаждения обычно оценивается коэффициентом полезного действия или коэффициентом термической (термодинамической) эффективности.

Коэффициент эффективности может быть вычислен как соотношение изменения теплосодержания хладагента в испарителе (НС-НВ) к изменению теплосодержания хладагента в процессе сжатия (НD-НС).

Фактически он представляет собой соотношение холодильной мощности и электрической мощности, потребляемой компрессором.

Причем он не является показателем производительности холодильной машины, а представляет собой сравнительный параметр при оценке эффективности процесса передачи энергии. Так, например, если холодильная машина имеет коэффициент термической эффективности, равный 2,5, то это означает, что на каждую единицу электроэнергии, потребляемую холодильной машиной, производится 2,5 единицы холода.

4. Схемы холодильников

.1 Паровая компрессорная установка

В простейших схемах холодильных установок передача теплоты осуществляется дважды: сначала в испарителе, где холодильный агент, имеющий низкую температуру, отбирая теплоту от охлаждаемой среды, снижает ее температуру, затем в конденсаторе, где холодильный агент охлаждается, отдавая теплоту воздуху или воде. В наиболее распространенных схемах морских рефрижераторных установок (рис. 1) осуществляется паровой компрессионный цикл. В компрессоре давление пара холодильного агента повышается и соответственно повышается его температура.

Рис. 1. Схема паровой компрессорной холодильной установки:

- испаритель;

- термочувствительный баллон;

- компрессор;

- маслоотделитель;

- конденсатор;

- осушитель;

- трубопровод для масла;

- регулирующий вентиль;

- терморегулирующий вентиль.

.2 Электрическая схема холодильника

При подаче напряжения электрический ток проходит через замкнутые контакты терморегулятора (3), кнопки размораживания (10), реле тепловой защиты (11), катушку пускового реле (контакты пускового реле12.2 пока разомкнуты) и рабочую обмотку электродвигателя мотор-компрессора.

Поскольку двигатель пока не вращается, ток протекающий через рабочую обмотку мотор-компрессора в несколько раз превышает номинальный, пусковое реле (12) устроено таким образом, что при превышении номинального значения тока замыкаются контакты (12.2), к цепи подключается пусковая обмотка электродвигателя. Двигатель начинает вращаться, ток в рабочей обмотке снижается, контакты пускового реле размыкаются и двигатель продолжает работать в нормальном режиме.

Когда стенки испарителя охладятся до установленного на терморегуляторе значения, контакты (3) разомкнуться и электродвигатель мотор-компрессора остановиться.

С течением времени температура внутри холодильника повышается, контакты терморегулятора замыкаются и весь цикл повторяется заново.

Реле защиты предназначено для отключения двигателя при опасном повышении силы тока. С одной стороны оно защищает двигатель от перегрева и поломки, а с другой - Вашу квартиру от пожара.

Реле состоит из биметаллической пластины (11.1), которая при повышении температуры изгибается и размыкает контакты (11.2), после остывания биметаллической пластины контакты снова замыкаются.

Рис. 1. Электрическая схема холодильника

- электродвигатель мотор-компрессора

.1 - рабочая обмотка

.2 - пусковая обмотка

- контакты терморегулятора

- кнопка размораживания

- реле защиты

.1 - биметаллическая пластина

.2 - контакты реле

- пусковое реле

.1 - катушка реле

.2 - контакты реле

.3 Схема классического холодильника

Классический холодильник, работает следующим образом:

Мотор - компрессор (1), засасывает газообразный фреон из испарителя, сжимает его, и через фильтр (6) выталкивает в конденсатор (7).

В конденсаторе, нагретый в результате сжатия фреон остывает до комнатной температуры и окончательно переходит в жидкое состояние.

Жидкий фреон, находящийся под давлением, через отверстие капиляра (8) попадает во внутреннюю полость испарителя (5), переходит в газообразное состояние, в результате чего, отнимает тепло от стенок испарителя, а испаритель, в свою очередь, охлаждает внутреннее пространство холодильника.

Этот процесс повторяется до достижения заданной терморегулятором (3) температуры стенок испарителя.

При достижении необходимой температуры терморегулятор размыкает электрическую цепь и компрессор останавливается. Через некоторое время, температура в холодильнике (за счет воздействия внешних факторов) начинает повышаться, контакты терморегулятора замыкаются, с помощью защитно-пускового реле (2) запускается электродвигатель мотор - компрессора и весь цикл повторяется сначала.

Рис. 1. Схема классического холодильника

Мотор-компрессор

Защитно-пусковое реле

Терморегулятор

Внутренняя лампа освещения холодильника

Испаритель

Фильтр-осушитель

Конденсатор

Капиляр

Включатель лампы

Литература

http://www.gmbm.ru/ustrhol.html://www.holodok.info/article/30/://acm.com.ua/articles/folder/1.html://ru.wikipedia.org/wiki/Холодильник://www.netharbour.ru/mehanik/sudovye-holodiljnye-ustanovki/printsip-raboty.html://www.krasland.ru/lib/index.php?id=show&aid=742&ses=f81fac5f3be5da3edbaf522ea3205c56


diplomba.ru