Cum funcționează un frigider: construcția și principiul de funcționare ale principalelor tipuri de frigidere

O înțelegere clară a structurii și a proceselor care au loc în interiorul unității frigorifice ajută la prelungirea duratei de viață a echipamentului. Nu este greu de înțeles principiul de funcționare al frigiderului. În orice model, acesta constă în crearea unui mediu rece prin absorbția căldurii din partea interioară a obiectului și evacuarea ulterioară a acesteia în afara aparatului.

Totul despre cum funcționează frigiderele cu diferite principii de funcționare veți afla din articolul pe care vi-l prezentăm. Vom vorbi despre particularitățile structurii și regulile de exploatare asociate. Sfaturile noastre vă vor ajuta să protejați mașinile frigorifice de defecțiuni premature și vă vor scuti de necesitatea de a le repara.

Principiul de funcționare al principalelor tipuri de frigidere

Echipamentele frigorifice sunt utilizate în multe domenii de activitate. Nu se poate face fără ele în uz casnic și este imposibil de imaginat funcționarea deplină a atelierelor de producție din întreprinderi, a platformelor comerciale, a unităților de alimentație publică.

În funcție de destinația și domeniul de aplicare, se disting câteva tipuri principale de aparate: de absorbție, vortex, termoelectrice și compresoare.

Tipul compresor este cel mai răspândit, de aceea îl vom analiza mai detaliat în secțiunea următoare. Acum, să notăm principalele diferențe dintre toate cele 4 construcții.

Funcționarea tehnicii de absorbție

În sistemul instalațiilor de tip absorbție circulă două substanțe – agent frigorific și absorbant. Funcțiile agentului frigorific sunt îndeplinite de obicei de amoniac, mai rar – de acetilenă, metanol, freon, soluție de bromură de litiu.

Absorbantul reprezintă un lichid care are o capacitate de absorbție suficientă. Acesta poate fi acid sulfuric, apă etc.

Întreaga funcționare a echipamentului se bazează pe principiul absorbției, care presupune absorbția unei substanțe de către alta. Construcția este formată din câteva componente principale – evaporator, absorber, condensator, supape de reglare, generator, pompă.

Elementele sistemului sunt conectate prin tuburi, cu ajutorul cărora se formează un circuit închis unic. Răcirea camerelor are loc datorită energiei termice.

Procesul se desfășoară în felul următor:

• agentul frigorific, dizolvat în lichid, pătrunde în evaporator;
• din soluția concentrată se degajă vapori de amoniac care fierb la 33 de grade, răcind obiectul;
• substanța trece în absorbitor, unde este din nou absorbită de absorbant;
• pompa pompează soluția în generator, încălzit de o anumită sursă de căldură;
• substanța fierbe și vaporii de amoniac degajați se duc în condensator;
• agentul frigorific se răcește și se transformă în lichid;
• corpul de lucru trece prin ventilul de reglare, se comprimă și este trimis în evaporator.

Ca rezultat, amoniacul care circulă într-un circuit închis preia căldura din camera răcită, intrând în evaporator. Și o cedează mediului exterior, aflându-se în condensator. Ciclurile se repetă neîncetat.

Deoarece agregatul nu poate fi oprit, nu este foarte economic și se caracterizează printr-un consum crescut de energie. Dacă un astfel de echipament se defectează, cel mai probabil nu va putea fi reparat.

Dependența aparatelor de absorbție de fluctuațiile de tensiune, curent și alți parametri ai rețelei electrice este minimă. Dimensiunile compacte permit instalarea lor cu ușurință în orice loc convenabil.

În construcția dispozitivelor nu există elemente voluminoase mobile și de frecare, de aceea au un nivel scăzut de zgomot. Aparatele sunt relevante pentru clădirile a căror rețea electrică este supusă constant la sarcini de vârf și pentru locurile unde nu există alimentare constantă cu energie electrică.

Principiul de absorbție se regăsește în instalațiile frigorifice industriale, frigiderele mici pentru automobile și birouri. Uneori se întâlnește în anumite modele casnice care funcționează pe gaz natural.

Principiul de acțiune al modelelor termoelectrice

Reducerea temperaturii în camera frigiderului termoelectric se realizează cu ajutorul unui sistem special care extrage căldura conform efectului Peltier. Acesta presupune absorbția căldurii în zona de joncțiune a doi conductori diferiți în momentul trecerii curentului electric prin ea.

Construcția frigiderelor constă din elemente termoelectrice în formă de cub, fabricate din metale. Ele sunt unite printr-o singură schemă electrică. Odată cu deplasarea curentului dintr-un element în altul, se deplasează și căldura.

Placa de aluminiu o absoarbe din compartimentul interior, apoi o transmite pieselor cubice de lucru, care, la rândul lor, o redirecționează către stabilizator. Acolo, datorită ventilatorului, este eliminată în exterior. După acest principiu funcționează mini-frigiderele portabile și gențile cu efect de răcire.

În majoritatea modelelor de aparate frigorifice termoelectrice, prin comutarea polarității alimentării, se poate obține nu numai frig, ci și căldură – până la 60 de grade Celsius. Această funcție este utilizată pentru încălzirea produselor.

Acest echipament este utilizat în camping, în amenajarea autoturismelor, iahturilor și bărcilor cu motor, fiind adesea instalat în casele de vacanță și în alte locuri unde se poate asigura alimentarea electrică a dispozitivului cu o tensiune de rețea de 12 V.

În produsele termoelectrice este prevăzut un mecanism special de avarie care le deconectează în caz de supraîncălzire a pieselor de lucru sau de defectare a sistemului de ventilație.

Printre avantajele unei astfel de metode de funcționare se numără fiabilitatea ridicată și nivelul destul de scăzut de zgomot în exploatarea aparatelor. Printre dezavantaje – costul ridicat, sensibilitatea la temperaturile exterioare.

Particularitățile echipamentelor cu răcitoare vortex

În aparatele din această categorie este prezent un compresor. Acesta comprimă aerul, care ulterior se expandează în blocurile instalate ale răcitoarelor vortex. Obiectul este răcit ca urmare a expandării bruște a aerului comprimat.

Dispozitivele vortex sunt durabile și sigure: nu au nevoie de electricitate, nu au elemente mobile, nu conțin compoziții chimice periculoase în sistemul intern al construcției

Metoda răcitoarelor vortex nu a cunoscut o răspândire largă, ci s-a limitat doar la mostre de testare. Acest lucru se explică prin consumul mare de aer, funcționarea foarte zgomotoasă și capacitatea de răcire relativ scăzută. Uneori, dispozitivele sunt utilizate în întreprinderi industriale.

Prezentarea generală a tehnicii compresoare

Frigiderele cu compresor sunt cel mai răspândit tip de echipament în uz casnic. Ele se găsesc în aproape fiecare casă – consumă nu prea multe resurse energetice și sunt sigure în exploatare. Cele mai reușite modele ale producătorilor de încredere servesc proprietarilor lor mai mult de 10 ani. Să examinăm construcția și principiile după care funcționează.

Particularitățile structurii interne

Frigiderul clasic de uz casnic este un dulap orientat vertical, prevăzut cu una sau două uși. Corpul său este fabricat din tablă rigidă de oțel cu o grosime de aproximativ 0,6 mm sau din plastic rezistent, care ușurează greutatea construcției portante.

Pentru etanșarea de calitate a produsului se utilizează o pastă cu conținut ridicat de rășină clorvinilică. Suprafața se amorsează și se acoperă cu email de calitate din pistoale de vopsit. În producția compartimentelor metalice interioare se folosește așa-numita metodă de ștanțare, iar dulapurile din plastic se fac prin metoda formării în vid.

Ușile aparatului sunt alcătuite din foi de oțel. Pe margini se introduce o garnitură densă de cauciuc care nu lasă să pătrundă aerul exterior. În unele modificări sunt încorporate încuietori magnetice.

Între peretele interior și cel exterior al produsului se plasează obligatoriu un strat de izolație termică, care protejează camera de căldura care încearcă să pătrundă din mediul înconjurător și previne pierderea frigului format în interior. În acest scop, sunt potrivite vata minerală sau din sticlă, polistirenul expandat, spuma poliuretanică.

Spațiul interior este împărțit în mod tradițional în două zone funcționale: zona de refrigerare și zona de congelare.

După forma de configurare, se deosebesc:

• mono-;
• bi-;
• aparate multicamerale.

Într-o categorie separată sunt evidențiate aparatele Side-by-Side, care includ două, trei sau patru camere.

Aparatele cu o singură cameră sunt prevăzute cu o singură ușă. În partea superioară a echipamentului se află compartimentul de congelare, cu o ușă proprie cu mecanism rabatabil sau basculant, iar în partea inferioară – compartimentul de refrigerare cu rafturi reglabile pe înălțime.

În camere se instalează aparate de iluminat cu LED sau cu bec incandescent obișnuit, pentru a vedea ce, de fapt, se află în frigider.

Aparatele realizate de tip „unul lângă altul” sunt mult mai voluminoase și mai late decât omologii lor. Ambele compartimente ocupă spațiul pe toată înălțimea echipamentului. Ele sunt dispuse paralel unul față de celălalt.

În aparatele cu două camere, dulapurile interioare sunt izolate și separate, fiecare cu propria ușă. Dispunerea compartimentelor poate fi europeană sau asiatică. Prima variantă presupune amplasarea inferioară a congelatorului, a doua – pe cea superioară.

Elementele constitutive ale construcției

Instalațiile frigorifice de tip compresor nu produc frig. Ele răcesc obiectul, absorbind căldura internă și transportând-o în exterior.

Procedura de generare a frigului are loc cu participarea următoarelor componente:

• agent frigorific;
• condensator;
• evaporatorul;
• compresorul;
• ventilul de termoreglare.

Ca agent frigorific cu care se umple sistemul frigiderului, sunt utilizate diverse mărci de freon – amestecuri de gaze cu un nivel ridicat de fluiditate și cu valori destul de scăzute ale temperaturii de fierbere/evaporare. Amestecul se deplasează într-un circuit închis, transportând căldura prin diferitele faze ale ciclului.

În majoritatea cazurilor, ca element de lucru pentru mașinile frigorifice de uz casnic, producătorii utilizează Freon 12. Acest gaz incolor, cu un miros specific abia perceptibil, nu este toxic pentru om și nu influențează gustul și calitățile produselor păstrate în camere.

Compresorul – partea centrală a construcției oricărui frigider. Este un agregat invertor sau liniar, care provoacă circulația forțată a gazului în sistem, prin creșterea presiunii. Mai simplu spus, compresorul frigiderului comprimă vaporii de freon și îi face să se deplaseze în direcția dorită.

Aparatul poate fi echipat cu unul sau două compresoare. Vibrațiile care apar în timpul funcționării sunt absorbite de suspensia externă sau internă. În modelele cu două compresoare, fiecare cameră este deservită de un dispozitiv separat.

Prin clasificarea compresoarelor sunt prevăzute două subtipuri:

1. Dinamic. Forțează agentul frigorific să se deplaseze prin forța de mișcare a paletelor unui ventilator centrifugal sau axial. Are o construcție simplă, dar datorită randamentului scăzut și uzurii rapide sub acțiunea cuplului, este rar utilizat în echipamentele casnice.
2. Volumic. Comprimă fluidul de lucru cu ajutorul unui dispozitiv mecanic special, care este acționat de un motor electric. Poate fi cu piston sau rotativ. În principal, în frigidere sunt instalate astfel de compresoare.

Aparatul cu piston este prezentat sub forma unui electromotor cu arbore vertical, închis într-o carcasă metalică unitară. Când releul de pornire conectează alimentarea, acesta activează arborele cotit, iar pistonul fixat pe acesta începe să se miște.

La funcționare se conectează sistemul de supape de deschidere și închidere. În final, vaporii de freon sunt extrași din evaporator și forțați în condensator.

În cazul defecțiunilor compresorului cu piston, repararea este posibilă numai cu condiția utilizării unui echipament profesional specializat. Orice demontare în condiții casnice riscă pierderea etanșeității și imposibilitatea funcționării ulterioare.

În mecanismele rotative, presiunea necesară este menținută de doi rotori care se deplasează unul spre celălalt. Freonul intră în buzunarul superior situat la începutul arborilor, este comprimat și iese prin orificiul inferior de diametru mic. Pentru reducerea frecării, în spațiul dintre arbori se introduce ulei.

Condensatoarele sunt realizate sub formă de serpentină în grilă, care este fixată pe peretele din spate sau lateral al echipamentului.

Ele au construcții diferite, dar îndeplinesc întotdeauna aceeași sarcină: răcirea vaporilor de gaz fierbinți la valorile de temperatură specificate prin condensarea substanței și disiparea căldurii în încăpere. Pot fi sub formă de panou sau cu aripioare și tubulare.

Evaporatorul constă dintr-un tubul din aluminiu subțire și plăci de oțel lipite. Acesta contactează compartimentele interioare ale frigiderului, elimină eficient căldura absorbită din aparat și reduce semnificativ temperatura în dulapuri.

Ventilul termostatic de reglare este necesar pentru a menține presiunea fluidului de lucru la un anumit nivel. Componentele mari ale agregatului sunt legate între ele printr-un sistem de tuburi care formează un inel închis etanș.

Succesiunea ciclului de lucru

Temperatura optimă pentru depozitarea pe termen lung a proviziilor în aparatele cu compresie este creată în timpul ciclurilor de lucru care se desfășoară unul după altul.

Acestea se desfășoară în felul următor:

• la conectarea aparatului la rețeaua electrică, se pornește compresorul, care comprimă vaporii de freon, crescând simultan presiunea și temperatura acestora;
• sub acțiunea presiunii în exces, fluidul de lucru fierbinte, aflat în stare gazoasă, intră în rezervorul condensatorului;
• deplasându-se printr-un tub metalic lung, vaporii elimină căldura acumulată în mediul exterior, se răcesc treptat până la temperatura camerei și se transformă în lichid;
• fluidul de lucru lichid trece printr-un filtru de uscare care absoarbe excesul de umiditate;
• agentul frigorific pătrunde printr-un tub capilar îngust, la ieșirea căruia presiunea acestuia scade;
• substanța se răcește și se transformă în gaz;
• vaporii răciți ajung la evaporator și, trecând prin canalele acestuia, preiau căldura din compartimentele interioare ale agregatului frigorific;
• temperatura freonului crește, iar acesta este trimis din nou la compresor.

Dacă vorbim în cuvinte simple despre cum funcționează un frigider cu compresor, procesul arată astfel: compresorul pompează agentul frigorific într-un circuit închis. Freonul, la rândul său, își schimbă starea de agregare datorită unor dispozitive speciale, colectează căldura în interior și o transferă în exterior.

Ciclul de lucru în sistem se repetă până când sunt atinse valorile de temperatură stabilite de programele sistemului și se reia din nou atunci când se înregistrează creșterea acestora.

După răcirea până la parametrii necesari, termoregulatorul oprește motorul, întrerupând circuitul electric.

Când temperatura din camere începe să crească, contactele se închid din nou, iar motorul electric al compresorului este acționat de releul de protecție și pornire. De aceea, în timpul funcționării frigiderului, zgomotul motorului apare și dispare constant.

Recomandări de exploatare și întreținere

În exploatarea echipamentului nu este nimic complicat: acesta funcționează în regim automat non-stop. Singurul lucru care trebuie făcut la prima pornire și ajustat periodic în timpul funcționării este să setați regimul de temperatură optim în circumstanțele respective.

Temperatura dorită este setată de termoregulator. În sistemul electromecanic, valorile se stabilesc „cu ochiul” sau ținând cont de recomandările din instrucțiunile producătorului. În acest sens, trebuie să se țină cont de tipul și cantitatea produselor păstrate în frigider.

Butonul regulatorului, de regulă, este un mecanism rotund cu câteva diviziuni, sau, în modelele mai moderne și mai scumpe, controlul poate fi realizat cu ajutorul unui panou tactil.

Pentru a evalua gradul de congelare, specialiștii recomandă să setați inițial regulatorul în poziția centrală, iar după un timp, dacă este necesar, să-l rotiți la dreapta sau la stânga.

Fiecare marcaj de pe acest mâner corespunde unui anumit regim de temperatură: cu cât diviziunea este mai mare, cu atât temperatura este mai scăzută. Blocul electronic permite setarea temperaturii cu o precizie maximă de 1 grad, cu ajutorul unui regulator rotativ sau al butoanelor.

De exemplu, setați în compartimentul congelator o valoare de -14 grade. Toți parametrii introduși vor fi afișați pe afișajul digital.

Pentru a prelungi cât mai mult durata de viață a frigiderului de acasă, trebuie nu doar să înțelegeți construcția acestuia, ci și să îl întrețineți corespunzător. Lipsa unei întrețineri adecvate și o exploatare incorectă pot duce la uzura rapidă a pieselor importante și la funcționarea defectuoasă.

Puteți evita consecințele nedorite respectând o serie de reguli:

1. Curățați regulat condensatorul de murdărie, praf și pânze de păianjen la modelele cu grilă metalică deschisă pe peretele din spate. Pentru aceasta, utilizați o cârpă obișnuită ușor umezită sau un aspirator cu un accesoriu mic.
2. Instalați corect aparatul. Asigurați-vă că distanța dintre condensator și peretele camerei este de cel puțin 10 cm. Această măsură va contribui la asigurarea unei circulații neîngrădite a maselor de aer.
3. Decongelați la timp, evitând formarea unui strat excesiv de zăpadă pe pereții camerelor. În acest scop, pentru îndepărtarea crustelor de gheață este interzisă utilizarea cuțitelor și a altor obiecte ascuțite care pot deteriora cu ușurință și scoate din funcțiune evaporatorul.

De asemenea, trebuie să țineți cont că frigiderul nu trebuie amplasat lângă aparate de încălzire și în locuri unde este posibil contactul direct cu razele solare. Influența excesivă a căldurii externe afectează negativ funcționarea componentelor principale și performanța generală a aparatului.

Pentru curățarea fragmentelor produsului din oțel inoxidabil, sunt potrivite numai produse speciale recomandate de producător în instrucțiunile aparatului

Dacă se planifică transportul dintr-un loc în altul, cel mai bine este să transportați echipamentul într-un camion cu un furgon înalt, fixându-l într-o poziție strict verticală.

Astfel, se pot preveni defecțiunile, scurgerea uleiului din compresor, care ajunge direct în circuitul de circulație a agentului frigorific.

Concluzii și material video util pe această temă

Video #1. Cum funcționează agregatul frigorific:

Video #2. Explicație detaliată a construcției frigiderelor cu compresie:

Video #3. Informații despre funcționarea mașinilor de absorbție:

Cât timp echipamentul de refrigerare funcționează corect, consumatorii rareori se interesează de construcția sa. Cu toate acestea, nu ar trebui să neglijați aceste cunoștințe. Ele sunt foarte valoroase, deoarece permit identificarea rapidă a cauzei defecțiunii și descoperirea zonei problematice, prevenind defecte grave.

Lăsați, vă rog, comentarii, postați fotografii tematice, adresați întrebări legate de subiectul articolului în blocul de mai jos. Povestiți cum ați înțeles construcția propriului frigider. Împărtășiți cum ați aplicat în practică cunoștințele despre construcția mașinii frigorifice.