Таким же простым способом искусственного охлаждения является использование веществ, обладающих большой теплоемкостью. При этом рабочее вещество предварительно охлаждают до требуемого уровня, а затем помещают в охлаждаемую среду малого объема, например сумку термостата. Температура в охлаждаемой среде понижается вследствие поглощения части тепла теплоемким холодным рабочим веществом.

Для охлаждения таким же способом используют явление сублимации - перехода твердого тела (сухого льда) при атмосферном давлении и температуре охлаждаемой среды в газообразное состояние (без промежуточного перехода в жидкую фазу). В качестве рабочего вещества при этом используют углекислоту. Твердую углекислоту получают из газообразной путем конденсации сжатых до высокого давления паров углекислоты и последующего резкого расширения жидкой фазы. При внесении твердой углекислоты в охлаждаемую среду она сублимирует, т.е. переходит непосредственно в парообразное состояние при температуре паров -78,9 °С. Этой температурой и определяется уровень охлаждения, который может быть достигнут при сублимации углекислоты.

Таким образом, с помощью внесения в охлаждаемую среду холодных рабочих веществ можно достичь значительного уровня охлаждения. Однако для поддержания в охлаждаемой среде температуры па постоянном низком уровне в течение длительного времени необходимо иметь большой запас рабочих веществ. Поэтому способы искусственного охлаждения имеют в быту ограниченное применение.

Более широкое распространение получили различные способы машинного охлаждения. Простейшим из таких способов является способ дросселирования (резкого понижения давления) сжатых газов. Если газ при температуре окружающей среды подвергнуть сильному сжатию, а затем обеспечить процесс адиабатического расширения при резком понижении давления, то температура газа понизится и его можно использовать в качестве охладителя. Однако получение низких температур таким способом связано с большими энергетическими затратами. Способ дросселирования имеет широкое применение в технике глубокого охлаждения при сжижении газов.

Одним из способов машинного охлаждения является охлаждение вихревым эффектом. Этот способ охлаждения осуществляется в вихревой трубке Ранка, названной по имени ее изобретателя и представляющей собой цилиндрическую трубку небольшой длины, внутренняя полость которой разделена на две полости диафрагмой с центральным отверстием. Через сопло, расположенное в непосредственной близости от диафрагмы и направленное по касательной к внутреннему диаметру, в трубу подается сжатый воздух температуры окружающей среды. При завихрении воздуха в центре трубы создается разряжение и соответствующее понижение температуры. Холодный воздух с температурой через отверстие диафрагмы выходит в охлаждаемую среду. Значительная часть кинетической энергии завихрения воздуха расходуется на трение в его внешних слоях, вследствие чего воздух в этих слоях нагревается. Нагретый до определенной температуры, воздух выходит в окружающую среду через регулировочный дроссельный вентиль. Термодинамические явления, происходящие в вихревой трубке, весьма сложны и в теоретическом отношении изучены пока недостаточно. Температура холодного и горячего потоков воздуха, выходящих из трубы, зависит от многих факторов, в частности: от конструкции и параметров трубки, от начальных параметров поступающего воздуха (его влажности, температуры и давления), от соотношения масс потоков, регулируемых дроссельным вентилем и др.

Наибольшее распространение в 70-х годах в бытовой холодильной технике получили так называемые паровые холодильные машины (агрегаты) компрессионного и абсорбционного действия. В качестве рабочего вещества (хладагента) в них используются жидкости, кипящие при отрицательных температурах. Принцип действия таких холодильников основан на том, что теплота охлаждаемой среды передается жидкому хладагенту и расходуется на его парообразование при отрицательной температуре. Пары хладагента подаются в теплообменный аппарат, расположенный в окружающей среде, где они отдают поглощенное тепло и превращаются в жидкость. Жидкий хладагент вновь возвращается в охлаждаемую среду и этот круговой процесс повторяется. Таким образом, в этих холодильных машинах рабочее вещество не расходуется, а только циркулирует в герметичной системе, изменяя свое агрегатное состояние. Это позволяет получать необходимое охлаждение в течение длительного времени при небольшом количестве рабочего вещества.

Принципиальное отличие компрессионных паровых холодильных машин от абсорбционных заключается в том, что в первых циркуляция рабочего вещества осуществляется при работе компрессора, а во вторых - вследствие процесса абсорбции (поглощения паров хладагента жидким растворителем) и работы термонасоса (термосифона).

Широкое применение также получило термоэлектрическое охлаждение, основанное на явлении Пельтье. Сущность явления заключается в том, что при пропускании постоянного тока через цепь, состоящую из термоэлементов, одни спаи охлаждаются, поглощая тепло из окружающей среды, а другие нагреваются, отдавая тепло окружающей среде. Таким образом, роль хладагента в термоэлектрическом холодильнике выполняет электрический ток, который переносит тепло от холодных спаев к горячим. Простота процесса охлаждения, а соответственно, и конструкции термоэлектрического холодильника делают термоэлектрическое охлаждение весьма перспективным для применения в быту.

Кроме перечисленных способов искусственного охлаждения имеются и другие способы, но они не рассматриваются, так как не имеют практического применения в холодильниках бытового назначения.

1.4 Классификация холодильников

Бытовые холодильные приборы служат главным образом для хранения скоропортящихся пищевых продуктов в охлажденном или замороженном состоянии и для получения небольшого количества пищевого льда. Основными признаками классификации бытовых холодильных приборов являются: назначение, способ получения холода, способ установки, число камер, способность работать при максимальных температурах окружающей среды, функциональные возможности, конструктивное исполнение.

По назначению холодильные приборы подразделяются на: холодильники, морозильники и холодильники-морозильники.

По способу получения холода различают компрессионные, абсорбционные и термоэлектрические бытовые холодильники. В маркировке холодильников типы холодильных агрегатов обозначаются первыми заглавными буквами: К-компрессионные, А-абсорбционные, Т - термоэлектрические (сейчас ЗАО «Атлант» их не выпускает).

По месту установки различают напольные, настенные, настольные, блочно-встраиваемые.

По области применения различают стационарные (кухонные и комнатные), передвижные (автомобильные) и переносные (термостаты) бытовые холодильники.

По способу установки холодильные приборы подразделяются на: напольные типа шкаф (Ш), напольные типа стол (С) и напольные типа ларь (Л).

По числу камер холодильные приборы подразделяются: с одной камерой, с двумя камерами (Д), с тремя камерами (Т). Однокамерные холодильники обычно имеют небольшое морозильное отделение, образованное стенками коробчатого испарителя. Температурные режимы морозильного отделения и холодильной камеры в однокамерных холодильниках взаимозависимы и регулируются одной ручкой терморегулятора.

Двухкамерные холодильники в одном шкафу имеют две изолированные друг от друга камеры: морозильную и холодильную. Каждая камера имеет дверь и свой температурный режим, регулируемый терморегулятором. В упрощенном варианте двухкамерного холодильника морозильная камера отделяется от холодильной специальной съемной перегородкой - поддоном. Поддон используется также для удаления воды после оттаивания снежного покрова со стенок испарителя. В днище поддона делается отверстие, закрываемое регулируемой заслонкой. При этом необходимый температурный режим холодильной камеры при одном положении ручки терморегулятора устанавливается заслонкой, которая регулирует естественную циркуляцию воздуха и температуру внутри шкафа.

По способности работать при максимальных температурах окружающей среды холодильные приборы подразделяются на классы: расширенного умеренного - SN; умеренного - N; субтропического - ST; тропического - T. Значения температуры окружающей среды при эксплуатации холодильного прибора указаны в таблице 1.

В зависимости от выполняемых функций холодильники подразделяют на шесть групп сложности, морозильники на две (0 и 1). Группы сложности холодильных приборов приведены в таблице 2.

По конструктивному исполнению холодильные приборы подразделяются на следующие типы:

КШ - холодильники однокамерные в виде шкафа;

КС - холодильники однокамерные в виде стола;

КШД - холодильники двухкамерные в виде шкафа;

КШТ - холодильники трехкамерные в виде шкафа;

МКШ - морозильники в виде шкафа;

КШМХ - холодильники-морозильники комбинированные в виде шкафа.

По международным стандартам холодильники классифицируются:

Холодильники * - отделение с низкой температурой, применяемое для краткосрочного

Хранения замороженных пищевых продуктов (сроком около недели).

Температура -6 °С.

Холодильники ** - отделение с низкой температурой, применяемое для хранения

замороженных пищевых продуктов сроком средней продолжительности

(около одного месяца). Температура -12 °С.

Холодильники *** - отделение с низкой температурой, применяемое для хранения

замороженных продуктов в течение длительного срока (около трех

месяцев), а также мороженого и других подобных продуктов.

Температура -18 °С.

Холодильники **** - холодильник / морозильник **** - этот символ указывает на

возможность хранения замороженных продуктов при низкой

температуре в течение длительного времени, а также замораживать

свежие продукты.

Если морозильное отделение не имеет маркировки звездочкой, то получение указанных температур не гарантируется.

2. Компрессионные холодильники

2.1 Общие сведения

Первые компрессионные холодильники были изобретены немецким инженером Линде в 1875 г. и использовались для технических целей. Первые бытовые холодильники этого типа появились у нас в стране в конце 30-х годов. Небольшое количество их под маркой ХТЗ-120 в виде напольного шкафа было выпущено Харьковским тракторным заводом имени Орджоникидзе. По конструктивным показателям холодильник был на уровне лучших образцов того времени. Однако наладить массовое производство холодильников помешала Великая Отечественная война и послевоенный период восстановления разрушенного народного хозяйства. В 1950 г. производство компрессионных холодильников освоил Московский автомобильный завод имени И.А. Лихачева. С этого времени в стране началось производство компрессионных холодильников на многих машиностроительных заводах.

Компрессионные холодильные агрегаты бытовых холодильников с целью увеличения срока службы и сокращения расхода электроэнергии проектируются на холодопроизводительность, значительно превышающую сумму всех теплопритоков в холодильную камеру. Поэтому в нормальных условиях они обеспечивают требуемый уровень охлаждения прерывистым режимом работы. При этом требуемая цикличность работы холодильного агрегата обеспечивается терморегулятором.

В процессе работы холодильника на стенках испарителя собирается сконденсированная влага в виде снежного покрова (снеговой шубы). Для периодического удаления (оттаивания) снеговой шубы бытовые холодильники снабжаются соответствующими устройствами ручного, полуавтоматического или автоматического действия.

Теплоизоляцией заполняют все свободное пространство между стенками холодильной камеры и корпусом, а также между внутренней облицовочной накладкой и обечайкой двери. При плотно закрытой двери теплоизоляция значительно ограничивает теплопритоки в холодильную камеру. Для обеспечения плотного и герметичного закрывания двери по всему периметру внутренней облицовочной накладки устанавливается специальный эластичный уплотнитель в виде открытого баллона особого профиля. Необходимая плотность прилегания уплотнителя по всему периметру двери обеспечивается специальными механическими или магнитными затворами.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6