Холодильная система, которую вы видите в типичном морозильнике, имеет два набора змеевиков, конденсаторные змеевики и испарительные змеевики.
На протяжении всей истории люди искали способы сохранять пищу прохладной, чтобы предотвратить порчу и защитить свое здоровье. Одна из самых ранних стратегий, впервые использованная в Индии несколько сотен лет назад, заключалась в использовании охлаждающей способности испаряющейся воды. Еще в 11 веке были разработаны методы конденсации водяного пара в змеевиках, повышения его давления и подачи через отверстие для испарения. Однако вода не очень хороший хладагент, и эти ранние системы охлаждения были не очень эффективными.
Перенесемся в 18 век, когда изобретатели начали создавать системы охлаждения, сжимая воздух, аммиак и другие газы, а затем заставляя их поглощать тепло, снижая давление и позволяя им расширяться. Однако широкомасштабное охлаждение не применялось до 1876 года, когда немецкий инженер Карл фон Линде построил конденсационную систему, которая могла сжижать эти газы. Примерно 50 лет спустя General Electric положила конец эпохе холодильников, выпустив на рынок первую широко доступную холодильную систему, в которой в качестве хладагента использовался запатентованный газ, известный как фреон..
Холодильники и морозильники теперь стали обычным явлением, и они есть в каждом доме, хотя фреон уже устарел. Большинство устройств имеют как холодильную, так и морозильную камеру, но на самом деле охлаждение происходит в морозильной камере, а вентилятор подает холодный воздух в холодильную камеру. Независимо от того, является ли устройство небольшим бытовым прибором или большим торговым помещением, система охлаждения работает по тому же основному принципу, что и морозильная камера.
Компрессор морозильной камеры - сердце холодильной системы
Система охлаждения, которую вы видите в типичном морозильнике, состоит из двух наборов змеевиков, змеевиков конденсатора и змеевиков испарителя, и они разделены небольшим отверстием, известным как расширительный клапан. Если морозильная камера работает на электричестве, что делают не все морозильные камеры, электрический насос компрессора морозильной камеры создает давление хладагента в первом змеевике, что заставляет его распыляться через расширительный клапан во второй змеевик. Поскольку давление во втором змеевике значительно ниже, хладагент испаряется, что и обеспечивает охлаждение.
На языке химии испарение - это эндотермический процесс, что означает поглощение тепла. Тепло поступает из окружающего воздуха и обеспечивает энергию, необходимую молекулам хладагента для перехода в газообразное состояние. Морозильник не столько охлаждает воздух, сколько забирает из него тепло, а это тепло нужно куда-то девать.
После превращения в газ хладагент возвращается в змеевики конденсатора, где нагнетается насосом конденсатора и снова превращается в жидкость. Повышение давления вырабатывает тепло, которое завершает тепловой цикл, и тепло должно отводиться от морозильной камеры для поддержания низкой температуры в морозильной камере. У многих устройств есть вентилятор, чтобы облегчить это. Термический цикл может продолжаться бесконечно, при условии, что змеевики герметичны и хладагент не может выйти наружу.
Морозильная камера должна быть хорошо герметизирована
Температура в морозильной камере может опускаться до 0 градусов по Фаренгейту (-18 С) и даже ниже, но для этого камера должна быть хорошо герметизирована. Испарительные змеевики обычно располагаются за задней стенкой морозильной камеры. Пока камера герметична, змеевики продолжают поглощать тепло из морозильной камеры и рассеивать его через змеевики конденсатора, а температура в морозильной камере продолжает падать.
Большинство морозильных камер оснащены термостатом, который контролирует температуру. Когда заданная температура достигнута, термостат подает команду на отключение компрессора морозильной камеры. Если отделение хорошо герметизировано и изолировано, для повышения температуры и включения компрессора требуется много времени. Плохие уплотнители дверцы, которые пропускают теплый воздух в морозильное отделение, заставляют компрессор чаще включаться, а это тратит энергию.
Морозильники нуждаются в периодической разморозке
Одна из причин, по которой у вас есть морозильная камера, - это приготовление и хранение льда, но лед должен быть в лотках или пакетах, а не на стенках морозильной камеры. Когда лед скапливается на стенке морозильной камеры рядом с испарительными змеевиками или самими змеевиками, он мешает воздушному потоку и снижает эффективность их охлаждения. В результате конденсатору приходится работать больше, а это тратит энергию.
Принцип работы морозильной камеры заключается в том, что змеевики поглощают тепло из окружающего воздуха, но они не могут этого сделать, если они покрыты льдом или инеем. Вот почему так важна периодическая разморозка и почему многие морозильники оснащены функцией автоматической разморозки. Если в морозильной камере нет функции разморозки, ее необходимо разморозить вручную, выключив на время, достаточное для того, чтобы лед растаял.
Если в морозильной камере есть механизм разморозки, он обычно представляет собой нагревательный элемент, прикрепленный к испарительному змеевику. Дефростер может включиться автоматически или вам, возможно, придется включить его вручную. В любом случае, он растапливает лед на змеевиках, и вода проходит через систему дренажных труб в поддон, откуда она может испаряться.
Чем морозильник отличается от холодильника?
К большинству холодильников прилагается морозильная камера, и они находятся в отдельных отсеках. Идеальная температура в морозильной камере составляет около 0 F (-18 C), но в холодильной камере она больше похожа на 40 F (4 C). Чтобы поддерживать эту разницу температур, отсеки разделены вентиляционным отверстием, а вентилятор подает холодный воздух из морозильной камеры в холодильник только тогда, когда это необходимо.
Вы регулируете температуру в холодильной камере, регулируя работу вентилятора. Если уплотнители дверцы и изоляция не повреждены, а в морозильной камере поддерживается необходимая температура, а в холодильнике слишком тепло или слишком холодно, причиной обычно является неисправность вентилятора. Однако, если температура морозильной камеры выше, чем должна быть, обычно виноват конденсатор, а это более серьезная проблема.
Можно ли обслуживать морозильник самостоятельно?
Когда что-то пойдет не так в холодильнике, вы часто можете самостоятельно отремонтировать вентилятор или элементы управления, если знаете, что делаете. Другое дело, когда вы не можете поддерживать температуру в морозильной камере, потому что это обычно означает, что есть проблема с системой охлаждения. Федеральный закон запрещает лицам, не имеющим лицензии, обслуживать холодильные системы.
Одна из основных причин запрета связана с летучестью хладагента. Хотя фреон (также известный как хладагент R22) больше не используется, потому что это хлорфторуглерод, который повреждает озоновый слой Земли, некоторые старые системы все еще могут его использовать. Более того, некоторые современные хладагенты, такие как гидрофторуглероды (ГФУ), также могут нанести вред окружающей среде, способствуя глобальному потеплению.
Некоторые морозильные системы, особенно пропановые, используют аммиак в качестве хладагента, что является возвратом к ранним временам холодильных систем. Аммиак обладает высокой коррозионной активностью, вызывает жжение в глазах и дыхательной системе, а в больших количествах может привести к летальному исходу. Чтобы работать с холодильными системами без выброса этих опасных газов, требуются квалифицированные специалисты и строгие процедурные протоколы.