ПРИСТРІЙ ХОЛОДИЛЬНИКА
Автор:
Красиков Олександр Юрійович
Школа № 108
САМАРА - 2009
ЗМІСТ
Введення
Хто винайшов холодильник?
Що було, коли нічого не було?
Будова холодильника
Висновок
ВСТУП
Темою даної роботи є розкрити сенс холодильника. Цілями роботи є:
- Розкрити сутність холодильника,
- Розкрити значення холодильника,
Завданнями роботи є досягнення поставлених цілей шляхом розпитувань, читання та соціологічного опитування.
Хто винайшов ХОЛОДИЛЬНИК?
Заморожування - це процес створення холоду і збереження речей у холоді. Це досягається шляхом повного вилучення тепла з предметів, тому заморожування - це процес видалення тепла.
У стародавні часи, звичайно, користувалися снігом і льодом для цієї мети. Це був природний шлях. Так охолоджувалися вина. Але навіть і в давні часи був відомий інший спосіб створення холоду.
Це був процес розчинення певних солей у воді. Такі матеріали, як солі селітри і нітрат амонію, охолоджують воду, в якій розчиняються. Таким чином, знижується температура води. Сіль знижує точку замерзання води. Коли сіль насипають на лід, він перетворюється на воду. Щоб ця зміна відбулася, потрібні витрати енергії, а значить, і тепла.
Таким чином, первинними методами охолодження були природні, такі, як лід і вода і розчинені у воді солі. Але існує ще один спосіб заморожування, він називається випаровуванням, перетворенням рідини в пар. Коли невелику кількість води або спирту потрапляє на руку, відчувається похолодання: рідина випаровується, забираючи при цьому частина тепла.
Цей принцип випаровування застосовується в сучасних холодильниках. У 1823 році Майкл Фарадей відкрив, як пари аміаку перетворюються в рідину шляхом збільшення тиску і стиснення його, а потім отримання тепла. Коли тиск збільшується і рідина знову випаровується, це вимагає витрат тепла, і виробляється холод.
Як це відкриття зробило можливим винахід холодильника? Все дуже просто. З'явився шлях, коли спочатку пара перетворюється в рідину - віддаючи тепло. Потім ми можемо знову перетворити її в пару - забираючи тепло. Контролюючи цей процес, роблячи його безперервним, ми і отримуємо сучасні холодильники.
Перші холодильні камери, створені на цьому принципі, були побудовані швейцарським винахідником Карлом Ліндом в 1874 році для охолодження пива. У 1877 році Лінд використовував аміак в якості рідини в своєму винаході, звідси пішла історія холодильника.
ЩО БУЛО, КОЛИ нічого не було?
До початку розвитку штучного охолодження в дев'ятнадцятому столітті, люди використовували безліч засобів для охолодження та зберігання їжі. Століттями як головний охолоджувач використовувався лід. Стародавні індуси і єгиптяни стали першими, хто познайомився з технікою виробництва льоду, яка потім стала основною для більш сучасних пристроїв дев'ятнадцятого століття - випаровуванням. Досить швидке випаровування рідини створює постійно зростаючий обсяг газу. Чим більше об'єм пари, тим більше і його кінетична енергія, а оскільки енергію газ бере з навколишнього середовища, то таким чином він охолоджується. Індуси і єгиптяни користувалися своїм феноменом так - вони виставляли на ніч широкі дрібні миски з водою, яка остигала і перетворювалася на лід. Завдяки цьому простому методу з'явилася можливість набирати чималі ємності льоду, де охолоджувалися продукти. Використовуючи більш примітивні кошти для придбання льоду, стародавні китайці просто-напросто возили його з гір, пізніше цю практику перейняли греки та римляни. Щоб зберегти сам лід, люди зберігали його у ямах або печерах, викладених соломою і деревом - у таких приміщеннях лід міг зберігатися місяцями. У народів епохи індустріалізації лід був основним засобом охолодження їжі до початку дев'ятнадцятого століття, коли люди помістили блоки льоду в окреме приміщення, разом з їжею, яку вони хотіли зберегти. Для деяких народів навіть на сьогоднішній день лід залишається єдиним доступним аналогом холодильника. Перша відома сьогодні спроба створити холодильник мала місце в Шотландії, в Університеті Глазго. Тут в 1748 році Вільям Кален (William Cullen) перейняв індо-єгипетський практику охолодження рідини шляхом випаровування, але він прискорив цей процес, нагріваючи етил в умовах часткового вакууму. Етил випаровується швидше ніж вода, але розробка Калена так і залишилася експериментом, як сталося і з холодильником Олівера Еванса, представленим в 1805 році. Пристрій Еванса базувалася на закритому циклі стисненого ефіру і вважається першою спробою випаровувати більш просту субстанцію, ніж вода. Незважаючи на те, що Еванс так і не пішов далі прототипу механізму, в 1844 році американський доктор Джон Горрі (John Gorrie) повторив його ідею, зробивши пристрій, де зберігався лід для госпіталю, де він працював. У машині Горрі використовувався стиснене повітря, що охолоджувався за допомогою води. Охолоджене повітря прямував в циліндр, купуючи таку температуру, що виробництво льоду не становило жодних проблем. У 1856 році інший американець Олександр Твіннінг (Alexander Twinning) почав продавати холодильні машини на базі того ж принципу стиснутого пари. Через три роки Фердинанд Карре (Ferdinand Carre) удосконалив початкову концепцію, представивши як охолоджуючого елемента амоній. На той час амоній вважався кроком вперед, так як він поширювався швидше, ніж вода і вбирав більше тепла з навколишнього середовища. Карре ввів і серію інших інновацій. Його холодильник працював циклічно, що охолоджує пар (амоній) у ньому абсорбувався в рідину (суміш води і амонію). Ця суміш нагрівалася, з'являвся пар, який охолоджував і знову конденсувався. У результаті холодильник Карре був не просто незамінний у свій час, а поклав початок сучасному виробництву, удосконаливши концепцію стисненого газу Еванса. Саме ці компоненти використовуються у виробництві холодильників до сьогоднішнього дня. Сам по собі амоній поставив перед людиною кілька проблем. У той час, як його ефективність, як охолоджуючого речовини була дуже висока, витік його приводила до отруєнь, тому його довелося швидко замінити у двадцятих роках ХХ століття, коли з'явилися відповідні синтетичні замінники. Найвідоміший з них - газ Дюпона - фреон, одержуваний розщепленням молекули метану на дві молекули хлору, дві - флора і чотири - водню. До сімдесятих років, фреон вважався найбезпечнішим охолоджуючим газом, але потім став зрозумілим завдаються ним навколишнього середовища, і людство знову пустилося на пошуки безпечного газу.
БУДОВА ХОЛОДИЛЬНИКА
Однокамерний холодильник
У однокамерному холодильнику охолоджування холодильної камери відбувається за допомогою основного випарника, який розташований у верхній частині холодильної шафи. Холодне повітря опускається вниз і охолоджує продукти холодильної камери. Щоб охолоджування не було дуже сильним, під основним випарником встановлюють піддон з невеликими віконцями, через які холодне повітря поступає в холодильну камеру. Відкриваючи і закриваючи віконця можна регулювати температуру в холодильній камері. Морозильна камера в однокамерних холодильниках розташовується тільки у верхній частині холодильної шафи. Як правило випарник є корпусом морозильної камери. Однокамерний холодильник працює таким чином: мотор-компресор відкачує пари фреону з випарника і нагнітає їх в конденсатор. Тут пари охолоджуються, конденсуються і переходять в рідку фазу. Далі рідкий фреон через фільтр-осушувач і капілярну трубку прямує у випарник. Фільтр-осушувач (осушувальний патрон) служить для очищення і осушення проходить через нього хладагента. Він являє собою циліндр, заповнений речовиною, що поглинає воду (силікагель або цеоліт). Випліскуючи в канали випарника, рідкий фреон скипає і починає відбирати тепло з поверхні випарника, тим самим охолоджуючи внутрішній об'єм холодильника і продукти, що зберігаються в ньому. Пройшовши через випарник, рідкий фреон википає, перетворюючись на пару, яка знову відкачується мотором-компресором. Цикл безперервно повторюється до тих пір, поки температура на поверхні випарника не досягне необхідного значення, після чого мотор відключається. Під дією навколишнього середовища температура в морозильній камері підвищується, і мотор включається знову. Таким чином, усередині холодильника підтримується необхідна температура. Для запобігання утворення конденсату на поверхні трубопроводу всмоктування на нього по всій його довжині припаюється капілярна трубка. При роботі холодильника капілярна трубка нагрівається, нагріваючи трубопровід всмоктування. У сучасних моделях холодильників капілярна трубка знаходиться усередині трубопроводу всмоктування. Оскільки в однокамерних холодильниках чутливий елемент термостата (сильфонні трубка) кріпиться на поверхні випарника і охолоджується і нагрівається разом з випарником, включення і відключення компресора здійснюється досягши необхідної температури в морозильній камері. Регулювання температури (тобто частоти включення компресора) підвищує (або знижує) температуру одночасно і в морозильній і холодильної камерах. Щоб охолоджування не було дуже сильним, під випарником (тобто під морозильною камерою) встановлюють піддон з невеликими віконцями, через які холодне повітря поступає в холодильну камеру. Відкриваючи і закриваючи ці віконця можна регулювати температуру в холодильній камері. При цьому в морозильній камері температура залишиться незмінною.
Двокамерний холодильник
Двокамерний холодильник відрізняється від однокамерного наявністю власного випарника для холодильної та морозильної камер. Принцип роботи двокамерного холодильника наступний: рідкий фреон, що накачується мотором-компресором, проходить по конденсатору і капілярній трубці, потрапить у випарник морозильної камери, скипає і, випаровуючись, починає охолоджувати поверхню випарника. При цьому випаровування рідкого фреону і, відповідно, охолоджування починається в місці входу капілярної трубки у випарник і поступово просувається по його каналах до виходу випарника морозильної камери (див. малюнок). Поки поверхня випарника не охолоне до мінусової температури, у випарник холодильної камери фреон не поступає. Після обмерзання випарника морозильної камери рідкий фреон починає поступати у випарник холодильної камери, охолоджує його до температури -14 ° С, після чого мотор-компресор відключається. Після відключення мотора повітря в холодильній камері під впливом навколишнього середовища поступово нагрівається, від цього нагрівається випарник холодильної камери. При досягненні определннной температури мотор знову включається.
«Плаче» випарник
Так зазвичай називають випарник холодильної камери в двокамерних холодильниках. Як правило, в холодильній камері достатньо великого об'єму встановлюється випарник невеликого розміру (у декілька разів менше, ніж в морозильній камері), який обмерзає до температури мінус 14 ° С за досить короткий час. Після цього чутливий елемент терморегулятора, закріплений на поверхні цього випарника, «дає команду» на відключення мотора-компресора. За час роботи мотора випарник встигає охолодити об'єм холодильної камери до температури плюс 4 ° С. Після відключення мотора-компресора повітря в холодильній камері починає нагрівати поверхню випарника. Вода, що утворилася з розталого інею краплями стікає по випарника в спеціальний лоток на стінці камери. Регулюючи потужність компресора можна змінювати температуру як в холодильній, так і в морозильній камері. Якщо датчик температури встановлений тільки в холодильній камері, то і температура регулюватиметься по холодильній камері, тобто при зниженні температури в холодильній камері з +4 ° до +2 ° С, температура в морозильній камері теж знизиться на 2 ° С, наприклад з мінус 20 ° С до мінус 22 ° С. Якщо температуру в холодильній камері підвищити, то в морозильній камері температура теж підвищиться. Відзначимо, що агрегат холодильника розрахований таким чином, що навіть при мінімальному значенні терморегулятора температура в морозильній камері не підніметься вище покладеної норми мінус 18 ° С.
Холодильник з електромагнітними клапанами
Незалежне регулювання температури в холодильній і морозильній камерах можлива у випадку, якщо встановлено два незалежних компресора зі своїми випарниками. Інший варіант - двоконтурна система, в якій передбачена можливість незалежної роботи кожного контура. Найпростіший спосіб реалізації цієї ідеї - установка клапана, що перекриває подачу хладагента у випарник холодильної камери (серія холодильників Мінськ 126; 128 і 130). При закритті клапана хладагент починає поступати у випарник по додатковому капілярному трубопроводу, який впаяний в конденсатор агрегату. Кількість подається хладагента зменшується, в результаті чого перестає обмерзає випарник холодильної камери (з-за зменшеного кількості охолоджуючого речовини рідкий холодоагент до нього просто не доходить, википить в випарнику морозильної камери). Робота клапана пов'язана з свідченнями термостата холодильної камери, що дає можливість регулювання температури в холодильній камері окремо від морозильної. Компресор в таких холодильниках відключається відповідно до показань термостата, встановленого в морозильній камері. У холодильниках складнішої конструкції можуть встановлюватися клапани, що перекривають надходження хладагента у випарники камер холодильника по черзі, позволяярегуліровать температуру в кожній з камер окремо. У таких холодильниках управління роботою клапанів і мотора-компресора виробляє електронний блок. Температура в камерах прочитується спеціальними датчиками, і на підставі цієї інформації, а також на підставі датчика температури навколишнього середовища відбувається регулювання температури в камерах холодильника.
Суперзаморозка
Режим примусового заморожування продуктів застосовується в морозильниках і двокамерних холодильниках для заморожування великої кількості продуктів. При звичайному режимі заморожування заморожуються,, поміщені в морозильну камеру, починають охолоджуватися зовні і лише через деякий час промерзають всередині. Термостат відстежує температуру випарника або повітря в морозильній камері, але не температуру заморожуються продуктів. Тому моторкомпресорів відключається при досягненні певної температури усередині морозилки, а не в той момент, коли продукти повністю замерзнуть. При використанні режиму примусового заморожування, при якому відключається регулятор температури, і мотор-компресор працюватиме, не виключаючи, поки користувач самостійно не відключить цей режим (або це не зробить автоматика). Реалізація режиму суперзаморожування може бути різною: 1. Пряме підключення компресора до мережі в обхід датчиків температури і установка максимально можливого значення температури на терморегуляторі 2. Включення слабкого нагрівального елементу на випарнику в безпосередній близькості від датчика температури. Цей елемент не дозволяє датчику охолодитися, і компресор починає працювати не відключаючись. У системах з електронною системою управління активація цього режиму здійснюється керуючим процесором. Оскільки в режимі примусового заморожування мотор-компресор працює, не виключаючи, необхідно пам'ятати, що така робота мотора-компресора більше трьох діб може привести до скорочення його ресурсу. Треба мати на увазі, що в більшості моделей при включенні режиму суперзаморожування температура знижується як в морозильній, так і в холодильній камерах.
Система "No frost"
Холодильники системи NO FROST відрізняються від холодильників із звичайною системою охолодження тим, що в морозильній камері вони не мають звичного випарника у вигляді металевої полички або пластини. Випарник (він як правило один), який у таких моделях правильніше називати воздухоохладителем, може бути розташований у верхній або нижній частині морозильної камери або за панеллю на задній стінці цієї камери, а холодильна камера взагалі не має свого випарника. Конструктивно повітроохолоджувач в більшості моделей зовні нагадує автомобільний радіатор. За ним встановлюється вентилятор, який нагнітає повітря з морозильної і холодильної камер. При проходженні через випарник повітря охолоджується і за системою каналів прямує на охолоджувані продукти. При цьому велика частина охолодженого повітря поступає в морозильну камеру, а менша - по додатковому каналу в холодильну. Виняток становлять холодильники FROST FREE, в холодильній камері яких встановлено «плаче» випарник, і холодне повітря циркулює тільки в межах морозильної камери. Всупереч назві системи NO FROST («без інею»), іній все-таки утворюється - просто його не видно, тому що він утворюється на закритому від очей випарнику. Періодично скі, через 8-16 год, цей іній відтає нагрівальними елементами, розташованими на випарнику або під ним. Температура в морозильній камері регулюється шляхом відключення компресора досягши певної температури в морозильній камері або в повітряному каналі, по якому холодне повітря з морозильної камери поступає в холодильну. Температура в холодильній камері регулюється або спеціальною заслінкою, встановленою в повітряному каналі холодильної камери (заслінка може мати ручне управління або управлятися термостатом), або шляхом включення-виключення додаткового вентилятора, що подає холодне повітря з морозильної камери в холодильну.
Двохкомпресорні холодильники
У двохкомпресорних системах в одному холодильній шафі встановлено два окремих агрегату для кожної з камер, і працюють вони незалежно один від одного. У кожного агрегату свій термостат, свідчення якого є сигналом для відключення відповідного компресора. Це все одно, як якби ми поставили окремо стоїть холодильник на морозильну шафу (або навпаки). Температуру, режими суперзаморожування (суперохолоджування), «відпустку» і т.д. можна включати абсолютно незалежно.
Обігрів дверного отвору
Для запобігання появи конденсованої вологи на поверхні дверних прорізів застосовується їх обігрів. Конденсат на цих поверхнях з'являється із-за різниці температури усередині морозильної шафи (камери) і температури навколишнього середовища. Приміром, якщо в приміщенні, де встановлений холодильник, температура плюс 30 ° С, а усередині морозильної камери мінус 18 ° С, те утворення конденсату на торцях морозильної шафи в місцях прилягання гуми ущільнювача практично неминуче. У деяких холодильниках функція обігріву дверного отвору може бути відключена спеціальною клавішею. Це робиться у випадках, коли в приміщенні, де знаходиться холодильник, досить прохолодно. Функція відключення обігріву дверного отвору являяется енергозберігаючої, тому що обігрів здійснюється електричними нагрівальними елементами. Проте в більшості сучасних холодильників обігрів дверного отвору здійснюється за рахунок гарячого хладагента, що нагнітається мотором-компресором в конденсатор холодильного агрегату. У таких моделях гарячий хладагент, що нагнітається мотором-компресором, проходить по трубопроводу, прокладеному в стінці холодильної шафи, потім йде по трубопроводу, укладеному усередині шафи по периметру дверного отвору, обігріває цей отвір і, вже трохи охолонувши, по трубопроводу в стінці шафи поступає в конденсатор агрегату. У холодильниках і морозильниках з такою системою обігріву під час виходу холодильної системи в режим можуть досить сильно нагріватися стінки холодильної шафи і дверний отвір, що не є несправністю.
Нульова зона
Нульовий зоною називають спеціальний відсік холодильної камери, призначений для зберігання свіжого м'яса, свіжої птиці і риби. Як правило, цей відсік є висувні ящики, які зазвичай розташовуються між морозильною і холодильною камерами. Виробниками декларується підтримка в такому відділенні певній вологості і температури близько 0 ° С. У деяких моделях зона свіжості виконана у вигляді ізольованої камери. Завдяки таким умовам зберігання багато продукти зберігають свою свіжість в середньому в два-три рази довше, ніж у звичайному холодильнику. Зона свіжості може не мати власного випарника, а охолодження цієї камери може здійснюватися за рахунок природного припливу холодного повітря з розташованої зверху морозильної камери по невеликому каналу, що з'єднує морозильну і нульову камери. У деяких холодильниках нульова зона виконана у вигляді окремої пластикової ємності, встановленої у плачучого випарника. Охолодження цієї ємності відбувається від плаче випарника. Гарантовано температура 0 ° С може бути забезпечена тільки у тому випадку, коли нульова зона являє собою камеру з окремим випарником, або камеру, в яку порційно подається охолоджене повітря з морозильної камери (NO FROST), особливо якщо управління процесами проводиться електронним блоком.
Висновок
У ході вивчення холодильника в вищевикладеної роботі я виконав поставлені на початку роботи мети: розкрив сутність холодильника, розкрив значення холодильника.
У роботі відображено значення холодильника, його властивості й саме поняття - ХОЛОДИЛЬНИК.
Цілі роботи були виконані шляхом вивчення відповідної літератури, а також шляхом заглядання в холодильник.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Врагін. Історія створення холодильника.
2. Бардіна. Енциклопедія школяра.
3. Журнал покупка.
Автор:
Красиков Олександр Юрійович
Школа № 108
САМАРА - 2009
ЗМІСТ
Введення
Хто винайшов холодильник?
Що було, коли нічого не було?
Будова холодильника
Висновок
ВСТУП
Темою даної роботи є розкрити сенс холодильника. Цілями роботи є:
- Розкрити сутність холодильника,
- Розкрити значення холодильника,
Завданнями роботи є досягнення поставлених цілей шляхом розпитувань, читання та соціологічного опитування.
Хто винайшов ХОЛОДИЛЬНИК?
Заморожування - це процес створення холоду і збереження речей у холоді. Це досягається шляхом повного вилучення тепла з предметів, тому заморожування - це процес видалення тепла.
У стародавні часи, звичайно, користувалися снігом і льодом для цієї мети. Це був природний шлях. Так охолоджувалися вина. Але навіть і в давні часи був відомий інший спосіб створення холоду.
Це був процес розчинення певних солей у воді. Такі матеріали, як солі селітри і нітрат амонію, охолоджують воду, в якій розчиняються. Таким чином, знижується температура води. Сіль знижує точку замерзання води. Коли сіль насипають на лід, він перетворюється на воду. Щоб ця зміна відбулася, потрібні витрати енергії, а значить, і тепла.
Таким чином, первинними методами охолодження були природні, такі, як лід і вода і розчинені у воді солі. Але існує ще один спосіб заморожування, він називається випаровуванням, перетворенням рідини в пар. Коли невелику кількість води або спирту потрапляє на руку, відчувається похолодання: рідина випаровується, забираючи при цьому частина тепла.
Цей принцип випаровування застосовується в сучасних холодильниках. У 1823 році Майкл Фарадей відкрив, як пари аміаку перетворюються в рідину шляхом збільшення тиску і стиснення його, а потім отримання тепла. Коли тиск збільшується і рідина знову випаровується, це вимагає витрат тепла, і виробляється холод.
Як це відкриття зробило можливим винахід холодильника? Все дуже просто. З'явився шлях, коли спочатку пара перетворюється в рідину - віддаючи тепло. Потім ми можемо знову перетворити її в пару - забираючи тепло. Контролюючи цей процес, роблячи його безперервним, ми і отримуємо сучасні холодильники.
Перші холодильні камери, створені на цьому принципі, були побудовані швейцарським винахідником Карлом Ліндом в 1874 році для охолодження пива. У 1877 році Лінд використовував аміак в якості рідини в своєму винаході, звідси пішла історія холодильника.
ЩО БУЛО, КОЛИ нічого не було?
До початку розвитку штучного охолодження в дев'ятнадцятому столітті, люди використовували безліч засобів для охолодження та зберігання їжі. Століттями як головний охолоджувач використовувався лід. Стародавні індуси і єгиптяни стали першими, хто познайомився з технікою виробництва льоду, яка потім стала основною для більш сучасних пристроїв дев'ятнадцятого століття - випаровуванням. Досить швидке випаровування рідини створює постійно зростаючий обсяг газу. Чим більше об'єм пари, тим більше і його кінетична енергія, а оскільки енергію газ бере з навколишнього середовища, то таким чином він охолоджується. Індуси і єгиптяни користувалися своїм феноменом так - вони виставляли на ніч широкі дрібні миски з водою, яка остигала і перетворювалася на лід. Завдяки цьому простому методу з'явилася можливість набирати чималі ємності льоду, де охолоджувалися продукти. Використовуючи більш примітивні кошти для придбання льоду, стародавні китайці просто-напросто возили його з гір, пізніше цю практику перейняли греки та римляни. Щоб зберегти сам лід, люди зберігали його у ямах або печерах, викладених соломою і деревом - у таких приміщеннях лід міг зберігатися місяцями. У народів епохи індустріалізації лід був основним засобом охолодження їжі до початку дев'ятнадцятого століття, коли люди помістили блоки льоду в окреме приміщення, разом з їжею, яку вони хотіли зберегти. Для деяких народів навіть на сьогоднішній день лід залишається єдиним доступним аналогом холодильника. Перша відома сьогодні спроба створити холодильник мала місце в Шотландії, в Університеті Глазго. Тут в 1748 році Вільям Кален (William Cullen) перейняв індо-єгипетський практику охолодження рідини шляхом випаровування, але він прискорив цей процес, нагріваючи етил в умовах часткового вакууму. Етил випаровується швидше ніж вода, але розробка Калена так і залишилася експериментом, як сталося і з холодильником Олівера Еванса, представленим в 1805 році. Пристрій Еванса базувалася на закритому циклі стисненого ефіру і вважається першою спробою випаровувати більш просту субстанцію, ніж вода. Незважаючи на те, що Еванс так і не пішов далі прототипу механізму, в 1844 році американський доктор Джон Горрі (John Gorrie) повторив його ідею, зробивши пристрій, де зберігався лід для госпіталю, де він працював. У машині Горрі використовувався стиснене повітря, що охолоджувався за допомогою води. Охолоджене повітря прямував в циліндр, купуючи таку температуру, що виробництво льоду не становило жодних проблем. У 1856 році інший американець Олександр Твіннінг (Alexander Twinning) почав продавати холодильні машини на базі того ж принципу стиснутого пари. Через три роки Фердинанд Карре (Ferdinand Carre) удосконалив початкову концепцію, представивши як охолоджуючого елемента амоній. На той час амоній вважався кроком вперед, так як він поширювався швидше, ніж вода і вбирав більше тепла з навколишнього середовища. Карре ввів і серію інших інновацій. Його холодильник працював циклічно, що охолоджує пар (амоній) у ньому абсорбувався в рідину (суміш води і амонію). Ця суміш нагрівалася, з'являвся пар, який охолоджував і знову конденсувався. У результаті холодильник Карре був не просто незамінний у свій час, а поклав початок сучасному виробництву, удосконаливши концепцію стисненого газу Еванса. Саме ці компоненти використовуються у виробництві холодильників до сьогоднішнього дня. Сам по собі амоній поставив перед людиною кілька проблем. У той час, як його ефективність, як охолоджуючого речовини була дуже висока, витік його приводила до отруєнь, тому його довелося швидко замінити у двадцятих роках ХХ століття, коли з'явилися відповідні синтетичні замінники. Найвідоміший з них - газ Дюпона - фреон, одержуваний розщепленням молекули метану на дві молекули хлору, дві - флора і чотири - водню. До сімдесятих років, фреон вважався найбезпечнішим охолоджуючим газом, але потім став зрозумілим завдаються ним навколишнього середовища, і людство знову пустилося на пошуки безпечного газу.
БУДОВА ХОЛОДИЛЬНИКА
Однокамерний холодильник
У однокамерному холодильнику охолоджування холодильної камери відбувається за допомогою основного випарника, який розташований у верхній частині холодильної шафи. Холодне повітря опускається вниз і охолоджує продукти холодильної камери. Щоб охолоджування не було дуже сильним, під основним випарником встановлюють піддон з невеликими віконцями, через які холодне повітря поступає в холодильну камеру. Відкриваючи і закриваючи віконця можна регулювати температуру в холодильній камері. Морозильна камера в однокамерних холодильниках розташовується тільки у верхній частині холодильної шафи. Як правило випарник є корпусом морозильної камери. Однокамерний холодильник працює таким чином: мотор-компресор відкачує пари фреону з випарника і нагнітає їх в конденсатор. Тут пари охолоджуються, конденсуються і переходять в рідку фазу. Далі рідкий фреон через фільтр-осушувач і капілярну трубку прямує у випарник. Фільтр-осушувач (осушувальний патрон) служить для очищення і осушення проходить через нього хладагента. Він являє собою циліндр, заповнений речовиною, що поглинає воду (силікагель або цеоліт). Випліскуючи в канали випарника, рідкий фреон скипає і починає відбирати тепло з поверхні випарника, тим самим охолоджуючи внутрішній об'єм холодильника і продукти, що зберігаються в ньому. Пройшовши через випарник, рідкий фреон википає, перетворюючись на пару, яка знову відкачується мотором-компресором. Цикл безперервно повторюється до тих пір, поки температура на поверхні випарника не досягне необхідного значення, після чого мотор відключається. Під дією навколишнього середовища температура в морозильній камері підвищується, і мотор включається знову. Таким чином, усередині холодильника підтримується необхідна температура. Для запобігання утворення конденсату на поверхні трубопроводу всмоктування на нього по всій його довжині припаюється капілярна трубка. При роботі холодильника капілярна трубка нагрівається, нагріваючи трубопровід всмоктування. У сучасних моделях холодильників капілярна трубка знаходиться усередині трубопроводу всмоктування. Оскільки в однокамерних холодильниках чутливий елемент термостата (сильфонні трубка) кріпиться на поверхні випарника і охолоджується і нагрівається разом з випарником, включення і відключення компресора здійснюється досягши необхідної температури в морозильній камері. Регулювання температури (тобто частоти включення компресора) підвищує (або знижує) температуру одночасно і в морозильній і холодильної камерах. Щоб охолоджування не було дуже сильним, під випарником (тобто під морозильною камерою) встановлюють піддон з невеликими віконцями, через які холодне повітря поступає в холодильну камеру. Відкриваючи і закриваючи ці віконця можна регулювати температуру в холодильній камері. При цьому в морозильній камері температура залишиться незмінною.
Двокамерний холодильник
Двокамерний холодильник відрізняється від однокамерного наявністю власного випарника для холодильної та морозильної камер. Принцип роботи двокамерного холодильника наступний: рідкий фреон, що накачується мотором-компресором, проходить по конденсатору і капілярній трубці, потрапить у випарник морозильної камери, скипає і, випаровуючись, починає охолоджувати поверхню випарника. При цьому випаровування рідкого фреону і, відповідно, охолоджування починається в місці входу капілярної трубки у випарник і поступово просувається по його каналах до виходу випарника морозильної камери (див. малюнок). Поки поверхня випарника не охолоне до мінусової температури, у випарник холодильної камери фреон не поступає. Після обмерзання випарника морозильної камери рідкий фреон починає поступати у випарник холодильної камери, охолоджує його до температури -14 ° С, після чого мотор-компресор відключається. Після відключення мотора повітря в холодильній камері під впливом навколишнього середовища поступово нагрівається, від цього нагрівається випарник холодильної камери. При досягненні определннной температури мотор знову включається.
«Плаче» випарник
Так зазвичай називають випарник холодильної камери в двокамерних холодильниках. Як правило, в холодильній камері достатньо великого об'єму встановлюється випарник невеликого розміру (у декілька разів менше, ніж в морозильній камері), який обмерзає до температури мінус 14 ° С за досить короткий час. Після цього чутливий елемент терморегулятора, закріплений на поверхні цього випарника, «дає команду» на відключення мотора-компресора. За час роботи мотора випарник встигає охолодити об'єм холодильної камери до температури плюс 4 ° С. Після відключення мотора-компресора повітря в холодильній камері починає нагрівати поверхню випарника. Вода, що утворилася з розталого інею краплями стікає по випарника в спеціальний лоток на стінці камери. Регулюючи потужність компресора можна змінювати температуру як в холодильній, так і в морозильній камері. Якщо датчик температури встановлений тільки в холодильній камері, то і температура регулюватиметься по холодильній камері, тобто при зниженні температури в холодильній камері з +4 ° до +2 ° С, температура в морозильній камері теж знизиться на 2 ° С, наприклад з мінус 20 ° С до мінус 22 ° С. Якщо температуру в холодильній камері підвищити, то в морозильній камері температура теж підвищиться. Відзначимо, що агрегат холодильника розрахований таким чином, що навіть при мінімальному значенні терморегулятора температура в морозильній камері не підніметься вище покладеної норми мінус 18 ° С.
Холодильник з електромагнітними клапанами
Незалежне регулювання температури в холодильній і морозильній камерах можлива у випадку, якщо встановлено два незалежних компресора зі своїми випарниками. Інший варіант - двоконтурна система, в якій передбачена можливість незалежної роботи кожного контура. Найпростіший спосіб реалізації цієї ідеї - установка клапана, що перекриває подачу хладагента у випарник холодильної камери (серія холодильників Мінськ 126; 128 і 130). При закритті клапана хладагент починає поступати у випарник по додатковому капілярному трубопроводу, який впаяний в конденсатор агрегату. Кількість подається хладагента зменшується, в результаті чого перестає обмерзає випарник холодильної камери (з-за зменшеного кількості охолоджуючого речовини рідкий холодоагент до нього просто не доходить, википить в випарнику морозильної камери). Робота клапана пов'язана з свідченнями термостата холодильної камери, що дає можливість регулювання температури в холодильній камері окремо від морозильної. Компресор в таких холодильниках відключається відповідно до показань термостата, встановленого в морозильній камері. У холодильниках складнішої конструкції можуть встановлюватися клапани, що перекривають надходження хладагента у випарники камер холодильника по черзі, позволяярегуліровать температуру в кожній з камер окремо. У таких холодильниках управління роботою клапанів і мотора-компресора виробляє електронний блок. Температура в камерах прочитується спеціальними датчиками, і на підставі цієї інформації, а також на підставі датчика температури навколишнього середовища відбувається регулювання температури в камерах холодильника.
Суперзаморозка
Режим примусового заморожування продуктів застосовується в морозильниках і двокамерних холодильниках для заморожування великої кількості продуктів. При звичайному режимі заморожування заморожуються,, поміщені в морозильну камеру, починають охолоджуватися зовні і лише через деякий час промерзають всередині. Термостат відстежує температуру випарника або повітря в морозильній камері, але не температуру заморожуються продуктів. Тому моторкомпресорів відключається при досягненні певної температури усередині морозилки, а не в той момент, коли продукти повністю замерзнуть. При використанні режиму примусового заморожування, при якому відключається регулятор температури, і мотор-компресор працюватиме, не виключаючи, поки користувач самостійно не відключить цей режим (або це не зробить автоматика). Реалізація режиму суперзаморожування може бути різною: 1. Пряме підключення компресора до мережі в обхід датчиків температури і установка максимально можливого значення температури на терморегуляторі 2. Включення слабкого нагрівального елементу на випарнику в безпосередній близькості від датчика температури. Цей елемент не дозволяє датчику охолодитися, і компресор починає працювати не відключаючись. У системах з електронною системою управління активація цього режиму здійснюється керуючим процесором. Оскільки в режимі примусового заморожування мотор-компресор працює, не виключаючи, необхідно пам'ятати, що така робота мотора-компресора більше трьох діб може привести до скорочення його ресурсу. Треба мати на увазі, що в більшості моделей при включенні режиму суперзаморожування температура знижується як в морозильній, так і в холодильній камерах.
Система "No frost"
Холодильники системи NO FROST відрізняються від холодильників із звичайною системою охолодження тим, що в морозильній камері вони не мають звичного випарника у вигляді металевої полички або пластини. Випарник (він як правило один), який у таких моделях правильніше називати воздухоохладителем, може бути розташований у верхній або нижній частині морозильної камери або за панеллю на задній стінці цієї камери, а холодильна камера взагалі не має свого випарника. Конструктивно повітроохолоджувач в більшості моделей зовні нагадує автомобільний радіатор. За ним встановлюється вентилятор, який нагнітає повітря з морозильної і холодильної камер. При проходженні через випарник повітря охолоджується і за системою каналів прямує на охолоджувані продукти. При цьому велика частина охолодженого повітря поступає в морозильну камеру, а менша - по додатковому каналу в холодильну. Виняток становлять холодильники FROST FREE, в холодильній камері яких встановлено «плаче» випарник, і холодне повітря циркулює тільки в межах морозильної камери. Всупереч назві системи NO FROST («без інею»), іній все-таки утворюється - просто його не видно, тому що він утворюється на закритому від очей випарнику. Періодично скі, через 8-16 год, цей іній відтає нагрівальними елементами, розташованими на випарнику або під ним. Температура в морозильній камері регулюється шляхом відключення компресора досягши певної температури в морозильній камері або в повітряному каналі, по якому холодне повітря з морозильної камери поступає в холодильну. Температура в холодильній камері регулюється або спеціальною заслінкою, встановленою в повітряному каналі холодильної камери (заслінка може мати ручне управління або управлятися термостатом), або шляхом включення-виключення додаткового вентилятора, що подає холодне повітря з морозильної камери в холодильну.
Двохкомпресорні холодильники
У двохкомпресорних системах в одному холодильній шафі встановлено два окремих агрегату для кожної з камер, і працюють вони незалежно один від одного. У кожного агрегату свій термостат, свідчення якого є сигналом для відключення відповідного компресора. Це все одно, як якби ми поставили окремо стоїть холодильник на морозильну шафу (або навпаки). Температуру, режими суперзаморожування (суперохолоджування), «відпустку» і т.д. можна включати абсолютно незалежно.
Обігрів дверного отвору
Для запобігання появи конденсованої вологи на поверхні дверних прорізів застосовується їх обігрів. Конденсат на цих поверхнях з'являється із-за різниці температури усередині морозильної шафи (камери) і температури навколишнього середовища. Приміром, якщо в приміщенні, де встановлений холодильник, температура плюс 30 ° С, а усередині морозильної камери мінус 18 ° С, те утворення конденсату на торцях морозильної шафи в місцях прилягання гуми ущільнювача практично неминуче. У деяких холодильниках функція обігріву дверного отвору може бути відключена спеціальною клавішею. Це робиться у випадках, коли в приміщенні, де знаходиться холодильник, досить прохолодно. Функція відключення обігріву дверного отвору являяется енергозберігаючої, тому що обігрів здійснюється електричними нагрівальними елементами. Проте в більшості сучасних холодильників обігрів дверного отвору здійснюється за рахунок гарячого хладагента, що нагнітається мотором-компресором в конденсатор холодильного агрегату. У таких моделях гарячий хладагент, що нагнітається мотором-компресором, проходить по трубопроводу, прокладеному в стінці холодильної шафи, потім йде по трубопроводу, укладеному усередині шафи по периметру дверного отвору, обігріває цей отвір і, вже трохи охолонувши, по трубопроводу в стінці шафи поступає в конденсатор агрегату. У холодильниках і морозильниках з такою системою обігріву під час виходу холодильної системи в режим можуть досить сильно нагріватися стінки холодильної шафи і дверний отвір, що не є несправністю.
Нульова зона
Нульовий зоною називають спеціальний відсік холодильної камери, призначений для зберігання свіжого м'яса, свіжої птиці і риби. Як правило, цей відсік є висувні ящики, які зазвичай розташовуються між морозильною і холодильною камерами. Виробниками декларується підтримка в такому відділенні певній вологості і температури близько 0 ° С. У деяких моделях зона свіжості виконана у вигляді ізольованої камери. Завдяки таким умовам зберігання багато продукти зберігають свою свіжість в середньому в два-три рази довше, ніж у звичайному холодильнику. Зона свіжості може не мати власного випарника, а охолодження цієї камери може здійснюватися за рахунок природного припливу холодного повітря з розташованої зверху морозильної камери по невеликому каналу, що з'єднує морозильну і нульову камери. У деяких холодильниках нульова зона виконана у вигляді окремої пластикової ємності, встановленої у плачучого випарника. Охолодження цієї ємності відбувається від плаче випарника. Гарантовано температура 0 ° С може бути забезпечена тільки у тому випадку, коли нульова зона являє собою камеру з окремим випарником, або камеру, в яку порційно подається охолоджене повітря з морозильної камери (NO FROST), особливо якщо управління процесами проводиться електронним блоком.
Висновок
У ході вивчення холодильника в вищевикладеної роботі я виконав поставлені на початку роботи мети: розкрив сутність холодильника, розкрив значення холодильника.
У роботі відображено значення холодильника, його властивості й саме поняття - ХОЛОДИЛЬНИК.
Цілі роботи були виконані шляхом вивчення відповідної літератури, а також шляхом заглядання в холодильник.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Врагін. Історія створення холодильника.
2. Бардіна. Енциклопедія школяра.
3. Журнал покупка.