Схемы холодильных агрегатов бытовых холодильников различных марок

Компрессионные домашние холодильники» Холодильная машина домашнего холодильника (рис. 107, а) состоит из герметичного ком­прессора Км со встроенным электродвигателем Д, змеевикового конденсатора Кд, фильтра Ф (или фильтра-осушителя), капиллярной трубки КТр, реле температуры РТ, пускового и теплового реле TP и РП. Система заряжена (через штуцер Ш) хладоном-12 в количестве 200—300 г так, чтобы жидкий R12 почти полностью заполнял испа­ритель.

Стальной или алюминиевый листотрубный испаритель располо­жен в верхней части шкафа и образует одну или две полочки моро­зильного отделения с температурой —10 Ч—15 °С. В средней части шкафа температура 0—4 °С, а в нижней 2—6 °С.

Капиллярная трубка длиной 3—3, 2 м с внутренним диаметром 0, 8 мм имеет пропускную способность паров около 0, 1 л/с (при раз­ности давлений 8 10⁵ Па), что примерно в 1, 5 раза меньше действи­тельной производительности компрессора. Поэтому при работе компрессора (т_р) давление в испарителе р₀ падает, а давление в кон­денсаторе р_к растет (рис. 107, б). Хладон-12 кипит в испарителе, охлаждая шкаф. Пар отсасывается компрессором и сжимается до давления в конденсаторе, где охлаждается воздухом, конденсируется и через капиллярную трубку поступает в испаритель. В капиллярной

трубке жидкий R12 дросселируется, частично переохлаждаясь хо­лодным паром (всасывающая трубка, припаянная к капиллярной, образует теплообменник). Немного подогретый, но еще холодный пар охлаждает обмотку электродвигателя и из верхней части кожуха засасывается компрессором.

Фильтр служит для предохранения капиллярной трубки от засорения. Он состоит из мелкой латунной сетки или металлокера­мики (бронзовые шарики диаметром 0, 3 мм, спрессованные в конусо­образный столбик). Иногда фильтр монтируют в одном корпусе с осушителем из синтетического цеолита.

Автоматическое регулирование заполнения испарителя через ка­пиллярную трубку обеспечивается за счет самовыравнивания, с увеличением тепловой нагрузки на испаритель уровень жидкости в нем уменьшается от А до А' см. рис. 107, а. При этом уровень в конденсаторе возрастет от Б до Б'. Поверхность тепло­передачи уменьшится, и давление в конденсаторе р_к возрастет, что вызовет увеличение подачи жидкости через КТр. В результате с увеличением нагрузки уровень жидкости в испарителе снизится незначительно. При отклонении от расчетного режима вследствие повышения температуры воздуха (например, от 25 до 35 °С) произ­водительность компрессора уменьшится, а капиллярной трубки — возрастет. Трубка пропускает всю образующуюся в конденсаторе жидкость и начинает пропускать в испаритель пар, отепляя испари­тель.

Поскольку пропускная способность трубки по пару меньше, чем по жидкости, давление р_к начнет расти и снова конденсируется жидкость. Вследствие частичного периодического пропускания пара расход электроэнергии на получение холода возрастает до 10 % по сравнению с оптимальным режимом. Однако, поскольку темпе­ратура в помещениях, где установлены домашние холодильники, колеблется незначительно, перерасход электроэнергии из-за ка­пиллярной трубки небольшой. Преимущества же капиллярной трубки по сравнению с ТРВ или поплавковым регулятором значи­тельные: простота, надежность, облегчение пуска компрессора вслед­ствие выравнивания давлений в конденсаторе и испарителе после остановки компрессора.

Автоматическое регулирование температуры в шкафу осуще­ствляется при помощи реле температуры РТ (типа АРТ-2 или ТРХ-1). Капиллярная трубка РТ крепится к испарителю. При работе ком­прессора температура в шкафу, давление в испарителе и температура кипения понижаются (см. рис. 107, б). Например, при снижении от 3 до 0 °С t₀ снизится от 0 до —18 °С; РТ разомкнет контакты и остановит компрессор. При повышении t_шк и t₀ РТ включает ком­прессор.

Пусковое реле РП (см. рис. 107, в) и тепловое реле TP, смонти­рованные в одном приборе (пускозащитное реле типа РТК-Х) обес­печивают подключение (на долю секунды) пусковой обмотки ПО двигателя Д для его запуска и отключения двигателя при повышен­ной силе тока в обмотках.

Проследим взаимодействие приборов управления и защиты попринципиальной электрической схеме(рис. 107, г ). При замыкании контакта РТ ток пройдет только через рабочую обмотку РОпо цепиВ, РТ, РП, 1ТР, TP, А. Пока ротор двигателя Днеподвижен, сила тока возрастает в 4—5 раз (по сравнению с номинальной). Катушка пускового реле РПвтягивает (вверх) сердечник и замыкает контакт РП, подключая пусковую обмотку ПО. Ротор раскручи­вается, сила тока падает, и контакт РПпод действием пружины размыкается, отключая пусковую обмотку.

При длительной токовой перегрузке двигателя тепловое реле 1ТРнагревается и биметаллическая пластина, прогибаясь, размыкает контакт TPи останавливает компрессор. При остывании нагрева­теля теплового реле компрессор самопроизвольно включается. В РТК-Х на 220 В в отличие от тепловых реле прежних конструк­ций (РТП-1 и др.) имеется второй тепловой элемент 2ТР, устано­вленный только в цепи пусковой обмотки. Если ПОне отключится контактом РП-1, то 2ТРразомкнет контакт TPи остановит ком­прессор.

При закрывании дверцы выключатель ДВ выключает в шкафу лампочку Л. Оттаивание испарителя при нарастании снеговой шубы производят остановкой машины два-три раза в месяц.

Компрессионные домашние холодильники у нас выпускают более 20 заводов (около 40 различных марок). У холодильников ДХ2М («Днепр», «Донбасс» и др.) холодопроизводительность компрессора Qo 175 Вт (V_T= 0, 19 л/с), а теплопритоки — 45—60 Вт. Поэтому коэффициент рабочего времени b= 0, 25ч-0, 30. Компрессор холо­дильника КХ-240 («ЗИЛ — Москва») имеет увеличенный ход поршня (с 14 до 16 мм) и соответственно У_т = 0, 22 л/с и Q₀ = 200 Вт (при 'о = —15, t_K = 30 °С).

Техническая характеристика электродвигателей приведена в табл. 27.

Потребляемая мощность ПО—160 Вт. Расход электроэнергии — от 0, 6 до 1, 9 кВтч/сут. Большие значения относятся к холодиль­никам большей вместимости (200—240 л), при большей загрузке шкафа, при установке реле температуры на более низкую темпера­туру в шкафу (до —2 °С) и при более высоких температурах воздуха.

Абсорбционные домашние холодильники. Принцип действия аб­сорбционных домашних холодильников, как и других абсорбцион­ных холодильных машин, основан на поглощении паров аммиака водой. Однако домашние холодильники существенно отличаются от рассмотренной выше принципиальной схемы абсорбционной машины (см. § 3 гл. 2).

Герметичная система аппаратов и трубопроводов (рис. 108) за­полнена водоаммиачным раствором.

Рис. 108. Схема абсорбционного домашнего холодильника:

1 — генератор-кипятильник; 2 — ректификатор; 3 — конденсатор; 4 — испаритель; 5 газовый теплообменник; 6 — бачок абсорбера; 7 — абсорбер; 8 — жидкостный теплообмен­ник; 9 — термосифон; 10 — бачок для водорода; 11 — электронагреватель

Кроме того, в систему добавлен легкий инертный газ — водород, так что суммарное давление водо­рода и паров аммиака составляет (14-15)10⁵ Па. При включении электронагревателя 11 из водоаммиачного раствора, находящегося в термосифоне Р, выкипает аммиак, унося жидкий раствор в гене­ратор-кипятильник 1, в котором аммиак продолжает выкипать из раствора вследствие подогрева. Пары аммиака и частично пары воды поступают в наклонную трубку — ректификатор 2. Водяные пары конденсируются здесь и стекают обратно в генератор, а пары аммиака идут дальше — в конденсатор 3 и, превращаясь в жидкость в ре­зультате конвективного охлаждения, поступают в испаритель.

В то время как давление аммиака в генераторе при подогреве раствора растет, давление паров аммиака в испарителе падает, так как оставшийся в генераторе слабый раствор попадает через тепло­обменник 8 в верхнюю часть абсорбера 7 и, стекая по трубкам, поглощает пары аммиака, отсасывая их из испарителя. Верхнюю часть испарителя начинает заполнять водород, который из абсорбера попадает в нее через газовый теплообменник 5.

Суммарное давление паров аммиака и водорода в испарителе и абсорбере такое же, как и давление паров аммиака в генераторе. Однако температура испарения аммиака соответствует не суммарному давлению, а парциальному давлению паров аммиака, т. е. (2 -3) 10⁵ Па. Жидкий аммиак поступает из конденсатора в испари­тель постепенно, по мере того, как часть жидкости в испарителе выкипает и отсасывается в абсорбер. Регулирующий вентиль здесь не требуется.

В абсорбционном домашнем холодильнике отсутствует и насос для перекачки раствора из абсорбера в генератор, так как вследствие равенства давления в этих аппаратах жидкость может перемещаться из одного в другой по принципу сообщающихся сосудов. По мере выбрасывания крепкого раствора из термосифона в генератор новые порции раствора из бачка абсорбера снова поступают в термосифон. Накопившийся в генераторе слабый раствор переливается в верхнюю часть абсорбера.

Абсорбционных холодильников выпускается более 20 моделей с вместимостью шкафа от 30 до 100 л. Максимальная мощность на­гревательного элемента у них 90—140 Вт. Большинство холодиль­ников имеют ручное или автоматическое переключение на меньшую мощность (50—100 Вт). В этом случае используется только часть нагревателя. Некоторые модели имеют трехсекционный нагреватель.

Холодопроизводительность машины 25—30 Вт (что примерно равно теплопритокам). Поэтому холодильник работает непрерывно, поддерживая температуру в шкафу 2—4 °С. При снижении тепловой нагрузки вручную или автоматически от реле температуры (АРТ-2) холодильник переключается на меньшую мощность нагревателя, иначе температура снизилась бы до – 2 - 0 °С. Расход электроэнер­гии от 2, 5 до 3 кВт-ч в сутки.

Абсорбционные холодильники с газовым подогревом (типа ХШ—4Г, «Север 6Г») расходуют от 15 до 25 л газа в час. У них предусмотрена защита: когда гаснет пламя газовой горелки, подача газа автоматически прекращается.

Термоэлектрические холодильники. Термоэлектрическое охлажде­ние применено в бытовом холодильнике ТЭХ-40 («Чайка») с шкафом вместимостью 40 л (рис. 109). Дверца шкафа открывается вниз и может служить столиком. В задней стенке холо­дильника установлены две термоэлектрические батареи 3 из 60 по­следовательно соединенных термоэлементов в каждой батарее. Бата­реи отводят теплоту из шкафа через промежуточный алюминиевый блок 2 и отдают его через ребристый радиатор наружному воздуху, продуваемому вентилятором 5 вдоль задней стенки шкафа. Радиатор имеет 18 алюминиевых ребер толщиной 2 мм с шагом 4 мм.

Термобатарея ТБ получает питание (рис. 109, б) от трансформа­тора Тр по схеме двухполу пер йодного выпрямителя, состоящего из двух германиевых диодов Д1 и Д2, дросселя Др и конденсатора С.

Схемой предусмотрено автоматическое поддержание температуры в шкафу от 2 до 5 °С с помощью реле температуры РТ (типа ТРХ-2А) и тепловое реле TP (биметаллическая пластина), которое отключает холодильник при температуре радиатора более 70 °С.

При включении холодильника кнопкой К срабатывает промежу­точное реле 2Р. Контактом 2Р{ оно встает на самопитание, а кон­тактом 2Р₂ включает двигатель вентилятора ДВ и подготавливает цепь 1Р для автоматической работы. При повышении температуры

Риа. 109. Термоэлектрический холодильник ТЭХ-40:

а я* разрез; б mm электросхема; / *■» трансформатор Тр; 2 блок-теплопереход; 3 термо» батарея ТБ; £ ребра батареи; 5 —* вентилятор; 6 —* изоляция; 7 дверца; 8 **• полочки

в шкафу РТвключает IP.Контакт 1Р₁разомкнётся, а контакт 1Р₂замкнется, т. е. включатся обе секции трансформатора. Термобатарея работает на полную мощность (73 Вт). При достижении t_шк = 2 °С РТотключает IP.При этом контакт 1Р₂ отключает одну секцию трансформатора, а через контакт 1Р₁питается только одна секция. Холодопроизводительность батареи вдвое уменьшается, и темпера­тура в шкафу возрастает до 5 °С.