Komfortu domowego współczesnego człowieka nie można sobie wyobrazić bez lodówki. Jest przeznaczony do długotrwałego przechowywania produktów. Według naukowców każdy członek rodziny otwiera drzwi do 40 razy dziennie. Zaglądamy do środka, nawet nie zastanawiając się, jak działa nasza lodówka.
W naszym artykule szczegółowo przeanalizujemy urządzenie i zasadę działania różnych lodówek.
Jak tam lodówka
Każda nowoczesna lodówka składa się z następujących głównych jednostek:
- Silnik
- Kondensator
- Parownik
- Kapilara.
- Filtr spustowy.
- Dokupatel.
Schemat lodówki
Silnik elektryczny
Silnik jest główną jednostką urządzenia gospodarstwa domowego. Przeznaczony do cyrkulacji chłodziwa (freonu) przez rurki.
Silnik składa się z dwóch jednostek:
- silnik elektryczny;
- kompresor
Silnik elektryczny przekształca prąd elektryczny w energię mechaniczną. Jednostka składa się z dwóch części - wirnika i stojana.
Obudowa stojana składa się z kilku cewek miedzianych. Wirnik ma wygląd stalowego wału. Wirnik jest podłączony do układu tłoka silnika.
Gdy silnik jest podłączony do źródła zasilania, w cewkach występuje indukcja elektromagnetyczna. Powoduje moment obrotowy. Siła odśrodkowa wprawia wirnik w ruch obrotowy.
Czy wiesz, że lodówka stanowi 10% całej zużytej energii elektrycznej? Otwarte drzwi urządzenia kilkakrotnie zwiększają zużycie energii elektrycznej.
Gdy wirnik silnika obraca się, tłok porusza się liniowo. Przednia ścianka tłoka ściska i odprowadza płyn roboczy do stanu roboczego.
Położenie silnika lodówki
W nowoczesnych instalacjach chłodniczych silnik elektryczny znajduje się wewnątrz sprężarki. Taki układ blokuje ścieżkę gazu dla spontanicznego wycieku.
Aby zmniejszyć wibracje, silnik jest zamontowany na sprężystym metalowym zawieszeniu. Sprężyna może znajdować się na zewnątrz lub wewnątrz urządzenia. W nowoczesnych urządzeniach sprężyna znajduje się w obudowie silnika. Pozwala to skutecznie tłumić wibracje podczas pracy aparatu.
Kondensator
Jest to serpentynowy rurociąg o średnicy do 5 milimetrów. Zaprojektowany do usuwania ciepła z płynu roboczego do środowiska. Kondensator znajduje się na tylnej zewnętrznej powierzchni urządzenia.
Parownik
Reprezentuje system cienkich rurek. Przeznaczony do odparowywania płynu roboczego i chłodzenia otaczającej przestrzeni. Znajduje się wewnątrz lub na zewnątrz zamrażarki.
Sprężarka
Kapilara
Zaprojektowany w celu zmniejszenia ciśnienia gazu. Ma średnicę od 1,5 do 3 milimetrów. Umieszczony między parownikiem a skraplaczem.
Filtr osuszacz
Zaprojektowany do usuwania gazu roboczego z wilgoci. Ma wygląd rurki miedzianej o średnicy od 10 do 20 mm. Końce rurki są wydłużone i hermetycznie przylutowane do kapilary i kondensatora.
Uwaga! Filtr osuszacz ma jednokierunkową zasadę działania. Urządzenie nie jest przeznaczone do pracy w odwrotnej kolejności. Jeśli filtr zostanie zainstalowany nieprawidłowo, instalacja może się nie powieść.
Wewnątrz rurki znajduje się zeolit - wypełniacz mineralny o bardzo porowatej strukturze. Siatki barierowe są zainstalowane na obu końcach rury.
Filtr osuszacz
Metalowa siatka o wielkości oczek do 2 mm jest zainstalowana z boku kondensatora. Syntetyczna siatka jest zainstalowana z boku rurki kapilarnej. Rozmiary komórek takiej siatki wynoszą dziesiąte części milimetra.
Dokipatel
To jest metalowy pojemnik. Jest on zainstalowany w obszarze między parownikiem a wlotem sprężarki. Zaprojektowany, aby doprowadzić Freon do wrzenia, a następnie odparować.
Służy do ochrony silnika przed płynem. Wnikanie płynu roboczego może prowadzić do awarii.
Jak działa lodówka
Główna zasada działania każdej lodówki opiera się na dwóch operacjach roboczych:
- Usuwanie energii cieplnej z urządzenia do otaczającej przestrzeni.
- Stężenie zimna w urządzeniu.
Do wyboru ciepła stosuje się czynnik chłodniczy o nazwie freon. Jest to substancja gazowa na bazie etanu, fluoru i chloru. Freon ma unikalną zdolność do przejścia ze stanu gazowego do stanu ciekłego i odwrotnie. Przejście z jednego stanu do drugiego następuje, gdy zmienia się ciśnienie.
Działanie układu chłodzenia jest następujące. Kompresor zasysa freon do wewnątrz. W urządzeniu działa silnik elektryczny. Silnik napędza tłok. Kiedy tłok się porusza, gaz jest sprężany.
Schemat lodówki
Proces sprężania gazu dzieli się na dwa etapy. W pierwszym etapie tłok cofa się. Po przesunięciu tłoka otwiera się zawór wlotowy. Przez otwarty otwór freon wchodzi do komory gazowej.
W drugim etapie tłok porusza się w przeciwnym kierunku. Podczas ruchu wstecz tłok spręża gaz. Sprężony freon naciska na płytkę zaworu wylotowego. Ciśnienie w komorze gwałtownie wzrasta. Wraz ze wzrostem ciśnienia gaz jest podgrzewany do temperatury 100 ° C. Zawór wylotowy otwiera się i uwalnia gaz na zewnątrz.
Ogrzany freon z komory wchodzi do zewnętrznego wymiennika ciepła (skraplacza). Po drodze wzdłuż skraplacza freon oddaje ciepło na zewnątrz. W punkcie końcowym skraplacza temperatura gazu spada do 55 ° C.
Czy wiesz, że pierwsze lodówki używały dwutlenku siarki jako czynnika chłodniczego? Takie urządzenia były bardzo niebezpieczne ze względu na wysokie prawdopodobieństwo obniżenia ciśnienia w systemie.
W procesie wymiany ciepła dochodzi do kondensacji gazu. Freon ze stanu gazowego zmienia się w ciecz.
Ciekły freon ze skraplacza wchodzi do suszarki filtracyjnej. Tutaj wilgoć jest absorbowana przez specjalny sorbent. Z filtra gazowy freon wchodzi do kapilary.
Kapilara pełni rolę sworznia (przeszkody). Na wlocie do rury maleje ciśnienie gazu. Czynnik chłodniczy zamienia się w ciecz. Z kapilary freon wchodzi do parownika. Kiedy ciśnienie spada, Freon odparowuje. Wraz z ciśnieniem spada również temperatura gazu. W momencie wejścia do parownika temperatura freonu wynosi - 23 ° C.
Freon przechodzi przez wymiennik ciepła wewnątrz lodówki. Schłodzony gaz usuwa ciepło z wnętrza rur parownika. Po uwolnieniu ciepła wewnętrzna przestrzeń lodówki jest chłodzona.
Po parowniku freon jest zasysany do sprężarki. Cykl zamknięty powtarza się.
Główne rodzaje układów chłodzenia
Zgodnie z zasadą działania rozróżnia się następujące typy lodówek:
- kompresja;
- adsorpcja;
- termoelektryczny;
- wyrzutnik pary.
W jednostkach sprężających ruch czynnika chłodniczego odbywa się poprzez zmianę ciśnienia w układzie. Kontrola ciśnienia płynu roboczego odbywa się za pomocą sprężarki. Układy chłodzenia sprężarki są najczęstszym rodzajem urządzenia chłodzącego.
W instalacjach absorpcyjnych ruch czynnika chłodniczego wynika z jego ogrzewania z układu grzewczego. Amoniak stosuje się jako mieszaninę roboczą. Wadą systemu jest wysokie niebezpieczeństwo i złożoność konserwacji. Ten typ sprzętu gospodarstwa domowego jest przestarzały i został wycofany z rynku.
Czy wiesz, że pierwsza lodówka została uruchomiona przez amerykańską firmę General Electric w 1911 r. Urządzenie zostało wykonane z drewna. Jako czynnik chłodniczy zastosowano dwutlenek siarki.
Główna zasada działania lodówek termoelektrycznych opiera się na absorpcji ciepła podczas interakcji dwóch przewodników podczas przepływu przez nie prądu elektrycznego. Zasada ta znana jest jako efekt Peltiera. Zaletą urządzenia jest wysoka niezawodność i trwałość. Wadą jest wysoki koszt systemów półprzewodnikowych.
Wyrzutnie pary zużywają wodę. Rolę układu napędowego pełni wyrzutnik. Ciecz robocza dostaje się do parownika. Tutaj dochodzi do wrzenia cieczy z tworzeniem się pary wodnej. Podczas wytwarzania ciepła temperatura wody gwałtownie spada.
Schłodzona woda służy do chłodzenia żywności. Para wodna jest odprowadzana przez wyrzutnik do skraplacza. W skraplaczu para wodna jest chłodzona, przekształcana w kondensat i ponownie doprowadzana do parownika. Zaletą takich instalacji jest ich prostota urządzenia, bezpieczeństwo, przyjazność dla środowiska. Wadą systemu wyrzutu pary jest znaczne zużycie wody i energii elektrycznej do jej ogrzewania.
Zasada działania lodówek absorpcyjnych
Działanie urządzeń absorpcyjnych opiera się na obiegu i parowaniu ciekłego czynnika chłodniczego. Amoniak jest stosowany jako czynnik chłodniczy. Rolę absorbenta (absorbera) pełni wodny roztwór amoniaku.
Schemat działania urządzenia absorpcyjnego
Wodór i chromian sodu są dodawane do układu chłodzenia aparatu. Wodór ma za zadanie kontrolować ciśnienie w układzie. Chromian sodu chroni wewnętrzne ścianki rur przed korozją.
Czy wiesz, że stare radzieckie lodówki wykorzystują freon R12 na bazie chloru jako mieszaninę chłodzącą. Główną wadą jest niszczący wpływ na warstwę ozonową Ziemi.
Po podłączeniu do zasilania w kotle generatorowym płyn roboczy jest podgrzewany. Pracująca mieszanina jest wodnym roztworem amoniaku. Roztwór amoniaku znajduje się w specjalnym zbiorniku.
Ogrzanie czynnika chłodniczego prowadzi do odparowania amoniaku. Opary amoniaku dostają się do skraplacza. Tutaj amoniak skrapla się i zamienia w ciecz.
Skroplony amoniak dostaje się do parownika. Stąd ciekły amoniak miesza się z wodorem. Różnica ciśnień dwóch substancji prowadzi do odparowania amoniaku. Procesowi odparowywania towarzyszy ogrzewanie i chłodzenie amoniaku do -4 ° C. Wraz z amoniakiem parownik ochładza się.
Schłodzony parownik odbiera ciepło z otaczającego obszaru. Po odparowaniu amoniak dostaje się do adsorbera. W adsorberze jest czysta woda. Tutaj amoniak miesza się z wodą. Roztwór amoniaku dostaje się do zbiornika. Roztwór amoniaku ze zbiornika dostaje się do generatora kotła i cykl zamknięty powtarza się.
Jako substytut amoniaku można stosować wodne roztwory acetonu, bromku litu, acetylenu.
Zaletą urządzeń pochłaniających jest cicha praca urządzeń.
Zasada działania lodówki samozamarzającej
Proces rozmrażania w instalacjach z systemem samozamarzania odbywa się automatycznie.
Istnieją dwa rodzaje systemów samozamarzania:
- Kroplówka
- Wietrznie (bez mrozu).
W urządzeniach z systemem kroplowym parownik znajduje się z tyłu urządzenia. Podczas pracy na tylnej ścianie tworzy się szron. Podczas rozmrażania szron przepływa przez specjalne rynny na dno urządzenia. Podgrzany do wysokiej temperatury kompresor paruje ciecz.
W instalacjach z systemem wiatrowym zimne powietrze z parownika na tylnej ścianie jest wdmuchiwane przez specjalny wentylator wewnątrz obudowy. Podczas cyklu rozmrażania szron spływa po rowkach do specjalnego otworu.
Lodówki przemysłowe
Urządzenia przemysłowe różnią się od urządzeń gospodarstwa domowego wydajnością instalacji i rozmiarem komór chłodniczych. Moc silnika urządzenia sięga kilkudziesięciu kilowatów. Temperatura robocza zamrażarek mieści się w zakresie od + 5 do - 50 ° C.
Czy wiesz, że największa lodówka przemysłowa zajmuje powierzchnię 24 km2. Ten gigant znajduje się w Genewie (Szwajcaria) i służy do celów naukowych w zderzaczu hadronów.
Zakłady przemysłowe są zaprojektowane do chłodzenia i głębokiego zamrażania dużej liczby produktów. Objętość zamrażarek wynosi od 5 do 5000 ton. Stosowany w przedsiębiorstwach zajmujących się zaopatrzeniem i przetwórstwem.
Zasada działania lodówki z falownikiem
Sprężarki inwerterowe są przeznaczone do gromadzenia i przekształcania prądu stałego na prąd przemienny o napięciu 220 V. Zasada działania opiera się na zdolności do płynnego sterowania prędkością wału silnika.
Urządzenie z falownikiem
Po włączeniu falownik szybko osiąga wymaganą prędkość, aby wytworzyć wymaganą temperaturę wewnątrz obudowy. Po osiągnięciu ustawionych parametrów urządzenie przechodzi w tryb gotowości. Gdy tylko temperatura wewnątrz obudowy wzrośnie, czujnik temperatury zostanie aktywowany, a prędkość obrotowa silnika wzrośnie.
Urządzenie termostatu lodówki
Regulator temperatury jest zaprojektowany do utrzymywania określonej temperatury w systemie. Urządzenie jest hermetycznie przylutowane z jednego końca rurki kapilarnej. Na drugim końcu rurka kapilarna jest podłączona do parownika.
Głównym elementem urządzenia sterującego temperaturą dowolnej lodówki jest przekaźnik termiczny. Konstrukcja przekaźnika termicznego składa się z mieszka i dźwigni zasilającej.
Urządzenie termostatu
Mieszek jest sprężyną falistą z freonem w pierścieniach. W zależności od temperatury freonu sprężyna jest ściskana lub rozciągana. Gdy temperatura czynnika chłodniczego spada, sprężyna kurczy się.
Czy wiesz, że nowoczesne lodówki domowe używają freonu R600a na bazie izobutanu Ten czynnik chłodniczy nie niszczy warstwy ozonowej planety i nie powoduje efektu cieplarnianego.
Pod wpływem kompresji dźwignia zamyka styki i podłącza sprężarkę do pracy. Wraz ze wzrostem temperatury sprężyna się rozciąga. Dźwignia zasilania otwiera obwód i silnik wyłącza się.
Lodówka bez prądu - czy to prawda czy fikcja?
Mohammed Ba Abba, mieszkaniec Nigerii, otrzymał patent na lodówkę bez elektryczności w 2003 roku. Urządzenie to gliniane garnki o różnych rozmiarach. Naczynia są składane do siebie zgodnie z zasadą rosyjskich „lalek lęgowych”.
Lodówka bez prądu
Przestrzeń między doniczkami jest wypełniona mokrym piaskiem. Jako przykrycie używa się wilgotnej szmatki. Pod wpływem gorącego powietrza wilgoć z piasku paruje. Parowanie wody prowadzi do obniżenia temperatury wewnątrz naczyń. Pozwala to przechowywać żywność w gorącym klimacie przez długi czas bez użycia prądu.
Znając urządzenie i zasadę działania lodówki, możesz samodzielnie wykonać prostą naprawę urządzenia. Jeśli system jest poprawnie skonfigurowany, urządzenie będzie działać przez wiele lat. W przypadku bardziej złożonych awarii należy skontaktować się ze specjalistami centrów serwisowych.
