Какие процессы происходят внутри домашнего холодильника. Принцип работы холодильника

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

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

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

Устройство холодильника

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Крыльчатки обеспечивают циркуляцию воздуха внутри камеры холодильника.

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

Принцип работы холодильника

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

Несмотря на высокую стоимость и ответственную «работу», холодильная техника имеет довольно простое устройство. Зачем Вам знать, как устроен холодильник? Да хотя бы затем, чтобы уметь правильно его использовать. Очень полезно понимать, что может привести к поломке агрегата, а что, наоборот, способно продлить срок его службы. Кроме того, зная общее устройство холодильника, Вы быстрее сориентируетесь при возникновении неисправностей и вовремя вызовете мастера.

Система охлаждения и принцип работы холодильной техники

Холодильники и морозильники всех марок работают по одному принципу. Охлаждающая система представляет собой замкнутое кольцо из тонких трубок:

• Одна «рабочая» часть ее находится внутри, в камере холодильника, и называется испарителем. Испаритель спрятан «под обшивку» (так чаще бывает в холодильной камере) или уложен «змейкой» под полками (в морозилке).
• Вторая часть системы расположена снаружи. Это конденсатор. Находится на задней стенке холодильника и выглядит как решетка или щит из тонких трубок.

И испаритель, и конденсатор в обычных бытовых холодильниках имеют форму змеевика. Это увеличивает площадь поверхности и позволяет им эффективнее поглощать тепло в камере и отдавать снаружи. Вся система заполнена хладагентом (как правило, это фреон). Он непрерывно циркулирует и постоянно меняет свое состояние, превращаясь то в газ, то в жидкость. Один цикл охлаждения состоит из двух основных этапов:

1. Конденсация. При комнатной температуре фреон находится в газообразном состоянии. Но в конденсатор он накачивается под давлением и превращается из газа в жидкость (конденсируется). В процессе хладагент отдает тепло, то есть, на ощупь становится горячим. Проходя по длинным трубкам конденсатора, фреон охлаждается за счет окружающего воздуха и достигает комнатной температуры.
2. Испарение. Далее хладагент течет в сторону испарителя. Но поступает в него не напрямую, а через капилляр - сильно суженный участок трубки. Когда фреон попадает в испаритель через такое узкое отверстие, его давление резко снижается. Из-за этого хладагент вскипает, переходя из жидкого состояния в газообразное (испаряется). В процессе испарения он поглощает огромное количество тепла, а на ощупь становится холодным. Проходя по трубкам испарителя, фреон «забирает» тепло из камеры, охлаждая воздух и продукты, находящиеся в ней.

Температура перехода из жидкого состояния в газообразное (точка кипения) у разных типов и марок хладагентов составляет -30…-150 °С. Но количество фреона в системе и площадь поверхности испарителя сравнительно небольшие, а его циркуляция периодически прерывается. Поэтому температура в холодильнике снижается всего до 0…+6 °С, а в морозильнике - до -6…-24 °С. Немного «подогревшись» в камере, газообразный хладагент движется к конденсатору, и цикл повторяется.

Перекачивает фреон мотор-компрессор, который справедливо называют сердцем холодильника. Он работает по принципу насоса и создает нужное давление в каждой части системы, заставляя хладагент «переносить» тепло из камеры наружу. Находится компрессор между испарителем и конденсатором, в него поступает только газообразный фреон.

Таким образом, главными функциональными элементами каждого холодильника являются:

• мотор-компрессор;
• конденсатор;
• капиллярная трубка, или капилляр (медная труба длиной 1,5-3 м с внутренним проходом 0,6-0,85 мм);
• испаритель.

Дополнительные элементы системы охлаждения

Кроме перечисленных узлов, в систему входят:

• . Выглядит как утолщение между конденсатором и капилляром. Представляет собой медную трубку диаметром до 2 см и длиной 10-15 см, заполненную специальным влагопоглощающим веществом (цеолитом). Фильтр очищает проходящий через него хладагент от и таким образом предотвращает засорение капиллярной трубки. Иначе при резком охлаждении фреона на выходе из капилляра находящаяся в нем вода замерзнет и перекроет просвет.
• Докипатель. Алюминиевая или медная емкость между испарителем и компрессором. Здесь система охлаждения в очередной раз резко расширяется, заставляя вскипеть весь фреон, который мог остаться в жидком состоянии после прохождения через испаритель. Это необходимо для нормальной работы компрессора (он перекачивает только газ, а при всасывании жидкости может выйти из строя). Поскольку при дополнительном вскипании фреона снова поглощается тепло, докипатель устанавливают внутри холодильника, чаще всего в морозильной камере.

Другие обязательные компоненты прибора

Чтобы система охлаждения работала бесперебойно и с нужной интенсивностью, в конструкцию холодильника включают регулирующие элементы. Так, в агрегате обязательно есть:

• . Поддерживает температуру в камере на заданном уровне. Когда она уже достаточно низкая, терморегулятор размыкает электрическую цепь, отключая компрессор от питания. Охлаждение прекращается. Как только температура снова повышается до максимально допустимого значения, терморегулятор замыкает цепь. Компрессор снова начинает работать, охлаждая воздух в камере.
• . Запускает двигатель компрессора при включении холодильника и замыкании цепи терморегулятором. Отключает мотор при перегреве.

Отличия моделей с системой и без нее

В обычном холодильнике влага, попадающая в камеру, постоянно на стенках испарителя. Образуется иней, который мешает свободному доступу воздуха и нормальному охлаждению. Хладагент в системе циркулирует, но не может поглощать тепло из камеры из-за толстой снежной шубы. Результат - повышенная температура, которая приводит сразу к двум проблемам:

1. Продукты портятся гораздо быстрее, чем должны.
2. На повышенную температуру в камере реагирует терморегулятор. Он не приостанавливает охлаждение, заставляя компрессор работать непрерывно. А это приводит к его быстрому износу. Поэтому холодильники с капельными испарителями необходимо периодически размораживать.

Система No Frost позволяет избежать намерзания и постоянных разморозок. В нее входят:

• электрический ТЭН;
• таймер;
• вентилятор;
• система отвода талой воды.

В морозилке холодильника с No Frost испаритель расположен не в виде змеевика под каждой полкой, как обычно, а в виде компактного радиатора. Он может размещаться в любой части камеры. Чтобы устройство эффективно поглощало тепло из всей морозилки, используют вентилятор. Он стоит позади испарителя и постоянно прогоняет воздух через него. Холодный воздушный поток направляется на продукты и охлаждает их.

При этом вся влага из воздуха конденсируется на испарителе, и со временем на нем образуется иней. Но таймер системы No Frost не позволяет шубе стать слишком толстой. В нужный момент он запускает оттаивание: просто включает ТЭН, который размораживает иней. Оттаявшая вода стекает по трубкам в специальный поддон за пределами камеры. Оттуда она испаряется в воздух помещения.

Как правило, в бытовых холодильниках систему No Frost устанавливают только для морозилки. Реже встречаются модели, у которых ею оснащена также холодильная камера. Благодаря работе системы за холодильником нужно меньше ухаживать. Но постоянная циркуляция воздуха и интенсивное выведение влаги наружу приводят к тому, что продукты в камере с No Frost высыхают быстрее, чем в обычной.

Плачущий испаритель

No Frost - не единственное решение проблемы с лишней влагой в камере. Есть совсем простая конструкция - плачущий испаритель. Он используется даже в недорогих современных холодильниках. С точки зрения эффективности и экономии энергии в холодильной камере такая система более выгодна, чем No Frost.

Плачущий испаритель спрятан за задней стенкой камеры. Пока компрессор работает, и происходит охлаждение, стенка становится очень холодной. На ней конденсируется лишняя влага, и образуется тонкий слой инея. Когда температура в камере падает до нужного значения, компрессор отключается, и стенка нагревается, поглощая тепло из воздуха. Иней на ней тает.

Оттаявшая вода стекает капельками по задней стенке камеры (отсюда и название плачущей системы). Внизу для нее предусмотрено специальное дренажное отверстие, через которое конденсат попадает в дренажный шланг. Последний выводит влагу наружу, в специальную широкую емкость (обычно она расположена на корпусе компрессора). Там конденсат испаряется.

Что из этого следует: советы по разумной эксплуатации холодильника

1. Для нормальной работы прибора необходимо, чтобы конденсатор хорошо охлаждался. Поэтому холодильник нельзя ставить возле нагревательных приборов и под прямые солнечные лучи. Также стоит следить за чистотой конденсатора, ведь толстый слой пыли на «решетке» мешает теплообмену точно так же, как и снежная шуба на испарителе.
2. Вовремя размораживайте холодильник. Не допускайте образования толстой наледи и инея.
3. При размораживании не используйте острые предметы, чтобы отколоть лед. Так можно повредить трубки испарителя, что приведет к утечке фреона. Ремонтировать такие повреждения дорого, а иногда вовсе невозможно. Максимум, что можно сделать для ускорения процесса разморозки, - поставить на полки кастрюли или бутылки с теплой водой.
4. После размораживания и мытья камеры вытрите все ее поверхности насухо и досушите при комнатной температуре еще около двух часов. Затем закройте дверцы, включите пустой холодильник, дождитесь, пока он отработает один цикл и отключится. Только теперь загружайте продукты.
5. Не включайте надолго функции быстрой заморозки (суперзаморозки) и суперохлаждения. Их кнопки замыкают контакты терморегулятора и не позволяют ему периодически отключать компрессор. В результате мотор перегружается и быстро изнашивается.
6. Также не стоит устанавливать терморегулятор на максимум. Оптимальный вариант - около середины шкалы. При более интенсивном охлаждении температура в камерах снижается очень незначительно, зато компрессор работает на износ.
7. У Вас холодильник с плачущим испарителем? Не ставьте продукты вплотную к задней стенке камеры и постоянно следите за состоянием дренажного отверстия, через которое стекает конденсат. Иначе частички пищи забивают дренажный шланг, вода в нем застаивается, и возникает неприятный запах.
8. По возможности не ставьте на холодильник тяжелых предметов. У современных моделей верхняя крышка изготовлена из пластика и не рассчитана на весовые нагрузки. Если поставить прямо на нее микроволновку или тяжелый комбайн, она просто треснет. В крайнем случае используйте дополнительные опоры для равномерного распределения нагрузки.
9. Не стелите на холодильник покрывал и клеенок. Они могут съехать назад, накрыть конденсатор и вызвать перегрев.
10. Следите, чтобы дверцы работающего холодильника были всегда плотно закрыты. Чем больше теплого воздуха попадет в камеру, тем труднее придется компрессору. Кроме того, снаружи влажность несколько выше. Если дверца морозилки закрыта неплотно, на испарителе быстрее образуется наледь.

И главное правило: заподозрив неисправность, не откладывайте ремонт холодильника в долгий ящик. Часто случается так, что изначальная поломка совсем незначительна. Но если ее сразу не устранить, со временем ломается компрессор. А это очень дорогой узел. Поэтому при самых маленьких неполадках звоните мастеру - так Вы продлите срок службы своей техники на годы.

Классический холодильник, без системы No Frost 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 (см. пункт 1)

1-Мотор-компрессор; 2-Защитно-пусковое реле; 3-Терморегулятор; 4-Внутренняя лампа освещения холодильника; 5-Испаритель; 6-Фильтр-осушитель; 7-Конденсатор; 8-Капиляр; 9-Включатель лампы

Электрическое оборудование холодильников

К электрическому оборудованию бытовых холодильников относятся следующие приборы:
электрические нагреватели: для обогрева генератора в абсорбционных холодильных агрегатах; для предохранения дверного проема низкотемпературной (морозильной) камеры от выпадения конденсата (запотевания) на стенках; для обогрева испарителя при полуавтоматическом и автоматическом удалении снежного покрова;
электродвигатель компрессора (это относится к компрессионным холодильникам);
проходные герметичные контакты для соединения обмоток электродвигателя с внешней электропроводкой холодильника через стенку кожуха мотор-компрессора;
осветительная аппаратура, предназначенная для освещения холодильной камеры;
вентиляторы: для обдува конденсатора холодильного агрегата воздухом (при использовании в холодильниках конденсаторов с принудительным охлаждением) и для принудительной циркуляции воздуха в камерах холодильников.

К приборам автоматики бытовых холодильников относятся:
датчики-реле температуры (терморегуляторы) для поддержания заданной температуры в холодильной или низкотемпературной камере бытовых холодильников;
пусковое реле для автоматического включения пусковой обмотки электродвигателя при запуске;
защитное реле для предохранения обмоток электродвигателя от токов перегрузки;
приборы автоматики для удаления снежного покрова со стенок испарителя

Электрическая схема холодильника и принцип ее работы.
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.

1 - электродвигатель мотор-компрессора; 1.1 - рабочая обмотка; 1.2 - пусковая обмотка; 3 - контакты терморегулятора; 10 - кнопка размораживания; 11 - реле защиты; 11.1 - биметаллическая пластина; 11.2 - контакты реле; 12 - пусковое реле
12.1 - катушка реле; 12.2 - контакты реле

Из каких материалов изготовлен холодильник

Упрощенно представляя, холодильник состоит из изотермического шкафа и электрического оборудования (холодильного агрегата)

Корпус
Корпус является несущей конструкцией, поэтому должен быть достаточно жестким. Его изготавливают из листовой стали толщиной 0,6-0,1 мм. Герметичность наружного шкафа обеспечивается пастой ПВ-3 на основе хлорвиниловой смолы. Поверхность шкафа фосфатируют, затем грунтуют и дважды покрывают белой эмалью МЛ-12-01, ЭП-148, МЛ-242, МЛ-283 или др. Выполняют это с помощью краскопультов или в электростатическом поле. Поверхность сервировочного столика, если таковой имеется, покрывают полиэфирным лаком.

В последнее время для изготовления корпуса холодильника все чаще применяют ударопрочные пластики. Благодаря этому сокращается расход металла и уменьшается масса холодильного прибора.

Внутренние шкафы холодильников
Металлические внутренние шкафы из стального листа толщиной 0,7- 0,9 мм изготавливают методом штамповки и сварки и эмалируют горячим способом силикатно-титановой эмалью.

Пластмассовые камеры изготавливают из АБС-пластика или из ударопрочного полистирола методом вакуум-формирования. АБС (акрилбутадиеновый стирол) обладает высокими механическими свойствами и стойкостью по отношению к хладону (фреону). Детали из АБС-пластика, покрытые хромом и никелем, широко применяются в декоративных целях. АБС-пластики отечественного производства по физико-механическим свойствам делятся на четыре группы:
АБС-0903 средней ударной вязкости;
АБС-1106Э, АБС-1308, АБС-1530, АБС-2020 повышенной ударной вязкости;
АБС-2501К, АБС-2512Э, АБС-2802Э высокой ударной вязкости;
АБС-0809Т, АБС-0804Т, АБС-1002Т повышенной теплостойкости.
АБС-пластики выпускаются в виде гранул диаметром не более 3 мм и длиной 4-5 мм или в виде порошка и перерабатываются литьем под давлением, выдуванием, термоформованием. Камеры у морозильников и камеры низкотемпературных отделений холодильников металлические - из алюминия или нержавеющей стали. Стальные камеры более долговечны, гигиеничны, но они увеличивают массу холодильника и требуют особых способов крепления к наружному корпусу для наиболее эффективной теплоизоляции от окружающей среды.
К преимуществам пластмассовых камер относятся технологичность изготовления, малый коэффициент теплопроводности, меньшая масса. Однако такие камеры быстрее стареют, со временем теряют товарный вид, менее долговечны и менее прочны по сравнению с металлическими. В холодильниках с пластмассовыми камерами по периметру дверного проема не устанавливают накладки, закрывающие теплоизоляцию, так как роль накладок выполняют отбортованные края камеры.

Двери
Изготовляют из стального листа толщиной 0,8 мм методом штамповки и сварки. В некоторых моделях холодильников двери изготовлены из древесностружечной плиты или ударопрочного полистирола.

Дверь холодильника состоит из наружной и внутренней панелей, теплоизоляции между ними и уплотнителя. Панели двери изготовляют из ударопрочного полистирола методом вакуум-формования. Толщина листа 2-3 мм. У большинства холодильников двери открываются слева направо. В всех современных холодильниках предусмотрена перенавеска двери, т.е. возможность открывания двери справа налево. У настенных холодильников дверь двухстворчатая.

Дверь холодильника должна плотно прилегать к дверному проему, иначе теплый воздух будет проникать в камеру. Для обеспечения герметичности внутреннюю сторону двери по всему периметру окантовывают магнитным уплотнителем разного профиля. В холодильниках старых конструкций применялись резиновые уплотнители баллонного типа.

Двери в закрытом положении удерживаются с помощью механических (чаще куркового типа) или магнитных затворов. Последние наиболее распространены. При их наличии ручку двери можно расположить на разной высоте, исходя из требований технической эстетики. Замена дверных петель специальными навесками, укрепляемыми сверху и снизу двери, уменьшает общие габариты холодильника при открывании двери, что важно при установке холодильников в углу помещений.

Теплоизоляция
Теплоизоляцию применяют для защиты холодильной камеры от проникновения тепла окружающей среды и прокладывают по стенкам, верху и дну холодильного шкафа и холодильной камеры, а также под внутренней панелью двери. От теплоизоляционных материалов требуется, чтобы они обладали низким коэффициентом теплопроводности, небольшой объемной массой, малой гигроскопичностью, влагостойкостью, были огнестойкими, долговечными, дешевыми, биостойкими, не издавали запаха, а также были механически прочными. Для теплоизоляции шкафа и двери холодильников применяют штапельное стекловолокно МТ-35, МТХ-5, МТХ-8, минеральный войлок, пенополистирол ПСВ и ПСВ-С и пенополиуретан ППУ-309М.

Минеральный войлок изготовляют из минеральной ваты путем обработки ее растворами синтетических смол. Исходным сырьем для получения минеральной ваты служат минеральные породы (доломит, доломитоглинистый мергель), а также металлургические шлаки.

Стеклянный войлок - разновидность искусственного минерального войлока. Он состоит из тонких (толщина 10-12 мк) коротких стеклянных нитей, связанных синтетическими смолами. Теплоизоляция из стеклянного войлока и супертонкого волокна биостойка, не имеет запаха, обладает водоотталкивающим свойством, удобно укладывается и поэтому часто применяется.

Пенополистирол - синтетический теплоизоляционный материал. Он представляет собой легкую твердую пористую газонаполненную пластмассу с равномерно распределенными замкнутыми порами. Теплоизоляцию из пенополистирола получают вспениванием жидкого полистирола непосредственно в простенках холодильной камеры и корпуса шкафа холодильника.

Пенополиуретан - пенопласты мелкопористой жесткой структуры, полученные путем вспучивания полиуретановых смол с применением соответствующих катализаторов и эмульгаторов. Для повышения теплозащитных свойств в качестве вспучивающего газа применяют хладон-11 и др. Процесс пенообразования и затвердевания пены происходит в течение 10-15 мин при температуре до 5 °С.
Пенополиуретан обладает малой объемной массой, низким коэффициентом теплопроводности, влагостоек. Его можно вспенивать непосредственно в холодильном шкафу. При этом он равномерно и без воздушных полостей заполняет все пространство в простенках, хорошо склеивается со стенками, повышая прочность шкафа.

В зависимости от качества теплоизоляционных материалов толщина изоляции в стенках шкафа холодильника может быть от 30 до 70 мм, в двери - от 35 до 50 мм. Замена теплоизоляции из стекловолокна изоляцией из пенополиуретана позволяет при одних и тех же габаритах корпуса увеличить объем холодильника на 25%.

Затворы и уплотнители дверей
Ранее в холодильниках применялись курковые и секторные затворы дверей. В современных холодильниках применяются магнитные запоры.

Магнитные затворы представляют собой эластичную магнитную вставку, помещенную в уплотнительный профиль на внутренней панели двери. При закрывании двери она плотно притягивается к металлическому корпусу. Исходным сырьем для получения магнитных материалов служит феррит бария ВаО в смеси с каучуками или поливиниловыми и другими смолами, придающими ему гибкость. Изготовленные ленты эластичного магнита намагничивают в магнитном поле.

Притягивая уплотнитель к шкафу по всему периметру, магнитный затвор обеспечивает хорошее уплотнение и в то же время не требует усилий для открывания двери, которое необходимо проверять динамометром с погрешностью +1 Н. Динамометр прикрепляют к ручке на расстоянии, наиболее отдаленном от шарниров. Усилие при этом должно быть направлено перпендикулярно плоскости двери.

Для дверных уплотнителей в холодильниках с курковыми и секторными затворами применяют пищевую резину, с магнитными затворами - поливинилхлоридные и полихлорвиниловые уплотнители с магнитной вставкой и магнитные уплотнители с дополнительными удерживателями. В холодильниках с механическим затвором плотное закрывание двери достигается благодаря сжатию профиля резинового уплотнителя.

В холодильниках с магнитным затвором уплотнитель притягивается к шкафу силой притяжения магнита, при этом профиль уплотнителя растягивается. Уплотнитель имеет два баллона. Баллон прямоугольного сечения, в котором находится магнитная вставка, прижимается передней плоскостью к шкафу. Толщина стенки баллона существенно влияет на силу притяжения уплотнителя и не превышает 0,45 мм. Баллон "гармошка" служит для компенсации небольшого свободного хода двери. В свободном состоянии уплотнителя "гармошка" несколько сжата и при отходе двери растягивается, препятствуя отрыву уплотнителя от шкафа. Для эффективной работы профиль баллона "гармошка" имеет небольшое сопротивление растяжению, что обеспечивается тонкими стенками баллона, а также соответствующей конфигурацией его.

Магнитные вставки узлов уплотнения делают прямоугольного сечения. Их изготовляют из эластичных многокомпонентных ферритонаполненных композиций. Улучшить магнитные, физико-химические и термомеханические свойства, а также технико-экономические показатели магнитных эластичных вставок стало возможным благодаря использованию новых полимерных композиций на основе сополимеров ЭВА.

Уплотнение двери следует проверять, не включая холодильник в сеть. Бумажная полоска шириной 50 мм и толщиной 0,08 мм, заложенная между уплотнителем двери и закрываемой поверхностью шкафа, ни в одном месте не должна свободно перемещаться.

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. – 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.

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.

Вконтакте

Типы холодильников, их систем охлаждения

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

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

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

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

Типы холодильников

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

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

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

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

Автомобильный холодильник

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

Структура элемента Пельтье

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

Компрессор - самый шумный элемент холодильника

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

Одно- и двухкомпрессорные холодильники

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

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

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

Системы охлаждения

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

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

Знакомая всем "плачущая" стенка

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

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

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

Системы No Frost впечатляют полным отсутствием инея в морозилке

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

Полки

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

От полок во многом зависит удобство использования холодильника

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

Дополнительные функции охлаждающей системы

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

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

Зоны свежести уменьшают частоту походов в магазин

Обычно пользователям предлагаются две зоны свежести:

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

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

Льдогенератор, несомненно, порадует ваших гостей

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