- Колотун-дрдр-машина
-
Внутренность современного холодильникаХолоди́льник — устройство, поддерживающее низкую температуру в теплоизолированной камере. Применяется обычно для хранения пищи или предметов, требующих хранения в прохладном месте (лекарства, косметика). Бытовой холодильник имеется почти в каждой семье. Работа холодильника основана на использовании теплового насоса, переносящего тепло из рабочей камеры холодильника наружу, где оно рассеивается во внешнюю среду. Существуют также промышленные холодильники, объём рабочей камеры которых может достигать десятков и сотен кубометров, они используются, например, на предприятиях общественного питания, мясокомбинатах, промышленных производствах.
Холодильники могут подразделяться на 2 вида: среднетемпературные камеры для хранения продуктов и низкотемпературные морозильники. Однако в последнее время наибольшее распространение получили двухкамерные холодильники, включающие в себя оба компонента. Первые двухкамерные холодильники были выпущены фирмой Дженерал Электрик.
Объём холодильника обычно измеряется в литрах.
История создания
Холодильник, заполняемый льдомХотя помещения для хранения продуктов, наполняемые льдом, появились ещё несколько тысяч лет назад, первое бытовое охлаждающее устройство появилось только в середине XIX века. Работало оно при заполнении льдом, периодически требующим замены.
14 июля 1850 года американский врач Джон Гори впервые продемонстрировал процесс получения искусственного льда в созданном им аппарате. В своем изобретении он использовал технологию компрессионного цикла, которая применяется в современных холодильниках, а сам аппарат мог служить одновременно морозильником и кондиционером. [1]
В 1857 году австралиец Джеймс Харрисон стал применять холодильные камеры, работающие с использованием компрессора, в пивоваренной и мясообрабатывающей промышленности.
В 1857 году был создан первый железнодорожный вагон-холодильник.
Первый бытовой холодильник был создан в 1913 году. Как и промышленные холодильники, он работал с использованием принципа теплового насоса. В первых бытовых холодильниках в качестве охлаждающей жидкости использовались достаточно токсичные вещества.
Первая получившая широкое распространение модель холодильника Monitor-Top была произведена фирмой General Electric в 1927 году.
Распространение бытовых холодильников
General Electric продала более 1000000 экземпляров Monitor-Top. С 1930 г. в качестве хладагента в бытовых холодильниках применяются фреоны. В 1940-е годы в холодильниках появляются морозильные отделения, также возникают обособленные морозильные шкафы. В 1950-60-е годы на рынок выходят холодильники с функцией размораживания. В СССР первые образцы бытового холодильника производятся в 1937 г. Серийный выпуск начался в 1939 г. (до начала Великой Отечественной войны выпущено несколько тысяч экземпляров). Массовое производство запущено в 1950 г. В США к 1962 году холодильники имело 98,3% семей, в Италии — 20%, а в СССР — 5,3% семей.[2]
Типы холодильников
- Компрессионный
- Абсорбционный
- Термоэлектрический
- С вихревыми охладителями
Принцип действия компрессионного холодильника
Теоретической основой, на которой построен принцип работы холодильников, является второе начало термодинамики. Охлаждающий газ в холодильниках совершает так называемый обратный цикл Карно. При этом основная передача тепла основана не на цикле Карно, а на фазовых переходах — испарении и конденсации. В принципе возможно создание холодильника использующего только цикл Карно, но при этом для достижения высокой производительности потребуется или компрессор, создающий очень высокое давление, или очень большая площадь охлаждающего и нагревающего теплообменника.
Основными составляющими частями холодильника являются:
- компрессор, получающий энергию от электрической сети.
- конденсатор, находящийся снаружи холодильника
- испаритель, находящийся внутри холодильника
- терморегулирующий расширительный вентиль, ТРВ, являющийся дросселирующим устройством
- хладагент, циркулирующее в системе вещество с определёнными физическими характеристиками.
Хладагент под давлением через дросселирующее отверстие (капилляр или ТРВ) поступает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости и превращение ее в пар. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, за счёт чего происходит охлаждение внутреннего пространства холодильника.
Компрессор засасывает из испарителя хладагент в виде пара, сжимает его, за счёт чего температура хладагента повышается и выталкивает в конденсатор.
В конденсаторе, нагретый в результате сжатия хладагент остывает, отдавая тепло во внешнюю среду, и конденсируется, то есть превращается в жидкость. Процесс повторяется вновь.
Таким образом, в конденсаторе хладагент под воздействием высокого давления конденсируется и переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе под воздействием низкого давления вскипает и переходит в газообразное, поглощая тепло.
Терморегулирующий вентиль (ТРВ) необходим для создания необходимой разности давлений между конденсатором и испарителем, при которой происходит цикл теплопередачи. Он позволяет правильно (наиболее полно) заполнять внутренний объем испарителя вскипевшим хладагентом. Пропускное сечение ТРВ изменяется по мере снижения тепловой нагрузки на испаритель, при понижении температуры в камере количество циркулирующего хладагента уменьшается. Капилляр — это аналог ТРВ. Он не меняет свое сечение, а дросселирует определенное количество хладагента, зависящее от давления на входе и выходе капилляра, его диаметра и типа хладагента.
При достижении необходимой температуры температурный датчик размыкает электрическую цепь и компрессор останавливается. При повышении температуры (за счёт внешних факторов) датчик вновь включает компрессор.
Принцип действия абсорбционного холодильника
В абсорбционном водоаммиачном холодильнике используется свойство одного из широко распространённых хладагентов — аммиака — хорошо растворяться в воде (до 1000 объёмов аммиака на 1 объём воды). В этом случае требуемое для любого испарительного холодильника удаление газообразного хладагента из змеевика испарителя осуществляется путём поглощения его водой, раствор аммиака в которой, далее, должен быть перекачан в специальную ёмкость (десорбер / генератор) и там подвергнут разложению на аммиак и воду путём нагрева. Пары аммиака и воды из неё, под давлением поступают в устройство разделения (ректификационная колонна), где происходит отделение воды от паров аммиака. Далее практически чистый аммиак попадает в конденсатор, где, охлаждаясь, конденсируется и через дроссель снова поступает в испаритель для испарения. Такая тепловая машина может использовать для перекачки раствора хладагента разнообразные приспособления, например, в том числе и струйные насосы, и не иметь движущихся механических частей. Помимо аммиака и воды, могут использоваться и другие пары веществ — например, раствор бромистого лития, ацетилен и ацетон. Преимущества абсорбционных холодильников — бесшумность работы, отсутствие движущихся механических частей, возможность работы от нагрева прямым сжиганием топлива, недостаток — плохие удельные показатели холодопроизводительности на единицу объёма.
Принцип действия термоэлектрического холодильника
Термоэлектрический холодильник строится на элементах Пельтье, бесшумен, но большого распространения не получил из-за дороговизны охлаждающих термоэлектрических элементов. Тем не менее, небольшие автомобильные холодильники и кулеры питевой воды часто делаются с охлаждением от элементов Пельте.
Принцип действия холодильника на вихревых охладителях
Охлаждение осуществляется за счёт расширения предварительно сжатого компрессором воздуха в блоках специальных вихревых охладителей . Распространения не получил из-за большой шумности, необходимости подвода сжатого (до 10-20 Атм) воздуха и очень большого его расхода, низкого КПД. Достоинства — большая безопасность использования, так как не используется электричество и нет ни движущихся механических частей, ни опасных химических соединений в конструкции; долговечность, надёжность.
Примечания
- ↑ Иван Мацарский. ДЖОН ГОРИ ИЗОБРЕЛ ХОЛОДИЛЬНИК, или о том, как была уничтожена индустрия по продаже льда. Газета «Бизнес» (2005). Проверено 21 мая 2009.
- ↑ Жирнов, Е. Жертвы холодильной войны. Деньги. № 38(644) (2007). Проверено 8 мая 2009.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation. 2010.
