Реферат: Холодильные машины

Надежная герметичность холодильного агрегата обеспечивается тщательным изготовлением отдельных его деталей и узлов, плотным неразъемным соединением их сваркой или твердой пайкой, а также тщательным контролем. Контроль герметичности холодильного агрегата при изготовлении или ремонте осуществляется многократно и различными способами. Предварительная проверка герметичности отдельных узлов и собранного агрегата осуществляется обычно методом опрессовки. В проверяемый узел или агрегат нагнетают сухой воздух или азот под давлением 10¸18 ати. Затем узел погружают в ванну с водой и по выходящим пузырькам определяют места неплотности, которые чаще всего бывают в соединениях. Окончательно герметичность холодильного агрегата проверяют после заправки его маслом и фреоном. Для этого используют специальный электронный течеискателъ, обнаруживающий утечку фреона до 0,5 г в год.

Наличие воздуха в агрегате резко ухудшает его работу. Неконденсируемый воздух на выходе конденсатора перед капиллярной трубкой создает воздушную пробку, которая препятствует поступлению жидкого фреона в испаритель. Вследствие этого повышается давление в системе агрегата, что влечет за собой увеличение потребляемой мощности и расхода электроэнергии. Наличие воздуха в агрегате приводит также к нежелательному окислению масла и коррозии металлических частей.

Наличие в холодильном агрегате воды даже в самых малых количествах (15–20 мг) может серьезно нарушить его работу или вывести из строя. Вследствие плохой растворимости воды во фреоне она может замерзнуть в капиллярной трубке и прекратить поступление фреона в испаритель. Кроме того, вода вызывает порчу масла, коррозию деталей агрегата, особенно клапанов компрессора, разложение изоляции обмоток электродвигателя, засорение фильтра и т.п. Влагу из агрегата при изготовлении или ремонте удаляют путем тщательной сушки как масла и фреона, так и всего собранного агрегата. Перед сушкой все узлы агрегата обезжиривают, так как оставшееся на поверхности деталей масло при температуре свыше 100° С пригорает, образуя прочную пленку.

Сушат холодильные агрегаты в специальных сушильных шкафах, продувая сухим воздухом. При этом вода, попавшая в агрегат, превращается в пар, который затем удаляется сухим горячим воздухом и вакуумированием.

Механические примеси, попавшие в агрегат извне или образовавшиеся в нем, могут засорить капиллярную трубку и нарушить тем самым нормальную циркуляцию хладагента. Вредное влияние попавших в холодильный агрегат влаги и механических примесей устраняется осушительным патроном и фильтром.

Надежность и долговечность работы компрессионного холодильного агрегата во многом зависит от обеспечения указанных требований. Поэтому изготовление компрессионных холодильных агрегатов требует высокой технической культуры производства.

Техническая характеристика определяет конструктивное качество, экономичность холодильника и позволяет правильно оценить его технические достоинства и недостатки по сравнению с другими холодильниками. Техническая характеристика включает в себя температурные, конструктивные и энергетические показатели. К основным температурным показателям бытовых компрессионных холодильников относятся: средняя температура в камере охлаждения и средняя температура в морозильной камере (отделении).

Средняя температура в камере охлаждения, как и остальные температурные показатели, лимитируется в зависимости от климатических условий эксплуатации холодильника.

Средняя температура в морозильном отделении однокамерного холодильника, как и температура в морозильной камере двухкамерного холодильника, с достаточной точностью может быть определена значением температуры в геометрическом центре отделения или камеры.

К основным конструктивным показателям бытовых холодильников относятся: коэффициент использования объема шкафа, коэффициент использования емкости холодильника, суммарная площадь полок, коэффициент использования занимаемой холодильником площади пола и приведенный вес.

Коэффициент использования объема шкафа К_ш определяется отношением емкости холодильника V к объему шкафа V_ш , определяемому его габаритными размерами.

Величина К_ш зависит от компоновки холодильника и толщины теплоизоляции. Обычно машинное отделение (холодильный агрегат) занимает 15–30% объема шкафа, в зависимости от расположения мотор-компрессора и емкости холодильника. При расположении мотор-компрессора в нише шкафа со стороны задней стенки величина К_ш увеличивается, однако низкое расположение дна камеры охлаждения создает некоторое неудобство при пользовании холодильником. Объем, занимаемый стенками шкафа, зависит от применяемого теплоизоляционного материала. Если теплоизоляция изготовлена из минерального войлока, то объем ее занимает до 40% объема шкафа. Пенополиуретановая теплоизоляция занимает лишь до 15% объема шкафа.

Коэффициент использования емкости холодильника К_х определяется отношением его полезной емкости V_п к полной емкости холодильной камеры V, определяемой ее габаритными размерами.

Величина К_х зависит от формы и расположения испарителя, количества и размеров полок, а также специальных сосудов. Коэффициент использования емкости холодильника составляет 0,85–0,95.

Суммарная площадь полок при одинаковой емкости холодильников определяет возможную степень использования полезной емкости. В суммарную площадь полок включают площадь дна камеры и площади полок дверной панели, но не включают площади полок, высота пространства над которыми менее 10 см в холодильной камере и менее 5 см в дверной панели.

К энергетическим показателям бытовых холодильников относятся: коэффициент рабочего времени, средняя потребляемая мощность, расход электроэнергии, удельная холодопроизводительность и удельные теплопритоки.

Коэффициент рабочего времени определяется отношением рабочего времени в цикле Т_р к полному времени цикла Т_ц , включающему работу и простой холодильного агрегата. Продолжительность (время) цикла при номинальном температурном режиме работы в большинстве холодильников составляет 8–12 мин, т.е. 5–8 циклов в час. Такая периодичность циклов устанавливается, исходя из обеспечения требуемой надежности и долговечности бытовых холодильников.

Потребляемая мощность электродвигателем зависит от типа примененного в холодильнике электродвигателя и компрессора. При цикличной работе холодильного агрегата потребляемая мощность изменяется в течение каждого рабочего периода цикла в зависимости от изменения нагрузки на компрессор, т.е. от соотношения давлений всасывания Р_вс и нагнетания Р_н. соотношении давлений несколько снижается. Снижение это составляет примерно 10–20% в зависимости от продолжительности рабочего периода цикла.

Средняя потребляемая мощность увеличивается с повышением напряжения питающей сети. Она также увеличивается на 10–15% при повороте ручки терморегулятора из крайнего правого положения «Холод» в крайнее левое положение «Вкл» при неизменной температуре наружного воздуха. Это противоречивое, на первый взгляд, обстоятельство объясняется тем, что с повышением температуры и интенсивности кипения хладагента в испарителе коэффициент подачи компрессора (нагрузка) увеличивается.

Расход электроэнергии является основным показателем экономичности работы холодильника. В паспортных данных бытовых холодильников обычно указывается величина номинального расхода электроэнергии при номинальном температурном режиме. С повышением температуры наружного воздуха и понижением температуры в камере охлаждения увеличивается коэффициент рабочего времени и соответственно расход электроэнергии.

Основным показателем надежности бытовых холодильников является параметр потока отказов. Для наиболее распространенных компрессионных холодильников параметр потока отказов должен составлять не более 0,05, т.е. 5% за год в течение гарантийного срока. Эта высокая цифра получена путем статистической обработки фактических данных. Отказы компрессионных холодильников, работающих циклично, вызываются чаще всего неисправностями элементов автоматики (терморегуляторов и пускозащитных реле), поскольку они имеют большое число срабатываний (включений и выключении). Так, при четырех циклах работы компрессора в час терморегулятор и пусковое реле за 15 лет работы срабатывают более 500 000 раз. Эта величина и определяет требуемую долговечность.

Долговечность бытового холодильника определяется суммарным временем его работы при нормальном режиме и условиях эксплуатации без существенного снижения основных параметров с учетом всех экономически оправданных ремонтов. Основной рабочей группой компрессионных холодильников является холодильный агрегат, который с целью увеличения срока службы холодильника работает циклично. Поэтому долговечность холодильного агрегата при среднем значении времени работы в цикле 0,4, исходя из срока службы холодильника 15 лет, должна быть не менее 50 000 ч.

Бытовой холодильник практически находится в непрерывном пользовании, поэтому и долговечность его определяется общим временем эксплуатации, т.е. установленным сроком службы 15–20 лет.

Основную роль в повышении надежности и долговечности бытовых холодильников призваны играть конструкторы и технологи производства, которые должны обеспечить рациональное конструктивное решение быстроизнашивающихся элементов и качественное их изготовление.

Объем и стоимость ремонтных работ характеризуют затраты на ремонт холодильников в течение всего срока службы. На бытовые холодильники не распространяется система планово-предупредительного ремонта (как на оборудование предприятий), поэтому они ремонтируются внепланово после каждого отказа в работе. Количество и степень тяжести отказов зависят от типа холодильника (компрессионный или абсорбционный), условий его эксплуатации, качества изготовления и произведенного ремонта. Ремонт компрессионных холодильников более дорогой, чем абсорбционных, так как требует применения большого количества разнообразного оборудования и высокой квалификации мастеров-ремонтников.

Безопасность использования является важным требованием, предъявляемым к бытовым холодильникам. Так как в бытовом холодильнике хранятся пищевые продукты, то материалы, из которых он изготовлен, и покрытия, соприкасающиеся с продуктами, должны быть устойчивы к влаге, не токсичны, не должны передавать запахи продуктам. Кроме того, все материалы должны быть разрешены для использования в производстве Санитарно-эпидемиологической службой Министерства здравоохранения. Конструкция камер и полок холодильника должна быть удобной для мойки. Холодильная камера емкостью 100 л и выше должна быть хорошо освещена защищенной от возможных ударов электролампой. Дверь холодильника должна легко открываться толчком изнутри и запираться так, чтобы дети не могли ее открыть. Холодильные агрегаты компрессионных и особенно абсорбционных холодильников, заполняемых вредным хладагентом, должны быть герметичными и не иметь разъемных соединений.

Бытовые холодильники должны быть электробезопасными. Все токоведущие части должны быть надежно защищены от случайного прикосновения, изоляция проводов должна иметь сопротивление не менее 10 МОм и выдерживать без пробоя напряжение 1500 В в течение 1 мин.

Абсорбционные холодильные машины, как и компрессионные, относятся к паровым, поскольку процесс охлаждения в них осуществляется за счет парообразования хладагента при его кипении в испарителе.

В абсорбционных холодильниках в отличие от компрессионных круговой процесс осуществляется не одним рабочим веществом, а рабочей смесью веществ (раствором). Одним компонентом раствора является хладагент, другим – поглотитель (абсорбент). Причем, эти компоненты при одном и том же давлении имеют значительную разницу в температурах кипения. Крепкий раствор хладагента в абсорбенте за счет какого-либо источника тепла выпаривается. Концентрированные пары хладагента конденсируются и подаются в испаритель, а образовавшийся после выпаривания слабый раствор поступает в абсорбер. Образующиеся в испарителе пары хладагента также поступают в абсорбер, где они поглощаются (абсорбируются) слабым раствором. Образовавшийся в абсорбере крепкий раствор термонасосом подается в кипятильник. Таким образом, в малых абсорбционных холодильниках круговой процесс осуществляется, как правило, за счет тепловой энергии, а не механической, как в компрессионных. Различают абсорбционные холодильники периодического и непрерывного действия.