Курсовая работа: Холодильник

Охлаждение посредством поглощения внешнего теп­ла при кипении летучих жидкостей осуществляется холо­дильными машинами. Свойство тел поглощать внешнее тепло при их сублимации используется для охлаждения так называемым сухим льдом. Наиболее распространен­ным в настоящее время является охлаждение холодиль­ными машинами.

Более широкое применение получили различные способы машинного охлаждения.

Простейшим из таких способов является способ дросселирования сжатых газов. Если газ при температуре окружающей среды подвергнуть сильному сжатию, а затем обеспечить процесс адиабатического расширения при резком понижении давления, то температура газа понизится и его можно использовать в качестве охладителя

Однако получение низких температур таким способом связано с большими энергетическими затратами.

Одним из способов машинного охлаждения является охлаждение вихревым эффектом. Этот способ осуществляется в вихревой трубке Ранка, представляющей собой цилиндрическую трубку небольшой длины, внутренняя полость которой разделена на две полости диафрагмой с центральным отверстием. Через сопло, расположенное в непосредственной близости от диафрагмы и направленное по касательной к внутреннему диаметру, в трубу подается сжатый воздух температуры окружающей среды. При завихрении воздуха в центре трубы создается разряжение и соответственно понижается температура. Холодный воздух с tх через отверстие диафрагмы выходит в охлаждаемую среду. Значительная часть кинетической энергии завихрения воздуха расходуется на трение в его внешних слоях, вследствие чего воздух в этих слоях нагревается.

Нагретый до температуры воздух выходит в окружающую среду через регулировочный дроссельный вентиль.

Температура холодного и горячего потоков воздуха зависит от конструкции и параметров трубки, от начальных параметров поступающего воздуха (его влажности, температуры и давления), от соотношения масс потоков, регулируемых дроссельным вентилем. При работе вихревой трубки на сухом воздухе с начальным давлением 0,5 мН/м² , температурой 20°С и массовой доле холодного потока 0,3-0,35 температура холодного потока может достигать 50°С.

Однако, низкая экономичность термодинамических процессов, происходящих в вихревой трубке, вследствие их необратимости и значительных потерь на трение, ограничивает практическую возможность использования вихревого эффекта в бытовых холодильниках.

В настоящее время наибольшее распространение в бытовой холодильной технике получили так называемые паровые холодильные машины (агрегаты) компрессионного и абсорбционного действия. В качестве рабочего вещества в них используют жидкости, кипящие при отрицательных температурах.

Принцип действия основан на том, что теплота охлаждаемой жидкости передается жидкому хладагенту и расходуется на его парообразование при отрицательной температуре. Пары хладагента подаются в теплообменный аппарат, расположенный в окружающей среде, где они отдают поглощенное тепло и превращаются в жидкость.

Жидкий хладагент вновь возвращается в охлаждаемую среду и этот круговой процесс повторяется.

Таким образом, в этих холодильных машинах рабочее вещество не расходуется, а только циркулирует в герметичной системе, изменяя свое агрегатное состояние. Это позволяет получать необходимое охлаждение в течение длительного времени при небольшом количестве рабочего вещества.

Принципиальное отличие компрессионных паровых холодильных машин от абсорбционных машин заключается в том, что во-первых циркуляция рабочего вещества осуществляется при работе компрессора, а во вторых вследствие процесса абсорбции и работы термонасоса.

Все более широкое применение получает термоэлектрическое охлаждение, основанное на явлении Пельтье.

Сущность явления заключается в том, что при пропускании постоянного тока через цепь, состоящую из термоэлементов, одни спаи охлаждаются, поглощая тепло из окружающей среды, а другие нагреваются, отдавая тепло окружающей среде.

Таким образом, роль хладагента в термоэлектрическом холодильнике выполняет электрический ток, который переносит тепло от холодных спаев к горячим.

Простота процесса охлаждения, а соответственно, и конструкции термоэлектрических холодильников делают термоэлектрическое охлаждение весьма перспективным для применения в быту.

Кроме перечисленных способов искусственного охлаждения имеются и другие способы, но они не имеют практического применения в холодильниках бытового назначения.

1.3.Классификация

Современные бытовые холодиль­ники и морозильники — это сложные бытовые приборы, работа­ющие в специфических условиях — в жилых (кухонных) поме­щениях, поэтому к ним предъявляют высокие требования: фун­кционирование в автоматическом режиме, пользователь, если и выполняет, то только простейшие операции по уходу за ними; минимальный уровень шума; высокий уровень надежности; пол­ная безопасность функционирования; возможно малые габарит­ные размеры при определенной полезной вместимости, неболь­шая стоимость и малые эксплуатационные расходы.

По типу холодильной машины бытовые холодильники быва­ют компрессорными (охлаждаемые компрессорной холодильной машиной), абсорбционными (охлаждаемыми абсорбционной хо­лодильной машиной) и полупроводниковыми (охлаждаемые по­лупроводниковыми батареями), а морозильники — компрессор­ными и абсорбционными.

Компрессорные холодильники составляют значительную долю в ассортименте бытовой холодильной техники — свыше 90 %.

По способу установки холодильники подраз­деляются на напольные, настенные и встроенные.

Напольные холодильники, устанавливаемые на полу помещения, являются самым массовым типом холодиль­ников и в нашей стране и за рубежом. Среди них можно выделить модели, выполненные в виде столика; высота их такая же, как и ку­хонных столов — 850 мм, а сверху имеется изготовленная из специального вида пластика сервировочная поверх­ность для размещения кухонной утвари и продуктов. Настенные холодильни­ки, подвешиваемые к стене помещения, не занимают площади пола, что важно для малогабаритных квар­тир

Встроенные холодильни­ки — аппараты, входящие в конструкцию мебельного блока и заключенные в об­щую с ним оболочку. Блок может быть кухонным или гостиным, как, например, сервант и бар.

По климатическим условиям эксплуатации холодильники делятся на изделия исполнений У и Т. Первые холодильники предназначены для эксплу­атации в районах с умеренным климатом, т. е. на тер­ритории, где средний из ежегодных абсолютных макси­мумов температуры воздуха не превышает 40° С, а сред­ний из минимумов ниже —45° С. К районам с умеренным климатом относится большая часть территории Совет­ского Союза и европейских стран. Изделия исполнения У, эксплуатируемые в жилых помещениях, должны обес­печивать требуемые параметры при температуре окружа­ющего воздуха от 10 до 35° С. ГОСТ 16317—70 «Холо­дильники бытовые электрические» предусматривает бо­лее узкий диапазон значений климатических факторов: 16—32° С; предельное значение температуры окружаю­щего воздуха при эксплуатации* этим стандартом не ого­варивается. Обычно для изделий исполнения У верхнее предельное значение принимается равным 40°С.

Холодильники исполнения Т эксплуатируются в рай­онах с тропическим климатом, к которым относятся Ближний и Средний Восток, Индия, Индонезия, Вьетнам, значительная часть Африки и Латинской Америки, Куба, юго-восток и дальний запад США и ряд других районов. В России холодильники в тропическом исполнении изго­тавливаются для экспорта в указанные страны. Для из­делий исполнения Т, эксплуатируемых в жилых помеще­ниях, предельные и рабочие значения температур окружающего воздуха совпадают: от 10 до 45°С; Междуна­родной организацией по стандартизации (ИСО) и СЭВ установлен температурный диапазон от 18 до 43°С. К хо­лодильникам в тропическом исполнении предъявляются повышенные требования в отношении применяемых ма­териалов, защитных покрытий, заземления, герметиза­ции шкафа и проборов автоматики.

По функциональному признаку различают холодильники для хранения свежих продуктов и свежих и замороженных продуктов. Аппараты для хранения све­жих продуктов не имеют низкотемпературного отделения. Они выпускаются в незначительном количестве в некото­рых странах. Возможность хранения замороженных про­дуктов обеспечивается только в том случае, если в низко­температурном, отделении поддерживается температура не выше —6°С; чем ниже температура в отделении, тем длительнее срок хранения.

В соответствии с международными и отечественными стандартами принято деление холодильников на три ка­тегории: для краткосрочного (несколько дней) хранения замороженных продуктов — температура не выше —6°С; для среднесрочного хранения (до двух недель) — темпе­ратура не выше —12°С; для длительного хранения (до трех месяцев) — температура не выше —18°С. Соответ­ственно маркируют холодильники одной, двумя или тремя звездочками. Модели с двумя и тремя звездочками назы­ваются двухтемпературными. В США, Канаде и Австралии марки­ровка звездочками не применяется. По стандартам этих стран двухтемпературные холодильники должны обеспе­чивать в низкотемпературном отделении температуру не выше —15° С.

По конструктивному исполнению двух­температурные холодильники бывают однокамерные, двухкамерные и многокамерные. В двухкамерных имеет­ся теплоизоляционная перегородка между низкотемпе­ратурным и плюсовым отделениями; каждое отделение снабжено отдельной дверью. Многокамерные холо­дильники имеют для хранения различных продуктов несколько (по крайней мере три) камер с отдельными дверьми.