Система охлаждения морозильной камеры. Системы охлаждения в холодильниках. Климатические классы холодильников
Типы холодильников, их систем охлаждения
Первые устройства для охлаждения пищи и напитков появились несколько тысяч лет назад в Древнем Египте и Китае. В большинстве случаев древние холодильники представляли собой две емкости: меньшая с едой помещалась в большую, частично заполненную льдом или холодной водой. Очевидно, что такое устройство было доступно исключительно для богатых людей и являлось не только предметом роскоши, но и произведением искусства.
Морозильник генерирует сухой холод, который поступает в отсеки холодильника, приводимые в действие вентилятором, расположенным в зоне испарителя. Из-за их характеристик эти холодильники рекомендуются для областей с температурой и влажностью выше, чем в среднем, например, на севере и на испанском Леванте.
Описание элементов 6. Проектируйте и применяйте термодинамический процесс, подчеркивая его важность на технологическом и академическом уровне.
- Применять законы и термодинамические процессы при охлаждении воздуха.
- Укажите законы и термодинамические принципы, которые даны.
- Улучшение качества обучения и работы студентов.
- Примите студентов к основным предметам карьеры.
Научно-техническая революция XIX века внесла свой вклад и в технологии замораживания еды. Так, начиная с 1850 года в опытных и промышленных образцах, а с 1913 года и в бытовых холодильниках для охлаждения используются так называемые тепловые насосы - специальные устройства, переносящие тепло из рабочей (холодильной или морозильной) камеры во внешнюю среду.
В этой последней, о которой мы поговорим в настоящей работе, основное внимание уделяется термодинамическим концепциям, представленным в исследовании. Как известно, термодинамика - это отрасль физики, которая сегодня использует свои приложения, такие как нагрев и охлаждение среди других.
В связи с его большой значимостью и технологическим развитием мы представим в настоящей работе базовое применение этих термодинамических систем, подчеркнув таким образом его полезный вклад в человечество и промышленное развитие. В рамках университетского сообщества и благодаря теоретическим и практическим выступлениям тех же студентов в социальной и промышленной жизни было замечено, что многие из них не имеют единой профессиональной подготовки для отличной работы.
Возможность длительного сохранения свежести продуктов была по достоинству оценена, поэтому к середине XX века холодильник был практически в каждой американской семье, у 30% хозяек из Западной Европы - и лишь у отдельных граждан Советского Союза, так как отец всех народов И. В. Сталин отнес холодильник к буржуазным излишествам. Маловероятно, чтобы Сталин целенаправленно старался уморить население несвежими продуктами, просто в предвоенные годы почти весь металл, необходимый в том числе и для изготовления холодильников, шел на строительство военной техники. Тем не менее начало массового производства холодильников в СССР совпало с развенчанием культа личности, поэтому, если секса в Советском Союзе не было еще долгих сорок лет до самого 1991 года, холодильники к концу 80-х годов были практически в каждой семье.
Также было отмечено, что многие студенты представляют академические проблемы в своих предметах более высокого порядка из-за нерегулярности, с которой, среди прочего, рассматриваются основные предметы, такие как математика и физика. Еще одна проблема, хотя, по-видимому, это меньше, чем отсутствие подготовки к проектной работе перед проектом и оценкой. Эта проблема была идентифицирована в верхних семестрах как восьмая.
Это проблемы, которые необходимо решать для управления качеством учащихся.
- Газовый или капиллярный блок расширения.
- Трубы охлаждения или испарителя.
За последующие двадцать лет разгула демократии холодильники проникли на все кухни, в том числе деревенских и дачных домов. Современные хозяйки могут позволить себе покапризничать и выбрать из всего множества моделей подходящую им по цвету и размеру. Однако, несмотря на бесконечное их разнообразие, технология охлаждения и заморозки еды и напитков практически во всех холодильниках неизменна уже полвека.
Впоследствии система и ее работа будут представлены сообществу учащихся, показывая, провозглашая и разъясняя физические явления, которые там происходят. С этим последним мы выполним цели, изложенные в настоящей работе. Все права сохранены. Воздушный компрессор, также называемый воздушным насосом, машина, которая уменьшает объем определенного количества воздуха и увеличивает его давление механическими процедурами. Сжатый воздух обладает большой потенциальной энергией, потому что, если мы устраним внешнее давление, оно будет быстро расширяться.
Типы холодильников
Всего можно выделить четыре вида холодильных агрегатов, которые претендовали на звание домашних: компрессионный, абсорбционный, термоэлектрический и холодильник с вихревыми охладителями.
В последнем, крайне редком типе, не вышедшем за пределы прототипов и тестовых установок, охлаждение осуществляется за счет расширения сжатого компрессором воздуха в специальных камерах - вихревых охладителях . Эти устройства были надежны и безопасны, однако обладали крайне низким КПД, чудовищно шумели и поэтому практически не имели шансов на успех, особенно в быту.
Контроль этой экспансивной силы обеспечивает движущую силу многих машин и инструментов, таких как пневматические молотки, сверла, очистители пескоструйной очистки и пистолеты-распылители. В общем, есть два типа компрессоров: возвратно-поступательный и поворотный. Компрессоры с возвратно-поступательным движением или смещением используются для создания высоких давлений через цилиндр и поршень. Когда поршень перемещается вправо, воздух поступает в цилиндр через впускной клапан; когда он перемещается влево, воздух сжимается и переходит в резервуар через очень тонкий канал.
Агрегаты второго типа - абсорбционные холодильники , конструкция которых была предложена Альбертом Эйнштейном - обеспечивают охлаждение рабочей камеры за счет испарения аммиака. Свое название они получили потому, что циркуляция хладагента происходит в процессе его растворения в жидкости, чаще всего в воде. Для дальнейшей работы холодильника этот раствор разделяется на воду и аммиак, после чего последний сжижается, затем испаряется и снова растворяется в воде, далее цикл повторяется с самого начала.
Прессы производят средние и низкие давления. Они состоят из колеса с лопастями, которые вращаются внутри замкнутого круглого корпуса. Воздух вводится через центр колеса и ускоряется центробежной силой, которая приводит к вращению лопастей. Энергия движущегося воздуха преобразуется в увеличение давления в диффузоре, и сжатый воздух проходит через резервуар через тонкий трубопровод.
Воздух при сжатии также нагревается. Молекулы воздуха чаще сталкиваются друг с другом, если они более плотные, а энергия, создаваемая этими столкновениями, проявляется в виде тепла. Чтобы избежать этого нагрева, воздух должен быть охлажден водой или холодным воздухом перед тем, как вставить в резервуар. Производство сжатого воздуха под высоким давлением следует за несколькими этапами сжатия; в каждом цилиндре воздух дополнительно сжимается и охлаждается между ступенью и ступенью.
В отличие от вихревых холодильников абсорбционные практически бесшумны, кроме того, в большинстве конструкций также отсутствуют движущиеся части. Устройства, основанные на этом принципе, обладают достаточно экзотической для бытовых устройств особенностью - они могут работать не на электричестве, а на сжигаемом топливе, например дровах. Это позволяет брать такие холодильники, например, в поход или на пляж. Несмотря на преимущества, не обошлось и без недостатков - относительно низкая удельная производительность, а также потенциальная опасность отравления ядовитыми веществами.
Для каждого хладагента существует определенная температура испарения, связанная с каждым давлением, поэтому достаточно контролировать давление испарителя для получения желаемой температуры. Аналогичная зависимость существует между давлением и температурой в конденсаторе. В течение многих лет одним из наиболее широко используемых хладагентов был дихлордифторметан, известный как хладагент.
В небольших холодильниках, используемых в домах для хранения продуктов, тепло конденсатора рассеивается в помещении, где оно размещается. В кондиционерах тепло конденсатора должно рассеиваться снаружи или непосредственно в охлаждающую воду. В бытовой холодильной системе испаритель всегда помещается в теплоизолированное пространство. Иногда это пространство образует весь холодильник. Чтобы поддерживать холодильник при надлежащей температуре, двигатель, управляющий компрессором, управляется термостатом или регулятором.
Автомобильный холодильник
В основе работы термоэлектрического холодильника лежит эффект Пельтье - охлаждение места контакта двух разных проводников при прохождении электрического тока. Холодильники на таких элементах надежны, бесшумны, но достаточно дороги и крайне малоэффективны по сравнению с другими тепловыми насосами. Несмотря на это, их можно встретить в автомобильных охладителях, водных и компьютерных кулерах.
Морозильники для глубокозамороженных продуктов аналогичны описанным выше, за исключением того, что ваш компрессор и двигатель должны иметь достаточную мощность и размер, чтобы обрабатывать больший объем хладагента с более низким давлением в испарителе.
Холодильная промышленность должна быстро принимать другие непригодные для использования альтернативные соединения, такие как метилхлороформ. Инструмент, используемый для перемещения близлежащего воздуха и облегчения ощущения жары. Если во внутренней части жидкости или газа существует разность температур, почти наверняка будет движение жидкости. Это движение передает тепло от одной части жидкости к другой посредством процесса, называемого конвекцией. Движение жидкости может быть естественным или принудительным.
Структура элемента Пельтье
В быту наиболее распространены компрессионные холодильники . Они основаны на свойстве вещества поглощать тепло при испарении. Хладагент (безопасный газ фреон) кипит в испарителе, охлаждая тем самым воздух внутренней камеры. Для завершения цикла его нужно снова превратить в жидкость. Это происходит при повышенном давлении, создаваемом компрессором в конденсаторе, при этом выделяется тепло. Конденсаторы могут размещаться сзади как в открытом виде (знакомая всем решетка), так и в закрытом (конденсатор защищен специальной пластиной, а для эффективного теплообмена сверху предусмотрены вентиляционные отверстия). Кроме того, некоторые производители размещают конденсатор в боковых стенках, что позволяет устанавливать холодильник впритык к стене.
Если жидкость или газ нагреваются, ее плотность имеет тенденцию к уменьшению. Если жидкость или газ находятся в гравитационном поле, более горячая и менее плотная жидкость поднимается, а более холодная и плотная жидкость опускается. Этот тип движения, обусловленный исключительно неравномерностью температуры жидкости, называется естественной конвекцией. Принудительная конвекция достигается за счет воздействия жидкости на градиент давления, посредством чего ее движение принудительно осуществляется в соответствии с законами механики жидкости.
Компрессор - самый шумный элемент холодильника
Этот тип теплового насоса относительно прост, дешев и безопасен при бытовом применении. Недостатком конструкции является шум, создаваемый компрессором, поэтому для снижения шумовой нагрузки его размещают на специальных виброподвесах.
Предположим, например, что мы нагреваем кастрюлю, наполненную водой снизу. Жидкость, ближайшая к дну, нагревается теплом, который передается посредством проводимости через кастрюлю. По мере его расширения его плотность уменьшается, и в результате поднимается горячая вода, а часть охладительной жидкости опускается вниз, после чего начинается движение циркуляции. Более холодная жидкость нагревается за счет проводимости, в то время как самая горячая жидкость выше потеряет часть своего тепла излучением и выдает ее вышеприведенному воздуху.
Одно- и двухкомпрессорные холодильники
На рынке присутствуют холодильники, оснащенные как одним, так и двумя компрессорами. В последнем случае в каждой камере (холодильной и морозильной) реализована автономная система охлаждения, что позволяет независимо регулировать температуру и отключать неиспользуемые камеры. Это может быть полезным, например, при длительном отпуске или в том случае, когда временно нет необходимости замораживать и долго хранить продукты.
Рисунок 1 Поток в чайнике из-за теплопередачи конвекцией. Испаритель - это место, где производится теплообмен между хладагентом и охлаждаемой средой. В затопленных испарителях теплообмен является однородным, в сухом виде он представляет собой смесь газа и измельченной жидкости.
Количество тепла, поглощаемого испарителем, зависит от поверхности, разности температур и коэффициента теплопередачи, который является материалом, который мы используем. Когда жидкость поступает в испаритель через расширительный элемент, одна часть испаряется, чтобы остыть сама, остальная часть ворует тепло снаружи и испаряется при прохождении через испаритель.
В холодильниках с одним компрессором для раздельного управления работой камер используется электромагнитный клапан, регулирующий подачу хладагента к испарителям. Для потребителей это означает, что разницы по сравнению с двухкомпрессорными моделями при эксплуатации они не заметят. Единственное отличие - нельзя отключить морозильную камеру.
Давление и температура поддерживаются постоянными до тех пор, пока жидкость течет через испаритель, когда все испаряется, если хладагент продолжает красть тепло снаружи, мы получим разогретый газ или разогрев. В идеальном случае повторный нагрев должен начинаться с всасывающего клапана компрессора, таким образом снижая температуру газового потока и увеличивая холодопроизводительность, но это сложно, потому что мы рискуем попасть в компрессор.
Как только хладагент выходит из испарителя, всасывающая труба изолирована для предотвращения дальнейшего перегрева. Если мы поместим один ряд трубок, чтобы получить такую же температуру, нам понадобится больше места, но мы получим лучшую производительность.
В целом двухкомпрессорные модели несколько дороже, менее надежны (за счет большего количества элементов и, соответственно, большей вероятности поломки), однако потенциально имеют преимущество в том, что при отказе одного компрессора второй продолжает функционировать. Остается неясным, кто будет довольствоваться одной работающей камерой из двух возможных.
Давление в испарителе не поддерживается постоянным из-за падения давления. Чтобы избежать этих потерь нагрузки в больших испарителях, они разделены на секции. Каждая часть испарителя должна быть одинаковой длины и идти в коллектор. При касании воздуха продуктом крадут тепло к продукту, так как воздух не содержит воды, мы также крадем влагу из продукта. Относительная влажность зависит от продукта, который мы должны хранить, чтобы не обезвоживать продукт.
Мы покажем проект с термодинамической точки зрения, касающийся основных принципов охлаждения воздуха и того, как этот процесс может проходить в подходящей системе и с помощью хладагента. Он также стремится ознакомить студентов с формой и управлением проектами, чтобы они могли лучше работать в следующие семестры в соответствии с их академическими областями.
Системы охлаждения
Любые холодильники, даже самые современные, требуют регулярного обслуживания. В первую очередь это связано с тем, что на испарителях намерзает иней. Всего существует несколько систем, с тем или иным успехом борющихся с этой проблемой.
Наиболее распространенной является так называемая плачущая стенка или «плачка». Холодильник с такой системой работает следующим образом: испаритель на задней стенке охлаждает холодильную камеру, но при этом на нем образуется иней. На одном из этапов работы холодильника компрессор останавливается, охлаждение прекращается и иней тает, превращаясь в воду, которая стекает по дренажной системе в специальную емкость, расположенную вблизи компрессора. При работе последнего емкость нагревается и вода испаряется. Очевидно, что при этом в холодильной камере поддерживается достаточно высокая влажность.
С представлением предыдущего проекта работа системы хладагента, которая из-за хладагента может преобразовывать или изменять температуру места или инструментов. Также этот проект помог нам укрепить наши знания в области термодинамики и как эта область физики напрямую связана с нашей повседневной жизнью.
Его оптимальное функционирование зависит от нас, а также от разработки любого проекта. С вышеизложенным мы в наших руках знаем сборку и эксплуатацию этого принципа охлаждения, поскольку это является основой для многих инструментов повседневной жизни, таких как кондиционеры, холодильники, чиллеры и т.д.
Знакомая всем "плачущая" стенка
Работа такой системы предполагает разморозку испарителя морозильной камеры от нескольких раз в год до одного раза в несколько лет, в зависимости от условий эксплуатации - нагрузки, влажности, частоты открытия дверцы и прочих факторов. Такие устройства теоретически более надежны, чем модели с принудительным охлаждением, поскольку система более простая.
Второй тип - смешанное охлаждение , когда в холодильной камере оттаивание происходит автоматически ("плачущая" стенка), а в морозильной - с помощью электронагревателя. В зависимости от произволителя такая комбинированая система может называться по-разному - No Frost, Frost Free и т. д.
Третья, технически более сложная, система основана на охлаждении продуктов за счет потоков холодного воздуха. Скрытый за стенкой испаритель с помощью специальных вентиляторов охлаждает обе камеры. Его температура несколько ниже, чем внутри камер, и поэтому иней намерзает только на нем, при этом оттаивание, как и в случае комбинированной системы, происходит за счет специального нагревателя. В итоге стенки камер холодильника, оснащенного такой системой, не обмерзают, что значительно облегчает уход. Маркетинговые названия - Full No Frost, Full Frost Free и т. д.
Системы No Frost впечатляют полным отсутствием инея в морозилке
Нужно отметить, что, независимо от системы охлаждения, необходимо периодически проводить гигиеническую уборку холодильника, которую достаточно легко совмещать с разморозкой.
Полки
Несмотря на свою кажущуюся простоту, большую роль в работе холодильника играют полки. Дело в том, что старые, решетчатые, полки, при всех своих многочисленных недостатках, обладали одним серьезным преимуществом - обеспечивали качественную циркуляцию воздуха, а значит, и более равномерное охлаждение.
От полок во многом зависит удобство использования холодильника
Современные полки из закаленного стекла весьма удобны, красивы и гигиеничны, но существенно затрудняют конвекцию воздуха. Поэтому многие производители оснащают свои устройства принудительной вентиляцией для обеспечения качественного перемешивания воздуха. Как правило, каждое решение получает свое маркетинговое имя и преподносится как значительное усовершенствование, например Multi Air Flow, Dynamic Air Flow и т. д.
Дополнительные функции охлаждающей системы
Некоторые модели холодильников оснащены функцией суперзаморозки - она позволяет дополнительно охлаждать морозильную камеру, для того чтобы при добавлении новых продуктов не возрастала температура и не оттаивали уже хранящиеся. Кроме того, пониженная температура обеспечивает быструю заморозку, а значит, позволяет лучше сохранить полезные свойства пищи. Нужно отметить, что аналогичная функция существует и для холодильной камеры.
Существенным расширением функциональности холодильника, безусловно, являются так называемые зоны свежести . Такая зона представляет собой отдельную камеру или ячейку (ящик), в которой поддерживается температура, близкая к нулевой. Это позволяет без заморозки длительное время сохранять свежесть продуктов, в первую очередь скоропортящихся. Оптимальным является наличие отдельной камеры, похожей на холодильную, но меньших размеров. Такое разделение позволяет эффективно поддерживать температуру и влажность.
Зоны свежести уменьшают частоту походов в магазин
Обычно пользователям предлагаются две зоны свежести:
- сухая, предназначенная для хранения мяса, птицы, рыбы, морепродуктов;
- влажная, которая идеально подходит для сохранения овощей, фруктов, зелени.
Так, по информации компании - одной из родоначальниц нулевых зон - срок хранения ягод увеличивается в 3-4 раза, картофель и яблоки останутся свежими практически три месяца, а мясо и птица продержатся целую неделю вместо нескольких дней. Это означает, что планировать свой рацион и запасы можно с гораздо большей свободой. В более простых решениях, когда зона свежести представляет собой ящик или специальное отделение внутри холодильной камеры, такой контроль температуры и влажности по понятным причинам невозможен, что снижает полезность нулевой зоны.
Льдогенератор, несомненно, порадует ваших гостей
Еще одним приятным дополнением может стать льдогенератор - специальное устройство, автоматически готовящее лед. Как правило, такие холодильники напрямую подключаются к источнику холодной воды, которая фильтруется для повышения качества льда. Нужно отметить, что в ряде случаев некоторые производители льдогенераторами могут называть специальную систему лотков, предусматривающую минимальную автоматизацию получения льда.
Какие холодильные витрины лучше: с динамическим (вентилируемым) или статическим (гравитационным) типом охлаждения
Атрибутом продуктового магазина любого уровня являются холодильные витрины с динамическим или статическим типом охлаждения. Помимо различия в способах подачи холода, оборудование классифицируется по многим другим признакам. Если рассуждать коротко, то для интенсивного использования рекомендуется приобретать модели с динамическим типом, если же оборудование предполагается использовать в небольшом магазине, где реализована общая система кондиционирования, целесообразнее приобретать холодильные витрины со статическим режимом работы. Та и другая группа оборудования обладает своими особенностями.
Холодильные витрины с динамическим режимом охлаждения
Динамический способ подачи хладагента часто называют No Frost, что в переводе означает "без инея". Такая технология в холодильных витринах начала реализовываться относительно недавно. Эффект ноуфрост достигается за счет того, что внутри витрины происходит постоянная принудительная циркуляция воздуха посредством встроенный вентиляторов. Преимущества холодильных витрин с динамическим способом подачи холода заключаются в следующем:
продукты охлаждаются более интенсивно, равномерно по всему рабочему объему камеры;
перепады температур в таком оборудовании могут составлять не более 1-2 градусов; поддержание одинакового режима создает идеальные условия для хранения продуктов;
за витринами легче ухаживать, т.к. отсутствует необходимость ручного размораживания; как правило, делать это производитель рекомендует не более 1 раза в год.
К недостаткам холодильного оборудования с динамическим типом охлаждения относят высокую стоимость, однако отечественные модели существенно дешевле в приобретении и обслуживании импортных.
Холодильные витрины со статическим типом охлаждения
Холодильники и морозильники со статической системой подачи холода – это традиционный, давно используемый тип оборудования. В таких агрегатах нет принудительной системы холодораспределения, циркуляция воздуха происходит естественно: теплый воздух поднимается вверх, на его место все время поступает охлажденный. Перемещение воздушного потока происходит медленно, разница температур в разных зонах может достигать 5-6 градусов. Статические холодильные витрины часто называют капельными по причине того, что влага в них конденсируется на задней стенке, постепенно стекает в испаритель. Оборудование с такой технологией обладает следующими преимуществами:
наличие зон с разной температурой позволяет создавать лучшие условия для разных продуктов;
отсутствует необходимость хранения в упакованном виде, в отсутствии движения воздушных потоков продукты не "заветриваются";
такие витрины можно купить по гораздо более привлекательной цене, чем модели с динамической системой.
К недостаткам оборудования со статическим охлаждением можно отнести то, что за ним необходим тщательный уход, его требуется периодически отключать, размораживать, мыть, протирать и проветривать.