Нагретый до температуры  воздух выходит в окружающую среду через регулировочный дроссельный вентиль.

  Температура холодного и горячего потоков воздуха зависит от конструкции и параметров трубки, от начальных параметров поступающего воздуха (его влажности, температуры и давления), от соотношения масс потоков, регулируемых дроссельным вентилем. При работе вихревой трубки на сухом воздухе с начальным давлением 0,5 мН/м2, температурой 20°С и массовой доле холодного потока 0,3-0,35 температура холодного потока может достигать 50°С.

  Однако, низкая экономичность термодинамических процессов, происходящих в вихревой трубке, вследствие их необратимости и значительных потерь на трение, ограничивает практическую возможность использования вихревого эффекта в бытовых холодильниках.

  В настоящее время наибольшее распространение в бытовой холодильной технике получили так называемые паровые холодильные машины (агрегаты) компрессионного и абсорбционного действия. В качестве рабочего вещества в них используют жидкости, кипящие при отрицательных температурах.

  Принцип действия основан на том, что теплота охлаждаемой жидкости 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 машин заключается в том, что во-первых циркуляция рабочего вещества осуществляется при работе компрессора, а во вторых вследствие процесса абсорбции и работы термонасоса.

  Все более широкое применение получает 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 термоэлектрических холодильников делают термоэлектрическое охлаждение весьма перспективным для применения в быту.

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

1.3.Классификация

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.

1.4 Конструкция бытовых холодильников

Основными структурными блоками холодильников (рис. 1.2) и морозиль­ников являются теплоизолированный шкаф и холодильный аг­регат (машина). Шкаф состоит из наружного 7 и внутреннего корпусов, разделенных теплоизоляционным слоем 9. Наружный корпус является несущим и представляет собой сварную конструк­цию из низкоуглеродистого стального листа толщиной 0,6-1,0 мм. Снаружи корпус шкафа покрыт синтетической эмалью. Внутрен­ний корпус образует холодильную камеру 2. Он может быть ме­таллический (сталь, алюминий) или пластмассовый (ударопроч­ный полистирол). Внутренняя поверхность холодильной камеры, выполненная из низкоуглеродистой стали, покрыта синтетичес­кой эмалью.

Низкотемпературные камеры многокамерных холодильников и камеры морозильников  выполняют  из  сплава  алюминия  или  коррозионно-стойкой стали. Металлические камеры более долговечны и гигиеничны, но увеличивают массу холодильника и морозильни­ка. Пластмассовые камеры более технологичны в изготовлении и сборке, имеют меньшую теплопроводность и массу. Однако они быстрее теряют товарный вид, менее прочны и долговечны по срав­нению с металлическими. Шкаф закрывается дверью 8, которая удерживается в закрытом положении при помощи затвора. Герме­тичность соединения корпуса шкафа с дверью обеспечивается уп­лотнителем 6, закрепленным на внутренней панели двери. В верхней зоне холодильной камеры размещается испаритель 14. Внутренний объем испарителя образует низкотемпературное отделение 5. Под испарителем находится поддон 4, имеющий окна для циркуляции воздуха. Нижняя часть наружного корпу­са обычно отводится для размещения компрессора 11 или части аппаратов абсорбционной машины. Для размещения аппаратов также используется задняя поверхность холодильного шкафа; на рис.1.4. на ней находится конденсатор 10.

Рис.1.2. Устройство бытового холодильника:

1 — сосуд для хранения продуктов; 2 — холодильная камера; 3 — полка; 4 — поддон; 5 — низкотемпературное отделение; 6 — уплотнитель; 7 — наружный корпус; 8 — дверь; 9 — теплоизоляция; 10 — конденсатор; 11 — герметичный компрессор; 12 — регулятор температуры; /3 — ручка; 14 — испаритель

Холодильная камера закрывается дверью 8 с ручкой 13; плот­ность прилегания двери обеспечивается резиновой окантовкой, которая при закрывании двери прижимается к передней плоско­сти шкафа. Внутри камеры находится регу­лятор температуры 12.

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

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

Внутренние шкафы холодильников, или как их еще назы­вают, холодильные (морозильные) камеры изготовляют из сталь­ного листа толщиной 0,7...0,9 мм методом штамповки и сварки и эмалируют горячим способом силикатно-титановой эмалью.

Пластмассовые камеры изготовляют из АБС-пластика или ударопрочного полистирола методом вакуум-формирования. АБС-пластик (акрилбутадиеновый стирол) обладает высокими механическими свойствами и стойкостью по отношению к хладону (фреону).

Камеры у морозильников и камеры низкотемпературных отделений холодильников металлические — из алюминия или нержавеющей стали. Стальные камеры более долговечны, гигиеничны, но они увеличивают массу холодильника.

К преимуществам пластмассовых камер относятся технологичность изготовления, малый коэффициент теплопроводности, меньшая масса. Однако такие камеры быстрее стареют, со временем теряют товарный вид, менее долговечны и менее прочны по сравнению с металлическими.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8