История производства холодильных аппаратов.

Лк. 3.

Общие сведения о бытовых компрессионных холодильниках.

 

История производства холодильных аппаратов.

Холодильные машины стали применяться достаточно широко в конце XIX в. Предпосылкой для этого послужило создание трех основных устройств, необходимых для производства холода. Это компрессионная машина Д. Перкинса, разработанная в 1834 г., машина для сжатия и расширения воздуха Д. Горри, созданная в 1844 г., и абсорбционная аммиачная машина Ф. Карре, построен­ная в 1859 г.

Началом широкого практического использования холодильных машин следует считать 1874 г., когда немецкий ученый К. Линде изготовил первую промышленную модель аммиачной компресси­онной холодильной машины.

Прогресс в холодильной технике был обусловлен целым ря­дом экономических проблем, в частности необходимостью обес­печения сохранности скоропортящихся продуктов при транспор­тировании их от места заготовки до места потребления.

Учитывая насущную необходимость государственной поддерж­ки для развития холодильной техники, в решениях I Междуна­родного конгресса по холодильному делу, состоявшегося в 1908 г. в Париже, было отмечено: «Имея в виду блага и выгоды, которые могут принести земледелию, торговле и промышленности всех стран применение и развитие холодильного дела, Конгресс про­сит общественные власти всех стран облегчить устройство холо­дильных приспособлений в домашнем, сельском и мелком про­мышленном хозяйстве и, в частности, ограничить до возможного минимума регламентацию и формальности относительно пользо­вания холодильными машинами».

Первый домашний холодильник с машинным охлаждением появился в 1910 г. в США, а годом позже американская фирма «Дженерал электрик» приступила к производству холодильной машины «Одифрен» для домашних и торговых шкафов. Машина оригинальной конструкции была названа именем ее создателя, французского учителя физики М. Одифрена. В состав машины вхо­дил герметичный компрессор, движущиеся части которого были заключены в неразъемный кожух. Вместо ручного регулирующего вентиля использовалось дроссельное устройство постоянного се­чения — капиллярная трубка или калиброванный насадок. В каче­стве холодильного агента использовался сернистый ангидрид. К достоинствам машины можно отнести хороший теплообмен,отсутствие сальников и клапанов, легкость обслуживания (1—2 раза в год менялись приводные ремни, 2 раза в год смазывались 2 подшипника). Машины «Одифрен» выпускались вплоть до 1928 г.

Первый бытовой холодильник с автоматическим регулирова­нием температуры в камере был выпущен в США в 1918 г. фир­мой «Келвинейтор» в количестве 67 шт. К 1925 г. в США было выпущено уже 64 тыс. холодильников с машинным охлаждением. Первые модели холодильников были довольно громоздкими со­оружениями, объем которых примерно в 5 раз превышал объем камеры для хранения продуктов, а площадь основания равнялась 1 м². Деревянный шкаф с пробковой изоляцией имел толщину стенок 140 мм. В качестве хладагентов использовался достаточно опасный для потребителей сернистый ангидрид или аммиак. Вал компрессора приводился во вращение от электродвигателя посред­ством ременной передачи. В результате постоянного совершенство­вания моделей удалось достичь определенных успехов при техни­ческом обслуживании аппаратов: на один холодильник в среднем приходилось 1,5 посещения обслуживающего персонала в год, а электродвигатель достаточно было смазывать 1 раз в год.

В 1926 г. специалистами фирмы «Дженерал электрик» была со­здана принципиально новая конструкция — герметичная холо­дильная машина «Монитор Топ».

Одним из определяющих этапов развития конструкций холо­дильных аппаратов бытового назначения явилась разработка в конце 1920-х гг. цельнометаллического шкафа, состоящего из двух вставленных один в другой сварных стальных корпусов, между стенками которых укладывалась тепловая изоляция.

В 1929 г. сотрудниками фирмы «Фриджидер» были синтезиро­ваны новые холодильные вещества — фреоны, что послужило толчком для дальнейшего бурного развития холодильной техники. С середины 1930-х гг. основным хладагентом, вытеснившим хлор-метил, стал R12.

В начале 1930-х гг. американская фирма «Фриджидер» освоила производство ротационных компрессоров.

В 1930 г. фирма «Фриджидер» начала выпускать новый тип хо­лодильника — двухкамерный, не получивший в те годы распрос­транения.

В 1930-е гг. появились холодильники настенные и встроенные в кухонную мебель.

В 1957 г. в США появляются первые двухкамерные холодильни­ки с необмерзающими стенками (No Frost).

Первые многофункциональные многокамерные холодильники с льдогенераторами и раздачей холодной воды и льда через дверь появились в США в 1973 г.

В 1991 г. появились холодильники с возможностью открывания дверей в любую сторону без перенавески.

В 1990-х гг. в США, Японии, в странах Западной Европы вне­дряются микропроцессоры для управления работой бытовых холо­дильников, осуществляющие раздельное регулирование температур в камерах цифровую индикацию температуры, защиту от конденсации влаги на поверхностях шкафа, контроль замораживания и энергопотребления, диагностику отказов. Некоторые модели ос­нащены синтезаторами речи. В этом случае голос предупреждает владельца о нарушении режимов работы холодильника и непра­вильной эксплуатации.

В настоящее время осваиваются опытные образцы холодильни­ков, работающих на солнечной энергии, а также холодильников, использующих естественный холод, поскольку становится невы­годным расходовать дефицитные энергоресурсы для искусствен­ного охлаждения продуктов до плюсовых температур при темпе­ратуре вне помещения ниже О⁰ С.

 

 

2. Физические основы искусственного охлаждения.

Любое физическое тело, имеющее более высокую температуру, чем окружающая среда, охлаждается естественным путем. В этом случае теплота от тела будет рассеиваться в окружающую среду, а температура тела будет понижаться до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие, т.е. температура тела не сравняется с темпе­ратурой окружающей среды. Дальнейшее понижение температуры тела возможно только искусственным путем.

Искусственными источниками холода для поддержания в ох­лаждаемом объекте температуры ниже температуры окружающей среды служат холодильные машины.

Для получения искусственного холода может быть применен любой физический процесс, связанный с отводом теплоты. С этой точки зрения одними из наиболее эффективных являются про­цессы, сопровождаемые изменением агрегатного состояния ве­щества, т. е. переходом вещества из одного состояния в другое.

В основе принципов действия бытовых холодильных устройств лежат физические круговые процессы, осуществляемые над рабо­чими телами — холодильными агентами или электрическим то­ком с помощью комплекса технических элементов — холодиль­ной машины. За счет подведенной электрической энергии в хо­лодильной машине происходит перенос теплоты от источника низ­кой температуры (холодильной камеры) к источнику высокой температуры (окружающей среде).

Помимо процессов фазового перехода искусственное охлажде­ние может быть основано и на других физических принципах, например, при использовании процесса дросселирования (эффект Джоуля — Томсона) или термоэлектрического эффекта Ж. Пельтье.

Дросселирование — это процесс понижения давления потока жидкости, пара или газа при прохождении через суженное отвер­стие (капиллярную трубку, вентиль, пористую среду и др.), со­провождающийся изменением температуры.

Эффект Пельтье заключается в том, что при прохождении элек­трического тока по цепи из двух разнородных проводников или полупроводников на спаях наблюдаются разные по величине тем­пературы, т.е. один спай имеет более высокую температуру (теп­лый спай), чем другой (холодный спай).

В бытовых холодильных устройствах применяют паровые ма­шины (компрессионные и абсорбционные) и агрегаты, действие которых основано на использовании термоэлектрического эффекта.

 

Принцип действия компрессионного холодильника

Компрессионный холодильный агрегат (рис. 1.1) состоит из следующих основных элементов:

герметичного мотор-компрессо­ра-1, конденсатора-3, испарителя-4, дроссельного устройства (капил­лярной трубки-5) и системы трубопроводов. В качестве вспомога­тельного элемента в контур включается фильтр-осушитель-2.   Хладагент циркулирует по замкнутому контуру, периодически изменяя свое агрегатное состояние, т.е. при определенных темпе­ратурах и давлениях переходит из одного физического состояния в другое. При работе мотор-компрессора пары хладагента отсасываются из испарителя по всасывающей трубке в кожух компрессора, а оттуда в цилиндр. Компрессор сжимает пары, увеличивая при этом давление от давления всасывания Дс до давле­ния нагнетания Рн = 0,6... 1,1 МПа и температуры tH = 70...900С.