Устройство холодильников
Компрессионные холодильники выпускаются со шкафом различной формы. Шкаф изготавливается из листовой стали, пластмассы, реже ‑ дерева. Конструктивно корпуса шкафов отличаются в зависимости от типа шкафа (напольный, настенный, настольный), а также от способа ввода испарителя в камеру при установке холодильного агрегата.
В большинстве случаев корпус холодильного шкафа состоит из металлического каркаса. Каркас обрамляет конструкцию теплоизоляционного материала из пенопористого полистирола или синтетического волокна. Снаружи такой корпус облицовывают стальными штампованными листами, а внутрь вставляют холодильную камеру из пластмассовых панелей, закрывающих со всех сторон внутренний слой теплоизолирующего материала. Трубопроводы холодильного агрегата прокладывают между стенками корпуса и камеры под облицовочными накладками. Все наружные монтажные и декоративные крышки, люки теплоизолируют, а все неплотности и щели тщательно промазывают герметиком.
Холодильник «Ярна-3» КШ-160 (рис. 2) выполнен в виде шкафа напольного типа. Верхняя плоскость шкафа покрыта декоративно-слоистым пластиком и окантована алюминиевой планкой. Корпус холодильника цельноформованный из теплоизоляционного материала ‑ пенополистирола. Внутренний шкаф изготовлен из ударопрочного полистирола. Металлический корпус холодильника покрыт белой эмалью. Температурный режим в холодильной камере поддерживается терморегулирующим реле типа ТРХ-2КО.
Под испарителем 8 холодильного агрегата размещен поддон 7 с отверстием для стока воды через специальную воронку 6 и трубку в емкости 4 и 3, каскадно расположенные на конденсаторе 5. Между двумя циклами оттаивания талая вода из этих емкостей за счет теплоты конденсатора испаряется.
Компрессор 1 холодильного агрегата типа ФГ-0,14 с внутренней подвеской расположен в нижней части сзади холодильника. На корпусе компрессора установлено пускозащитное реле типа РПЗ-23.
Конденсатор 5 листотрубный, изготовлен в виде стального листа закрепленного на трубках змеевика.
Внутренняя панель двери изготовлена из ударопрочного полистирола с тремя съемными полками-барьерами и с нижним неподвижным барьером. Запирание двери осуществляется уплотнителем с магнитной вставкой.
Холодильная камера. Холодильные камеры (внутренние шкафы) изготовляют из металла или пластмассы.
В последнее время получили распространение пластмассовые холодильные камеры из ударопрочного полистирола. Такие камеры изготовляют методом вакуум-формования из листового полистирола толщиной 4…6 мм или литьевыми методами с использованием гранулированного полистирола.
Рисунок 2 ‑ Устройство холодильника «Ярна-3» (вид сбоку):
1 ‑ Мотор-компрессор; 2 ‑ осушительный патрон; 3, 4 – емкости
для воды; 5 ‑ конденсатор; 6 ‑ воронка для слива воды;
7 ‑ Поддон; 8 ‑ испаритель
Теплоизоляционные материалы. Теплоизоляцию применяют для защиты холодильной камеры от проникновения тепла окружающей среды. Теплоизоляцию прокладывают между стенками, верхом и дном холодильного шкафа и холодильной камеры, а также под внутренней панелью двери. Основным свойством теплоизоляционного материала является низкая способность проводить тепло. Основным требованием к теплоизоляции является малая гигроскопичность и малое водопоглощение. Теплоизоляция должна быть также механически прочна. В основном в качестве теплоизоляционных материалов используют стекловолокно, минеральный и шлаковый войлок, пенополистирол и пенополиуретан.
Стекловолокно ‑ теплоизоляция в виде рулона определенной толщины. Волокно состоит из тонких коротких стеклянных нитей, обработанных для связки различными смолами. Для бытовых холодильников применяют стекловолокно с толщиной нитей 10…12 микрон или суперволокно с толщиной нити не более 6 микрон. Толщина слоя теплоизоляции из стекловолокна должна быть в пределах 50…80 мм.
Минеральный и шлаковый войлок получают соответственно из минеральных горных пород и металлургических шлаков. Толщина нитей и толщина слоя теплоизоляции такие же, как и у стекловолокна.
Пенополистирол получают из стирола. После гранулирования стирола в автоклаве теплоизоляция в виде плит идет на изготовление формы для холодильной камеры. В корпус холодильника сначала устанавливают полистироловую форму, а затем холодильную камеру. Теплоизоляция из пенополистирола обладает хорошим теплоизолирующим свойством и поэтому толщина теплоизоляции меньше, чем из стекловолокна.
Пенополиуретан состоит из жидких смол и вспенивающего агента ‑ фреон-11. Теплоизоляция шкафа холодильника получается в результате смещения смол, при этом происходит их вспенивание с последующим затвердением. Таким образом, простенки в шкафу становятся заполненными твердым материалом с мелкими закрытыми порами, в которых находится фреон-11. Теплоизоляционные качества пенополиуретана очень высоки. Пенополиуретановая теплоизоляция толщиной 35 мм равнозначна теплоизоляции из стекловолокна толщиной 70 мм.
Затворы дверей. В бытовых холодильниках сейчас используются только магнитные затворы. Они просты по устройству, надежны в эксплуатации, позволяют использовать тонкостенные поливинилхлоридные дверные уплотнители.
Магнитные затворы бывают двух типов: с жестким магнитом, который крепят на внутренней панели двери, и в виде эластичной магнитной вставки, помещаемой внутри дверного уплотнителя.
Магнитные затворы с одним или двумя магнитами, закрепленными на двери со стороны, прилегающей к шкафу, устанавливают в холодильниках малой емкости.
В холодильниках емкостью более 120 л устанавливают магнитные затворы с гибкой магнитной вставкой. Эластичный магнит вставляют в уплотнитель на внутренней панели двери, при закрывании она плотно притягивается к металлическому корпусу.
Исходным сырьем для получения магнитных материалов служит феррит бария в смеси с каучуками или полихлорвиниловыми и другими смолами. Изготовленные ленты эластичного магнита намагничивают в магнитном поле на специальных установках. Намагниченные ленты обладают остаточным магнетизмом, достаточным для надежного удержания двери в закрытом состоянии.
Дверные уплотнители. Уплотнитель устанавливают (наклеивают) на внутренней стороне двери, им окантовывают внутреннюю панель двери по всему периметру. Уплотнители изготавливают из пищевой резины и поливинилхлорида. В холодильниках с магнитным затвором уплотнитель притягивается к шкафу с силой притяжения магнита, при этом профиль уплотнителя растягивается.
Холодильный агрегат
Холодильные агрегаты конструктивно разделяются на агрегаты верхнего и нижнего расположения.
Агрегаты нижнего расположения устанавливают в холодильниках напольного типа. Мотор-компрессор располагают в нижней части шкафа холодильника, конденсатор закрепляют на задней стенке холодильника.
Работа холодильного агрегата. Холодильный агрегат включают поворотом ручки терморегулятора по часовой стрелке. Ручку устанавливают в положение, соответствующее необходимому температурному режиму работы холодильного агрегата. При этом замыкается цепь рабочей обмотки электродвигателя, срабатывает пусковое реле, ротор электродвигателя начинает вращаться, а вместе с ним и вал компрессора.
Под действием компрессора 1 (рис. 3) пары хладагента поступают из испарителя в нагнетательный трубопровод 2 и далее в верхнюю часть конденсатора 4. Давление паров фреона равно 6..11 кгс/см2, температура +70…+85оС. Двигаясь по трубопроводу конденсатора, пары хладагента охлаждаются до температуры +35…+40оС, отдавая теплоту окружающему комнатному воздуху, и конденсируются. Жидкий хладагент, стекая вниз, проходит через осушительный патрон 5. Далее хладагент поступает в капиллярную трубку, выполняющей роль регулирующего вентиля, и по мере продвижения в ней переохлаждается в теплообменнике, т.е. в месте соприкосновения капиллярной и всасывающей (идущей из испарителя) трубок.
Поступая из капиллярной трубки в испаритель, жидкий фреон мгновенно испаряется, отнимая тепло от стенок испарителя и окружающего его воздуха. Проходя через теплообменник по капиллярной трубке, жидкий хладагент окончательно охлаждается и в дальнейшем поступает в испаритель. Там при пониженном давлении 0…1 кгс/см2 жидкий хладагент кипит, а образовавшиеся пары расширяются, отнимая тепло от стенок испарителя и окружающего его воздуха и продуктов. Из испарителя газообразный фреон проходит всасывающую трубку (теплообменник), сжимается в компрессоре и через конденсатор, капиллярную трубку вновь поступает в испаритель. Таким образом, цикл работы повторяется.
Рисунок 3 ‑ Холодильный агрегат бытового холодильника: