Принцип работы бытового холодильника
Как работает холодильник?
Холодильники, которые стоят в большинстве квартир — компрессионные. Если говорить простыми словами, то принцип работы бытового компрессионного холодильника следующий: тепло отводится из холодильной камеры в окружающее пространство в результате чего температура в камере падает, а в помещении, где стоит холодильник, едва заметно повышается.
Что в холодильнике отвечает за реализацию этого процесса?
Хладагент — вещество с высоким уровнем текучести и низкой температурой кипения и испарения. Хладагент отвечает в холодильнике за перенос тепла от испарителя к конденсатору.
Компрессор — устройство, которое обеспечивает циркуляцию хладагента по системе холодильника. Холодильник может иметь один или два компрессора.
Испаритель забирает тепло из холодильной камеры.
Конденсатор
Теплообменник выравнивает температуру хладагента на выходе из испарителя и конденсатора для повышения производительности холодильника и предотвращения попадания жидкого хладагента в компрессор (что может привести к его неисправности).
Терморегулятор поддерживает температуру на нужном уровне, запуская работу системы, когда температура становится выше заданного уровня и выключая ее, когда камера охлаждается до необходимой температуры. В свою очередь состоит из термодатчика, который замеряет температуру и непосредственно регулятора.
Также в холодильнике есть дополнительные детали и системы, которые обеспечивают его работу и удобство эксплуатации. Например, система освещения, система автоматического оттаивания и т. д.
Теплоизоляция и герметичность
Энергоэффективность холодильника напрямую зависит от качества теплоизоляции и герметичности холодильной камеры. Теплоизоляцию обеспечивают двойные стенки и дверь, заполненные внутри различными теплоизолирующими материалами, например, вспененным полиуретаном, полистиролом и т. д. За герметичность отвечают уплотнители с магнитными вставками, расположенные по периметру двери.
Более подробно узнать о работе основных деталей и систем холодильника вы можете в соответствующих статьях на нашем сайте. А если какая-то система вышла из строя и вам требуется ремонт холодильника, то вы всегда можете обратиться к специалистам «ПластХладо», которые помогут решить проблему.
Принцип работы холодильника | Каталог цен E-Katalog
Принцип любого холодильника, начиная от первых ледников, — разница температур. Только если в древности охлаждение было пассивным, продукты держали в кусках льда, то 20–й век подарил человечеству фреон — «кровь» современных холодильников. Фреоны (хладоны) в качестве холодильных агентов (хладагентов) для рефрижераторов стали настолько распространены, что эти слова часто употребляются как синонимы. «Сердцем» же стал компрессор — мотор, за счет работы которого циркулирует хладагент.
Причем «сердце» не обязательно одно — выпускают и с двумя, для двухкамерных холодильников. Наличие дополнительного мотора в этом случае может позволять отключать камеры по отдельности, что дает преимущества в удобстве эксплуатации.
Уникальным свойством хладагента является его способность к переходу из газообразного в жидкое состояние и обратно. Внутри холодильника это происходит в конденсаторе и испарителе. При этом энергия, затраченная на переход между агрегатными состояниями, охлаждает воздух в холодильнике, что и необходимо для сохранения продуктов.
Устройство холодильника
Корпус холодильника может содержать одну, две или больше камер для хранения продуктов. Дверцы холодильника с резиновым уплотнителем изолируют его внутреннее пространство. Поршень мотора–компрессора нагнетает хладагент фреон, разогревая его. Элементы контроля отвечают за периодичность работы компрессора. Трубки, по которым циркулирует хладагент, спрятаны внутри стенок корпуса.
Обязательное для обычных холодильников наличие плачущего испарителя — охлажденной металлической пластины, закрепленной на задней панели — стало ненужным в системе No Frost. Она часто встречается в современных рефрижераторах, и свою популярность вполне заслужила — ведь с ней можно забыть о намерзании льда на стенках, всех этих ужасающих слоях в старых холодильниках. «Фишка» же в том, что вентилятор «прогоняет» охлажденный воздух по холодильнику, при этом испаритель, ответственный как раз за охлаждение, больше напоминает радиатор и размещен только возле морозильного отсека.
Как работает холодильник
Работа холодильника базируется на трех «китах» — изоляция (хладагента в трубках, воздуха внутри холодильника), перемещение (тепла и хладагента) и создание разницы (давления и температуры).
Если изоляция от внешней среды на совести материалов — от резиновых уплотнителей дверцы до алюминия трубок, то разницу давлений обеспечивает капиллярная трубка.
Два элемента находятся «по разные стороны баррикад» от этой трубки в плане давления — испаритель и конденсатор.
Испаритель — низкое давление, хладагент попадает туда в жидком агрегатном состоянии, вследствие чего закипает. В результате поглощения тепла получаем такой необходимый для хранения продуктов холод.
Конденсатор — высокое давление, здесь хладагент отдает тепло, возвращаясь в жидкое состояние. Тепло выходит во внешнюю среду. Трубка сзади холодильника, теплая на ощупь — это и есть конденсатор.
Ну а перемещение хладагента по системе «сосудов» обеспечивается активной работой компрессора. Попутно компрессор повышает температуру хладагента, который при этом меняет свое агрегатное состояние, закипая.
Таким образом, главный рабочий элемент — меняющий свое агрегатное состояние хладагент. Ответственность за этот переход лежит на работе двигателя — компрессора, прогоняющего его по трубкам, и капилляре, создающем разницу давлений.
Схема холодильника
Ключевой элемент забот ремонтников – компрессор – размещен обычно внизу холодильника. При наличии второго компрессора схема немного усложняется, но в основном остается прежней, включая в себя змеевик трубок и пластин. Дополнительные элементы, такие как фильтр-осушитель, предохраняющий капиллярную трубку от засорения, докипатель — емкость между испарителем и компрессором, необходимая, чтобы в компрессор не попал хладагент, вентилятор для охлаждения мотора, подсветка и различные системы контроля могут варьировать, не изменяя базового устройства. Также есть защитные элементы — вентилятор для охлаждения «сердца» холодильника от перегрева, различные реле, терморегулятор.
Каждая конкретная модель имеет свои особенности, в задачи производителей входит улучшение принципиальной схемы в деталях, добиваясь повышения энергоэффективности и эргономичности.
Работа компрессора холодильника
Наиболее часто встречающийся вариант компрессора — поршневой — отличается в зависимости от конкретной модификации. В наиболее общем виде коленчатый вал вращается внутри герметичного кожуха. Движения поршня нагнетают хладагент в конденсатор, нося при этом возвратно-поступательный характер. Система клапанов регулирует попадание газа.
Однако в бытовых холодильниках строение самого поршня также может быть с различным механизмом. При наличии двух компрессоров в рефрижераторе используют кривошипно-кулисный, для большого объёма и значительных нагрузок — кривошипно-шатунный. Замена коленчатого вала в моторе подачей переменного тока на катушку повышает экономичность, делая ненужной механику.
Схема работы компрессора
Электроток, проходя через замкнутые контакты терморегулятора, реле тепловой защиты и пусковое, а также рабочую обмотку компрессора, запускает работу последнего.
Пусковое реле подключает к цепи пусковую обмотку мотора. Контакты замыкаются, двигатель начинает вращение. Биметаллическая пластина реле тепловой защиты меняет форму при опасном нагреве, который может случиться при сильном повышении электротока. При этом контакты размыкаются, отключая двигатель. Также двигатель останавливается из-за размыкания контактов терморегулятора – компрессор отключается, когда температура достигает заданного значения.
Устройство однокамерного холодильника
Испаритель размещен в верхней части рефрижератора, под ним для плавного снижения температуры – поддон, закрытие/открытие отверстий которого регулирует подачу охлажденного воздуха в камеру. Термореле запускает цикл включения/выключения компрессора. Внутри трубопровода современных холодильников – капиллярная трубка, предохраняющая от конденсата.
Устройство двухкамерного холодильника
В двухкамерном холодильнике теплоизоляция перегородки разделяет между собой испарители, отдельные для каждой камеры. Хладагент вначале по капиллярной трубке закачивается на испаритель в морозильной камере, и только после падения его температуры ниже нуля по шкале Цельсия, поступает в испаритель второй — холодильной — камеры. После обмерзания второго испарителя термореле прекращает работу компрессора.
При нагреве испарителя до определенного уровня, автоматически включается компрессор.
Схема морозильной камеры
Как часть бытового холодильника, морозильная камера традиционно должна находится наверху, так как охлажденный воздух опускается вниз по законам физики. Но в современных холодильниках она может быть и сбоку, и внизу. Ничего магического тут нет – это стало возможным благодаря исключительно технологическим новинкам. В частности, наличию двух компрессоров или двух контуров. Подобные инженерные решения повышают стоимость продукции, но в то же время возрастает уровень бытового комфорта, что объясняет их растущую популярность.
Принципиально устройство отдельной морозильной камеры не отличается от такого у включенной в состав холодильника. Система вентиляторов при сухой заморозке – основное отличие от требующего капельного размораживания типа.
Читайте также:
Как выбрать увлажнитель воздуха?В период отопительного сезона горячие батареи становятся настоящими «пожирателями» влаги. Как подключить второй монитор к ноутбуку или ПК?
Один монитор хорошо, а два — лучше. Большие амбиции в компактном флаконе: ТОП-5 функциональных компактов
Максимальное качество изображения в минимальном формфакторе. Как подключить ноутбук к телевизору?
Транслируем изображение с ноутбука на телевизор по кабелю и «по воздуху». Завариваем чай правильно: ТОП-5 электрочайников с терморегулятором
Компактная альтернатива термопоту с возможностью нагрева воды до нужной температуры.
Как работает холодильник (простыми словами)
Работа холодильников, будь они простыми моделями или навороченными, основана на одном базовом принципе. Зная его и устройство холодильника, несложно обеспечить хранителю продуктов оптимальные условия эксплуатации, что продлит срок его службы. Эти знания также пригодятся, когда потребуется устранить мелкие, а в ряде случаев и крупные неисправности своими силами.
Холодильник ATLANT XM-4008-022.Как устроен холодильник
Любой современный холодильный агрегат состоит из следующих частей:
- поршневого компрессора, который обеспечивает циркуляцию хладагента;
- испарителя расположенного внутри холодильника, забирающего тепло из камеры;
- конденсатора (охладителя) размещённого на задней или боковой стенке агрегата, отводящего тепло в окружающую среду;
- терморегулирующего вентиля, поддерживающего давление на необходимом уровне;
- хладагента (как правило, фреон), который циркулирует внутри трубопроводов, перенося тепло от испарителя к охладителю.
Как образуется холод
Принцип работы холодильника основан на том, что хладагент, попадая в испаритель, резко расширяется, переходя в газообразное состояние. Поэтому его температура падает, и он становится холоднее воздуха в камере. В результате температура в ней понижается, а фреон становится теплей.
В отличие от современных холодильников, у которых испаритель изготовлен в виде отдельно расположенных трубок из алюминия или пластин, в старых моделях для этой цели использованы стенки камеры.
Поэтому в процессе размораживания нельзя применять острые предметы для скалывания льда, так как при повреждении стенки произойдёт утечка хладагента. Для восстановления работоспособности агрегата потребуется дорогостоящее заполнение системы циркуляции хладагентом.
Затем газообразный фреон, пройдя через фильтр-осушитель, сжимается компрессором и попадает в охладитель. Остывая, он становится жидким и через капиллярную трубку опять подаётся в испаритель. Повторение циклов происходит до достижения заданной температуры.
Капиллярная трубка
Капиллярная трубка — это важная деталь в любом холодильнике. Она выполняет главную задачу – передачу хладагента (фреона) в испаритель холодильного агрегата. Капиллярная трубка – это, такая труба, которая создает разницу в давлении между испарителем и конденсатором. При помощи капилляра происходит подача в испаритель нужного количества фреона.
Компрессор
Его по праву называют сердцем холодильного агрегата. Его задачей является создание разницы давления между нагнетательной и приёмной трубками для обеспечения надёжной циркуляции хладагента. Поэтому от того, как работает компрессор — зависит функциональность всего агрегата. Для бытовых рефрижераторов применяют герметично закрытые корпусы, в которые помещены компрессор и электромотор. Для смазки подвижных частей используется специальное масло.
Два компрессора двухкамерного холодильника Атлант.Защита электродвигателя осуществляется с помощью пускозащитного реле, которое подключает пусковую обмотку во время запуска и отключает мотор при перегреве. Для защиты компрессора от попадания влаги служит фильтр-осушитель. Инверторный компрессор в холодильнике, который установлен на современных моделях, позволяет значительно продлить срок службы агрегата.
Кроме этого, использование инвертора позволяет снизить уровень шума.
При желании можно подсчитать эффективность работы компрессора. Для этого нужно засечь время работы Т1 и время отдыха Т2. Затем Т1/(Т1 + Т2) = эффективность. При значениях менее 0,2 требуется корректировка заданной температуры в камере в сторону понижения. Если выше 0,6 — неисправен уплотнитель двери или она перекошена.
Магнитная лента на холодильнике и её замена.Особенности одно и двухкамерных холодильников
Несмотря на объединяющий их принцип работы — различия всё-таки есть. В большинстве однокамерных холодильников испаритель размещён в морозильном отсеке. В перегородке между ним и остальным объёмом камеры сделаны окна со шторками, которыми регулируется приток холодного воздуха. Надёжно, эффективно и проще некуда!
Двухкамерный холодильник, на котором есть только один компрессор, имеет по испарителю в каждой камере. Поначалу хладагент поступает в испаритель морозилки. После понижения в ней температуры фреон переходит в испаритель холодильной камеры. Когда температура в ней достигает заданного терморегулятором значения, отключается компрессор.
С недавних пор стали популярны модели с двумя компрессорами, каждый из которых предназначен для работы с одной камерой. Это позволяет устанавливать в каждой камере свою температуру. На первый взгляд кажется, что холодильный агрегат с одним компрессором экономичней. Однако это не совсем так, поскольку при необходимости у двухмоторных моделей возможно отключение одной камеры без ущерба для работы другой, что недопустимо у холодильников с одним компрессором.
Некоторые производители вместо второго компрессора применили клапана, управляемые электромагнитными катушками. Они устанавливаются на трубках, через которые фреон поступает в испарители. Это позволяет раздельно устанавливать температуру в камерах и отключать любую их них.
Электрическая схема холодильника Атлант 1709-02, 1700-02.А1 – блок индикации В4-01-4,8 блок индикации М4-01-4,8, В1 – терморегулятор К-59 L2174, терморегулятор ТАМ 133-1М, EL –лампа освещения холодильной камеры, S1 – выключатель ВМ-4,8 , S2-выключатель, B2- терморегулятор К-56 L1954, терморегулятор Там145-2м-29-2,0-4,8-9-А, R1-нагреватель замораживания HX -01, Rh2-тепловое реле компрессора, RA1-пусковое реле компрессора, CO1 – электродвигатель компрессора
Влияние температуры окружающего воздуха
Зная, как работает холодильник, нетрудно догадаться, что ставить его около отопительных приборов нельзя, так как нарушится работа конденсатора. Простейшая логика подсказывает, что холодильник на морозе будет работать лучше. Однако это неверно, так как придётся столкнуться с несколькими проблемами:
- Перестанет работать терморегулятор. В обычных условиях он включает компрессор при повышении температуры в камере. В условиях мороза приток тёплого воздуха извне невозможен.
- Тяжёлый пуск компрессора. Масло в нём на морозе станет вязким и осложнит передвижение поршня.
- Попадание в компрессор влаги. Из-за отсутствия притока тёплого воздуха нарушится функционирование испарителя. В результате поступающие в компрессор пары фреона будут насыщены каплями. При продолжительной работе в таком режиме компрессор прикажет долго жить.
Принцип действия абсорбционных холодильников
В этих агрегатах, работающих на принципе испарения хладагента, которым является аммиак, нет компрессора. Циркуляция поддерживается за счёт растворения его в воде, производимого в абсорбере. После чего аммиачный раствор направляется в десорбер, а затем в дефлегматор, где происходит разделение раствора на составляющие.
После прохода конденсатора аммиак переходит в жидкое состояние и через абсорбер возвращается в испаритель. Если сказать понятными словами абсорбер — это ёмкость для создания и хранения раствора, десорбер — испаритель, дефлегматор — охладитель. Для улучшения рабочих характеристик в раствор добавляется водород или иной инертный газ.
В быту холодильники этого вида встречаются крайне редко, так как недолговечны по сравнению с компрессионными моделями, а аммиак ядовит.
Холодильники с системой No Frost
В дословном переводе название системы означает: “без инея”. Это достигается с помощью встроенного вентилятора, который передаёт холод от единственного испарителя, размещённого в морозилке. Сначала холодный воздух распространяется внутри морозильной камеры, а затем через отверстия переходит в холодильный отсек.
За счёт циркуляции воздуха достигается равномерное распределение температуры в камерах. Для удаления наледи используется электронагреватель, находящийся под испарителем, который включается по сигналу таймера несколько раз в сутки. Образующаяся вода выводится наружу. В остальном устройство и принцип работы те же, что у обычных моделей.
Режим быстрой заморозки
Этой функцией обладает, например, холодильник Атлант и многие другие двухкамерные модели. Чтобы обеспечить быстрое замораживание продуктов, в этом режиме компрессор холодильника работает непрерывно, пока не будет нажата кнопка отключения функции. В моделях с электронным управлением отключение производится автоматически. Не рекомендуется пользоваться этим режимом более 3 суток.
Холодильник — урок. Физика, 8 класс.
Холодильник — устройство, поддерживающее низкую температуру в теплоизолированной камере.
Выделяют двухкамерные и однокамерные холодильники.
Рис. \(1\). Холодильники
Двухкамерный холодильник отличается от однокамерного наличием собственного испарителя для холодильной и морозильной камеры.
Принцип работы современного холодильника основан на таком веществе, как фреон, которое способно быстро менять своё состояние и охлаждать продукты (температура кипения фреона равна \(- 29 \)°С). Такое вещество ещё называют хладагентом.
Рис. \(2\). Принцип работы современного холодильника
Фреон движется по системе благодаря компрессору.
Компрессор — основной элемент холодильника, который закачивает и перегоняет фреон в конденсатор.
Рис. \(3\). Компрессор
Конденсатор — металлическая трубка диаметром около 5 мм, изогнутая, как правило, в виде «змейки», соединённая через 10-15 мм тонкими металлическими прутиками. В нём происходит переход фреона в жидкое состояние, во время которого в окружающую среду уходит избыточное тепло.
Рис. \(4\). Конденсатор
Из конденсатора фреон поступает в капиллярную трубку, где понижается давление.
Рис. \(5\). Капиллярная трубка
Затем хладагент поступает в испаритель.
Рис. \(6\). Испаритель
При низком давлении фреон быстро закипает и превращается в пар.
В процессе парообразования фреон забирает тепло от испарителя, вследствие чего происходит охлаждение внутреннего объёма холодильной камеры. После этого холодильный агент опять отправляется в компрессор.
Цикл повторяется до тех пор, пока не сработает терморегулятор и не остановит работу компрессора.
Источники:
Рис. 1. Принцип работы современного холодильника. © ЯКласс.
https://im0-tub-by.yandex.net/i?id=3a3b71f525c57853b5bbc710f6f52ba2&n=33&h=215&w=279
https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/dimension=640×10000:format=jpg/path/sad0d2816928f6ae1/image/ic579ebb6cae24a2c/version/1428188383/image.jpg
http://www.moroziko36.ru/images/xol/ustrojsto-i-princip-raboti-holodilnika-sharp.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/32/Fridge_Minsk_10_006.JPG/440px-Fridge_Minsk_10_006.JPG
http://images.ua.prom.st/34108194_w640_h640_ctn100.jpg
http://tochka56.ru/image/cache/catalog/product/335953/335953_v02_b-500×500. jpg
http://laukar.com/data/160203/1124156188064939.jpg
http://image.made-in-china.com/2f0j10MCETPmFaAwqL/-amp-.jpg
http://ремонт-на-ура.рф/wp-content/uploads/2015/09/110.jpg
из чего он состоит – фото
Схема работы компрессора в самых разных моделях холодильника одинакова: прибор откачивает из испарителя нагревшийся хладагент и нагнетает в конденсатор. Последний расположен на задней стенке аппарата и его основной задачей является передача тепла от остывающего газа воздуху помещения. Охлажденный сжиженный хладагент попадает в испаритель и воздух внутри камеры охлаждается.
Из чего состоит компрессор?
Количество и качество холода
Строение испарителя и конденсатора практически не изменялось. А вот с компрессорами эксперименты проводятся и сейчас.
Причина проста: холодильные установки весьма различны по объему и устройству, и, соответственно, для их обслуживания, требуются аппараты разного класса.
- Бытовые – отдельно стоящие холодильные шкафы небольшого объема. Используются в частных жилищах.
- Заготовительные – рассчитаны на предварительную обработку продуктов, устроены таким образом, чтобы при небольшой вместимости иметь высокую производительность.
- Производственные – назначение их состоит в замораживании продуктов.
- Распределительные – предназначаются для хранения сезонных овощей, фруктов. Представляют собой весьма объемные холодильные помещения – склады, с большим грузооборотом.
- Торговые – прилавки в магазине и холодильные установки на складе. Объем их относительно невелик, а устройство адаптировано под очень частое открывание.
Классификация бытовых аппаратов
Внешне холодильник потребительского класса выглядит либо как холодильный шкаф, либо как стол. А вот конструкция может заметно отличаться.
Принцип действия
- Компрессионные – наиболее распространены в быту. Движение хладагента организуется за счет работы воздушного компрессора.
- Абсорбционные – используются значительно реже, так как потребляют почти в два раза больше энергии. Достоинство их – отсутствие движущихся частей, что снижает опасность поломок.
- Термоэлектрические – эксплуатируют эффект Пельтье. Этот принцип реализуется в автомобильных холодильниках.
- Пароэжекторные – аппараты непотребительские.
Классификация компрессоров
- Динамические – нагнетание хладагента производится с помощью вентиляторов. Принцип чаще используется в распределительных холодильных установках. Они разделяются на два класса по типу вентиляторов.
- Осевые.
- Центробежные.
- Объемные аппараты – сжатие осуществляется неким механическим приспособлением, которое приводит в действие электрический двигатель. КПД устройства значительно выше.
- Поршневые компрессоры – на сегодня это самый распространенный вариант. Имеет множество модификаций. На фото – представитель поршневого класса.
- Поступательные.
- Аппараты с коленчатым валом.
- Поршневые компрессоры – на сегодня это самый распространенный вариант. Имеет множество модификаций. На фото – представитель поршневого класса.
- Ротативные – в бытовых холодильниках применяется роторный, точнее говоря, двухроторный компрессор. Конструкция отличается долговечностью, так как не включает частей, подвергающихся чрезмерной нагрузке. В современных холодильниках с инверсионной схемой управления, устанавливается именно эта модель.
Устройство поршневого компрессора
Стандартное исполнение подразумевает установку прибора и электродвигателя с вертикальным валом в герметичном кожухе. Мотор при включении приводит в действие коленчатый вал внутри компрессора. При вращении вала поршень совершает возвратно-поступательные движения, откачивая хладагент из испарителя и нагнетая его в конденсатор. В камеру газ попадает через всасывающий клапан – открывается, когда создается разрежение, а выводится через нагнетательный – открывается при обратном ходе, когда в камере образуется повышенное давление газа.
В зависимости от строения поршня, различают аппараты:
- с кривошипно-шатунным поршнем – рассчитан на большие нагрузки, поэтому устанавливается в холодильники с большим объемом;
- с кривошипно-кулисным механизмом – используется для комбинированных установок, где морозильник и холодильник обслуживают два разных компрессора.
Существует модификация, в которой коленчатый вал отсутствует. Вместо этого поршень приводит в движение переменный ток, подающийся на катушку. Эта схема более экономична, так как исключает из цепочки передачи механическую часть.
Устройство роторного аппарата
Нагнетание газа происходит за счет вращения двух роторов – ведущего и ведомого, которые соприкасаются по всей длине и вращаются навстречу друг другу. Газ, попадая в воздушные карманы уменьшающегося объема, сжимается и через отверстие малого диаметра подается в конденсатор.
Скорость вращения роторов не зависит от давления, что обеспечивает стабильные показатели. Вибрации при этом практически не создается, уровень шума очень низкий. На фото – роторное устройство.
Это интересно:
как работает устройство, схема конденсатора, как утроен испаритель принципиально
Холодильник является неотъемлемой частью современного быта
Первый в мире холодильник появился в Америке, в 1805 году. Однако устройство не было признано, и лишь в начале двадцатого века изобрели прибор, который затем был одним из первых запатентован как холодильник, и положил начало всему холодильному оборудованию. Чтобы охладить предмет до температуры ниже той, которая внешне, требуется искусственное охлаждение с затратой определенного показателя энергии. Для данного метода искусственного охлаждения и изобретены специальные машины, которые отбирают тепло у охлаждаемых объектов и передают его за пределы обрабатываемого пространства. В результате поглощения тепла образовывается холодная среда. Соответственно данного принципа работают все холодильники.Содержание материала:
Устройство холодильника: из чего состоит прибор
Устройство, состав и принцип работы холодильника, в школе немного изучает предмет физика, вот только не каждый взрослый имеет представление о том, как работает этот аппарат. Анализ и изучение основных технических аспектов даст возможность в быту продлить срок эксплуатации, а так же обезопасить работу обычного холодильного шкафа для дома.
Охлаждение в холодильнике происходит за счет отвода тепла наружу
Устройство холодильника проще всего рассматривать на базе прибора компрессионного образца. Ведь сегодня в быту чаще всего используются только такие аппараты.
Вообще холодильные устройства бывают двух типов: абсорбционные и компрессионные. На сегодняшний день более широкое применение имеют, как мы знаем, компрессионные модели холодильников, в которых циркуляция хладагента запускается принудительно, с помощью работы мотора-компрессора.
Обычный холодильник состоит из следующих элементов:
- Компрессора, устройства, которое с помощью поршня толкает хладагент (специальный газ), создавая на разных участках системы различное давление;
- Испарителя, емкости, которая имеет сообщение с компрессором, и в которую попадает уже разжиженный газ, вбирающий тепло внутри холодильной камеры;
- Конденсатора, емкости, где сжатый газ отдает свое тепло окружающему пространству;
- Терморегулирующего вентиля, устройства, которое поддерживает необходимое давление хладагента;
- Хладагента, смеси газов (чаще всего это фреон), которая при воздействии работы компрессора циркулирует поток в системе, отдавая и забирая тепло на разных участках цикла.
Самым важным моментом в работе именно компрессионного агрегата является то, что он не производит холод как таковой, а охлаждает пространство вследствие вбирания тепла внутри устройства, и переправки его наружу. Данную функцию выполняет фреон. Он, попадая в испаритель, состоящий из алюминиевых трубок, а бывает и спаянных между собой пластинок, испаряется и поглощают тепло. В холодильниках старого поколения корпус испарителя является одновременно корпусом морозильной камеры. Поэтому, при размораживании этого пространства нельзя пользоваться острыми вещами для удаления льда. Если вы нечаянно повредите испаритель, весь фреон выветрится. Без него холодильник работать не будет, и потребуется дорогостоящий ремонт.
Как работает холодильник: принцип работы устройства
Под воздействием компрессора испарившиеся пары фреона выходят из испарителя и переходят в пространство конденсатора (систему из трубок, располагающуюся внутри стенок, а так же на задней части устройства). В этом конденсаторе хладагент относительно быстро остывает и постепенно становится жидким. Двигаясь в испаритель, газовая смесь сушится в фильтре-осушителе, а затем проходит сквозь капиллярную трубку. При входе в испаритель, увеличиваясь во внутреннем диаметре трубки давление резко падает, и газ превращается в парообразное состояние. Такой цикл повторяется столько, пока внутри устройства не будет достигнута заданная температура.
Некоторые холодильники имеют раздельные контуры для каждой камеры
Как работает холодильник, должен знать каждый его владелец. Это даст возможность избежать непредвиденных проблем с устройством, и вовремя реагировать на возможные сбои в его работе.
В холодильниках со встроенной системой Ноу Фрост («без инея»), имеется только один испаритель. Он спрятан в морозилке под пластиковой стенкой. От него холод передается с помощью вентилятора. Тот, в свою очередь, расположен за испарителем. Сквозь технологические отверстия поток холодного воздуха попадает в морозильную, а потом и в холодильную камеру. Для того, чтобы оправдать такое название холодильник с системой «no frost» оборудован программой оттаивания. Это значит, что несколько раз в сутки в устройстве срабатывает таймер, который активизирует нагревательный элемент под испарителем. Произведенная жидкость испаряется за пределы холодильника.
Для определения холодопроизводительности, применяются следующие «стандартные» показатели температурного режима:
- Температура кипения хладагента в испарителе должна быть на уровне пятнадцать градусов по Цельсию ниже нуля;
- Конденсация достигается при температуре в пределах минус тридцать градусов соответственно шкалы по Цельсию;
- Всасывание паров хладагента происходит при пятнадцати градусах по Цельсию.
Жидкий хладагент перед регулирующим вентилем имеет температуру 32 градуса по Цельсию.
Схема холодильника: чертеж устройства и рабочий узел
Ни одна хладопроизводящая конструкция не смогла бы работать без правильно разработанной схемы, в которой определены все элементы и последовательность их взаимодействия.
Схема холодильника не является исключением. Только разобравшись досконально в чертежах, вы по-настоящему сможете понять принцип работы холодильного оборудования.
На самом деле процесс охлаждения происходит совсем не так, как мы привыкли считать. Холодильники не производят холод, а поглощают тепло, и из-за этого пространство внутри устройства лишено высоких температур. Схема холодильника включает в себя все элементы устройства, которые участвуют в обеспечении охлаждения воздуха внутри устройства, и последовательность действий данного механизма.
В основном надежность холодильника зависит от качества компрессора
Из изображения на схеме можно понять следующее:
- Фреон попадает в камеру для испарения, и проходя сквозь нее забирает из холодильного пространства тепло;
- Хладагент перемещается в компрессор, а тот, в свою очередь, перегоняет его в конденсатор;
- Проходя сквозь вышеуказанную систему, находящихся в холодильнике фреон, остывает, и превращается в жидкое вещество;
- Остывавший хладагент попадает в испаритель, и во время прохода в трубку большего диаметра, превращается в газообразную смесь;
- После этого он вбирает тепло из холодильной камеры вновь.
Данный принцип работы присущ всем холодильным установкам компрессионного типа.
Конденсатор холодильника: какие задачи он выполняет
Хладагент во время работы нагревается, так же как и перед тем, как ему поступить в конденсатор. Однако, после прохождения данного конденсатора хладагент охлаждается. Поэтому, можно сказать, что конденсатор – это трубопровод, который обычно выглядит как змеевик. Именно сюда и поступают пары хладагента. На змеевик могут оказывать влияние многие окружающие факторы, такие, как воздух. В холодильных больших размеров, для этих целей может использоваться вода.
Конденсатор периодически требует наружной очистки, так как ухудшается процесс теплообмена
Конденсатор холодильника выполняет роль охлаждения горячих паров хладагента. В маленьких холодильниках этот эффект достигается с помощью воздуха, в больших ему помогает справляться с работой вода.
Почти все холодильники сегодня, например, Самсунг, Атлант или Индезит обладают грамотным составом компонентов. В них встроены надежные конденсаторы. Однако, даже они при неправильном использовании могут выйти из строя. Устранить эту проблему могут только специалисты.
Разновидности конденсаторов в холодильниках:
- Боковой. Данный вид конденсаторов крепиться сбоку устройства и имеет ряд как преимуществ, так и недостатков.
- Конденсатор может находиться в устройстве снизу. Такой тип устройств работает быстрее, но очень быстро засоряется.
- Модели с пластинчатыми ребрами. Они обладают воздушным охлаждением.
Вне зависимости от типа конденсатора, который находится у вашей модели, постарайтесь держать его в порядке для недопущения поломок.
Важная деталь холодильника: испаритель
Продолжая разбираться в том, как устроен холодильник, рассмотрим его одну из главных составляющих – испаритель, или простыми словами – теплообменник.
В современных бытовых холодильниках испаритель интегрирован в заднюю стенку
Испаритель холодильника, в современных моделях который называют плачущий, очень важная и хрупкая деталь. Если по неосторожности вы повредите данный предмет, то восстановить работу холодильного агрегата будет не так уж и просто.
Строение данного прибора способствует передаче тепла от охлаждаемого элемента к испаряющемуся. Принципиальная разница между конденсатором и испарителем в том, что в первом устройстве хладагент выделяет окружающей среде тепло, а второй поглощает его, забирая из охлаждаемой среды.
Испарители в бытовых холодильниках бывают:
- Ребристотрубные;
- Листотрубные.
Изготавливают это важный элемент устройства в основном из стали или алюминия. Правильная работа испарителя – главный залог успеха работы всего прибора.
Принцип работы холодильника (видео)
Назначение бытового однокамерного или двухкамерного холодильника и морозильника, а может и холодильника-рефрижератора – обеспечивать продуктам питания необходимую для длительного их хранения, температуру. Современные холодильники оборудованы компрессором, из-за этого данный вид устройств называют компрессионный. Все составные части агрегата очень важны, поэтому пользоваться данным прибором нужно с осторожностью.
Примеры испарителя холодильника (фото)
Устройство и принцип работы холодильника
Холодильник – это обязательный бытовой прибор, который имеется в каждом доме. В результате работы устройство вырабатывает холодный воздух, поэтому продукты, находящиеся внутри конструкции, не портятся длительное время.
На сегодняшний день производители предлагают изделия различных форм и размеров, но у всех них есть одинаковый охладительный элемент. Для того чтобы разобраться в том, как работает холодильник, нужно прибор рассмотреть более детально. Ну а найти и разобраться с электрической схемой холодильника поможет сайт kruso.su.
Как работает холодильник
Охлаждение холодильника происходит за счет передвижения по трубкам специальной жидкости – фреона. Когда компрессор закачивает фреон, то внутри конструкции становится холодно, в то время как наружная решетка нагревается.
Компрессор холодильника работает за счет срабатывания реле регулятора. Когда температура внутри холодильника становится минусовой и установленной на датчике, реле отключает питание. При повышении температуры термостат срабатывает и запускает компрессор работать дальше.
Современные модели холодильников имеют дополнительные функции, благодаря которым пользователь может экономить электроэнергию или же, не открывая дверей, посмотреть, что есть внутри. Несмотря на все дополнения, основная задача прибора — создавать оптимальную температуру для хранения продуктов питания.
Что может сломаться в холодильнике и дальнейшие действия при поломке
Каким бы хорошим и надежным ни был холодильник, по различным причинам он может сломаться. Учитывая то, что сегодня стоимость бытовой техники достаточно высокая, намного проще вызвать мастера по ремонту холодильников. В холодильнике может сломаться три основных блока:
- Компрессор;
- Термостат;
- Реле регулятор.
Конечно, если вы ни разу не сталкивались с ремонтом такой техники, то лучше доверить работу профессионалу, который проведет диагностику и сделает все необходимые мероприятия.
Достаточно не работать одному из блоков и холодильник работать не станет. Заменив одну деталь, можно отремонтировать агрегат. В случаях, когда поломка заключается в выходе фреона из системы жидкость придется заливать и сделать такую работу сможет только мастер.
Смотрите также:
Редукторы, используемые в промышленности и производстве, и их виды http://euroelectrica.ru/reduktoryi-ispolzuemyie-v-promyishlennosti-i-proizvodstve-i-ih-vidyi/.
Интересное по теме: Что такое и как работает винтовой компрессор
Советы в статье «Как заменить терморегулятор в холодильнике» здесь.
Схема холодильника достаточно проста, но для тех, кто в ней разбирается. Если человек не имеет соответствующего образования и знаний полезет ремонтировать, то последующий ремонт может быть ненужным, так как прибор придется выбросить.
Конструкция и работа холодильника
— Установка
Холодильник однодверный, описан как морозильная камера без заморозки, подробно описаны принципы работы.
Холодильники Classic (холодильник однодверный)
Этот тип холодильников холодильного типа впервые запущен в промышленное использование.
Конструкция холодильника Classic
Принцип работы всех однодверных холодильников такой же, как и у бытовых холодильников.Компрессор, хладагент, поглощающий газообразный хладагент. Также газ выталкивает конденсатор. Температура и давление газа повышаются. Температура газа поддерживается конденсатором и сжиженным газом. Осушитель сжиженного газа (фильтр) фильтрующий поглощает влагу и кислоту, пыль и другие твердые частицы. Очищающий жидкий хладагент попадает в хладагент по капилляру. Объем газообразного хладагента внезапно увеличивается, а давление вакуума уменьшается. Хладагент в жидкости низкого давления превращается в газ, при этом температура около.Получение более прохладных температур здесь означает прохладу. Испарительный газ EVAP (охладитель), абсорбированный конденсатором эковатлара, печатает, и событие повторяется. Как это понятно из принципиальной схемы этих изделий, конденсатор отбрасывает тепло от теплоносителя. В холодную погоду, оседая в холодных шкафах, горячий воздух поднимается вверх и охлаждает нижнюю часть объема шкафа, чтобы охладиться хладагентом, это может быть обеспечено.
Холодильник Classic Принцип работы
Холодильники бытового типа эковатлар — это термостат, соединенный последовательно, помимо принципиальной электрической схемы эковатлара ранее на кнопку и параллельно основной цепи и лампе.В этой цепи катушка вспомогательного реле активируется, деактивируется. Тепловая защита от максимального тока реле и обмоток двигателя. Термостат, холод в туалете, включил снова, остановил градус эковатлара. Кнопка включения лампы связана с движением дверцы шкафа, открывающейся дверью шкафа при выключенном зажигании. Горит, зажигая лампу. Проем дверцы шкафа позволяет лампе гаснуть при выключенном зажигании.
Схема подключения холодильникаClassic
Газовый трактклассической схемы в следующем виде приведены схемы холодильников и электрические схемы.
Рисунок 2.1: Схема газового тракта для обычных холодильников
Рисунок 2.2: электрическая схема обычных холодильников
Характеристики холодильникаClassic
Эта уникальность дверей холодильников и морозильников служит еще и снегом. Эта функция недоступна в холодильниках без замораживания. Сегодня такие холодильники уже не используются в домашних условиях (только холодильники офисного типа).
Холодильник с морозильной камерой
Конструкция холодильника с морозильной камерой
Однодверные холодильники отличаются от классических. Он показывает некоторые конструктивные изменения по сравнению с обычными холодильниками.
Холодильник с морозильной камерой Принцип работы
Единственное отличие от туалетов, некоторых охлаждаемых конденсаторов и маслоохладителей — два. Кулеры подключены последовательно друг к другу. Ecowatt поглощает газ из охладителя, затем от первого пресса к первому конденсатору.Газ, тепло от конденсатора сбрасывая, становится жидкостью. В первом конденсаторе на выходе хладагент проходит через жидкость, соединенную с трубкой в нижней части эковатлар, эковатлар, базовое масло эковатлар испаряется, снова поглощает тепло. выброс тепла из газа во второй конденсатор снова превращается в жидкость. Газ осушает и забирает тепло вокруг капилляра через испарительный охладитель. Эковатлар, поглощенный хладагентом, в паре снова сжимается, конденсатор и цикл охлаждения повторяются.
Схема подключения холодильника с морозильной камерой Принципиальная схема морозильной камерыи электрическая схема приведены ниже.
Рисунок 2.3: Поток воздуха в морозильной камере внутри холодильника и схема газового тракта
Рисунок 2.4: Принципиальная электрическая схема холодильника с морозильной камерой
Характеристики холодильника с морозильной камеройОднодверные обогреватели в разных перегородках электрической цепи шкафа и переохлаждения (испарителя) имеют подогреватель.Два шкафа двигателей были бы больше, чем шкафы одного двигателя, реле и тепловая мощность двигателя велика. В верхнем бункере (морозильной камере) низкая температура (от -5 до -25 0С) в промежуточной камере при соответствующем падении температуры. Влага в воздухе, которая заставляет потоотделение концентрироваться на профиле раздела волос. Это событие предотвращается размещением нагревателя запотевания. Нагреватель подключается параллельно цепи, как показано на рисунке 2.3. В большинстве случаев двойные туалеты устанавливаются на одном конце напорного конца нагревателя, а другой конец пропускается через трубу, соединенную с впускным концом конденсатора.Промежуточное пространство, предназначенное для охлаждения газа, происходит за счет нагрева. Эковата останавливаются при активации. Примерно 4000 — это около 4500 Ом. Серия Ekovata подключается параллельно другим цепям. Как видно из рисунка срабатывания эковатлара, контакты термостата замкнуты, ток, нагревательный кожух находится в коротком замыкании. Ток, не проходящий через нагреватель, будет проходить по короткому пути и проходит через эковатлар термостата. При контакте термостата охлаждения откройте шкафчики. В этом случае ток, тепловое сопротивление соответственно исходят от основных обмоток двигателя и замыкают цепь через реле.Испаритель снега растапливает нижний нагреватель. Выключите зажигание, когда термостат снова начнет остывать. Обогреватель выключен.
«Почему он не работает, даже если ток идет от двигателя?» Может в голову придет вопрос. P = U² / R от 220² / 4300 = 11 Вт и I = P / U = 11/220 = 0,05 расположено.ековатлар текущего значения не образует катушку в магнитном поле. Поэтому эковатлар и реле работают.
Холодильник No-Frost
Холодильники без заморозки, газ, компоненты контура системы охлаждения каждого компрессора отсутствуют, единственное отличие — испарительный элемент и площадь поверхности этих резисторов, а контур генератора имеет реле времени.
Конструкция холодильника No-Frost
газовый цикл шкафа No-Frost ничем не отличается от любых других шкафов. Эковата газового конденсатора, осушителя, охлаждение обеспечивается за счет циркуляции теплоносителя насквозь. Однако с помощью принудительного охлаждения он распространяется в виде вентилятора скрытых и холодных верхних и нижних секций. Верхняя часть секции морозильной камеры небольшая, и этот воздух обдувается. Внизу регулировка продуваемого воздуха путем настройки клепе получения нужной прохлады.
Принцип работы холодильника No-Frost
Холодильники No-Frost с функцией размораживания работают, нагревая и испаряя охлаждающие элементы через некоторое время на компрессоре таяния льда.
Схема подключения холодильникаNo-Frost
Рисунок 2.5: Воздушный поток внутри шкафа No-Frost и принципиальная схема газового тракта (1.ековать 2 3 конденсатор испарителя (охладитель) 4.tim (таймер) 5. для дренажного шланга 6. 7. клепе)
Рисунок 2.6: Принципиальная электрическая схема туалета No-Frost
Рисунок 2.6 1 термостат тока ответвления замыкает цепь через эковатлар и таймер. Таймер Эковатлар останавливается и включает обогреватель в определенное время.2. Если ток делится на два плеча кнопки снова. Это зависит от движения двери. Ток отключает вентилятор при открытии двери. Зачем идти убавлять холодный воздух за пределами шкафа. Дает энергию свету для освещения туалета при открытии двери. 3. Если рука полностью протекает через контур таймера нагревателя. Таймер, эковатлар в охладителе, подавая энергию на нагреватель, останавливается (испаряется), таяние снега может быть обеспечено. таким образом пройдут снег и лед перед Кабинетом.
Примечание: рисунок является общим принципом. У разных моделей каждой марки разные схемы подключения. Подключение клемм неизвестных шкафов должно производиться по схеме, полученной на схеме подключения шкафов.
Характеристики холодильника No-Frost
Холодильники No-Frost отличаются от работы других статических шкафов. в обычных холодильниках, морозильная камера, влага продуктов через влагу, попадающую в дверцу холодильника, открыта, вызывает образование льда в морозильной камере.Для таяния снега и льда, образующегося в определенные промежутки времени, остановка холодильника, выведение питательных веществ, необходимых для сохранения прохлады, во время этого процесса требуется для выполнения таких задач, как очистка скопившегося льда. В шкафу No-Frost ситуация совершенно иная. Охладитель сухого и холодного воздуха и морозильная камера обдуваются опорой вентилятора из многих точек как однородные. Поскольку все ваши холодные продукты крошатся, даже будучи однородными, так как они обеспечивают равномерное и плавное охлаждение полки, они не допускают образования влаги и льда.Поэтому у вас есть механический холодильник No-Frost, который позволяет создавать большие объемы изображений и эстетику, а также очень прост в использовании.
Источник: МЕГЭП, Варианты холодильников и схемы их подключения.
частей холодильника и принцип его работы
внутренних частей домашнего холодильника
Бытовой холодильник можно найти почти во всех домах для хранения продуктов, овощей, фруктов, напитков и многого другого. В этой статье описаны важные части холодильника, а также их работа.Во многом холодильник работает так же, как и домашний кондиционер. Холодильники можно разделить на две категории: внутренние и внешние.
Внутренние части — это те части, которые выполняют реальную работу холодильника. Некоторые внутренние части расположены в задней части холодильника, а некоторые — внутри основного отделения холодильника. Основные охлаждающие компоненты включают (см. Рисунок выше): 1) Хладагент : Хладагент проходит через все внутренние части холодильника.Именно хладагент выполняет охлаждающий эффект в испарителе. Он поглощает тепло от охлаждаемого вещества в испарителе (охладителе или морозильнике) и выбрасывает его в атмосферу через конденсатор. Хладагент продолжает рециркуляцию через все внутренние части холодильника в цикле. 2) Компрессор : Компрессор расположен в задней части холодильника и в нижней части. Компрессор всасывает хладагент из испарителя и выпускает его при высоком давлении и температуре.Компрессор приводится в действие электродвигателем и является основным энергопотребляющим устройством холодильника. 3) Конденсатор : Конденсатор представляет собой тонкий змеевик из медных трубок, расположенный в задней части холодильника. Хладагент из компрессора поступает в конденсатор, где он охлаждается атмосферным воздухом, теряя тепло, поглощаемое им в испарителе и компрессоре. Для увеличения теплоотдачи конденсатора он имеет внешнее оребрение. 4) Расширительный клапан или капилляр. : Хладагент, выходящий из конденсатора, попадает в расширительное устройство, которым в бытовых холодильниках является капиллярная трубка.Капилляр — это тонкая медная трубка, состоящая из нескольких витков медной катушки. Когда хладагент проходит через капилляр, его давление и температура резко падают. 5) Испаритель, чиллер или морозильник : Хладагент под очень низким давлением и температурой поступает в испаритель или морозильник. Испаритель представляет собой теплообменник, состоящий из нескольких витков медных или алюминиевых трубок. В бытовых холодильниках используются испарители пластинчатого типа, как показано на рисунке выше.Хладагент поглощает тепло от охлаждаемого вещества в испарителе, испаряется, а затем всасывается компрессором. Этот цикл повторяется. 6) Устройство контроля температуры или термостат : Для контроля температуры внутри холодильника есть термостат, датчик которого подключен к испарителю. Настроить термостат можно с помощью круглой ручки внутри холодильной камеры. Когда внутри холодильника достигается заданная температура, термостат прекращает подачу электроэнергии к компрессору, и компрессор останавливается, а когда температура падает ниже определенного уровня, он возобновляет подачу электроэнергии к компрессору. 7) Система размораживания : Система размораживания холодильника помогает удалить излишки льда с поверхности испарителя. Системой размораживания можно управлять вручную с помощью кнопки термостата, или есть автоматическая система, состоящая из электрического нагревателя и таймера. Это были некоторые внутренние компоненты домашнего холодильника; Теперь давайте посмотрим на внешние части.
Внешние видимые части холодильника
Внешние части компрессора — это видимые снаружи детали, которые используются для различных целей.На рисунке ниже показаны общие части бытового холодильника, некоторые из них описаны ниже: 1) Морозильное отделение : продукты, которые должны храниться при температуре замораживания, хранятся в морозильном отделении. Температура здесь ниже нуля градусов по Цельсию, поэтому вода и многие другие жидкости в этом отсеке замерзают. Если вы хотите приготовить мороженое, лед, заморозить продукты и т. Д., Их следует хранить в морозильной камере. 2) Управление термостатом : Управление термостатом состоит из круглой ручки со шкалой температуры, которая помогает установить требуемую температуру внутри холодильника.Правильная установка термостата в соответствии с требованиями может помочь сэкономить много счетов за электроэнергию холодильника. 3) Холодильная камера : Холодильная камера — самая большая часть холодильника. Здесь хранятся все продукты, которые должны храниться при температуре выше нуля градусов Цельсия, но в охлажденном виде. Холодильное отделение можно разделить на несколько полок меньшего размера, например, полки для мяса и другие в соответствии с требованиями. 4) Crisper : самая высокая температура в холодильной камере поддерживается в морозильнике.Здесь можно хранить продукты, которые могут оставаться свежими даже при средней температуре, такие как фрукты, овощи и т. Д. 5) Отсек дверцы холодильника : В отсеке основной дверцы холодильника есть несколько меньших частей. Некоторые из них относятся к отделению для яиц, масла, молочных продуктов и т. Д. 6) Переключатель : Это маленькая кнопка, которая включает небольшой свет внутри холодильника. Как только дверца холодильника открывается, этот выключатель подает электричество на лампочку, и она включается, а когда дверь закрывается, свет лампочки гаснет.Это помогает запустить внутреннюю лампочку только при необходимости.
Внешние видимые части домашнего холодильника [/ caption]
Изображения предоставлены
1) Риторические функции в письме 2) Визуальный словарь Merriam-Webster
Изучите структуру и принципы работы холодильника
Холодильники— одно из необходимых устройств для каждой семьи, особенно в жаркие летние дни. Вы когда-нибудь задумывались, как устроен и работает холодильник ? Подробно разобраться в этом вам поможет наша статья.
содержание
- Из чего состоит холодильник?
- Принцип работы холодильника
- Классифицируйте холодильники
В целом, большинство современных холодильников состоит из следующих основных компонентов:
Конденсатор (наружный блок) : Устройство теплообмена между конденсатным хладагентом и охлаждающей средой.Конденсатор обычно изготавливается из железа, меди и снабжен оребрениями. Вход конденсатора вставлен в пресс-головку компрессора, а выход через фильтр-осушитель соединен с коммутатором. Конденсаторы отводят тепло от конденсата в окружающую среду. .
Компрессор : Также называется блоком. Этот блок отвечает за отсос пара хладагента, образующегося в испарителе; поддержание давления, необходимого для низкотемпературного испарения; сжатие пара от давления испарения до давления конденсации, а затем его толкание в конденсатор.В современных холодильных установках часто используются один или два поршневых компрессора, которые используют вращающийся механизм, который превращает вращение в возвратно-поступательное движение поршня.
Хладагент (или газ) : Это летучая жидкость (температура испарения около -27 градусов Цельсия), помещенная в холодильник для создания низких температур. В некоторых типах холодильников в качестве хладагента используется чистый аммиак.
Испаритель (внутренний блок): Это важная деталь в конструкции холодильника, выполняющая функцию теплообмена между хладагентом и окружающей средой, нуждающейся в охлаждении.Он будет собирать тепло холодной окружающей среды, давать хладагенту температуру кипения при низких температурах. Испаритель устанавливается перед компрессором, после капилляра или дроссельной заслонки.
Охлаждающий вентилятор: Это задача продувки воздуха через внутренний блок для повышения эффективности поглощения тепла внутренним блоком и подачи холодного воздуха в холодильные камеры. Вентилятор охладителя должен работать одновременно с компрессором.
Блок размораживания: Имеет термистор, 1 тепловое реле и 1 таймер управления.Блок размораживания снижает вероятность появления снега и льда на внутреннем блоке.
Вентилятор наружного блока: помогает наружному блоку лучше отводить тепло наружу.
Дроссельная заслонка: Расположена между наружным и внутренним блоками. Дроссельная заслонка предназначена для снижения давления хладагента (перехода газа из жидкости в газ).
Цепь управления : мозг системы охлаждения, который контролирует всю работу деталей в процессе охлаждения.
Газопроводы : Обычно изготавливаются из меди с пластичными, легко свариваемыми и прочными характеристиками.
Встраиваемый холодильник
Принцип работы холодильникаУстройство нашего холодильника все понятно. Так по каким принципам работает холодильник?
Этап 1: Сжатие газа
Блок холодильника сжимает газ, в результате чего температура и давление газа повышаются.В это время газ находится в газообразном состоянии.
Этап 2: Конденсация на наружном блоке
После сжатия в блоке газ с высокой температурой и высоким давлением будет выталкиваться к наружному блоку, где он будет охлаждаться, конденсироваться в жидкость при низкой температуре и высоком давлении.
Этап 3: Расширение
Кромки жидкости при низких температурах, проходящем через дроссель высокого давления. Здесь он принимает низкотемпературную форму при низком давлении.
Этап 4: Химическое испарение во внутреннем блоке
Во внутреннем блоке хладагент получает горячее тепло от воздуха в холодильнике для испарения и охлаждения окружающей среды в холодильнике.После испарения хладагент возвращается в компрессор для запуска нового цикла.
Принцип работы холодильника
Классифицируйте холодильникиУзнав об устройстве и принципе работы холодильника, разберем этот прибор вместе.
Чтобы удовлетворить потребности пользователей, производители холодильников постоянно выпускают новые, более умные и красивые продукты.Существует множество критериев для классификации холодильников. В этой статье будут учтены два критерия: инверторная технология и статус искусственного оснежения.
В соответствии с инверторной технологией: включая инверторный холодильник и неинверторный холодильник (обычный холодильник, не использующий инверторную технологию) .Что такое инвертор? Инвертор — это инверторная технология, способная управлять мощностью холодильника, чтобы избежать ненужного потребления энергии. Инверторные холодильники имеют преимущество в экономии энергии, бесперебойной и устойчивой работе по сравнению с неинверторными моделями.Так чем же отличается принцип работы инверторного холодильника?
В этой линии холодильников компрессор может автоматически отключаться при достижении в шкафу необходимого холода и автоматически перезапускаться при повышении температуры в шкафу.
Инверторные холодильники помогают экономить энергию
В состоянии снега : включает холодильник без снега и морозильник со снегом. Холодильник открытого типа использует прямое охлаждение с помощью компрессорной системы, в то время как холодильник не закрывает охлаждающий снег с помощью механизма вентилятора.В целом, у неснежных холодильников есть много выдающихся преимуществ, таких как энергосбережение, быстрая охлаждающая способность, эффективное сохранение продуктов, но высокая цена. Принцип работы холодильника не закрывает снег, как через каждые 6 часов, таймер включается. нагревательный змеевик, чтобы растопить снег вокруг змеевика. Когда температура поднимется до 32 градусов C, нагревательный провод автоматически отключится.
Надеюсь, после этой статьи вы все поймете устройство и принципы работы холодильника .ПосетитеMETA.vn, чтобы получить консультацию и заказать качественные и дешевые холодильники.
>>> Дополнительные ссылки:
- Что такое инверторная технология? Как инвертор экономит электроэнергию?
- Насколько разумно регулировать температуру холодильника?
- Правильно ли вы использовали холодильник, когда впервые его купили?
- Почему холодильник теряет тепло и недостаточно холодный?
- Это то, что заставляет холодильник необычно вибрировать и кричать
Холодильники — Гипертекст по физике
Обсуждение
введение
Холодильник представляет собой корпус любого типа (например, ящик, шкаф или комнату), внутренняя температура которого поддерживается существенно ниже, чем температура окружающей среды.
Термин «холодильник» был придуман инженером из Мэриленда Томасом Муром в 1800 году. Устройство Мура теперь будет называться «ледяной ящик» — кедровая ванна, утепленная кроличьим мехом, наполненная льдом, окружающая контейнер из листового металла. Мур разработал его как средство для транспортировки масла из сельского Мэриленда в Вашингтон, округ Колумбия. Его принцип действия — скрытая теплота плавления, связанная с таянием льда.
Термин «кондиционер» был придуман Стюартом Крамером в 1905 году для описания его системы регулирования температуры и влажности внутри текстильной фабрики на юге (регулирование влажности считалось более важным, чем регулирование температуры).Уиллис Кэрриер также разработал системы климат-контроля для промышленности.
Одно из первых применений кондиционирования воздуха для личного комфорта было в 1902 году, когда новое здание Нью-Йоркской фондовой биржи было оборудовано центральной системой охлаждения и отопления. Альфред Вольф, инженер из Хобокена, штат Нью-Джерси, который считается пионером в стремлении охладить рабочую среду, помог разработать новую систему, перенеся эту многообещающую технологию с текстильных фабрик в коммерческие здания.
В 1906 году Стюарт Крамер впервые использовал термин «кондиционирование воздуха», когда исследовал способы добавления влаги в воздух на своей южной текстильной фабрике. Он объединил влажность с вентиляцией, чтобы фактически «кондиционировать» и изменять воздух на фабриках, контролируя влажность, столь необходимую на текстильных предприятиях.
Первым пионером, который много сделал для продвижения «контролируемого воздуха», был Уиллис Кэрриер, инженер-механик, работавший в Buffalo Forge Company в Буффало, штат Нью-Йорк. Последующие дочерние компании, носящие его имя, помогли преодолеть зависимость температуры и влажности, сочетая теорию с практичностью.Начиная с 1902 года, он разработал распылительную систему контроля температуры и влажности. Его индукционная система для многокомнатных офисных зданий, гостиниц, квартир и больниц была всего лишь еще одним из его изобретений, связанных с воздухом. Многие профессионалы отрасли и историки считают его «отцом кондиционирования воздуха».
Существует несколько основных методов охлаждения:
- ящик для льда (или ящик для сухого льда)
- системы холодного воздуха
- сжатие пара: современный стандартный метод охлаждения, используемый в домашних холодильниках, домашних кондиционерах и тепловых насосах (идея Кельвина, охлаждение окружающей среды зимой, хранение «холода» в земле для использования летом).
- паропоглощение: холодильник Electrolux без движущихся частей
- термоэлектрический
холодное охлаждение
Врач Др.Джон Горри, Апалачикола, Флорида, 1849. Быстро расширяющиеся газы охлаждаются. Предназначен для охлаждения больничных палат. Горячий воздух считался «плохим», считался источником тропических болезней, отсюда и название «малярия». Умер до того, как стали производиться коммерческие модели. Дизайн улучшен Уильямом Сименсом из Германии. Доктор Горри, возможно, также изобрел лоток для кубиков льда в его нынешнем виде.
Принципиальная схемаРасширяя судно… снизу вверх, удаление глыбы льда… упрощается….
Для дальнейшего облегчения удаления льда с судов [они] сделаны немного меньше внизу, чем вверху….
индикаторная диаграмма
парокомпрессионное охлаждение
В 1834 году американский изобретатель по имени Джейкоб Перкинс получил первый патент на парокомпрессионную холодильную систему, в которой в парокомпрессионном цикле использовался эфир.
- Расширение Джоуля-Томсона (Кельвина)
- Низкое давление (1.5 атм) низкая температура (от -10 до +15 ° C) внутри
- Высокое давление (7,5 атм) Высокая температура (от +15 до +40 ° C) снаружи
Следите за этим обсуждением с помощью файла steam-compress.pdf.
Примечание: жидкости не идеальные газы, жидкости почти несжимаемы.
- компрессор
холодный пар из испарителя сжимается, повышая его температуру и точку кипения
адиабатическое сжатие
T, b.p. ~ P
работы проделаны на газе - конденсатор
горячий пар от компрессора конденсируется за пределами холодного бокса, выделяя скрытую теплоту
изотермическая, изобарная конденсация (горизонтальная линия на фотоэлектрической диаграмме)
высокая температура
T (горячая)
скрытая теплота парообразования Q (горячая) - расширительный клапан (дроссельный клапан )
сбрасывается давление горячей жидкости из конденсатора, что снижает ее температуру и точку кипения.
адиабатическое, изохорическое расширение (вертикальная линия на фотоэлектрической диаграмме)
T, b.п. ~ P
работы не выполняются W = 0 - испаритель
холодная жидкость из расширительного клапана кипит внутри холодильной камеры, поглощая скрытое тепло )
индикаторная диаграмма
пароабсорбционное охлаждение
Оливер Эванс, США, 1805 г., предложил, но не построил, испаренную серную кислоту, абсорбированную водой.
Первая абсорбционная машина была разработана Эдмоном Карре в 1850 году с использованием воды и серной кислоты. Его брат, Фердинанд Карре, разработал первую холодильную машину для аммиака и воды в 1859 году. Фердинанд Карре, Франция, абсорбционный холодильник для аммиака, 1859 г. Добился коммерческого успеха в Конфедеративных Штатах во время гражданской войны в США, поскольку лед Союза не транспортировался на юг. .
Пароабсорбционные холодильникимогут работать от любого тепла. Источник: природный газ, пропан, керосин, бутан?
Схема— паро-абсорбционный холодильник.pdf
- генератор
водно-аммиачный раствор, нагретый для образования пузырьков газообразного аммиака - сепаратор
пузырьки газообразного аммиака из раствора - конденсатор
газообразный аммиак конденсируется - испаритель
жидкий аммиак испаряется - абсорбер
газообразный аммиак, абсорбированный водой
индикаторная диаграмма
производительность
не КПД, а КПД
COP реальный = | Q C |
Q H — Q C |
хладагентов
Эти записи — катастрофа.
Первый настоящий холодильник (в отличие от холодильника) был построен Джейкобом Перкинсом в 1834 году. Он использовал эфир в цикле сжатия пара. Первый паропоглощающий холодильник был разработан Эдмоном Карре в 1850 году с использованием воды и серной кислоты. Его брат, Фердинанд Карре, продемонстрировал в 1859 году холодильный агрегат на основе аммиака и воды. С 1834 года в качестве хладагентов использовалось более 50 химических веществ, в том числе…
- амины
- хлоридов
- этилхлорид
- метилхлорид / метиленхлорид
- эфира
- азотистый эфир
- серный эфир / серный (этиловый) эфир
- галоидоуглероды
Текущие стандартные хладагенты с 1940-х годов.См. Комментарии ниже.- хлорфторуглероды (CFCs)
- гидрохлорфторуглероды (ГХФУ)
- углеводороды
В Европе, и особенно в Германии, простые углеводородные соединения в небольших количествах используются в бытовых холодильниках. Из-за их воспламеняемости и взрывоопасности они не подходят для применений, требующих большей охлаждающей способности. - соединения серы
- диоксид серы
Диоксид серы — тяжелый, бесцветный, ядовитый газ с резким раздражающим запахом, похожим на запах только что зажатой спички. - серная кислота
- диоксид серы
- Разное
- аммиак
До 1930-х и 1940-х годов аммиак был основной рабочей жидкостью для парокомпрессионного охлаждения. В основном отказался от домашнего использования из-за его токсичности, но до сих пор широко используется в промышленности. Также используется в пароабсорбционных холодильниках. - диоксид углерода
Используется под более высоким давлением, чем другие жидкости.
- аммиак
год | хладагент | химическая формула |
---|---|---|
1830-е годы | каучуцин (д) | индийский дистиллят каучука |
1830-е годы | этиловый эфир | CH 3 CH 2 -O-CH 2 -CH 3 |
1840-е годы | метиловый эфир (R-E170) | CH 3 -O-CH 3 |
1850 | серная кислота | H 2 SO 4 / H 2 O |
1856 | спирт этиловый | CH 3 -CH 2 -OH |
1859 | гидроксид аммония | NH 3 / H 2 O |
1866 | цимоген (химоген) | Дистиллят нефтяной |
1866 | риголен | Дистиллят нефтяной |
1866 | диоксид углерода | CO 2 |
1860-е годы | аммиак (R-717) | NH 3 |
1860-е годы | метиламин (R-630) | CH 3 -NH 2 |
1860-е годы | этиламин (R-631) | CH 3 -CH 2 -NH 2 |
1870 | метилформиат (R-611) | HCOOCH 3 |
1875 | диоксид серы (R-764) | СО 2 |
1878 | метилхлорид (R-40) | CH 3 Класс |
1870-е годы | этилхлорид (R-160) | CH 3 -CH 2 Класс |
1891 | серная кислота, смешанная с углеводородами | |
1900-е годы | этилбромид (R-160B1) | CH 3 -CH 2 Br |
1912 | четыреххлористый углерод | CCl 4 |
1912 | водяной пар (Р-718) | H 2 O |
1916 | Эндрюс жидкость | неизвестно |
1920-е годы | изобутан (R-600a) | (канал 3 ) 2 канал канал 3 |
1920-е годы | пропан (R-290) | CH 3 -CH 2 -CH 3 |
1922 | дихлорэтен (R-1130) | CHCl = CHCl |
1923 | бензин | Дистиллят нефтяной |
1925 | трихлорэтилен (R-1120) | CHCl = CCl 2 |
1926 | хлористый метилен (Р-30) | CH 2 Класс 2 |
1930 | дихлордифторметан (R-12) | CCl 2 F 2 |
1940-е годы | хлорфторуглеродов | C x F y Cl z |
Первые механические холодильники должны были быть подключены к канализационной системе для регулярной утилизации хладагента.В 1930-х и 1940-х годах были разработаны галоидоуглеродные хладагенты (широко известные под такими торговыми названиями, как «Фреон», «Генетрон», «Изотрон» и т. Д.), Что дало отрасли мощный толчок на рынок бытовой техники из-за их пригодности для использования. с моторами малой мощности.
Самыми важными членами группы были
- трихлормонофторметан (R-11)
- дихлордифторметан (R-12)
- хлордифторметан (R-22)
- дихлортетрафторэтан (R-114)
- трихлортрифторэтан (R-113)
пауза
- соответственно летучие
- низкие точки кипения
- низкое поверхностное натяжение
- низкая вязкость
- безреактивный (стабильный)
- не токсичен (пары могут вызывать раздражение)
- не вызывает коррозии
- не канцерогенный
- негорючий
Стабильный? да.Слишком стабильно! Остается и накапливается в атмосфере. Сдвигает равновесие между O 2 и O 3 в стратосфере. глобальное потепление. Производство хлорфторуглеродов (ХФУ) в развитых странах прекратилось в 1995 году.
Производство R-12 было остановлено Законом о чистом воздухе 1 января 1996 года. Сегодня оставшиеся запасы представляют собой продукт, который был восстановлен и возвращен в химически чистое состояние в соответствии со стандартом ARI-700. Стандарт ARI — это, по сути, новая спецификация.Лица, утверждающие, что поставки первичного продукта все еще доступны, вероятно, нереальны, поскольку большая часть запасов была исчерпана в первый год. Публичное право Министерства обороны США запрещает покупку R-12, за исключением существующих систем, когда техническая часть считает, что модернизация запрещена. Для приобретения этого продукта требуется одобрение высшего руководства или руководства.
Торговые наименования CFC
торговое наименование | корпорация |
---|---|
Арктон | Imperial Chemicals |
Дайфлон | Daikin Industries |
Эскимон | ???? |
Forane | Эльф Атохим |
Фреон | Du Pont |
Фриген | Hoechst |
Генетрон | Сигнал союзников |
торговое наименование | корпорация |
---|---|
Галон | ASP Международный |
Isceon | Рона-Пуленк |
Изотрон | Пенсильванская соль |
Jeffcool | Джефферсон Кемикал |
Кальтрон | Бенкизер |
Хладон | ???? |
Ucon | Юнион Карбид |
недвижимость | значение | |
---|---|---|
родовое наименование | R-12 | |
химическое наименование | дихлордифторметан | |
химическая формула | CF 2 C 2 | |
молекулярная масса | 120.913 | u |
цвет | нет | |
запах | эфироподобный | |
воспламеняемость | без | |
предел профессионального воздействия | 1000 | часов вечера |
точка кипения | −29,75 | ° С |
точка плавления | −158 | ° С |
критическая температура | 111.97 | ° С |
критическое давление | 4136 | кПа |
Давление насыщенного пара | 652 | кПа |
плотность, жидкость | 1311 | кг / м 3 |
плотность, пар | 36,83 | кг / м 3 |
удельная теплоемкость, жидкость | 971 | Дж / кг K |
удельная теплоемкость, пар | 617 | Дж / кг K |
скрытая теплота парообразования | 139.3 | кДж / кг |
теплопроводность, жидкость | 0,0743 | Вт / м K |
теплопроводность, пар | 0,00958 | Вт / м K |
вязкость (+15 ° C) | 0,20 | мПа · с |
недвижимость | аммиак | диоксид углерода | диоксид серы | фреон 12 |
---|---|---|---|---|
формула | NH 3 | CO 2 | СО 2 | CF 2 Класс 2 |
молекулярная масса | 17 | 44 | 64 | 121 |
нормальная точка кипения (° C) | −34 | −78 | −10 | −30 |
скрытая теплота (кДж / моль) | 24 | 25 | 25 | 22 |
легковоспламеняющиеся | да | № | № | № |
давление при 0 ° C (атм) | 4 | 35 | 2 | 3 |
давление при 50 ° C (атм) | 20 | > 60 | 9 | 12 |
2.972 Как работает система компрессионного охлаждения
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Уберите тепло из замкнутого пространства.
ДИЗАЙН ПАРАМЕТР: Компрессионные холодильные системы.
ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:
Хладагент, компрессор, расширительный клапан (устройство регулирования расхода), испаритель, конденсатор, трубы и трубки.
Скематика сжатия Холодильная система |
ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:
Хладагент проходит через компрессор, который повышает давление хладагент.Затем хладагент проходит через конденсатор, где он конденсируется из из пара в жидкую форму, при этом выделяя тепло. Излучаемое тепло — вот что делает конденсатор «горячим на ощупь». После конденсатора хладагент проходит через расширительный клапан, где испытывает падение давления. Наконец, хладагент попадает в испаритель. Хладагент забирает тепло из испарителя, который вызывает испарение хладагента. Испаритель отбирает тепло из области, которая охлаждаться.Испаренный хладагент возвращается в компрессор для перезапуска цикла.
Подробнее:
Компрессор: Поршневой, роторный и центробежные компрессоры, самые популярные среди бытовых или коммерческих охлаждение возвратно-поступательное. Поршневой компрессор похож на автомобильный двигатель. Поршень приводится в движение двигателем, чтобы «всасывать» и сжимать хладагент в баллоне.По мере того, как поршень опускается в цилиндр (увеличивая объема цилиндра), он «засасывает» хладагент из испарителя. В впускной клапан закрывается, когда давление хладагента внутри цилиндра достигает давление в испарителе. Когда поршень достигает точки максимального падения смещения, он сжимает хладагент при движении вверх. Хладагент выталкивается через выпускной клапан в конденсатор. Как впускной, так и выпускной клапаны спроектирован так, чтобы поток хладагента проходил только в одном направлении через система.
Схема компрессора (ремень Управляемый в этом случае) |
Деталь клапана компрессора Функция |
Компоненты компрессионного охлаждения в общежитии | Конденсатор: конденсатор отводит тепло, выделяемое при сжижении парообразного хладагента.Нагревать испускается, когда температура падает до температуры конденсации. Затем еще тепла (в частности, скрытая теплота конденсации) выделяется при сжижении хладагента. Существуют конденсаторы с воздушным и водяным охлаждением, названные в честь их конденсирующей среды. В более популярен конденсатор с воздушным охлаждением. Конденсаторы состоят из трубок с внешним плавники. Хладагент проходит через конденсатор. Чтобы отвести как можно больше тепла возможно, трубы расположены так, чтобы максимально увеличить площадь поверхности.Вентиляторы часто используются для увеличения поток воздуха, нагнетая воздух по поверхности, тем самым увеличивая способность конденсатора к выделять тепло. |
Испаритель: Это часть холодильного оборудования. система, которая осуществляет фактическое охлаждение. Поскольку его функция заключается в поглощении тепла в система охлаждения (откуда она вам не нужна), испаритель помещается в охлаждаемую зону. Хладагент впускается и измеряется устройство управления потоком и, в конечном итоге, попадает в компрессор.Испаритель состоит из оребренных трубок, которая поглощает тепло из воздуха, продуваемого вентилятором через змеевик. Плавники и трубки изготовлены из металлов с высокой теплопроводностью для максимальной теплопередачи. В хладагент испаряется из-за тепла, которое он поглощает в испарителе.
Устройство регулирования расхода (расширительный клапан): Это контролирует поток жидкого хладагента в испаритель. Устройства управления обычно термостатические, что означает, что они реагируют на температуру хладагента.
ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:
Все переменные выражены в единицах на единицу массы.
Переменная | Описание | Метрические единицы | Английские единицы |
h 1 , h 2 , h 3 , h 4 , h i | Энтальпии на этапах i | кДж / кг | БТЕ / фунт |
q дюйм | Тепло в систему | кДж / кг | БТЕ / фунт |
q из | Тепло вне системы | кДж / кг | БТЕ / фунт |
работа | работа в системе | кДж / кг | БТЕ / фунт |
б | КПД | – | – |
Термодинамика
От ступени 1 до ступени 2 энтальпия хладагента остается примерно постоянной, таким образом,
ч 1 ~ ч 2 .
От ступени 2 к ступени 3 в систему подается тепло, таким образом,
q дюйм = h 3 — h 2 = h 3 — h 1 .
От ступени 3 до ступени 4 работа включается в компрессор, таким образом,
работа = h 4 — h 3 .
От ступени 4 к ступени 1 тепло отводится через конденсатор, таким образом,
q из = h 4 — h 1 .
Коэффициент полезного действия описывает эффективность испарителя. поглощать тепло по отношению к выполненной работе, таким образом,
b = холодопроизводительность / трудозатраты = q дюймов / работа = (h 3 — h 1 ) / (h 4 — h 3 ).
ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:
Теплопередача зависит от свойств хладагента. Разные Очевидно, что хладагенты будут иметь разные значения энтальпии для данного состояния.В деле с одним конкретным хладагентом значения энтальпии зависят от температуры и давления в теплых и холодных регионах. Окружающая Температура влияет на то, насколько хорошо холодильная система может охлаждать замкнутую область. Понятно, что если наружная температура очень высокая (т.е. намного выше комнатная температура), система может не так успешно снизить температуру замкнутой области, как при комнатной температуре.
УЧАСТКОВ / ГРАФИКОВ / ТАБЛИЦ:
Не отправлено
ГДЕ НАЙТИ КОМПРЕССИОННЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ:
Холодильники и кондиционеры.
ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:
Моран, Майкл Дж. И Шапиро, Хоавард Н., Основы инженерии Термодинамика, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1992.
Лэнгли, Билли К., Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха, Рестон, Вирджиния: Reston Publishing Company, Inc., 1982 г.
Дальнейшая физика — Работа холодильника
Инжир.1 Устройство холодильника. |
Работа холодильника основана на двух физических принципах. Во-первых, когда вещество переходит из жидкого состояния в газообразное, его температура будет оставаться на уровне точки кипения, пока вся жидкость не испарится.Вещество должно поглотить определенное количество энергии, называемое «скрытой теплотой», во время изменения. С другой стороны, температура кипения вещества повышается под высоким давлением, поэтому газифицированное вещество может вернуться в жидкое состояние и высвободить скрытое тепло.
Это труба, частично размещенная внутри холодильника, а частично снаружи. Особое вещество внутри трубы имеет очень низкую температуру кипения. Он непрерывно циркулирует в трубе с помощью насоса в нижней части трубы (рис.1). В верхней части трубы есть крошечное отверстие. Это замедляет скорость вещества внутри внешней трубы, и, таким образом, вещество там находится под высоким давлением. В результате температура кипения вещества в этой области повысится, и, следовательно, вещество перейдет из газообразного состояния в жидкое, высвобождая скрытую теплоту. Когда вещество попадает в холодильник через крошечное отверстие, его давление снижается, а его точка кипения возвращается к прежнему низкому уровню.Затем вещество переходит из жидкого состояния в газообразное; когда тепло (скрытое тепло) внутри холодильника поглощается во время изменения, температура внутри холодильника будет понижена, что приведет к эффекту замораживания.
Кроме того, поскольку вещество вне холодильника должно выделять тепло, оно окрашивается в черный цвет — вещество черного цвета излучает больше излучения — для облегчения выделения. Кроме того, с той же целью вокруг трубы размещается множество крупных металлических деталей.
Интеллектуальное прогнозирование количества хладагента на основе Интернета вещей
В холодильной установке количество хладагента оказывает существенное влияние на всю холодопроизводительную систему. Чтобы спрогнозировать количество хладагента в холодильниках с наилучшими характеристиками, в этом исследовании использовались данные холодильников, собранные в режиме реального времени через Интернет вещей, которые были проверены на включение только эффективных параметров, связанных с характеристиками компрессора и охлаждения (на основе их практического значения. и фон исследований) и очищен путем применения уменьшения продольной размерности и уменьшения поперечной размерности.Затем на основе идеализированной модели данных холодильника была создана модель взаимосвязи между количеством хладагента (зависимая переменная) и изменением температуры, температурой холодильной камеры, температурой морозильной камеры и другими соответствующими параметрами (независимыми переменными). Затем была создана модель охлаждения на основе нейронной сети для прогнозирования количества хладагента, которая использовалась для прогнозирования пяти неизвестных количеств хладагента из наборов данных. Модели нейронной сети BP и нейронной сети RBF использовались для сравнения результатов прогнозов и анализа функций потерь.По результатам был сделан вывод, что неизвестное количество хладагента, скорее всего, составляет 32,5 г. Для производства и обслуживания холодильников очень важно изучить прогноз количества хладагента, остающегося в холодильнике.
1. Введение
На фоне высокоразвитого состояния сетевых технологий и непрерывного развития сенсорных технологий сбора данных и технологий связи возникает новый тип взаимоотношений между объектами.В этой среде все объекты, связанные с Интернетом, связаны через устройства радиочастотной идентификации (RFID) [1], технологию распознавания изображений [2], беспроводную передачу данных и другие технологии распознавания информации, тем самым формируя сеть с определенной интеллектуальной идентификацией. и интеллектуальные функции управления [3], называемые Интернетом вещей (IoT). С быстрым развитием умных бытовых приборов [4] цифровые компьютерные технологии, информационные сети и сенсорные технологии могут быть применены к бытовой технике [5, 6], что позволяет умным бытовым приборам генерировать «мысли», приобретать способности восприятия и выполняют функции информационной сети [7].Поскольку умные домашние устройства в семье постоянно обмениваются информацией с внешним миром, они могут помочь людям оптимизировать свой образ жизни и более удобно пользоваться бытовой техникой.
Сочетание IoT с холодильниками для создания умного холодильника — неизбежный результат развития технологии IoT и прямое отражение стремления людей к более высокому качеству и более удобной жизни [8]. В отличие от традиционного обычного холодильника, умный холодильник может своевременно напоминать пользователям о пищевых продуктах, хранящихся в холодильнике, собирать данные, относящиеся к работе холодильника, чтобы выдавать ранние предупреждения и оперативно проводить техническое обслуживание, а также помогать людям более легко его использовать [9 , 10], в определенной степени меняя жизненные привычки и увеличивая удобство жизни людей [11].На рисунке 1 представлена схема структуры системы умного дома.
В холодильных установках на охлаждающий эффект влияет множество факторов. Как полностью закрытая холодильная система, она ограничена многими факторами, и компактность физической конструкции является строгим требованием для проектирования [12]. При условии тесной координации основных компонентов, таких как испаритель, капилляр [13], конденсатор и компрессор, количество хладагента оказывает существенное влияние на всю холодопроизводительную систему [14].Слишком много или слишком мало хладагента, хладагент не может быть свободно преобразован [15], внутреннее давление будет несбалансированным, эффективность системы будет снижена, а потребление энергии увеличится, что приведет к плохому охлаждению [16, 17]. Поэтому очень важно точно контролировать количество хладагента, а это требует точного анализа данных системы [18, 19].
Производители холодильников обязаны поддерживать качество холодильников, решая такие проблемы, как обычная потеря хладагента, проблемы с утечками, недостаточное или чрезмерное заполнение на более поздних стадиях, а также вопрос о том, сколько хладагента следует добавить, когда он Понятно, что суммы недостаточно.Если проблема повлияет на фактическое использование, своевременное обслуживание может значительно улучшить взаимодействие с пользователем. Однако, поскольку частый осмотр на месте не очень осуществим, важно собирать и анализировать данные о холодильнике в режиме реального времени через Интернет вещей, рассчитывать количество оставшегося хладагента и сообщать пользователям или производителям, когда оно упадет до заранее установленного порогового значения. чтобы они могли выполнять предварительное обслуживание.
В этом исследовании изучалось влияние изменений количества хладагента на выбранные параметры, такие как температура холодильной камеры, изменения температуры, температуры замерзания и температура замерзания холодильника, и была установлена модель взаимосвязи между количеством хладагента и этими параметрами, в которой количество хладагента является зависимой переменной, а соответствующий параметр сбора данных является независимой переменной.Затем количество хладагента было предсказано в ходе эксперимента путем изучения влияния изменений соответствующих параметров.
2. Характеристики холодильника
Собирая в реальном времени существующие данные холодильника через Интернет вещей, можно оценить количество хладагента, оставшегося в холодильнике, и добавить необходимое количество хладагента, что важно для изготовление и обслуживание холодильника. Поскольку структура холодильника, рабочий механизм и среда сбора данных влияют на собираемые данные, необходимо дать базовое описание типа холодильника, исследуемого в этом исследовании.
2.1. Физическая структура и функции
Различные физические конструкции холодильников создают разные типы данных и влияют на изменения температуры в каждой камере. В таблице 1 показана основная физическая структура холодильника.
|
2.2. Панель управления
2.2.1. Принцип
Регулируя цифровое сопротивление аналогового датчика, можно активировать различные рабочие состояния компьютерной платы холодильника, тем самым имитируя процесс использования холодильника.
На протяжении всего эксперимента R-on холодильной камеры составлял 7 градусов, R-off составлял 3 градуса, изменение температуры камеры переменной температуры составляло 0 градусов (режим «сохранение свежести»), точка запуска — 1 градус, точка останова — -1 градус; температура морозильного отделения была такой же, как и в холодильном отделении, F-on составляла -16 градусов, а F-off была -19 градусов.Для обеспечения срабатывания соответствующая точка температуры была на 1 градус ниже точки выключения и на 1 градус выше точки включения.
По умолчанию холодильник работает с нагрузкой при составлении профиля.
2.2.2. Типичные рабочие действия
(i) Режим пониженного энергопотребления (загрузка): когда плата компьютера заряжена, датчик морозильной камеры определяет, ниже ли температура –5 градусов, и плата компьютера переходит в режим пониженного энергопотребления. Охлаждение, замораживание и колебания температуры происходят до тех пор, пока не будет достигнута точка отключения, после чего произойдет выход из режима пониженного энергопотребления.(ii) Теплоизоляция охлаждения: если компрессор ступени сохранения тепла не работает, температура будет повышаться. По прошествии некоторого времени, если датчик холодильника достигает начальной точки, вентилятор холодильника начинает работать, и воздушная дверца открывается. Если датчик морозильной камеры достигает точки пуска, компрессор начинает работать, вентилятор холодильника начинает работать, и воздушная дверца открывается. Если датчик холодильника достигает точки отключения морозильной камеры, а датчик холодильника не достигает точки запуска, компрессор прекращает работу.(iii) Увлажнение: когда холодильная камера не охлаждается и датчик размораживания холодильника определяет, что температура ниже -3 градусов, срабатывает функция увлажнения. Когда датчик размораживания холодильника определяет, что температура превышает 3 градуса, увлажнение прекращается. (Iv) Открытие и закрытие дверцы: открытие и закрытие дверцы имитирует изменение температуры, вызванное хранением в холодильнике, а также открытием и закрытием морозильной камеры. Спусковой механизм такой же, как и в режиме увлажнения.(v) Размораживание: после загрузки компрессор работает в течение 8 часов, запускает размораживание, и начинает работать нагревательный элемент размораживания. В это время компрессор не работает, и температура повышается. Когда датчик размораживания достигает заданной температуры, размораживание прекращается. Вход в режим восстановления после разморозки и начинается охлаждение. (Vi) Режим остановки: после работы в течение определенного периода времени питание компьютерной платы отключается, имитируя потерю питания для пользователя.
3.Сбор, проверка и обработка данных
3.1. Сбор данных
Было семь холодильников: BX001, BX002, BX004, BX005, BX006, BX007 и BX009. В каждый холодильник статически вводили определенное количество хладагента в определенное время, например, в холодильник BX001 было введено 35 г хладагента 24 января 2018 г .; 35 г 25 января 2018 г .; и 42,5 г 6 марта 2018 г. Каждое имя файла включало идентификатор холодильника, количество граммов хладагента и номер документа для сбора данных.
Путем настройки каждого датчика и сбора данных с каждого из них и с компьютерной платы холодильника мы получили дискретные данные для следующих параметров в различные моменты времени: температура холодильной камеры, изменение температуры, температура морозильной камеры, температура замораживания, температура размораживания холодильника. , температура размораживания морозильной камеры, температура окружающей среды, влажность, температура на выходе испарителя холодильника, температура на выходе испарителя морозильной камеры, температура на выходе компрессора, входное напряжение машины, входной ток машины, входной ток инвертора, скорость сети, скорость потери пакетов, рабочий режим, состояние вентилятора холодильника, состояние заслонки холодильника A, состояние заслонки холодильника B, состояние размораживания холодильника, состояние морозильной камеры, состояние размораживания морозильной камеры, состояние электромагнитного клапана холодильника, электромагнитный клапан холодильника, состояние нагревательного элемента вертикального луча, состояние нагревательного элемента накопителя, состояние лампы холодильника, рабочее состояние УФ-модуля, озоновый модуль рабочий статус, статус левой двери холодильной камеры, статус правой дверцы холодильной камеры, статус дверцы морозильной камеры, статус нижней дверцы морозильной камеры, продолжительность открытия левой двери холодильной камеры, продолжительность открытия правой дверцы холодильной камеры, время открытия дверцы морозильной камеры, компрессор рабочая частота, настройка температуры холодильника, значение настройки функции камеры с переменной температурой, значение настройки функции хранения, уставка температуры морозильной камеры, отметка времени кнопки разблокировки и продолжительность действия кнопки разблокировки.
Всего было создано 124 файла TXT, по 624 МБ каждый, соответствующих данным изменения температуры при 10 различных количествах хладагента, а также пять файлов для прогнозирования.
3.2. Скрининг данных
Мы создали идеализированную модель данных холодильника. Мы предположили, что холодильник находится в нормальном состоянии во время работы, количество хладагента остается стабильным после добавления, а внешняя среда стабильна.
Мы показываем анализ данных, собранных каждым датчиком, игнорируя влияние встроенного освещения и стерилизации УФ-модуля на температуру.Такие параметры, как скорость сети и скорость сброса, считаются независимыми от создания модели, а данные о состоянии электромагнитного клапана холодильника и рабочем состоянии озонового модуля мало влияют на эксперимент. Поэтому для обработки мы выбрали только первые 11 элементов данных: от температуры холодильной камеры до температуры на выходе из компрессора.
В режиме охлаждения холодильника, поскольку холодильник имеет промежуточное охлаждение, принцип охлаждения для каждой камеры делится на два типа.В первом типе датчик определенного отсека достигает точки пуска, заставляя компрессор начать работу; тем временем вентилятор начинает работать, заслонка открывается, и вентилятор нагнетает холодный воздух в отсек для теплообмена, и достигается охлаждение. Во втором типе сам датчик не может запустить компрессор; только теплообмен между вентилятором и другими камерами может служить для охлаждения. Поскольку хладагент добавляется только в компрессор, и наша цель — изучить изменения различных параметров при изменении количества хладагента; мы только изучаем изменения параметров при первом принципе охлаждения.
Во время сохранения тепла, увлажнения, темперирования каждой камеры и выключения холодильника компрессор перестает работать, и температура в каждой камере повышается. В настоящее время любые изменения в данных не имеют ничего общего с компрессором или хладагентом. Поэтому мы считаем, что любые изменения данных в настоящее время не отражают хладагент. Естественно, что на этапе открытия двери, хотя компрессор продолжает работать, решающим фактором, влияющим на каждую камеру, является температура окружающей среды.Данные на данный момент также считаются неактуальными.
Таким образом, мы выбираем только первый принцип охлаждения — то есть данные для каждой камеры через вентилятор напрямую обмениваются теплом с компрессором, ступень с нерегулируемой дверцей и фазу охлаждения компрессора холодильника — в качестве эффективных данных для следующий шаг.
3.3. Обработка данных
Необработанные данные были предварительно обработаны, как показано на рисунке 2.
После предварительной обработки данных, которая снижает размерность данных, окончательно выбранные параметры данных показаны в таблице 2.
4.2. Модель нейронной сети для прогнозирования количества хладагентаНа рисунке 7 показана структура модели нейронной сети BP. Число нейронов входного слоя равно 11, что соответствует 11 параметрам данных. Количество выходных нейронов равно 1, что соответствует неизвестному количеству хладагента. Для количественного анализа значения категорий для различных количеств хладагента назначаются последовательно: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9. Категории, соответствующие конкретным количествам хладагента, показаны в таблице 4. .
Количество нейронов в скрытом слое устанавливается как переменная n и рассчитывается по следующей эмпирической формуле: где.Количество нейронов скрытого слоя было выбрано равным, и после повторной проверки мы оставили. Передаточная функция tansig использовалась от входного слоя к скрытому слою, а передаточная функция purelin использовалась от скрытого слоя к выходному слою. Алгоритм обучения использует алгоритм оптимизации нелинейных затухающих наименьших квадратов с функцией trainlm. Что касается ошибки обучения, максимальное количество циклов составляло 100, и ошибку между результатами обучения сети и обучающими выборками можно было контролировать в пределах, поэтому требование точности считалось выполненным.Коэффициент обучения составил 0,05. 4.3. Функция потерьИспользуя 80% помеченных данных в качестве обучающего набора и 20% в качестве набора тестов, была выбрана простая модель нейронной сети для обучения, чтобы получить кривую потерь модели (рисунок 8). Как видно из рисунка, минимальное значение функции потерь при обучении модели может достигать менее 0,045. 4.4. Таблица распределения результатов моделиВ таблице 5 показаны детали результатов прогноза для пяти наборов данных XXg.
4.5. Визуализация результатов прогнозаПять файлов с неизвестным количеством хладагента были предварительно обработаны, набор данных XX для неизвестного количества хладагента был предсказан моделью, созданной путем обучения, а результаты прогноза были обработаны визуально. Затем были нарисованы круговые диаграммы для интуитивно понятного отображения распределения различных категорий (рисунок 9). Как видно из рисунка, исходя из качественных данных для пяти неизвестных количеств хладагента, категории 1 и 3 составляют наибольшую долю; то есть соответствующий хладагент может составлять от 30 г до 37.5 г. 4.6. Анализ результатовЕсть два объяснения приведенным выше результатам. 4.6.1. Количество хладагента изменяется дискретно в соответствии с данной этикеткойДля каждого набора данных, в соответствии с результатами прогноза, прогнозируемое количество хладагента, имеющее наивысший процент, было выбрано в качестве оптимального количества хладагента для этого набора данных. В таблице 6 показаны оптимальные количества для указанных выше пяти групп хладагентов.
4.7. Будущие модификации моделиПравило изменения температуры для исходных данных — это сегментное охлаждение. После очистки данных точка останова возникает при втором охлаждении после каждого повышения температуры.Следовательно, наиболее подходящий метод обработки данных следует применять к данным охлаждения секции в целом. Не было никакого внутреннего корреляционного анализа параметров данных и специального анализа внутренних корреляций параметров, и модель также могла быть изменена в этом отношении. 4.8. СводкаВ этом разделе представлена нейронная сеть BP, определены символы, разбиты по категориям количества хладагента, а затем применена нейронная сеть BP к обучающим данным, обучена сгенерированная модель для прогнозирования неизвестного количества хладагента в данных XXg, установлены данные о количестве хладагента. набор и сделал следующий вывод: значение неизвестного количества хладагента, скорее всего, будет 32.5 г. Затем, чтобы проверить результаты BP, будет использоваться радиальная базовая нейронная сеть RBF, чтобы делать прогнозы, и результаты будут сравниваться. 5. Создание модели RBF и анализ функции потерьСогласно теории RBF, перед реализацией алгоритма необходимо сначала определить центр базовой функции, поскольку он может напрямую влиять на время и пространство, используемое для обучения сети. Во-вторых, от скрытого слоя до выходного слоя задействованы вес и значение смещения b , и они не могут быть определены заранее.Для решения вышеуказанных проблем в начале алгоритма предлагаются следующие решения для реализации: (1) Определение местоположения центра базовой функции: для набора данных с небольшим количеством данных, когда пространственно-временная сложность (временная сложность и пространственная сложность) не ограничены, возьмите случайные точки, чтобы определить центр базовой функции. Для набора данных с большим количеством данных, имеющего более высокие требования к точности и определенные требования к пространственно-временной сложности, примените алгоритм кластеризации, чтобы получить центр начальной базовой функции для тестирования, например нейронную сеть RBF K-средних [ 20].(2) Определение весовых коэффициентов и значений смещения от скрытого слоя к выходному уровню нейронной сети: обратитесь к нейронной сети BP для обратного распространения ошибки и итеративно обновите и b . Блок-схема и схема реализации этого алгоритма при использовании для подбора нелинейной функции показаны на рисунке 10. Из рисунка видно, что когда алгоритм применяется к подгонке нелинейной нейронной сети, его можно разделить на три этапа: инициализация параметров, обучение сети и тестирование сети. 5.1. Реализация алгоритмаНейронная сеть RBF для нелинейной подгонки определяется как класс RBF. Сначала нейроны и количество входных слоев, скрытых слоев и выходных слоев инициализируются в соответствии с данными выборки, а веса и центры базисных функций назначаются случайным образом. Затем строится процесс прямого распространения, функция Гаусса выбирается в скрытом слое, и вес обучается обратным распространением в соответствии с данными.Наконец, тестовые данные передаются в сеть для получения прогнозируемого значения. Некоторые параметры созданной сети RBF показаны в таблице 7.
5.2. Анализ функции потерьФункция потерь принимает среднеквадратичную ошибку и запускает нейронную сеть RBF. Когда количество итераций было установлено на 500, было обнаружено, что функция потерь быстро сходится к 8,72 (рисунок 11). Это указывает на то, что обучение нейронной сети радиального базиса RBF не так хорошо, как обучение нейронной сети BP для этой проблемы и используемых значений параметров. Параметры несколько раз корректировались, но результаты были аналогичными.Поэтому мы считаем, что модель RBF не может успешно извлекать (изменение температуры) изменение температуры во времени. 5.3. РезюмеЧтобы сформулировать основу для сравнения с результатами прогнозирования, полученными нейронной сетью BP, в этом разделе использовалась радиальная базовая нейронная сеть RBF для проведения проектирования кода и анализа функции потерь в задаче нелинейной аппроксимации. Для нейронной сети RBF характерно лучшее уникальное приближение, быстро сходящийся процесс обучения, хорошие возможности классификации, возможность многомерного нелинейного отображения, хорошая обобщаемость, возможность параллельной обработки информации, а также простой и удобный алгоритм обучения. Однако сеть по-прежнему имеет недостаток в виде неопределенных параметров, и для различных наборов данных требуется процесс обучения для настройки параметров. В этом практическом применении нейронная сеть RBF была не так эффективна, как нейронная сеть BP для выделения признаков численных изменений. Следовательно, нейронная сеть BP должна быть предпочтительнее при столкновении с подобной проблемой. 6. ВыводыРазличные количества хладагента будут давать разные данные об изменении температуры.После очистки данных и предварительной обработки была создана и обучена модель, позволяющая прогнозировать количество хладагента в соответствии с изменениями температуры. Используя эту модель, можно установить связь между количеством хладагента и соответствующими параметрами (изменение температуры, температура холодного хранения и т. Д.), В которой количество хладагента является зависимой переменной, а соответствующие параметры сбора являются независимыми переменными. Количество хладагента можно предсказать, изучив изменения соответствующих параметров путем экспериментов.В этом эксперименте было обнаружено, что неизвестное количество хладагента, скорее всего, составляет 32,5 г. На практике и в жизни эту модель можно использовать для прогнозирования количества хладагента в холодильниках с наилучшими характеристиками, а также для тестирования и надлежащего обслуживания холодильников, которые были проданы или хладагент которых требует пополнения. 2024 © Все права защищены. |