Принцип работы бытового холодильника

Компрессор - сердце любого холодильника, заставляющее циркулировать хладагент по системе и перемещать тепло. По своей сути это электрический насос, расположенный в герметичном корпусе и работающий в среде хладагента.

Испаритель – алюминиевый лист с трубками или просто трубки, который приклеен к задней части холодильной камеры и выполняет роль поглотителя тепла.

Конденсатор – железные трубки, расположенные на задней части холодильника или за боковыми стенками, которые отделенный теплоизолирующим корпусом от его внутренней части. Конденсатор нужен для отвода тепла из хладагента, отвод которого происходит за счет контакта с окружающим воздухом или его естественной циркуляцией.

Система контроля цикла – система, которая предотвращает постоянную работу холодильника, так как это может привести к заморозке продуктов (молоко замерзнет, сосиска превратиться в камень), и приведет к значительному перерасходу электроэнергии. Поэтому во всех бытовых холодильниках, есть своя система контроля цикла, которая регулирует цикл работы, относительно заданной температуры, при достижении которой происходит отключение компрессора, а при ее изменений включение компрессора.

Так же данная система, может контролировать не только температуру, но и время работы компрессора. Периодический устраивая разморозку холодильника, для увеличения коэффициента поглощения тепла испарителем, тем самым предотвращая большое скопление снега и льда, который нужно будет потом оттаивать и убирать вручную (см. раздел 4, системы контроля цикла).

Капиллярная трубка – искусственное сужение проходного сечение контура до 0.63-0.8 мм, для создания разности давления.

Перед рассмотрением основного принципа работы холодильника нужно дать определение двум основным процессам, протекающих в любом холодильнике или тепловом насосе.

Испарение - процесс перехода жидкого вещества в газообразное, который происходит на поверхности вещества из-за того, что молекулы (в нашем случае хладагента) начинают наполняться энергией, достаточной для преодоления силы притяжения со стороны других молекул, отделяясь от основной части вещества. При этом энергия оставшихся молекул становится меньше и жидкость остывает. Данный процесс является обратным процессом конденсации.

Конденсация - процесс перехода из газообразного состояния в жидкое, где стоит отметить такое понятие, как "точка росы". Точка росы, это значение температуры газа, при которой начинается образование росы.

Участок A-B Компрессор накачивает в конденсатор хладагент, но из-за небольшого проходного сечения капиллярной трубки большая его часть начинает скапливаться в конденсаторе, а не идет прямиком в испаритель. При этом начинает расти давление, и газообразный хладагент сначала начинает конденсироваться на стенках, а затем полностью превращается в жидкость.

Участок B-C При переходе хладагента из одного агрегатного состояния в другое, происходит выделение тепла и конденсатор начинает греться.

Участок C-D При выходе из капиллярной трубки парожидкостная смесь "хладагент" получает больший объем, чем был до входа в конденсатор, за счёт чего происходит понижение концентрации и давления.

Участок D-A С понижением концентрации и давления происходит кипение "хладагента", и он превращается из жидкости обратно в газ, начиная при этом повторно поглощать тепло из холодильной камеры.

Такой цикл длится до достижения заданных параметров температуры в камере и называется "Циклом Карно".

В некоторых моделях холодильников используется принцип естественной конвекции - перемешивание воздуха и естественное распределение температуры (1), за счет которого холодный воздух сужается и становится более тяжелым по сравнению с нагретым. И если источник холода поставить сверху, то с него постепенно будут поступать более холодные воздушные массы, которые будет вытеснять более теплые, поднимающееся вверх, где и стоит испаритель, который начинает их охлаждать. И так происходит пока идет цикл охлаждения.

Помимо естественной конвекции, очень часто в современных холодильниках применяется принцип искусственного перемешивания воздуха(3). При такой системе, источник холода может стоять снизу (как правило это морозилка) и вентилятором, нагонять холодный воздух на вверх, в холодильное отделение. Очень часто этот канал имеет перегородку, которая и регулирует распределение тепла между отделениями. Данная система называется NO FROST и имеет много особенностей, о чем мы поговорим в уроке "Cистемы контроля цикла работы".

Бывают модели холодильников, где совмещают две этих системы(2). При этом испаритель холодильного отделения плачущего типа т. е. не имеет принудительного источника конвекции, а морозильник No Frost (вентилятор, тэн оттайки, датчики и таймер).