Устройство холодильников разных видов, принцип работы

Обычный бытовой холодильник является агрегатом со сложным устройством и принципом работы. За счет большого количества внутренних деталей он может часто выходить из строя, особенно при нарушении правил эксплуатации. Устройство холодильника полезно знать, чтобы своевременно выявить и устранить любого вида неполадки и серьезные поломки.

Общий принцип работы холодильника и его элементов

Старые и более новые модели холодильников работают по одному общему принципу, который делится на два основных рабочих процесса:

• Первый заключается в выведении тепла из холодильной установки во внешнюю среду.
• Второй — в концентрации холода во внутренней части агрегата.

Для вывода тепла используется хладагент, который является газообразным веществом и называется фреоном. Он изготавливается на основе фтора, хлора и этана. Он может быстро переходить из газообразного состояния в жидкое и обратно.

Принцип работы фреона в холодильнике: фреон нагнетается во внутреннюю часть холодильника компрессором, превращается в пар и запускает работу электромотора. Далее поршень начинает двигаться, сжимая газ и переводя его в жидкое состояние. Для перехода вещества из газа в жидкость (конденсация) затрачивается тепло. После этого цикл повторяется заново.

Электродвигатель (компрессор)

Электродвигатель является самой главной деталью холодильной установки. Он обеспечивает круговое перемещение фреона по трубкам холодильника. Электродвигатель состоит из компрессора и электромотора, который преобразует ток в механическую энергию.

Электрический мотор, в свою очередь, состоит из ротора и статора. Первая деталь имеет вид системы медных катушек, а вторая — небольшого стального вала, соединенного с двигателем и поршневой системой. Ротор запускается под воздействием центробежной силы, которая возникает из-за прохождения тока, вызывающего появление электромагнитной индукции.

Чем электродвигатель мощнее, тем больше холодильник потребляет электроэнергии. Как правило, он тратит до 10-15% всей электроэнергии в доме. При неплотном закрытии дверцы холод выходит наружу, увеличивая потребление электричества в несколько раз.

Конденсатор

Конденсатор представляет собой трубопровод змеевидной формы, диаметр которого не превышает 4-5 мм. Его главная функция состоит в отводе тепла из рабочей жидкости за пределы устройства, в окружающую среду. Расположен на внешней части задней стенки холодильника.

Чтобы не допустить поломку этой детали, не рекомендуется устанавливать холодильник вблизи батарей, печей и радиаторов, которые могут вызвать перегрев конденсатора и мотора.

Испаритель

Испаритель отвечает, соответственно, за испарение рабочей жидкости и охлаждение окружающего внутреннего пространства холодильника. Выглядит как система трубок небольшого диаметра. Как правило, расположен во внутренней, но иногда и на внешней части морозильной камеры.

Эта часть холодильника подвержена частым поломкам, например, разгерметизации, вызванной механическими повреждениями. В таком случае необходимо восстановить герметичность и снова заправить систему фреоном.

Капиллярная трубка

Главная функция капиллярной трубки состоит регуляции давления газа, используемого для снижения температуры в морозильной и основной камере холодильника.

Трубка имеет диаметр от 1.5 до 3 мм и располагается между конденсатором и испарителем. Отличается высокой степенью герметизации и изготавливается, как правило, из чистой меди.

Фильтр-осушитель

Фильтр-осушитель служит для очистки рабочего газа от посторонних примесей и влаги. Сама деталь часто имеет вид продолговатого бочонка (в двухкамерных холодильниках) или медной трубочки диаметром до 20 мм.

Находится между конденсатором и капиллярной трубкой, в которые впаяны концы фильтра. Сама трубка осушителя наполнена цеолитом — минеральным наполнителем с высокопористой структурой.

Механизм фильтра работает только в одностороннем порядке и не предназначен для работы в обратном режиме. При нарушении правил установки может выйти из строя вся система.

По обеим сторонам выходных трубок установлены специальные заграждающие сетки с ячейками диаметром до 2 мм. Основная возможная неполадка состоит в засорении фильтра, которое может вызвать негативные последствия для работы холодильника:

• повышение температуры в холодильном и основном отделении;
• холодильник перестает отключаться и работает в непрерывном режиме;
• механические деформации контура выходного отверстия фильтра;
• сильный нагрев начального колена конденсатора до комнатной температуры и выше.

Для предотвращения этих проблем нужно периодически открывать и очищать фильтр, поддерживая его в чистоте и обеспечивая бесперебойную работу.

Докипатель

Докипатель имеет вид небольшой металлической емкости, которая расположена между входом компрессора и испарителем. Его главное назначение — доведение фреона до состояния кипения и обеспечение его быстрого испарения. Кроме этого, он защищает двигатель и всю систему холодильника от попадания жидкости.

Основные виды охлаждающих систем

По принципу действия бытовые холодильники принято делить на несколько видов, в зависимости от холодильной системы, на основе которой они работают:

• компрессорная;
• абсорбционная;
• термоэлектрическая;
• пароэжекторная.

Холодильники на основе компрессорной системы работают за счет движения хладагента при изменении давления в основной и холодильной камерах. Давления регулируется при помощи компрессора.

Абсорбционная система функционирует благодаря хладагенту, который нагревается и испаряется при помощи абсорбции — впитывания хладагента специальным сорбентом.

В качестве рабочей смеси для таких холодильников используется аммиак. Из-за этого они считаются не совсем безопасными для дома и чаще эксплуатируются на предприятиях и в точках общепита.

Термоэлектрические холодильники работают на основе поглощения тепла во время взаимодействия двух проводников, через которые проходит электрический ток. Они более надежные, но стоят намного больше из-за высокой стоимости полупроводниковых систем.

В пароэжекторных системах используется вода, а в роли двигателя выступает эжектор. Жидкость попадает в испаритель и доводится до кипения, образуя водяной пар. Он выводится в конденсатор, превращаясь в конденсат, и снова поступает в испаритель. Такие установки просты в установке, безопасны и экологичны.

Устройство и принцип работы разных видов холодильников

Все холодильники имеют общий принцип работы, но, в зависимости от модели и используемой охлаждающей установки, особенности процесса поддержания низкой температуры в камере могут отличаться.

Однокамерные и двухкамерные холодильники

Однокамерные и двухкамерные холодильники работают примерно по тому же принципу. Главное отличие состоит в работе испарителей. Старые двухкамерные агрегаты оборудованы одним испарителем для обеих камер. В новых моделях есть испаритель в каждой камере, которые полностью изолированы друг от друга.

В двухкамерных устройствах нельзя механически убирать наледь, так как можно повредить испаритель и вывести из строя всю холодильную систему.

В однокамерных холодильниках испаритель размещен в верхней части рефрижератора, под которым располагается поддон. Его закрытие и открытие регулирует подачу холодного воздуха в основную холодильную камеру. Чтобы не допустить появление излишнего конденсата на стенках, в холодильнике предусмотрена капиллярная трубка.

В двухкамерных же холодильниках испарители выполняют роль разделительной перегородки теплоизоляции. В такой системе хладагент закачивается в испаритель через капиллярную трубку и передается во второй только в том случае, когда его температура падает ниже нуля. Когда второй испаритель тоже обмерзает, включается термореле, которое приостанавливает работу компрессора.

Компрессорные холодильники

Компрессорный холодильники работают на основе компрессорной системы. Это самый распространенный тип устройства холодильника. Они удобны в использовании и обслуживании, а также расходуют не так много электроэнергии.

Компрессорные холодильники, в основном, производят Atlant, Indesit и Stinol. Такие модели состоят из двух основных компонентов:

• компрессор — мотор, который может быть инверторным или линейным. При его запуске фреон перемещается по трубкам системы, обеспечивая равномерное охлаждение основной и морозильной камер;
• конденсатор — змеевидная система трубок, расположенная на задней внешней части корпуса холодильника, которая выводит в окружающую среду тепло, вырабатываемое компрессором;
• хладагент — изобутан или фреон, который перемещается по системе холодильника, охлаждая ее;
• вентиль для осуществления терморегуляции — поддерживает постоянное давление для равномерной циркуляции хладагента.

Таким образом, воздух в холодильнике охлаждается при помощи отвода тепла в окружающее пространство. Фреон попадает в испаритель, поглощает тепло и превращается в пар.

За счет этого приводится в действие компрессор, который сжимает фреон и создает определенное давление, необходимое для его передвижения по трубкам всей системы. При попадании в конденсатор, хладагент превращается в жидкость.

Далее хладагент выводится в фильтр-осушитель, очищается от влаги и проходит по трубкам капиллярной системы, снова попадая в испаритель. После этого компрессор снова начинает перегонку фреона и весь цикл повторяется заново. Когда температура достигнет нужной отметки, реле автоматически отключает двигатель.

Для поддержания нужной температуры, холодильники оборудованы терморегулятором. Компании LG, Samsung и Bosch оснащают свои агрегаты электронной панелью для регулировки температуры и автоматической настройки режимов.

Абсорбционные холодильники

Абсорбционные холодильники работают на основе циркуляции и испарения аммиака, который выступает в роли хладагента. В качестве абсорбента действует аммиачный раствор на воде.

Вместо аммиака в таких холодильниках также используют ацетоновый раствор, ацетилен и раствор бромистого лития. Абсорбционные холодильники считаются небезопасными, так как при разгерметизации возможно поражение опасными парами.

При включении холодильного агрегата в генераторе производится нагрев рабочей жидкости (аммиачного раствора). Когда температура достигает отметки кипения, аммиак начинает превращаться в пар, который выводится в конденсатор.

Далее аммиак превращается в жидкость и попадает в испаритель, где смешивается с водородом. Резонанс давления приводит к испарению сжиженного аммиака, при котором выделяется тепло.

Аммиачный пар передается в адсорбер с очищенной водой. Полученный раствор поступает в генератор-кипятильник и цикл повторяется по новой, пока температура достигнет нужного уровня.

Холодильник с технологией «No Frost»

Холодильники с технологией No Frost (с англ. «без мороза»), позволяют эксплуатировать его без частых разморозок. Это возможно благодаря полному выводу влаги из холодильной системы, за счет чего в камере не образуется наледь.

Главный принцип технологии заключается в том, что после каждого полного цикла работы автоматически запускается режим оттаивания. Реле активирует испаритель, из-за чего лед начинает таять, а вся влага выводится наружу и полностью испаряется. В остальном, принцип работы холодильника такой же, как и в обычных моделях.

Эти аппараты оборудованы вентилятором, равномерно распределяющим холодный воздух от испарителя по всей площади холодильника. Благодаря этому влага не скапливается на стенках и не образует наледь.

Так как в холодильнике с технологией No Frost не образуется лед, его можно размораживать только один-два раза в год, во время очистки и мытья. Основным недостатком при этом является увеличенное потребление электроэнергии за счет непрерывной работы вентилятора.

Устройство термостата холодильника

Термостат или, как его еще называют, терморегулятор, предназначен для поддержания нужной температуры во внутренней части холодильника. Деталь представляет собой небольшую прямоугольную металлическую емкость, которая одним концом герметично впаяна в капиллярную трубку, а другим — подсоединена к испарителю.

В основе работы термостата лежит термореле, которое состоит из силового рычага и сильфона. Он выглядит как полая пружина, заполненная фреоном. Когда она сжимается, рычаг вызывает замыкание контактов и запускает компрессор.

Принцип работы морозильной камеры

Морозильная камера является частью холодильника и зачастую находится в его верхней части, чтобы холодный воздух распределялся по холодильнику сверху вниз, согласно законам физики. В более новых моделях она может располагаться внизу или сбоку. Принцип работы морозилки такой же, как и обычной холодильной камеры.

Главным различием является существенное снижение температуры, чтобы продукты могли замораживаться сильнее и, соответственно, дольше сохраняться. Усиление мороза достигается за счет значительного понижения давления при отводе тепла от холодильной камеры.