книги из ГПНТБ / Юшкевич, В. К. Тенденции развития бытовых холодильников в СССР и за рубежом (обзор)

становится возможным производить оттаивание автома­ тически несколько раз в сутки, не вынимая заморожен­ ные продукты из низкотемпературной камеры.

Использование принудительной циркуляции воздухи позволяет иметь емкую низкотемпературную камеру (150-300 л ), зону для хранения охлажденного мяса с нулевой температурой и ряд других отделений. Большим преимуществом холодильников этого типа является также возможность создания в холодильнике нескольких тем­ пературных зон путем регулирования количества возду­ ха, подаваемого в каждую зону.

В США аппараты с принудительной циркуляцией воз­ духа являются наиболее распространенным типом холо­ дильников:. доля их в продаже составила в 1971 г. 65%. Холодильники с принудительной циркуляцией воздуха вы­ пускаются всеми ведущими фирмами (,, ^BpSPQ't E ie c tp ic '

'yfi/estinghouse*„Arhana} „ A d m i r a l " * др-) емкостью 320800 л. Филиалы этих фирм изготовляют холодильники с принудительной циркуляцией воздуха в Австралии и Ка­ наде. В последние годы подобные холодильники стали производить в Италии (фирма I g n i s " ), ФРГ (фирма

&OSCh" ) и Японии (фЩ>мыН&аС/71 " .‘'MQShUSltQ п .

ЬцпуУ) . Емкость европейских моделей составляет 500 л,

"японских - L50-220 л.

Конструкция европейских холодильников Ь принуди­ тельной циркуляцией воздуха аналогична американской, что обусловлено, по-видимому, покупкой у США лицен­ зии на право производства этого типа бытовых холо­ дильников. Конструкции ряда японских холодильников отличны от американских образцов и защищены собст­ венными патентами. В Японии впервые стали изготов­ лять холодипьнихи емкостью 150-200 л с принудитель­ ной циркуляцией воздуха, в то время как в США мини­ мальная емкость равна 400 л. Другой особенностью японских холодильников, например фирмы н HLtQCh i " . является отсутствие заслонок, регулирующих количест­

во воздуха, поступающего в плюсовую камеру. Циркуля­ ционные контуры отличаются сложной конфигурацией, распределение воздуха происходит за счет разной вели­ чины гидравлических сопротивлений каналов, и вследствие

41

этого оно яостояено при всех режимах работы холодиль­

ника,,

Холодильники с принудительной циркуляцией воздуха в зависимости от компоновки камер подразделяются на два типа*: холодильники, в которых низкотемпературная

камера расположена вверху, и холодильники, камеры в которых расположены рядом. Аппараты первого типа выпускаются в США (емкостью до 550 л) и з Японии. Выпуск холодильников второго типа, получивших назва-

Холодильники большой емкости (свыше 500 л) изготов­ ляются преимущественно типа „ SLcie~8y-sLcfe " , При расположении камер рядом более удобно пользоваться холодильником. Кроме того, это позволяет упростить конструкцию воздушных каналов.

В результате дальнейшего развития компоновки вто­ рого типа в 1971 г. в США появились трехкамерные

генератор устанавливается в отдельной камере, а под ней находится низкотемпературная камера.

В американских холодильниках охлаждение камер осуществляется следующим образом. Вентилятор прого­ няет воздух сквозь ребристо-трубный испаритель, уста­ новленный на задней стенке низкотемпературной камеры или в теплоизоляционной перегородке между камерами. Большая часть холодного воздуха (75-85%) подается в низкотемпературную камеру, а остальная - в плюсовую

камеру. Основной ноток воздуха, нагнетаемого

■плюсовую камеру, направляется в ее верхнюю часть, а

Выпуск холодильников с нижним расположением ’низкотемпературной камеры незначителен, например, в

с ш а - 1% {фирмаnG-e/?erai E le c t r i c " ) ,

42

незначительное количество - в середину или ннз каме­ ры для обдува сосуда, в котором хранится охлажденное мясо. Нагревшийся воздух из обеих камер снова посту­ пает на всасывающую сторону испарителя.

Рассмотрим составные элементы системы охлажде­ ния холодильников с принудительной циркуляцией воздуха.

Испарит эль изготовляется из тонкостенных алюмини­ евых 'труб диаметром 6-8 мм с насаженными на них алю­ миниевыми ребрами толщиной 0,2-0,8 мм. Шаг ребер по высоте или глубине испарителя (в зависимости от места его установки) переменный. На всасывающей стороне ис­ парителя, где происходит массообмен с влажным возду­ хом, поступающим из плюсовой камеры, шаг ребер мак­ симальный - 10 мм. Здесь выпадает основная чарть вла­ ги, содержащаяся в потоке воздуха. Благодаря относи­ тельно большому шагу ребер гидравлическое сопротивле­ ние испарителя при•образовании инея увеличивается не­ значительно. Поверхность с большим шагом ребер сос­ тавляет примерно 30-50% всей поверхности испарителя. Остальная часть испарителя имеет шаг ребер 5 мм. По­ скольку скорость прохождения воздуха через испаритель достаточно велика, влага продолжает выделяться и в средней части испарителя. С)бщая поверхность испарите­ ля составляет обычно 2-3 м , коэффициент оребрения - 4. Если испаритель расположен на задней стенке низкотем­ пературной камеры, то он отделен от полезного объема камеры тонкой металлической стенкой.

Вентилятор, как правило, располагается возле испа­ рителя, но после него, благодаря чему вентилятор нагне­ тает' сухой холодный воздух, Исключая тем самым воз­ можность образования инея в подшипниках электродвига­ теля и на лопастях вентилятора. Производительность вен­ тиляторов колеблется от 1 до 2 м/мин в зависимости от емкости холодильника. Применяют два типа вентиля­ торов: осевой и центробежный. Более распространен осе­ вой, так как он дешевле н экономичнее. Номинальная мощность применяемых осйвых вентиляторов - 1,5-3 Вт. Мощность, потребляемая электродвигателями осевых вен­ тиляторов, колеблется от 18 до 30 Вт, составляя в сред­ нем 20-25 Вт. У центробежных вентиляторов потребляе­

43

мая мощность - до 40 Вт. Однако при применении цент­ робежного вентилятора уменьшаются потери, связанные с распределением воздушного потока по камерам.

Вентилятор включается одновременно с пуском комп­ рессора и включается при его остановке. Синхронная скорость вращения - 3000 или S600 об/мин (при 60 Г ц ). Поскольку воздух, подаваемый в плюсовую камеру, име­ ет низкую температуру, его скорость необходимо гасить во избежание чрезмерного охлаждения продуктов. Ско­ рость движения воздуха должна быть ограничена до ве­ личины, необходимой для правильного распределения тем­ пературы в камере и, если влажность окружающего воз­ духа высока, для удаления избытка влаги вследствие частого открывания двери. Торможение и распределение воздушного потока осуществляются с помощью решетки.

Смещение потоков воздуха, возвращающихся из разных камер, нежелательно, по крайней мере оно должно про­ исходить в непосредственной близости рт испарителя. Смешение относительно теплого воздуха плюсовой ка­ меры с холодным воздухом низкотемпературной камеры может привести к образованию в воздушном потоке час­ тиц льда. Эти частицы могут осесть далеко от испари­ теля, а в результате этого не растаять при оттаивании.

Сосуд для хранения мяса (до 7 дней) охлаждается отдельным потоком воздуха, подаваемым вентилятором. Сосуд помещается в пластмассовую коробку. Холодный воздух, поступивший через отверстие в задней стенке коробки, циркулирует в простенке между коробкой и сосудом. В некоторых моделях количество поступающе­ го воздуха регулируется заслонкой.

Управление системой охлаждения обычно осуществля­ ется двумя регуляторами: основным прибором, который управляет работой компрессора, и заслонкой, регулирую­ щей подачу воздуха в плюсовую камеру. Чувствительный элемент терморегулятора располагается таким образом, чтобы был невозможен обдув его нагнетаемым возду­ хом, иди на него надезаетоя защитный чехол.

В зависимости от места расположения основного прибора различают регулирование по температуре низ­ котемпературной камеры и регулирование по темпера­

44

туре плюсовой камеры. Последний способ применяется в том случае, если второй регулятор, заслонка, изме­ няющая проходное сечение отверстия, через которое хо­ лодный воздух поступает в плюсовую камеру, переме­ щается вручную.

При первом способе регулирования в холодильниках с верхним расположением низкотемпературной камеры чувствительный элемент терморегулятора располагают под потолком низкотемпературной камеры и помещают в гильзу. В холодильниках с камерами, находящимися рядом, терморегулятор обычно устанавливают вверху низкотемпературной камеры около межкамерной перего­ родки, а чувствительный элемент его - на стенке на­ гнетательного воздушного канала. Температуры сраба­ тывания терморегулятора - минусовые на всех режи­ мах. Дифферендия составляет 12-15 С.

В случае регулирования по температуре плюсовой камеры в холодильниках с камерами, расположенными рядом, терморегулятор располагают вверху плюсовой камеры около боковой стенки, в стороне от нагнетае­ мого воздуха. На 'теплых*' режимах он имеет плюсовые температуры включения. Дифферендия терморегулятора составляет 5-7 С.

Автоматическое поддержание заданной температуры в плюсовой камере осуществляется вторым терморегу­ лятором, который, воздействуя на заслонку, регулиру­ ет количество воздуха, поступающего в камеру. Второй терморегулятор в холодильниках с камерами, располо­ женными рядом, обычно устанавливают вверху плюровой

камеры, возле межкамерной перегородки, а чувствитель­ ный элемент - на стенке воздушного канала. Донышко сильфона терморегулятора подогревается электронагре­ вателем мощностью 0,5-1,0 Вт для создания минималь­ но необходимого для нормальной работы прибора пере­ пада температур между сильфоном и чувствительным элементом. В противном случае насыщенный пар будет конденсироваться на внутренней поверхности более хо­ лодного ( по сравнению с патроном) сильфона, вся жид­ кость в патроне превратится в пар и он потеряет чув­ ствительность.

45

необходимую продолжительность усиленного охлаждения* По истечении заданного времени реле выключает венти­ лятор. Над шкалой укреплена табличка, на которой ука­ зана примерная продолжительность охлаждения для раз— личных продуктов (пудинг - 15—30, фрукты - S0-60, ово­ щи - 80, салат —/80-80 мин) *

Особенностью холодильника является также конструк­ ция сосуда для хранения мяса и его расположение* Со= суд размещен в низкотемпературной камере; сверху и сзади он огражден теплоизоляционными плитами из пе­ нополиуретана толщиной 2-5 мм. Дно и боковые стенкй сосуда обогреваются нагревателем, имеющим ступенча­ тый переключатель мощности нагрева. Ток по нагрева­ телю течет лишь в период нерабочей части цикла.

Если в сосуде хранят замороженное мясо, то пере­ ключатель ставят в положение “'Замороженное*, выклю­ чая тем самым нагреватель. Постепенно в сосуде уста­ навливается минусовая температура, близкая к темпе­ ратуре во всей низкотемпературной камере. Для хране­ ния в сосуде парного или охлажденного мяса нагрева­ тель включают иа максимальную мощность, устанавли­ вая переключатель в положение ''Свежее*. В этом слу­ чае внутри сосуда поддерживается температура около нуля. Такой принцип обеспечения требуемых температур в сосуде для мяса неэкономичен, однако он позволяет более универсально, чем обычно, использовать сосуд.

Существенный недостаток холодильников с принуди­ тельной циркуляцией воздуха - большой расход элект­ роэнергии: в 1,5-2,5 раза выше, чем у холодильников

сестественной циркуляцией воздуха.

Врезультате принудительного движения воздуха в

плюсовой камере холодильников наблюдается значитель­ ная усушка продуктов. Создание конструкций, обеспе­ чивающих высокую влажность в плюсовой камере, явля­ ется главнейшей задачей. Решению ее посвящен ряд патентов. В практике известны конструкции, частично или полностью ликвидирующие усушку продуктов.

В трехкамерных холодильниках установка льдогене­ ратора в изолированную камеру дает возможность обо­ рудовать в ней небольшое теплоизолированное отделе­

47

ние с повышенной влажностью воздуха [28J. Дно отде­ ления выполнено в виде поддона, куда по дренажной трубке стекает талая вода на приемного бункера льдо­ генератора. Испарение этой воды и создает повышенную влажность. Воздух во все камера нагнетается одним вентилятором, причем температурные режимы выбраны

так, что лед в бункере слегка подтаивает.

В холодильнике фирмы^То5/7 iS d " отделение повы­ шенной влажности расположено вверху плюсовой камеры и представляет собой пластмассовую коробку с прозрач­ ной дверкой. Нагнетаемый холодный воздух обдувает эту коробку. Испарение влаги из продуктов обусловли­ вает повышенную влажность внутри коробки—отделения.

Поддержание повышенной влажности во всем объеме плюсовой камеры осуществлено в модели R -5180 FM (рис.9) фирмы „ H itQ C h i" емкостью 170 л, поступившей в продажу в 1971 г. [29] (объем низкотемпературного отделения - 31 л). Низкотемпературная камера находит­ ся в верхней части холодильника. Плюсовая камера, из­ готовленная из полистирола, со Стороны теплоизоляции частично окружена трубками, по которым циркулирует холодный воздух. Изменяя соотношение между объемом холодного воздуха, подаваемого непосредственно внутрь плюсовой камеры, и объемом воздуха, циркулирующего по трубкам, можно регулировать влажность в камере. Используя датчик влажности ( нейлоновое волокно, во­ лос или хлористый литий), можно автоматически поддер­ живать заданный режим влажности.

Для обеспечения необходимой температуры количест­ во тепла в плюсовой камере, отводимое поверхностью камеры, окруженной трубками, должно быть равно теплопритоку извне. Этим обусловливается и требование к площади поверхности камеры, которую следует окружать трубками. Для получения в камере относительной влаж­ ности 80% и температуры 2°С необходимо окружать труб­ ками около 40% поверхности камеры.

Механизм регулирования влажности представляет со­ бой заслонку с рукояткой. Перемещая заслонку, можно плавно изменять количество воздуха, поступающего в охлаждающие трубки. При правом положении рукоятки

48

Рис.9. Продольный разрез холодильника модели

R-5190f Л7 с регулируемой влажностью:

1 - холодильная камера;

2 - морозильная камера;

3 - двигатель вентилято­ ра; 4 - вентилятор; 5 - решетка вентилятора; 6 - дверца морозильной ка­ меры; 7 - отверстие в боковой стенке; 8 -теп ­ лоизоляционная перегород­ ка; 9 - отверстие для входа холодного воздуха внутрь камеры; 10 - двер­ ца холодильной камеры; 11 - полки; 12 - сосуд для фруктов; 13 - поддон для талой воды; 14 - компрессор; 1S - дренаж­ ная трубка; 16 - задняя трубка; 17 - испаритель;

18 - конденсатор

весь холодный воздух направляется в трубки. Пройдя механизм регулирования, влажности, воздух разделяется на два потока и попадает в левую и правую боковые трубки. Циркулируя в этих трубках, воздух косвенно, посредством теплопередачи через стенки камеры, охлаж­ дает плюсовую камеру. Затем по специальному воздуховоду нагревшийся воздух подсасывается к испарителю. В этом случае влажность в плюсовой камере будет наи­ высшей .

При левом положении рукоятки холодный воздух че­ рез специальное отверстие поступает непосредственно внутрь плюсовой камеры и влажность в ней существенно понижается.

Преимущества подобной конструкции с точки зрения

49

сохранения качества продуктов очевидны. Кроме того, поскольку влажный воздух плюсовой камеры не посту­ пает на испаритель, интенсивность образования снегово­ го покрова на испарителе замедляется. Теплопотерн в результате косвенного охлаждения повышают расход электроэнергии.

АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ ХОЛОДИЛЬНИКОВ

Наиболее важной функцией автоматизации является регулирование температуры.

Применяются дза способа регулирования температу­ ры - прямой и косвенный. Прямой способ заключается в поддержании постоянной температуры воздуха, причем

датчик регулятора температуры размещается в холодиль­ ной камере, косвенный - в поддержании постоянной тем­ пературы кипения или, что почти то же самое, постоян­ ной температуры поверхности испарителя.

Оба способа имеют как достоинства, так и недостат­ ки. Косвенный способ регулирования температуры приме­ няется при конвективном охлаждении холодильной каме­ ры практически повсеместно. Прямой используется обыч­ но в холодильниках с принудительной циркуляцией воз­ духа, когда температура в обеих камерах регулируется путем изменения количества подаваемого в них холодно­ го воздуха.

В холодильниках с конвективным охлаждением приня­ то двухпозидионное регулирование путем включения и выключения электр одвигателя компрессора. Включение происходит, когда температура чувствительного элемен­ та или датчика достигает верхнего предела - температуры включения, выключение — когда температура чув­ ствительного элемента или датчика достигает нижнего предела - температуры выключения. Разность этих тем­ ператур называется дифференциалом прибора.

При прямом методе регулирования дифференциал ггрибора должен быть равен или меньше допустимой ампли-

50