Агрегатное состояние рабочего тела в элементах компрессионного холодильника

Содержание.

Введение.__________________________________________________________2

Классификация холодильных машин.________________________________2

Агрегатное состояние рабочего тела в элементах компрессионного холодильника._____________________________________________________8

Заключение.________________________________________________________11

Список литературы._________________________________________________11

Введение.

Среди многочисленных бытовых приборов, облегчающих труд и повышающих культуру домашнего хозяйства особо важное значение имеют холодильники. Только при наличии в доме холодильника может быть обеспечено полноценное, сбалансированное питание свежими и быстрозамороженными высококачественными продуктами. Вместе с тем можно реже посещать магазины, закупать продукты более крупными партиями и, следовательно, экономить не только время в домашнем хозяйстве, а также время и затраты труда работников торговли. За последние годы было создано массовое производство бытовых холодильников – одного из сложнейших бытовых приборов.

Классификация холодильных машин.

Современные бытовые холодиль­ники и морозильники — это сложные бытовые приборы, работа­ющие в специфических условиях — в жилых (кухонных) поме­щениях, поэтому к ним предъявляют высокие требования: фун­кционирование в автоматическом режиме, пользователь, если и выполняет, то только простейшие операции по уходу за ними; минимальный уровень шума; высокий уровень надежности; пол­ная безопасность функционирования; возможно малые габарит­ные размеры при определенной полезной вместимости, неболь­шая стоимость и малые эксплуатационные расходы.

По типу холодильной машины бытовые холодильники быва­ют компрессорными (охлаждаемые компрессорной холодильной машиной), абсорбционными (охлаждаемыми абсорбционной хо­лодильной машиной) и полупроводниковыми (охлаждаемые по­лупроводниковыми батареями), а морозильники — компрессор­ными и абсорбционными.

Компрессорные холодильники составляют значительную долю в ассортименте бытовой холодильной техники — свыше 90 %.

По способу установки холодильники подраз­деляются на напольные, настенные и встроенные.

Напольные холодильники, устанавливаемые на полу помещения, являются самым массовым типом холодиль­ников и в нашей стране и за рубежом. Среди них можно выделить модели, выполненные в виде столика; высота их такая же, как и ку­хонных столов — 850 мм, а сверху имеется изготовленная из специального вида пластика сервировочная поверх­ность для размещения кухонной утвари и продуктов. Настенные холодильни­ки, подвешиваемые к стене помещения, не занимают площади пола, что важно для малогабаритных квар­тир

Встроенные холодильни­ки — аппараты, входящие в конструкцию мебельного блока и заключенные в об­щую с ним оболочку. Блок может быть кухонным или гостиным, как, например, сервант и бар.

По климатическим условиям эксплуатации холодильники делятся на изделия исполнений У и Т. Первые холодильники предназначены для эксплу­атации в районах с умеренным климатом, т. е. на тер­ритории, где средний из ежегодных абсолютных макси­мумов температуры воздуха не превышает 40° С, а сред­ний из минимумов ниже —45° С. К районам с умеренным климатом относится большая часть территории Совет­ского Союза и европейских стран. Изделия исполнения У, эксплуатируемые в жилых помещениях, должны обес­печивать требуемые параметры при температуре окружа­ющего воздуха от 10 до 35° С. ГОСТ 16317—70 «Холо­дильники бытовые электрические» предусматривает бо­лее узкий диапазон значений климатических факторов: 16—32° С; предельное значение температуры окружаю­щего воздуха при эксплуатации* этим стандартом не ого­варивается. Обычно для изделий исполнения У верхнее предельное значение принимается равным 40°С.

Холодильники исполнения Т эксплуатируются в рай­онах с тропическим климатом, к которым относятся Ближний и Средний Восток, Индия, Индонезия, Вьетнам, значительная часть Африки и Латинской Америки, Куба, юго-восток и дальний запад США и ряд других районов. В России холодильники в тропическом исполнении изго­тавливаются для экспорта в указанные страны. Для из­делий исполнения Т, эксплуатируемых в жилых помеще­ниях, предельные и рабочие значения температур окружающего воздуха совпадают: от 10 до 45°С; Междуна­родной организацией по стандартизации (ИСО) и СЭВ установлен температурный диапазон от 18 до 43°С. К хо­лодильникам в тропическом исполнении предъявляются повышенные требования в отношении применяемых ма­териалов, защитных покрытий, заземления, герметиза­ции шкафа и проборов автоматики.

По функциональному признаку различают холодильники для хранения свежих продуктов и свежих и замороженных продуктов. Аппараты для хранения све­жих продуктов не имеют низкотемпературного отделения. Они выпускаются в незначительном количестве в некото­рых странах. Возможность хранения замороженных про­дуктов обеспечивается только в том случае, если в низко­температурном, отделении поддерживается температура не выше —6°С; чем ниже температура в отделении, тем длительнее срок хранения.

В соответствии с международными и отечественными стандартами принято деление холодильников на три ка­тегории: для краткосрочного (несколько дней) хранения замороженных продуктов — температура не выше —6°С; для среднесрочного хранения (до двух недель) — темпе­ратура не выше —12°С; для длительного хранения (до трех месяцев) — температура не выше —18°С. Соответ­ственно маркируют холодильники одной, двумя или тремя звездочками. Модели с двумя и тремя звездочками назы­ваются двухтемпературными. В США, Канаде и Австралии марки­ровка звездочками не применяется. По стандартам этих стран двухтемпературные холодильники должны обеспе­чивать в низкотемпературном отделении температуру не выше  —15° С.

По конструктивному исполнению двух­температурные холодильники бывают однокамерные, двухкамерные и многокамерные. В двухкамерных имеет­ся теплоизоляционная перегородка между низкотемпе­ратурным и плюсовым отделениями; каждое отделение снабжено отдельной дверью. Многокамерные холо­дильники имеют для хранения различных продуктов несколько (по крайней мере три) камер с  отдельными дверьми.

Циркуляция воздуха в камерах может осуществлять­ся естественным путем или с помощью вентилятора либо комбинированно: в низкотемпературной камере принуди­тельным способом, а в плюсовой — естественным.

Холодильники с естественной циркуляцией воздуха в камере могут иметь один (обычная конструкция) или два испарителя (конструкция с «плачущим» испарите­лем).

В моделях с естественной циркуляцией воздуха низ­котемпературная камера расположена вверху; в холо­дильниках с принудительной циркуляцией она может быть размещена также внизу или рядом с плюсовой.

Холодильники различаются также по способу от­таивания испарителя: применяют оттаивание вручную, полуавтоматическое и автоматическое (частич­но или полностью). При первом способе потребитель сам определяет момент начала и окончания процесса, а так­же вручную удаляет талую воду. При полуавтоматичес­ком — потребитель определяет только начало оттаива­ния, окончание процесса — автоматическое; талая вода удаляется вручную или автоматически через дренажную систему. Оттаивание является автоматическим в том слу­чае, если управление процессом и удаление талой воды происходит без участия потребителя.

Частично автоматическое оттаивание — это автомати­ческое оттаивание одной из двух охлаждающих поверх­ностей. Например, испаритель плюсового отделения отта­ивается автоматически в каждом цикле, а испаритель низкотемпературного отделения — вручную раз в не­сколько месяцев. Полностью автоматическое оттаива­ние — это автоматическое оттаивание всех охлаждающих поверхностей.

Полностью автоматизировать процесс оттаивания можно только в холодильниках с принудительной циркуляцией воздуха, в остальных конструкциях применение автоматической системы оттаивания (из-за ее частого срабатывания) привело бы к порче замороженных про­дуктов.

Применяют три способа обогрева испарителя во вре­мя оттаивания: окружающим воздухом; горячим паром фреона, подаваемым компрессором в испаритель, минуя конденсатор; электронагревателем. При оттаивании вручную применяется естественный обогрев окружаю­щим воздухом, при полуавтоматическом и частично ав­томатическом — все три вида нагрева. Естественный обо­грев испарителя в случае частично автоматического отта­ивания происходит в течение нерабочей части каждого цикла. При полностью автоматическом оттаивании при­меняется интенсивный обогрев испарителя горячим па­ром фреона или электронагревателем.

Принятая система охлаждения, т. е. наличие одного или двух испарителей, естественной или принудительной циркуляции воздуха, в значительной мере определяет эк­сплуатационные и конструктивные особенности холо­дильников. Поэтому далее в этой главе будут рассмотре­ны (как основные типы) холодильники с одним испарите­лем, включая двухтемпературные, холодильники с двумя испарителями, а также холодильники с принудительной циркуляцией воздуха.

              По ГОСТ 16317-87 бытовые холодильники подразделяются по способу получения холода на:

                            компрессионные (К);

                            абсорбционные (А);

              по способу установки  на:

                            напольные типа шкафа (Ш);

                            напольные  типа стола (С);

              по числу камер на:

                            однокамерные;

                            двухкамерные (Д);

                            трехкамерные (Т).

В двух камерных холодильниках имеется теплоизоляционная перегородка между НТО и плюсовым отделением.

              По способности работать при максимальных температурах окружающей среды холодильники подразделяются на классы:

              УХЛ - не выше 32 0С;

              Т - не выше 43 0С.

              Камеры холодильных приборов по назначению подразделяются на:

              камеру для хранения свежих овощей и фруктов;

              холодильную камеру для охлаждения и хранения охлажденных продуктов;

              низкотемпературную камеру для хранения замороженных продуктов (НТК);

              морозильную камеру для замораживания и хранения замороженных продуктов (МК);

              универсальную камеру для хранения продуктов в свежем, охлажденном или замороженном состоянии.

              Однокамерные холодильники подразделяют:

              по наличию НТО на:

              однокамерные с НТО;

              однокамерные без НТО;

              по температуре в НТО на:

              с температурой не выше –6 0С;

              с температурой не выше –12 0С;

              с температурой не выше –18 0С.

              Температура в НТО не выше -60С обеспечивает краткосрочное хранение в течение нескольких дней, не выше -120С в течение двух недель и не выше -180С в течение трех месяцев.

Агрегатное состояние рабочего тела в элементах компрессионного холодильника.

Холодильные агрегаты бытовых холодильников выполняют роль холодильных машин, т. е. служат для отвода тепла из холодильной камеры и передачи его в более теплую окружающую среду. Агрегат может быть демонтирован из шкафа и заменен другим, предназначенным для холодильников данного типа. Конструкции отдельных, узлов и деталей холодильных агрегатов различных холодильников с одной холодильной камерой и дверцей могут несколько отличаться друг от друга, однако принципиальная схема их одинакова .

Холодильный процесс осуществляется следующим образом. При работе мотор-компрессора жидкий хладагент из конденсатора по капиллярной трубке подается в испаритель. При этом давление и температура жидкого хладагента понижаются за счет ограниченной пропускной способности капиллярной трубки и охлаждения холодными парами хладагента, идущими навстречу по всасывающей трубке из испарителя. При температуре – 10 – 20 С и давлении 0 –1 атм жидкий хладагент в испарителе кипит, поглощая тепло из холодильной камеры. Чтобы обеспечить постоянное кипение хладагента в испарителе при определенном давлении, холодные пары его отсасываются компрессором через всасывающую трубку. При движении паров к компрессору температура их повышается за счет теплообмена с теплым жидким хладагентом, движущимся по капиллярной трубке, и окружающей средой. При входе в кожух мотор-компрессора температура паров равна примерно 15 С.

Так как температура обмоток электродвигателя и цилиндра компрессора значительно выше 15 С, то они охлаждаются парами хладагента, что улучшает условия работы электродвигателя и компрессора в герметичном кожухе. Подогретые пары хладагента нагнетаются компрессором в конденсатор, который охлаждается воздухом  окружающей среды. При этом давление паров повышается до 8 – 11 атм в зависимости от температуры окружающей среды. При таком давлении температура конденсации насыщенных паров хладагента становится выше температуры окружающего воздуха, поэтому в последних витках конденсатора пары хладагента превращаются в жидкость. Процесс конденсации паров сопровождается выделением тепла, которое отдается окружающему воздуху. Жидкий хладагент, имеющий температуру на

10 – 15 С выше температуры окружающей среды, проходит через фильтр, совмещенный с осушительным патроном, и далее по капиллярной трубке вновь поступает в испаритель. Описанный круговой холодильный процесс работы агрегата повторяется пока работает мотор-компрессор.

Рис. 1.  Схема компрессионного холодильного агрегата:

I – пары высокого давления; II – пары низкого давления; III – жидкий хладагент; IV – масло; 1 – осушительный патрон; 2 – испаритель; 3 – конденсатор; 4 – капиллярная трубка; 5 – всасывающая трубка; 6 – фильтр; 7 – ресивер; 6 – нагнетателная трубка

Наличие воздуха в агрегате резко ухудшает его работу. Неконденсируемый воздух на выходе конденсатора перед капиллярной трубкой создает воздушную пробку, которая препятствует поступлению жидкого фреона в испаритель. Вследствие этого повышается давление в системе агрегата, что влечет за собой увеличение потребляемой мощности и расхода электроэнергии. Наличие воздуха в агрегате приводит также к нежелательному окислению масла и коррозии металлических частей.

Перед заполнением агрегата маслом и фреоном воздух из него удаляют тщательным вакуумированием до давления порядка 0,1 мм рт. ст.

Наличие в холодильном агрегате воды даже в самых малых количествах (15 – 20 мг) может серьезно нарушить его работу или вывести из строя. Вследствие плохой растворимости воды во фреоне она может замерзнуть в капиллярной трубке и прекратить поступление фреона в испаритель. Кроме того, вода вызывает порчу масла, коррозию деталей агрегата, особенно клапанов компрессора, разложение изоляции обмоток электродвигателя, засорение фильтра и т. п. Влагу из агрегата при изготовлении или ремонте удаляют путем тщательной сушки как масла и фреона, так и всего собранного агрегата. Перед сушкой все узлы агрегата обезжиривают, так как оставшееся на поверхности деталей масло при температуре свыше 100 С пригорает, образуя прочную пленку.

Механические примеси, попавшие в агрегат извне или образовавшиеся в нем, могут засорить капиллярную трубку и нарушить тем самым нормальную циркуляцию хладагента. Надежность и долговечность работы компрессионного холодильного агрегата во многом зависит от обеспечения указанных требований. Поэтому изготовление компрессионных холодильных агрегатов требует высокой технической культуры производства.

Заключение.

Выполняя роль холодильной машины, холодильный агрегат бытового холодильника должен обеспечить требуемый уровень охлаждения в течение длительного времени. Холодильный аппарат должен быть прост и удобен для повседневного использования.

Список литературы.

1. Холодильная техника и технология: Учебник под ред. А.В.Руцкого.-М.:ИНФРА-М,2000.-286 с.-(Серия «Высшее образование»).

2. Кондрашова Н.Г., Лашутина Н.Г. Холодильно-компрессорные

машины и установки

3.  Доссат Р.Дж. Основы холодильной техники.

Пер. с англ. – М.: Легкая и пищевая промышленность,1984 – 520 с.

4.  Ресурсы Internet

4