Холодильные установки

     В переходный период допускалось применение хладагента R134a (C₂H₂F₄), который не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации.

Хладагент R134a имеет эксплуатационные характеристики, близкие к R12. Его рекомендовалось применять в бытовых холодильниках и он может быть использован при переводе холодильных систем бытовых холодильников с R12 на R134a.

     Холодильный агрегат бытового холодильника состоит из мотор-компрессора, испарителя, конденсатора, системы трубопроводов и фильтра-осушителя.

В наиболее распространенных бытовых холодильниках компрессор установлен внизу, под шкафом, конденсатор — на задней стенке, а испаритель образует небольшое морозильное отделение в верхней части камеры. Иногда применяется иная компоновка: компрессор устанавливают на шкафу, горизонтальный и частично наклонный конденсатор — над ним, а испаритель, как и в предыдущем случае, — в верхней части камеры, т. е. под компрессором (рис. 1.3).

В напольных  холодильниках различают три  типа агрегатов: агрегаты с испарителем, который устанавливают через люк задней стенки шкафа; агрегаты с испарителем, который монтируют через дверной проем; несъемные холодильные агрегаты, установленные в шкаф и залитые пенополиуретаном.

Компрессоры по конструкции подразделяют на исполнения:

ХКВ — с кривошипно-кулисным механизмом;

ХШВ — с шатунным механизмом.

Компрессоры выпускаются  без устройства дополнительного охлаждения и с ним (М).

Структура условного  обозначения компрессора выглядит так:

XXX МТ ГОСТ 17008—85

1 2 3 4  5               6 

где

- компрессор  хладоновый герметичный;

- описанный объем  (см³/1 ход);

- напряжение  и частота тока;

- устройство  для дополнительного охлаждения  имеется;

- климатическое  исполнение (только для исполнения  Т);

- обозначение  стандарта.

Пример условного обозначения  компрессора хладонового, герметичного, кулисного, с вертикальной осью вращения, описанного объема 5 см³/1 ход, для сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц, без устройства дополнительного охлаждения, климатического исполнения УХЛ:

ХКВ 5—1 ГОСТ 17008—85.

Примечания: 1. Описанный объем — объем, который вытесняется поршнем за единицу времени или за один ход при номинальной частоте вращения.

2. УХЛ — для  условий эксплуатации в районе  с тропическим климатом. 

Рис.1.3. Компоновка холодильных агрегатов бытовых  холодильников с нижним (а) и верхним (б) расположением компрессора 

Кривошипно-кулисный мотор-компрессор (рис. 1.4.) с вертикальным расположением вала подвешен на пружинах 23 (рис. 1.5.) внутри герметичного кожуха 1. В зависимости от конструкции подвески пружины работают на сжатие или растяжение и служат для гашения колебаний, возникающих при работе компрессора.

     Электродвигатель  однофазный, асинхронный, с пусковой обмоткой. Для пуска двигателя  и защиты его от перегрузок применяют пускозащитное реле, соединенное с двигателем при помощи клеммной колодки, закрепленной на проходных контактах пластинчатой скобой. Реле установлено на раме.

     Ротор 2 электродвигателя помещен непосредственно  на валу 21 компрессора. Статор 3 электродвигателя прикреплен к корпусу 6 компрессора  четырьмя винтами 4. Обмотка статора  двухполюсная, четырехкатушечная. Корпус компрессора чугунный, одновременно служащий опорой вала. Цилиндр 16 отлит вместе с глушителями. Он установлен на корпусе мотор-компрессора по четырем контрольным штифтам 8 и прикреплен к корпусу двумя винтами. Для уменьшения инерционных масс поршень 18 изготовлен полым из листовой стали. Ползун 20 кулисы чугунный. На торце цилиндра установлена прокладка 15 всасывающего клапана и сам клапан 14 по двум установочным цилиндрическим штифтам 8. Нагнетательный клапан 12 вместе с ограничителем прикреплен к седлу заклепками. Клапаны установлены на штифты 8. На тех же штифтах имеются скобы, которые ограничивают подъем клапана. Высота подъема всасывающего клапана 0,5 мм, нагнетательного — 1,18 мм. Диаметр всасывающего отверстия 5 мм, нагнетательного — 3,4 мм. Подъем клапана ограничен, чтобы не было чрезмерных перегибов и стуков.

     Седло 13 клапанов и головка 10 цилиндра отлиты из чугуна. Вал ротора вращается в подшипнике корпуса компрессора. Кожух изготовлен из листовой стали.

Рис. 1.4 Общий видкривошипно-кулисного мотор-компрессора:

1-нагнетательный патрубок; 2-операционный  патрубок, 3-всасывающий патрубок, 4-патрубки  устройства для дополнительного  охлаждения 

Рис. 1.5. Конструкция  кривошипно-кулисного мотор-компрессора (в сборе):

1 — герметичный  кожух в сборе; 2 — ротор электродвигателя; 3 — статор электродвигателя; 4, 5 — винты; 6 —корпус компрессора; 7 — крышка кожуха; 8 — штифты; 9 — винт; 10 — головка цилиндра; 11 — прокладка клапана нагнетания; 12 — нагнетательный клапан; 13 — седло клапанов; 14 — клапан всасывающий; 15 — прокладка всасывающего клапана; 16, 17 — цилиндры; 18 — поршень; 19 — обойма; 20 — ползун; 21 — вал; 22 — трубка нагнетательная; 23 — пружина буферная; 24 — шпилька. 

     Трущиеся  части компрессора смазываются  под действием центробежной силы через косое отверстие в нижнем торце коренной шейки вала. При вращении вала 21 масло, попадая в наклонный канал, поднимается вверх и поступает к трущейся парс вал 21 — корпус 6 компрессора. Пара поршень 18 — цилиндр 16 смазывается разбрызгиванием. Пары хладона всасываются из кожуха в цилиндр 16 через глушитель всасывания и нагнетаются в трубку 22. Змеевик нагнетательной трубки 22 способствует гашению колебаний мотор-компрессор, корпус которого опирается на три буферные пружины 23. Пружины предохраняет oт выпадения шпилька 24.

     Кожух 1 закрыт сверху крышкой 7, приваренной  по фланцу и ограничивающей перемещение мотор-компрессора вверх.

     Конденсатор холодильного агрегата является теплообменным аппаратом, в котором хладагент отдает тепло окружающей его среде. Пары хладагента, охлаждаясь до температуры конденсации, переходят в жидкое состояние. Конденсатор представляет собой трубопровод, изогнутый в виде змеевика, внутрь которого поступают пары хладона. Змеевик охлаждается снаружи окружающим воздухом. Наружная поверхность змеевика обычно недостаточна для отвода тепла воздухом, поэтому поверхность змеевика увеличивают за счет большого количества ребер, креплением змеевика к металлическому листу и другими способами.

     Широкое распространение получили конденсаторы конвективного охлаждения с проволочным оребрением (рис. 1.6, а). Конденсатор представляет собой змеевик из медной трубки с приваренными к ней с обеих сторон (друг против друга) ребрами из стальной проволоки диаметром 1,2...2 мм. Применяются также конденсаторы щитовые с завальцованной трубкой.

  В холодильниках старых моделей применялись листотрубчатые конденсаторы. Листотрубчатый щитовой конденсатор (рис. 1.6, б) состоит из змеевика, который приварен, припаян или плотно прижат к металлическому листу, выполняющему роль сплошного ребра. В листе иногда делают прорези с отбортовкой по типу жалюзи. Это увеличивает теплопередающие поверхности за счет торцов отогнутых металлических язычков и циркуляции воздуха. Диаметр труб 4,75...8 мм, шаг 35...60 мм, толщина листа 0,5...1 мм.

     Трубы змеевика на листе обычно располагают горизонтально в некоторых листотрубчатых конденсаторах их располагают вертикально, чтобы последние витки трубопровода не нагревались от кожуха компрессора. Длина трубопровода конденсатора составляет 6500...14 000 мм.

Листотрубчатый прокатно-сварной конденсатор (рис. 1.6, в) изготовлен из алюминиевого листа толщиной 1,5 мм с раздутыми в нем каналами змеевика. Конденсатор имеет форму сплюснутой трубы и закреплен на задней стенке шкафа холодильника. При сравнительно небольших размерах конденсатор работает эффективно благодаря высокой теплопроводности алюминия и теплопередачи через однородную среду. Для более эффективной циркуляции воздуха в щите сделаны сквозные просечки. Конденсатор с одной стороны соединен трубопроводами с нагнетательной линией компрессора, а с другой через фильтр и капиллярную трубку - с испарителем. Для защиты от коррозии конденсатор окрашивают черной эмалью. 

Рис. 1.6. Конструкция  конденсаторов холодильного агрегата: а — с проволочным оребрением; б — листотрубчатый; в — прокатно-сварной 

     Испаритель. В испарителе происходит передача тепла от охлаждаемого объекта к испаряющемуся (кипящему) вследствие этого холодильному агенту. По принципу действия испарители аналогичны конденсаторам, но отличаются тем, что в конденсаторе холодильный агент отдает тепло окружающей среде, а в испарителях поглощает его из охлаждаемой среды.

Испарители имеют  каналы различной конфигурации и  отличаются способом крепления в холодильной камере. В некоторых холодильных агрегатах испарители отличаются тем, что система каналов у них имеет вместо двух выходных отверстии для присоединения капиллярной и всасывающей трубки лишь одно. У таких агрегатов капиллярная трубка проходит внутри всасывающей. Конец всасывающей трубки приваривают в торце выходного канала испарителя, а капиллярная трубка проходит через выходной канал во входной, где ее обжимают, чтобы не было перетекания хладона из входного канала в выходной.

Испарители выпускают различных конструкций. Широкое распространение в холодильниках ранних выпусков имели испарители, изготовленные в виде перевернутой буквы П (рис. 1.7, а), часто вытянутой во всю ширину камеры, с полкой для продуктов. В современных холодильниках с морозильными отделениями во всю ширину камеры испарители делают в виде вытянутой буквы О (рис. 1.7, б) или повернутой вверх буквы С. Испаритель крепят к потолку или боковым стенкам камеры.

Рис. 1.7. Конструкция  испарителей: а — в виде перевернутой буквы П; б — 0-образной формы; в — листотрубчатый (вид снизу) 

В настоящее  время в некоторых моделях  двухкамерных холодильников применяют листотрубчатые (рис. 1.7, в) секционные испарители, плоские, расположенные на задней стенке камеры холодильника или устанавливаемые горизонтально (в этом случае испаритель одновременно является полкой). Трубопровод испарителя диаметром 8 мм прикреплен к металлическому листу с внутренней стороны. Для крепления трубопровода и циркуляции воздуха на листе сделаны просечки.

     В холодильниках ранних выпусков («ЗИЛ-Москва», «Саратов-2» и др.) применялись  стальные испарители из двух сваренных листов нержавеющей стали. Стальные испарители отличаются относительно небольшими размерами и большой прочностью.

     Капиллярная трубка в сборе с отсасывающей служит регулирующим устройством для подачи жидкого хладагента в испаритель. Она представляет собой медный трубопровод с внутренним диаметром 0,5...0,8 и длиной 2800...3000 мм (в зависимости от модели холодильника), соединяющий стороны высокого и низкого давления в системе холодильного агрегата. Имея небольшую проходимость (5,6...8,5 л/мин), капиллярная трубка является дросселем и создает перепад давления между конденсатором и испарителем и подает в испаритель определенное количество жидкого хладона. К преимуществам капиллярных трубок по сравнению с другими дросселирующими устройствами (например, с терморегулирующими вентилями) следует отнести простоту конструкции, отсутствие движущихся частей и надежность в работе.

     Недостатком капиллярной трубки является невозможность  необходимого регулирования подачи хладона в испаритель при разных температурных условиях эксплуатации холодильника. Для улучшения теплообмена между отсасывающими холодными парами и теплым жидким хладагентом, которые движутся противотоком, капиллярную и отсасывающую трубки спаивают между собой на большом участке. В некоторых холодильниках капиллярную трубку наматывают на отсасывающую или помещают внутри нее.

     Фильтр  устанавливают у входа в капиллярную трубку для предохранения ее от засорения твердыми частицами. Фильтры изготовляют из мелких латунных сеток или металлокерамики Металлокерамический фильтр состоит из бронзовых шариком диаметром 0,3 мм, сплавленных в столбик конусообразной фор мы, заключенный в металлический корпус. Капиллярную трубку припаивают к металлокерамическому фильтру под углом 30 В большинстве холодильников фильтр смонтирован в одном корпусе с осушительным патроном. По краям корпуса расположены сетки, а между сетками — адсорбент (применяют для очистки рабочей среды хладоновых холодильных машин от влаги и кислот).