Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Холодильник



План:


Введення

Сюди перенаправляється запит " Холодильна установка ". На цю тему потрібна окрема стаття .
Сучасний побутовий холодильник

Холодильник - пристрій, що підтримує низьку температуру в теплоізольованої камері. Застосовується зазвичай для зберігання їжі або предметів, які потребують зберігання в прохолодному місці. Побутовий холодильник є майже в кожній сім'ї в розвинених країнах. Робота холодильника заснована на використанні теплового насоса, переносить тепло з робочої камери холодильника назовні, де воно розсіюється в зовнішнє середовище. Існують також промислові холодильники, об'єм робочої камери яких може досягати десятків і сотень кубометрів, вони використовуються, наприклад, на підприємствах громадського харчування, м'ясокомбінатах, промислових виробництвах.

Холодильники можуть підрозділятися на два види: середньотемпературні камери для зберігання продуктів і низькотемпературні морозильники.

Морозильник - окремий прилад або складова частина холодильника, призначений для заморожування та зберігання продуктів харчування. Температура в морозильнику становить зазвичай -18 C. Останнім часом найбільшого поширення набули двокамерні холодильники, що включають в себе обидва компоненти. Перші двокамерні холодильники були випущені фірмою " Дженерал Електрик ".


1. Історія створення

Холодильник, що заповнюється льодом.

Приміщення для зберігання продуктів, які наповнюються льодом, з'явилися кілька тисяч років тому. Для імператора Нерона слуги заготовлювали на замерзлих водоймах у горах сніг і лід. Південна Європа довгий час навіть не підозрювала того, що сніг і лід здатні принести користь у господарстві. Знаменитий мандрівник і купець Марко Поло після тривалого перебування в Китаї написав книгу, в якій описав всі достоїнства льоду і снігу.

Починаючи з 18 століття ємності з фаянсу і порцеляни заповнювалися пляшками з вином, після чого зверху вкладали колотий лід. Своєрідний холодильник подавали прямо до столу. У Росії широко використовувалися льодовики, які представляли собою зруб, вкопані в землю. Набитий великою кількістю снігу і льоду, вкритий товстим настилом, поверх якого була насипана земля і покладений дерен, такий льодовик дозволяв зберігати тривалий час швидкопсувні продукти.

В 1686 італієць Франческо Прокопіо відкрив у Парижі кафе Прокоп, яке користувалося популярністю у парижан за рахунок того, що в ньому продавали заморожені щербети і морозиво.

В 1803 американський бізнесмен Томас Мур, що поставляє в Вашингтон вершкове масло, представив світу прототип кухонного холодильника, виготовленого своїми руками. Не маючи можливості доставляти масло до місця призначення спеціальним транспортом, він розробив, а потім втілив у життя модель, яка дозволяла зберігати продукти тривалий час. Для виготовлення рефрижератора, саме так бізнесмен назвав свій винахід, йому знадобилися тонкі листи стали, з яких і була виготовлена ​​ємність для масла. Загорнута шкурками кролика, ємність була поміщена в спеціальну цебер, виготовлену з кедрових клепок, і потім засипана зверху льодом.

Масово використовувалися в середині XIX століття домашні льодовики. Зовні їх неможливо було відрізнити від звичайних кухонних шаф. Кролячі шкурки для теплоізоляції вже не використовувалися, замість них засипалися тирсу і пробка. Відсік, який заповнювався льодом, в одних моделях був під камерою для продуктів, а в інших над нею. Через кран тала вода зливалася в спеціальний піддон.

14 липня 1850 американський лікар Джон Горі вперше продемонстрував процес отримання штучного льоду в створеному ним апараті. У своєму винаході він використовував технологію компресійного циклу, яка застосовується в сучасних холодильниках, а сам апарат міг служити одночасно морозильником і кондиціонером [1].

В 1857 австралієць Джеймс Харрісон став застосовувати холодильні камери, що працюють з використанням компресора, у пивоварній і мясообрабативающей промисловості.

В 1857 був створений перший залізничний вагон-холодильник.

Французький вчений Фердинад Карре в 1858 придумав, як за рахунок абсорбції аміаку можна отримувати штучний холод - придумав першу абсорбційну холодильну машину. Незважаючи на те, що його спосіб був дуже вдалим, про винахід забули на кілька десятиліть.

На початку XX століття в Москві була відкрита фірма, яка пропонувала всім бажаючим агрегат під назвою "Ескімо". Даний агрегат був виготовлений за принципом запропонованого Фернаном Каре. При своїх великих габаритах, агрегат не видавав гучного шуму і був універсальним. Для роботи необхідні були вугілля, дрова, гас або спирт. Один цикл роботи "Ескімо" дозволяв отримати 12 кг льоду.

В 1879 аристократ з Німеччини Карл фон Лінде винайшов пристрій з компресором, для роботи якого він використовував аміак. Завдяки його холодильній машині з'явилася можливість виробляти лід у величезній кількості. Дані агрегати відразу ж закупили багато бойні і фабрики, що виготовляють харчові продукти. Принцип роботи був циркуляцію холодного розсолу за системою труб, яка була розгалужена, таким чином приміщення, в якому зберігалися продукти, охолоджувалося. Цей винахід дозволило багатьом підприємцям відкривати холодильні склади великих розмірів. [2]

Перший побутовий електричний холодильник був створений в 1913. Як і промислові холодильники, він працював з використанням принципу теплового насоса. У перших побутових холодильниках в якості охолоджуючої рідини використовувалися досить токсичні речовини.

В 1926 Альберт Ейнштейн зі своїм колишнім студентом Лео Силардом запропонували варіант конструкції абсорбційного холодильника, іменованого ейнштейнівських.

В 1926 датський інженер Крістіан Стінструп представив світу безшумний, нешкідливий і довговічний холодильник, призначений саме для дому. Герметичний ковпак приховував як електродвигун холодильника, так і його компресор. General Electric придбала патент на його винахід.

Перша отримала широке поширення модель холодильника Monitor-Top була проведена фірмою General Electric в 1927. General Electric продала понад 1 млн примірників Monitor-Top.

З 1930 в якості хладагента в побутових холодильниках застосовується фреон. В 1940-і роки в холодильниках з'являються морозильні відділення, також виникають відокремлені морозильні шафи. В 1950 - 60 -і роки на ринок виходять холодильники з функцією розморожування.

В СРСР перші зразки побутового холодильника виробляються в 1937 р. Серійний випуск холодильників ХТЗ-120 розпочався в 1939 на Харківському тракторному заводі. Ємність камери становила 120 літрів, до початку Великої Вітчизняної війни випущено кілька тисяч примірників.

В 1951 -му році автомобільний завод ЗІС випустив першу партію знаменитих холодильників "Москва". Холодильники "Москва" відрізнялися високою якістю виготовлення і довговічністю - багато холодильники продовжують працювати через півстоліття, проте досягнуто це було ціною високої трудомісткості виготовлення і витраті великої кількості металу [3].

До 1962 року холодильники мали: в США - 98,3% сімей, в Італії - 20%, а в СРСР - 5,3% сімей. [4]


2. Типи холодильних агрегатів за принципом дії

  • Компресійний
  • Абсорбційний
  • Термоелектричний
  • З вихровими охолоджувачами

2.1. Пристрій і принцип дії компресійного холодильника

Схема роботи холодильника:
1. Конденсатор
2. Капіляр
3. Випарник
4. Компресор
Розташування основних частин холодильного агрегату побутового холодильника:
1. Випарник
2. Конденсатор
3. Фільтр-осушувач
4. Капіляр і теплообмінник
5.Компрессор
Холодильний компресор

Теоретичною основою, на якій побудований принцип роботи холодильників, є другий початок термодинаміки. Охолоджуючий газ в холодильниках здійснює так званий зворотний цикл Карно. При цьому основна передача тепла заснована не на циклі Карно, а на фазових переходах - випаровуванні та конденсації. В принципі можливе створення холодильника, що використовує лише цикл Карно, але при цьому для досягнення високої продуктивності буде потрібно або компресор, що створює дуже високий тиск, або дуже велика площа охолоджуючого та нагріваючого теплообмінника.

Основними складовими частинами холодильника є:

  • компресор, що створює необхідну різницю тисків;
  • випарник, що забирає тепло з внутрішнього обсягу холодильника;
  • конденсатор, який чи тепло в навколишнє середовище;
  • терморегулюючий вентиль, що підтримує різницю тиску за рахунок дроселювання хладагента;
  • холодоагент - речовина, що переносить тепло від випарника до конденсатора.

Компресор засмоктує з випарника холодоагент у вигляді пари, стискає його (при цьому температура хладагента підвищується) і виштовхує в конденсатор. У побутових холодильниках використовуються герметичні поршневі мотор-компресори. У таких компресорах електродвигун розташовується усередині корпусу компресора, що дозволяє запобігти витоку хладагента через ущільнення валу. Для поглинання вібрацій застосовується підвіска компресора. Підвіска компресора може бути зовнішньої, коли на пружині підвішується корпус компресора, або внутрішньої, коли підвішений двигун компресора всередині корпусу. У сучасних побутових холодильниках зовнішня підвіска не застосовується, так як вона гірше поглинає вібрації компресора, який до того ж виробляє більше шуму. Для змащення компресора застосовують спеціальні рефрижераторні масла. Варто відзначити, що масло і хладагент добре розчиняються один в одному.

У конденсаторі нагрітий у результаті стиску холодоагент остигає, віддаючи тепло в зовнішнє середовище, і при цьому конденсується, тобто перетворюється в рідину, що надходить в капіляр. У побутових холодильниках найчастіше застосовуються ребристо-трубні конденсатори, як оребрення застосовується сталевий дріт або сталевий лист з прорізами. Охолодження конденсаторів звичайно природне, за винятком холодильників великих обсягів.

Рідкий холодоагент під тиском через дроселює отвір (капіляр або терморегуліруемий розширювальний вентиль) надходить у випарник, де за рахунок різкого зменшення тиску відбувається випаровування рідини. При цьому холодоагент віднімає тепло у внутрішніх стінок випарника, за рахунок чого відбувається охолодження внутрішнього простору холодильника. Випарники побутових холодильників найчастіше лістотрубние, зварені з пари алюмінієвих листів. Випарник морозильної камери часто поєднаний з її корпусом, в той час як випарник холодильної камери (у холодильниках з двома випарниками) розташовують на задній стінці камери.

Таким чином, в конденсаторі холодоагент під впливом високого тиску конденсується і переходить у рідкий стан, виділяючи тепло, а в випарнику під впливом низького тиску скипає і переходить в газоподібний, поглинаючи тепло.

Терморегуліруемий розширювальний вентиль необхідний для створення необхідної різниці тисків між конденсатором і випарником, при якій відбувається цикл теплопередачі. Він дозволяє правильно (найбільш повно) заповнювати внутрішній об'єм випарника скипіла холодоагентом. Пропускний перетин ТРВ змінюється в міру зниження теплового навантаження на випарник, при зниженні температури в камері кількість циркулюючого хладагента зменшується. У побутових холодильниках найчастіше замість ТРВ використовується капіляр. Він не змінює своє перетин, а дросселируется певну кількість хладагента, залежне від тиску на вході і виході капіляра, його діаметра, довжини і типу хладагента.

Большое значение имеет чистота хладагента: вода и примеси могут засорить капилляр или повредить компрессор. Примеси могут образовываться в результате коррозии внутренних стенок трубопроводов холодильника, а влага может попасть при заправке холодильника, либо проникнуть через неплотности (особенно в холодильниках с открытым компрессором). Поэтому при заправке тщательно соблюдается герметичность, перед заправкой контур вакуумируется. В каждом холодильнике имеется фильтр-осушитель, который устанавливается перед капилляром.

Обычно также присутствует теплообменник, выравнивающий температуру на выходе из конденсатора и из испарителя. В результате к дросселю поступает уже охлаждённый хладагент, который затем ещё сильнее охлаждается в испарителе, в то время как хладагент, поступивший из испарителя подогревается, прежде чем поступить в компрессор и конденсатор. Это позволяет увеличить производительность холодильника, а также предотвратить попадание жидкого хладагента в компрессор [5].


2.2. Принцип действия абсорбционного холодильника

Агрегат абсорбционного холодильника.

Так же, как и в компрессионном, в абсорбционном холодильнике охлаждение рабочей камеры происходит за счёт испарения хладагента (чаще всего аммиака). В отличие от компрессионного холодильника, циркуляция хладагента происходит за счёт его растворения (абсорбции) в жидкости, обычно в воде. В одной единице объёма воды может растворено до 1000 ед. объёма аммиака. Насыщенный раствор аммиака из абсорбера поступает в генератор (десорбер), а затем в дефлегматор, где разлагается на аммиак и воду. Газообразный аммиак сжижается в конденсаторе и снова поступает в испаритель, а очищенная от аммиака вода поступает в абсорбер.

Для циркуляции воды в системе могут применяться разнообразные приспособления, например струйные насосы, что позволяет обойтись без движущихся частей. В систему холодильника добавляется также инертный к компонентам системы газ, например водород. В этом случае давление во всей системе почти одинаково, а испарение хладагента происходит за счёт изменения парциального давления.

Помимо аммиака и воды, могут использоваться и другие пары веществ - например, раствор бромистого лития, ацетилен и ацетон. Преимущества абсорбционных холодильников - бесшумность работы, отсутствие движущихся механических частей, возможность работы от нагрева прямым сжиганием топлива, недостатки - плохие удельные показатели хладопроизводительности на единицу объёма, чувствительность к положению в пространстве, а также недолговечность: трубопроводы такого холодильника относительно быстро засоряются продуктами коррозии. Кроме того, холодильный агрегат содержит ядовитый аммиак и горючий водород. Такие холодильники практически не используются в современных квартирах, но распространены в местах, где нет круглосуточного доступа к электричеству: например в домах на колёсах, где они работают от электричества на стоянках в кемпингах, а в пути работают от сжигания природного газа. Кроме того, абсорбционные агрегаты часто используются в промышленных холодильниках в тех случаях, когда более выгодно использовать энергию сгорания газа, а не электричество. Наиболее эффективно их использование в промышленности совместно с когенерационными установками, что позволяет утилизировать избыточное тепло и повысить КПД. В этом случае речь идет о так называемой тригенерации. Помимо этого, абсорбционные машины позволяют использовать сбросное тепло.


2.3. Принцип действия термоэлектрического холодильника

В основе работы термоэлектрического холодильника лежит Эффект Пельтье - когда при прохождении тока через контакт двух разнородных проводников в направлении контактной разности потенциалов происходит перенос тепловой энергии так, что один из этих "разнородных" проводников охлаждается, а второй нагревается за счет тепловой энергии от первого и электрической энергии прошедшего электрического тока. Холодильник на элементах Пельтье бесшумен, надёжен и долговечен, но большого распространения не получил из-за дороговизны охлаждающих термоэлектрических элементов. Еще одним минусом является зависимость холодопроизводительности от температуры окружающей среды. Тем не менее, сумки-холодильники, небольшие автомобильные холодильники и кулеры питьевой воды часто делаются с охлаждением от элементов Пельтье.


2.4. Принцип действия холодильника на вихревых охладителях

Охлаждение осуществляется за счёт расширения предварительно сжатого компрессором воздуха в блоках специальных вихревых охладителей.
Распространения не получил из-за большой шумности, необходимости подвода сжатого (до 10-20 Атм) воздуха и очень большого его расхода, низкого коэффициента полезного действия. Достоинства - безопасность (так как не используется электричество и нет ни движущихся механических частей, ни опасных химических соединений в конструкции) долговечность, надёжность.


3. Устройство холодильного шкафа

3.1. Теплоизоляция

Стенки холодильного шкафа двойные, промежуток между стенками заполняется теплоизолирующими материалами: минеральной ватой, вспененным полистиролом или полиуретаном. От качества теплоизоляции зависит энергопотребление холодильника.

3.2. Полки

Продукты в холодильнике размещают на полках. Полки могут быть решетчатыми, что облегчает циркуляцию воздуха, либо стеклянными, позволяющими изолировать отделения друг от друга.

3.3. Двері

С внутренней стороны двери для экономии места расположены дополнительные полки. На этих полках обычно хранят продукты в бутылках, консервы, а также яйца. Иногда на двери холодильника может располагаться ёмкость для напитков с выведенным на наружную поверхность патрубком с затвором, что позволяет использовать холодильник в качестве кулера. Во многих холодильниках навес двери съёмный, позволяющий выбрать направление открывания двери.

3.4. Уплотнитель двери

Для предотвращения попадания тёплого воздуха через щели между корпусом холодильника и дверью служит уплотнитель. Уплотнители современных холодильников имеют магнитную вставку, что позволяет отказаться от механических затворов на двери холодильника.

3.5. Циркуляция воздуха в камерах

Холодильники бывают с естественной и искусственной циркуляцией воздуха. В последнем случае часто применяется так называемая технология "No Frost" - когда испаритель отделён от основной камеры и сообщение воздушных потоков между испарителем и камерой осуществляется с помощью вентилятора. Благодаря этому удаётся избавиться от намерзания "шапки" инея на испарителе благодаря предварительному осушению воздуха, а также оттаиванию инея с испарителя без повышения температуры в камере. В некоторых холодильниках имеются специальные системы контроля за температурой и влажностью.


3.6. Автоматика и электрооборудование

Бытовые холодильники обычно работают циклично, периодически включаясь и выключаясь. Моментами включения и выключения управляет термодатчик. Это может быть механический термодатчик сильфонного типа, либо электронный. Для обеспечения правильного запуска двигателя используются пусковые и защитные реле, которые часто объединяют в один прибор. Дополнительно холодильники могут оснащаться системами оттаивания, предотвращающими образование инея на испарителе. Для освещения холодильной камеры устанавливаются лампы небольшой мощности, которые включаются при срабатывании датчика открытия двери. Некоторые холодильники оснащены сигнализацией открытия двери, которая срабатывает по таймеру, чтобы предотвратить потери холодного воздуха если дверь холодильника забыли закрыть.

На початку XXI века на рынке появились так называемые интернет-холодильники - холодильники, в корпусе которых расположен также подключенный к интернету компьютер, экран которого выведен на дверцу.


3.7. Компоновка

Холодильники "американской" компоновки с диспенсерами для воды и напитков

Существует четыре схемы компоновки холодильников :

  • "европейская". При такой схеме морозильная камера находится снизу, под холодильной камерой;
  • "азиатская". При такой схеме морозильная камера, как правило небольших размеров, находится над холодильной камерой;
  • "Американська" або side-by-side. При цьому холодильне та морозильне відділення розташовані по всій висоті пристрої пліч-о-пліч. Обсяг пристрою при цьому може досягати 700 літрів і більше. Європейські виробники зазвичай замовляють холодильники side-by-side у американських компаній. [джерело не вказано 577 днів]
  • холодильний скриня, або горизонтальна - компоновка, найбільш характерна для морозильників. Така компоновка дозволяє зменшити витоку холоду при відкритій кришці - такий морозильник може експлуатуватися навіть без кришки, наприклад в супермаркеті. Холодильні ларі найбільш поширені у торгівлі.

3.8. Позначення

На холодильниках позначають температурний режим морозильної камери у вигляді декількох сніжинок:

  • * - Температура до -6 C. Заморожені продукти можна зберігати не більше тижня.
  • ** - Температура до -12 C. Заморожені продукти зберігаються до місяця.
  • *** - Температура до -18 C. Зберігання продуктів до 3-х місяців.
  • *(***) - Температура до -18 C плюс швидке заморожування свіжих продуктів. Зберігання продуктів до року.

4. Технічні характеристики холодильників

  • маса, кг;
  • кількість компресорів;
  • Корегований рівень звукової потужності (шум), дБ;
  • загальний обсяг, л;
  • об'єм морозильної камери, л;
  • температура зберігання в морозильній камері, не вище, С;
  • температура зберігання в холодильній камері, С;
  • номінальна споживана потужність, Вт;
  • добове споживання електроенергії, кВт * год / добу;
  • річне споживання електроенергії, кВт * год / рік;
  • потужність заморожування, кг / сут;
  • час підвищення температури в морозильній камері до -9 С при відключенні електроенергії;
  • наявність системи автоматичного відтавання;
  • наявність зони свіжості.

5. Експлуатація холодильників

Для збереження свіжості продуктів необхідно дотримуватися правил зберігання продуктів в холодильнику. Сучасні холодильники мають безліч камер, призначених для зберігання різних продуктів: в кожній камері підтримується температура, оптимальна для того чи іншого типу продуктів. Але навіть у простих холодильниках з природною циркуляцією повітря температура на полицях розрізняється, тому необхідно правильно розміщувати продукти.

У найбільш холодних (температура близько 0 C) зонах розміщують швидкопсувні продукти: свіже м'ясо, рибу, і т.д. Готові страви (салати, киселі тощо) навпаки потрібно зберігати у відділеннях з більш високою температурою (близько 8 C). Продукти з різким запахом (м'ясо, рибу, деякі фрукти), або продукти, легко всмоктують запахи (молоко, масло) зберігають окремо, бажано в закритому (але не щільно) тарі. Слід вчасно позбавлятися від зіпсованих продуктів.

Не слід ставити в холодильник без автоматичного відтавання продукти, температура яких значно вище кімнатної, тому що велика виділення пари сприяє швидкому наростанню інею на випарнику, зниженню ефективності роботи та збільшення витрати електроенергії. Останнє стосується також і холодильників з автоматичним відтаванням. Розморожувати заморожені продукти рекомендується в холодильній камері: розморожування займає більше часу, але дозволяє заощадити електроенергію.

Якщо холодильник не оснащений системою автооттаіванія, його необхідно регулярно вимикати для розморожування інею з випарника. Але навіть холодильники з автооттаіваніем необхідно регулярно мити і провітрювати, щоб запобігти появі неприємного запаху. При тривалому відключенні холодильника необхідно відкрити дверцята і викласти всі продукти. Також для боротьби з неприємним запахом використовуються різні поглиначі запаху. Для цієї мети можна також використовувати активоване вугілля, або народний засіб - кілька скибок житнього хліба.


Примітки

  1. Іван Мацарський. ДЖОН Горі винайшли ХОЛОДИЛЬНИК, або про те, як була знищена індустрія з продажу льоду - www.foodsmarket.info/news/content.php?id_news=1391&id_groups=12. Газета "Бізнес" (2005). Фотогалерея - www.webcitation.org/61BbpAurD з першоджерела 25 серпня 2011.
  2. Історія виникнення холодильника - servis-good.ru/news/6.php. Мороз і Ко. архіві - www.webcitation.org/61BbqJuiB з першоджерела 25 серпня 2011.
  3. Холодильники "ЗИЛ" - злети і падіння ... Частина I | Статті про холодильниках і морозильниках | Холодільнік.Інфо - www.holodilnik.info/articles/zil_history/
  4. Жирнов, Є. Жертви холодильної війни - www.kommersant.ru/doc.aspx?DocsID=809042. Гроші. № 38 (644) (2007). Фотогалерея - www.webcitation.org/61BbrJj8S з першоджерела 25 серпня 2011.
  5. Кругляк Йосип Наумович Побутові холодильники (пристрій і ремонт) - М. : Легка індустрія, 1974. - С. 9. - 205 с. - 50 000 прим .

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Холодильник Ейнштейна
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru