Рекламный блок сверху




Бытовой холодильник. Как он работает.

Большинство домашних мастеров без проблем берутся ремонтировать утюги, чайники, пылесосы, стиральные машины, компьютеры и т.п., но пасуют перед таким привычным бытовым холодильником.
Главная причина такой боязни - незнание принципа работы холодильника и непонимание происходящих в нем процессов.
Попробуем ликвидировать этот пробел в знаниях. Тем более, что все не так уж и сложно!

Свеча Давайте начнем издалека.
Для начала, вникнем в суть самого явления: "охлаждение продукта в холодильнике".
Представим себе, что мы решили нагреть свои ладони возле горящей свечи.
Какой физический процесс будет при этом происходить?
Ответ прост: температура пламени высокая и тепло, естественным образом, будет передаваться более холодным рукам. Ведь тепло ВСЕГДА переходит от источника с более высокой температурой к телу с более низкой температурой.

А сможете ли вы представить себе ситуацию, при которой, поднеся руки к горящей свече, наши ладони будут охлаждаться, а пламя свечи станет еще горячее? Т.е., чтобы тепло пошло от холодного тела к теплому. Ответ однозначный: это не возможно!

Так то оно, конечно, так. Но, ведь именно в холодильнике и происходит этот невозможный процесс!

Не верите? Давайте анализировать.

Предположим, мы купили куриную тушку и положили её в холодильник, ожидая, что она остынет там где-то до 2°С. И это действительно произойдет. Другими словами, холодильник отберет тепло у тушки с температурой 2°С. Что же он сделает с этим теплом? Да отдаст его в "окружающую среду" - в комнату где он стоит - в нашу кухню.

Перенос тепла

Но, ведь температура воздуха на кухне около 25°С! Таким образом, холодильник выполнит процесс, который не возможен в естественных условиях: перенос тепла от источника с низкой температурой (тушка курицы) к источнику с высокой температурой - воздух на кухне.

Увы, за удовольствие надо платить! Чтобы происходил указанный процесс, надо затрачивать энергию. И мы это делаем, подключая холодильник к электросети.

Любой холодильник, и не только бытовой, имеет всего 4 основных элемента: компрессор, конденсатор, дроссель и испаритель.
Приведем фотографии этих составляющих холодильника, и вы легко найдете их в своем агрегате.

Вот так выглядит наиболее типичный компрессор:

Компрессор

А вот варианты конденсатора:

Конденсатор

Функцию дросселя в бытовом холодильнике исполняет так называемая капиллярная трубка - медная трубка с диаметром отверстия где-то вокруг 1мм:

Трубка капиллярная

Естественно, ее нужен не рулон, а 0,5-5м.
А здесь показано несколько конструктивных исполнений испарителя:

Испаритель

Уверен, вы все это прекрасно видели, но, просто, не знали, как это называется "по-научному".

Как видите, и конденсатор, и испаритель это просто теплообменники, и конструктивно они могут быть выполнены как угодно. В конце концов, если вместо них вы поставите батареи центрального отопления, то холодильник также будет работать - хуже, или лучше - это другой вопрос.

Все указанные элементы холодильной машины взаимоувязаны трубками и по ним циркулирует так называемая легкокипящая жидкость - холодильный агент.
Что же такое легкокипящая жидкость?
Вначале несколько слов о температуре кипения жидкостей вообще.
Мы прекрасно знаем, что вода кипит при 100°С. Хозяйки знают, что масло в сковородке кипит при 150-300°С - разное масло - по разному. Чтобы вскипятить ртуть достаточно нагреть ее до 367°С.
А более низкие температуры? Сколько угодно. Например, температура кипения спирта 78°С, эфира - 35°С. "На слуху" температура кипения жидкого азота - (-196°С). Экологически грязный холодильный агент фреон-12, которого еще полно в старых холодильниках, кипит при температуре (-30°С), а современный, экологически безопасный R600а - при температуре (-12°С).
Вот именно те вещества, которые кипят при низких температурах и будут называться легкокипящими жидкостями.

Сейчас самое время сделать одну очень существенную оговорку: все приведенные выше температуры кипения будут действительные только при атмосферном давлении! Что это означает? Вспоминаем школьный курс физики: температура кипения вещества зависит от давления. Чем выше давление, тем выше температура кипения. И наоборот.
Пример. Все мы знаем, что чем выше в горы, тем ниже атмосферное давление. И если вы, забравшись на Эверест, решите вскипятить воду, то она закипит у вас при температуре гораздо ниже, чем 100°С - может градусов 70-80 - смотря как высоко вам удастся забраться.

Чтобы вскипятить воду при температуре ниже 100°С вовсе не обязательно залезать высоко в горы. Достаточно поместить ее в герметичный сосуд и откачивать из него воздух каким либо насосом, тем самым снижая давление. Так можно заставить кипеть воду при более низкой температуре - вплоть до 0°С!

Представим себе картинку: на столе стоит прозрачный сосуд с водой, из которого откачивается воздух, и вода в нем закипает без подогрева! Зрелище неописуемое! Но самое интересное - впереди.

Как вы думаете, что произойдет с кипящей водой в сосуде после непродолжительного ее кипения? Почти чудо: вода замерзнет!!!
Почему замерзла вода?
Снова обращаемся к школьному курсу физики: процесс кипения жидкостей сопровождается поглощением значительного количества тепла! Не совсем понятно?
Еще пример.
Ситуация. Мы поставили чайник с водой на газовую горелку и кипятим воду. Как бы сильно мы не включали горелку, и как бы долго мы не кипятили воду, мы никогда не сможем ее нагреть свыше 100°С! Куда же тогда девается огромное количество тепла от горелки? Все тепло уходит на образование паров!
Таким образом, для парообразования нужно большое количество тепла. Другими словами, чуточку перефразируем, процесс парообразования сопровождается поглощением большого количества тепла! Здесь, кстати будет вспомнить, и наши личные впечатления: жарким летом, выходя из водоема с теплой водой, становится прохладно. Причина та же: вода, испаряясь, поглощает тепло из нашего тела.

Так почему же замерзла вода в сосуде, в котором создали разряжение? Все верно - вода, закипая при низком давлении, потребляет много тепла. Из окружающего воздуха оно не успевает поступать и вода, охлаждаясь, замерзает.

А, интересно, что будет происходить с теплом в процессе обратном процессу кипения - процесс конденсации - когда пар будет превращаться в жидкость? Ответ напрашивается сам собой: процесс конденсации сопровождается выделением большого количества тепла!

Именно эти физические явления и используются в холодильной машине: в испарителе кипит холодильный агент, в конденсаторе он конденсируется.

Так как же взаимоувязаны элементы холодильного агрегата, и что в них происходит? Смотрим схему холодильного агрегата бытового холодильника:

Схема холодильного агрегата

Для начала, будем считать, что в испарителе уже находится жидкий холодильный агент с низким давлением и при низкой температуре - допустим при температуре (-25°С).

Нашу тушку птицы мы положим в холодильник, предположим, при температуре +10°С. Таким образом в охлаждаемом объеме (в холодильной камере) находится тушка с температурой +10°С и испаритель, внутри которого есть холодильный агент с температурой (-25°С). Естественно, температура в охлаждаемом объеме будет выравниваться и будет проходить теплообмен: тепло от тушки будет передаваться к холодильному агенту в испарителе. Тем самым, тушка птицы будет остывать, а холодильный агент в испарителе, воспринимая тепло, будет кипеть.

Образовавшиеся при кипении холодильного агента пары из испарителя будут отсасываться компрессором. Тем самым компрессор будет поддерживать в испарителе низкое давление, не давая возможности повыситься температуре кипения холодильного агента.
Что же делает компрессор с всасываемыми парами холодильного агента? Он их сжимает до высокого давления! А, вспомним, при сжатии газов температура их повышается - можете вспомнить процесс накачки шины велосипеда - нижняя часть ручного насоса становится горячей. Так и в компрессоре холодильника - температура холодильного агента на выходе из компрессора может достигать 90-130°С!

Из компрессора, по трубке, горячие пары холодильного агента с высоким давлением поступают в конденсатор, где начинают охлаждаться, отдавая тепло окружающей среде - воздуху в кухне, где стоит холодильник. Холодильный агент в конденсаторе вначале просто остывает, а затем и конденсируется - становится жидким. В конце концов на выходе из конденсатора соберется один теплый (не горячий!) холодильный агент - температура порядка 35-45°С.

Этот жидкий холодильный агент с высоким давлением по следующей трубке поступает в дроссель - капиллярную трубку. Что же такое дроссель? Элементарно: резкое сужение. Вспомним, диаметр капиллярной трубки всего 1мм! Естественно, пока жидкий холодильный агент "протиснется" через такую тонкую трубку давление его очень сильно упадет и в испаритель он уже поступит с низким давлением. Но, самое замечательное, то, что одновременно с падением давления холодильного агента в дросселе происходит и снижение его температуры! Т.е. в испаритель поступает жидкий холодильный агент с низким давлением и с низкой температурой. Тем самым этот холодильный агент пополнит испаритель, из которого в начале цикла компрессор откачал испарившиеся пары.

Испаритель снова наполнен холодным холодильным агентом с низким давлением и готов охладить следующий продукт!

Вот, кажется, и все. Не так уж сложно. Правда?

Еще интересная информация:

Бытовой холодильник. Какие они бывают.
Бытовой холодильник. Что такое "No Frost", "Frost Free" и "Full no Frost"
Бытовой холодильник. Размораживаем правильно.




Статья является интеллектуальной собственностью автора и защищена законом Украины "О защите авторских прав". Использование статьи без разрешения Автора, является уголовно наказуемым деянием. Все статьи сайта находятся под зашитой системы депонирования - при перепечатывании ссылка на сайт http://dizainremont.com/ обязательна.






Комментарии:




Рекламный блок в левой колонке

Рекламный блок в левой колонке