Холодильные установки

     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.

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

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.

     Двери изготовляют из стального листа толщиной 0,8 мм методом штамповки и сварки. В некоторых моделях холодильников двери изготовлены из ударопрочного полистирола.

     Дверь холодильника состоит из наружной и  внутренней панелей, теплоизоляции между ними и уплотнителя. В большинстве моделей холодильников предусмотрена возможность перенавески двери, т. е. открывание двери слева направо и справа налево.

     Дверь холодильника должна плотно прилегать  к дверному проему, иначе теплый воздух будет проникать в камеру. Для обеспечения герметичности внутреннюю сторону двери по всему периметру окантовывают магнитным уплотнителем разного профиля.

     Магнитные затворы представляют собой эластичную магнитную вставку, помещенную в уплотнительный профиль. При закреплении двери она плотно притягивается к металлическому корпусу. Изготовленные ленты эластичного магнита намагничивают в магнитном поле.

     Теплоизоляцию применяют для защиты холодильной камеры от проникновения тепла окружающей среды и прокладывают по стенкам, верху и дну холодильного шкафа и холодильной камеры, а также под внутренней панелью двери. От теплоизоляционных материалов требуется, чтобы они обладали низким коэффициентом теплопроводности, небольшой объемной массой, малой гигроскопичностью, влагостойкостью, были огнестойкими, долговечными, дешевыми, биостойкими, не издавали запаха, а также были механически прочными Для теплоизоляции шкафа и двери холодильников применяют штапельное стекловолокно МТ-35, МТХ-5, МТХ-8, минеральный войлок, пенополистирол ПСВ и ПСВ-С и пенополиуретан ППУ-309М.

     Минеральный войлок изготовляют из минеральной  ваты путем обработки ее растворами синтетических смол. Исходным сырьем для получения минеральной ваты служат минеральные породы (доломит, доломитоглинистый мергель), а также металлургические шлаки.

Стеклянный войлок — разновидность искусственного минерального войлока. Он состоит из тонких (толщина 10... 12 мкм) коротких стеклянных нитей, связанных синтетическими смолами. Теплоизоляция из стеклянного войлока и супертонкого волокна биостойка, не имеет запаха, обладает водоотталкивающим свойством, удобно укладывается и поэтому часто применяется.

Пенополистирол — синтетический теплоизоляционный материал. Он представляет собой легкую твердую пористую газонаполненную пластмассу с равномерно распределенными замкнутыми порами. Теплоизоляцию из пенополистирола получают вспениванием жидкого полистирола непосредственно в простенках холодильной камеры и корпуса шкафа холодильника.

     Пенополиуретан — пенопласты мелкопористой жесткой структуры, полученные путем вспучивания полиуретановых смол с применением соответствующих катализаторов и эмульгаторов. Для повышения теплозащитных свойств в качестве вспучивающего газа применяют хладон-11 и др. Процесс пенообразования и затвердевания пены происходит в течение 10... 15 мин при температуре до 5°С.

     Пенополиуретан обладает малой объемной массой, низким коэффициентом теплопроводности, влагостоек. Его можно вспенивать непосредственно в холодильном шкафу. При этом он равномерно и без воздушных полостей заполняет все пространство в простенках, хорошо склеивается со стенками, повышая прочность шкафа.

     В зависимости от качества теплоизоляционных  материалов толщина изоляции в стенках шкафа холодильника может быть от 30 до 70 мм, в двери — от 35 до 50 мм. Замена теплоизоляции из стекловолокна изоляцией из пенополиуретана позволяет при одних и тех же габаритах корпуса увеличить объем холодильника на 25%.

     К электрическому оборудованию бытовых холодильников относятся следующие приборы:

электрические нагреватели: для предохранения  дверного проёма низкотемпературной (морозильной) камеры от выпадения конденсата (запотевания) на стенках; для обогрева испарителя при полуавтоматическом и автоматическом удалении снежного покрова;

электродвигатель  компрессора;

проходные герметичные  контакты для соединения обмоток  электродвигателя с внешней электропроводкой холодильника через стенку кожуха мотор-компрессора;

осветительная аппаратура, предназначенная для  освещения холодильной камеры;

вентиляторы: для  обдува конденсатора холодильного агрегата воздухом (при использовании в холодильниках конденсаторов с принудительным охлаждением) и для принудительной циркуляции воздуха в камерах холодильников.

     К приборам автоматики бытовых холодильников относятся:

датчики-реле температуры (терморегуляторы) для поддержания заданной температуры в холодильной или низкотемпературной камере бытовых холодильников;

пусковое реле для автоматического включения  пусковой обмотки электродвигателя при запуске;

защитное реле для предохранения обмоток электродвигателя от токов перегрузки;

приборы автоматики для удаления снежного покрова со 
стенок испарителя.

     Электродвигатели  для привода герметичных компрессоров и работы в среде хладагента и масла применяются однофазные асинхронные встраиваемые электродвигатели с короткозамкнутым ротором, без подшипниковых щитов и вала. Они выпускаются на номинальное напряжение 127 или 220 В (допустимое отклонение напряжения от -15 до +10%) мощностью 60, 90, 120 Вт. Частота вращения 1500 и 3000 мин ^-1.

     Электродвигатели  предназначены для работы в среде  хладагента — хладона (фреона)-12 или хладона (фреона)-22 — и рефрижераторного масла. В бытовых холодильниках применяются следующие электродвигатели: ЭД, ЭД-21, ЭД-23, ЭДП-24, ЭДП-125, ДМХ-2-120, ДХМ-5 и др., а также электродвигатели, работающие в среде озонобезопасного хладагента.

Коэффициент полезного  действия электродвигателя при номинальной мощности:

60 Вт — 0,6 (частота  вращения 3000 и 1500 мин ^-1);

90 Вт — 0,67 (частота вращения 3000 мин ^-1) и 0,62 (частота вращения 1500 мин ^-1);

120 Вт — 0,68 (частота вращения 3000 мин ^-1) и 0,64 (частота вращения 1500 мин ^-1).

     Для пуска электродвигателей и защиты их в аварийных режимах предусматривается применение пускозащитной аппаратуры.

     Электродвигатель  холодильника в нормальных условиях работает циклично, т. е. через определенные промежутки времени включается и выключается. Отношение части цикла, в продолжение которой электродвигатель работает, к общей продолжительности цикла называют коэффициентом рабочего времени. Чем он больше (при постоянной температуре в помещении), тем ниже температура в холодильной камере и тем больше будет среднечасовой расход электроэнергии. Определенную цикличность в работе холодильника (коэффициент рабочего времени) обеспечивает датчик-реле температуры — прибор, с помощью которого регулируется температура в шкафу холодильника.

     Озонобезопасные хладагенты. На Международном совещании в Копенгагене (ноябрь 1992 г.) было принято решение о прекращении производства с 1 января 1996 года озоноопасных хладагентов R11, R12 и R502.