Меню Рубрики

Холодильная установка с точки зрения физики

Двухдверный холодильник Samsung RH62K60177P – это сочетание функциональности и отличного дизайна, лучший выбор для тех, кто ценит не только внешнюю, но и внутреннюю красоту. Он отлично подойдет большим семьям, которые любят принимать гостей.

Какой холодильник выбрать в 2018 году: обзор моделей

Обзор и советы специалистов расскажут вам, какой лучше холодильник выбрать в 2018 году. Описание хороших моделей, характеристики, цены. Какой выбрать однокамерный, двухкамерный, встраиваемый холодильник.

Какой холодильник лучше выбрать 2018 — отзывы специалистов

Какой холодильник лучше выбрать в 2018 году подскажет рейтинг лучших моделей по соотношению цена-качество. Отзывы специалистов и мнение покупателей -читайте на Tkat.ru.

Холодильники российского производства и цены на них

Лучшие цены на отечественные холодильники, большой выбор моделей. Выгодные предложения от интернет-магазинов! Скидки и спецпредложения! Покупайте с выгодой!

Где купить холодильник до 10 000 рублей

Где купить холодильник ценой до 10 000 рублей. Выгодные предложения от интернет-магазинов! Скидки и спецпредложения! Покупайте с выгодой!

Абсорбционные холодильники

Лучшие цены на абсорбционные холодильники. Выгодные предложения от интернет-магазинов! Скидки и спецпредложения! Покупайте с выгодой!

Цветные холодильники — где купить?

Лучшие цены на цветные холодильники. Выгодные предложения от интернет-магазинов! Скидки и спецпредложения! Покупайте с выгодой!

Холодильник с ледогенератором

Лучшие цены на холодильники с ледогенератором. Выгодные предложения от интернет-магазинов! Скидки и спецпредложения! Покупайте с выгодой!

Где купить узкий холодильник шириной до 50 см

Лучшие цены на узкие холодильники. Выгодные предложения от интернет-магазинов! Скидки и спецпредложения! Покупайте с выгодой!

Зачем нужны холодильники «легкого» класса

Необходимость охлаждения товаров различного назначения привела к появлению класса мини холодильников. Для чего предназначены маленькие холодильники, практическая польза и экономическая выгода использования этих устройств в различных условиях и местах размещения.

На что обратить внимание при выборе холодильника

Домашний холодильник, он сохранит наши продукты и приготовленную пищу для всей семьи. Какие правила выбора следует знать, совершая покупку. Изучаем советы и рекомендации.

Белорусские холодильники Атлант: каталог новинок

Холодильники Атлант: каталог новых моделей, которые будут выпускаться в 2015 году. Представлены фото этих моделей. Особенности разных моделей, их описание. Ссылки на инструкции к холодильникам Атлант.

Покупаем холодильник

Самые свежие продукты надолго сохранят свои качества, если правильно выбрать и купить холодильник для хранения пищевых продуктов. Эта публикация посвящена тонкостям выбора холодильника для дома.

Холодильник какой фирмы лучше купить — выбираем холодного парня с горячим сердцем

Холодильник радует нас возможностью всегда использовать в пищу свежие продукты, так как охлаждение сохраняет питательные свойства. Однако, у холодильников есть такие функции как заморозка, да и красивый холодильник всегда украсит интерьер. Поэтому выбираем мы его надолго. Холодильник должен быть надежным, простым в обиходе и работать долго.

Как выбрать хороший холодильник

Невозможно представить себе современную квартиру или дом без такого охлаждающего продукты устройства как холодильник. он помогает нам сохранить свежесть и вкус любимых продуктов на долгое время. Как же выбрать нужный?

Обзор холодильников будущего

Довольно подробный и большой обзор самых последних новинок в сфере холодильной техники. Если вы хотите приобрести лучшее холодильное сооружение и удивить всех своих друзей — обязательно прочтите данную статью и узнайте о самых неординарных дизайнах современных холодильников.

Различаем типы холодильников по принципу действия

Чем отличаются термоэлектрические, компрессионные и другие холодильники? Какой у них принцип действия и которые из них надёжнее? Всё о домашних холодильниках с технической точки зрения читайте в статье!

Борьба с ароматами холодильника

Хотите узнать откуда берутся запахи в холодильниках и как с ними бороться в зависимости от причины возникновения? Тогда вам непременно поможет эта статья — все способы избавиться от неприятных запахов из рефрежиратора в одном месте.

No-Frost, Biofresh, Vario-Space и т.п., как разобраться в холодильниках?

Прежде чем отправиться за покупкой холодильника для дома, вы должны ознакомиться со всеми возможными функциями. Зачем? Чтобы понять что вам нужно, а что — нет, и выбрать модель лучшую для вас, а не самую дорогую и навороченную в модельном ряде с кучей бесполезных функций. Итак, разбираемся!

Существует ряд очень простых вопросов, ответы на которые кажутся нам столь очевидными, что выдаются автоматически, без подключения мыслительного аппарата.

К примеру, всем, от мала до велика, известно, что такое холод. С точки зрения физики ответ будет далеко не простым, поскольку затронет основополагающие понятия этой науки.

Существует ли холод?

Многим из нас вопрос, существует ли вообще холод, покажется нелепым и бессмысленным. Конечно, холод существует, ведь вы не раз его ощущали и даже испытывали из-за него дискомфорт. Но если посмотреть внимательнее, мы увидим, что понятие холода – это всего лишь производное от понятия тепла: когда тепла много, мы ощущаем жар, когда его недостаточно – чувствуем холод.

Таким образом, с точки зрения физики, холода объективно не существует, это всего лишь недостаточное количество тепла. Согласно одной из легенд, популярных в мире учёных, впервые на эту проблему обратил внимание Альберт Эйнштейн, причём ещё в то время, когда был студентом.

При помощи собственных ощущений мы можем определять тепло и холод в достаточно узком диапазоне температур: всё, что нагрето выше 60-70 градусов Цельсия, будет для нас «очень горячим», а всё, что имеет температуру ниже нуля по Цельсию – «очень холодным».

Что говорят учебники физики?

Если открыть учебник физики, то именно это в нём и написано: холод – это состояние сравнительно низкой температуры, выражаемое в субъективном ощущении либо сравнении с более тёплым состоянием окружающей среды, предмета, субстанции. Т.е., говоря простыми словами, это недостаток тепла. На самом деле, какое-то количество тепла присутствует практически всегда, но если оно нам кажется недостаточным, то мы называем это состояние холодом.

В физике существует понятие абсолютного нуля, при котором вещества лишены тепловой энергии. Абсолютный нуль соответствует –273,15 градусам Цельсия, и в природе он возможен лишь в космическом вакууме и при полном отсутствии света или других излучений. В этом состоянии хаотическое движение элементарных частиц, свойственное всем без исключения веществам, полностью прекращается. Стоит веществу, находящемуся в состоянии полного покоя, получить хотя бы один квант тепловой энергии, движение частиц возобновляется.

Чем выше температура нагрева вещества, тем активнее и энергичнее движутся составляющие его частицы. Как известно, именно с этим связан процесс испарения: наиболее активные и подвижные молекулы отрываются от основной массы и в дальнейшем перемещаются уже среди молекул воздуха или иного газа.

Если же лишить частицы тепловой энергии, они становятся значительно менее подвижными. Внешне это выражается в выпадении капель конденсата или намерзании кристалликов инея на твёрдых поверхностях.

Охлаждение – процесс отъёма тепла

Чтобы сделать какой-либо предмет холодным, надо всего лишь отнять у него тепло, передав его излишек другому предмету или среде. Так, зимой достаточно поставить слишком горячий чай на открытый балкон, чтобы через несколько минут он остыл, отдав своё тепло окружающей среде. Летом мы, наоборот, охлаждаем свой напиток, бросая в стакан кусочки льда, которые постепенно тают, забирая лишнее тепло у сока или лимонада.

По принципу отъёма излишков тепла работают все современные холодильные установки. Изъятие тепловой энергии происходит за счёт испарения хладагента – специального вещества, которое активно испаряется при низкой температуре. Атомы хладагента отбирают тепловую энергию у воздуха, находящегося в камере холодильника, а тот, в свою очередь, охлаждает стенки камеры и лежащие на полках продукты.

Итак, что же такое холод?

Основываясь на вышеописанных примерах, мы можем уверенно утверждать: с точки зрения физики холода не существует. То, что мы называем холодом – всего лишь состояние недостаточного, с нашей точки зрения, тепла.

В целом же понятия «тёплого» и «холодного» являются нашими субъективными ощущениями: все предметы и среды, нагретые выше температуры нашего тела, будут казаться нам тёплыми или горячими, а всё, что имеет более низкую, чем наша кожа, температуру, покажется прохладным или холодным.

Почему в холодильнике холодно?
Каков принцип работы холодильника?

Трудно представить себе современную квартиру без холодильника. Все знают, что холодильник сохраняет холод внутри себя, поэтому продукты, хранящиеся в нем, не портятся долгое время. Как же устроен холодильник?

В холодильнике 4 основных составляющих части:

1. Хладагент — вещество, которое ходит по кругу и переносит тепло.В качестве хладагента используется газ фреон.

2. Компрессор — мотор, который работает по принципу насоса и гонит хладагент по кругу.

3. Конденсатор — через него тепло уходит наружу, в окружающую среду. Конденсатор — это решетка на задней стенке холодильника.

4. Испаритель — в нем тепло забирается из холодильника. Обычно испарителем служит внутренняя стенка холодильника


Основные части бытового холодильника:
1 — испаритель, 2 — конденсатор, 3 — фильтр-осушитель, 4 — капилляр, 5 — компрессор

Компрессор засасывает хладагент из испарителя. Хладагент в этот момент находится в состоянии пара. Компрессор под давлением закачивает его в конденсатор. Хладагент под давлением сжимается, то есть из газообразного состояния переходит в жидкое. При этом его температура повышается. Горячий газ, проходя по трубам конденсатора, отдает тепло в окружающее пространство и в результате остывает до комнатной температуры.

Затем через очень узкое отверстие (капилляр) хладагент поступает в испаритель. Его давление резко уменьшается, и за счет этого происходит испарение хладагента — он вскипает, превращаясь в пар. При этом он сильно охлаждается. В результате он отнимает тепло у стенок испарителя, а испаритель, в свою очередь, охлаждает внутреннее пространство холодильника и продукты, содержащиеся в нем.

Таким образом, хладагент работает по циклу: в конденсаторе он под воздействием высокого давления конденсируется и переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе под воздействием низкого давления вскипает и переходит в газообразное состояние, поглощая тепло.


Схема работы компрессионного холодильника
1 — конденсатор, 2 — капилляр, 3 — испаритель, 4 — компрессор

Холодильник обязательно имеет терморегулятор, с помощью которого задается температура охлаждения холодильной камеры. Когда эта температура достигается, терморегулятор размыкает электрическую цепь, и компрессор останавливается.

Через некоторое время температура в холодильнике начинает снова повышаться (под воздействием окружающей среды). Тогда контакты терморегулятора замыкаются и электродвигатель мотор-компрессора запускается с помощью защитно-пускового реле. Весь цикл повторяется сначала, пока температура в холодильнике снова не понизится до нужного значения.

Вот почему мы слышим, как холодильник время от времени начинает «урчать», а потом снова затихает — это включается и выключается электродвигатель компрессора.

В схеме циркуляции хладагента на самом первом рисунке вы, наверно, заметили еще одно звено — фильтр-осушитель. Он нужен для очистки и осушения хладагента, который проходит через него. Фильтр-осушитель представляет собой цилиндр, заполненный веществом, поглощающим влагу (силикагель или цеолит).

Итак, холодильник устроен таким образом, что он не охлаждает воздух в камере, а забирает из него тепло и отдает его в окружающую среду. Обеспечивается это разницей давления в конденсаторе и испарителе холодильника. Хладагент идет от участка с высоким давлением, где он обращается в жидкость (конденсируется), к участку с низким давлением, где давление хладагента понижается и он превращается в пар (испаряется).

Холодильная машина (кратко)

Рис. 2.8. Принцип действия холодиль­ной машины

Тепловой машиной является также хо­лодильник, принцип действия которого ос­новывается на обратимости цикла тепловой машины. Холодильная машина работает как тепловой насос: она передает теплоту от холодного тела к более нагретому (рис. 2.8). Это не противоречит второму закону термо­динамики, поскольку охлаждение происхо­дит за счет выполнения работы.

Чтобы холодильную машину привести в действие, необходимо над рабочим телом выполнить работу. Тогда нагревателю будет передаваться большее количество теплоты, чем будет отбираться у охладителя: |Q1| = |Q2| + A. Таким образом, температура охла­дителя T2 будет еще больше снижаться, а температура нагревателя T1 повышаться. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Эффективность холодильной машины ха­рактеризуется отношением количества теп­лоты Q2, отобранной у тела, к выполненной при этом работе A: ε = Q2 / A. Этот коэффициент может быть больше 1. Он зависит от разности температур нагревателя T1 и ох­ладителя T2.

У реальных холодильников коэф­фициент ε > 3.

Идеальная холодильная машина

Цикл Карно обратим, поэтому его можно провести в обратном направлении. Это будет уже не тепловая машина, а идеальная холодильная машина.

Процессы пойдут в обратном порядке. Работа А совершается для приведения в действие машины. Количество теплоты Q1 передается рабочим телом нагревателю более высокой температуры, а количество теплоты Q2 поступает к рабочему телу от холодильника (рис. 5.17). Теплота передается от холодного тела к горячему, поэтому машина и называется холодильной.

Но второму закону термодинамики это не противоречит: теплота переходит не сама собой, а за счет совершения работы.

Выразим количества теплоты Q1 и Q2 через работу А и КПД машины η. Так как согласно формуле (5.12.3) А’ = ηQ1 = A, то

(5.12.6)

Передаваемое рабочим телом количество теплоты, как всегда, отрицательно. Очевидно, |Q1| =— . Согласно выражению (5.12.4) количество теплоты Q2 = Q1(η — 1) или с учетом соотношения (5.12.3)

(5.12.7)

Такое количество теплоты получает рабочее тело от холодильника.

Холодильная машина работает как тепловой насос*. Горячему телу передается количество теплоты Q1, большее того количества, которое забирается от холодильника. Согласно формуле (5.12.7) Q2 =—А = -Qj -А. Отсюда

(5.12.8)

* Однако это не означает, что холодильная машина и тепловой насос — это одно и то же. Назначение холодильной машины — охлаждать некоторый резервуар, передавая теплоту в окружающую среду. Назначение теплового насоса — нагревать резервуар, забирая теплоту из окружающей среды.

Эффективность холодильной машины определяется отношением , так как ее назначение отнимать как можно большее количество теплоты от охлаждаемой системы при совершении как можно меньшей работы. Величина ε называетсяхолодильным коэффициентом. Для идеальной холодильной машины согласно формулам (5.12.7) и (5.12.2)

(5.12.9)

т. е. холодильный коэффициент тем больше, чем меньше разность температур, и тем меньше, чем меньше температура того тела, от которого отбирается теплота. Очевидно, холодильный коэффициент может быть больше единицы. Для реальных холодильников он более трех. Разновидностью холодильной машины является кондиционер, который забирает теплоту из комнаты и передает ее окружающему воздуху.

Тепловой насос

При отоплении помещений электрообогревателями энергетически выгоднее использовать тепловой насос, а не просто нагреваемую током спираль. Насос дополнительно будет передавать в помещение количество теплоты Q2 из окружающего воздуха. Однако это не делают из-за дороговизны холодильной установки по сравнению с обычной электрической печкой или камином.

При использовании теплового насоса практический интерес представляет количество теплоты Q1, получаемое нагреваемым телом, а не количество теплоты Q2, отдаваемое холодному телу. Поэтому характеристикой теплового насоса является так называемый отопительный коэффициент .

Для идеальной машины, учитывая соотношения (5.12.6) и (5.12.2), будем иметь

(5.12.10)

где Т1 — абсолютная температура нагреваемого помещения, а Т2 — абсолютная температура атмосферного воздуха. Таким образом, отопительный коэффициент всегда больше единицы. Для реальных устройств при температуре окружающей среды t2= 0 °С и температуре помещения t1= 25 °С εот = 12. В помещение передается количество теплоты, почти в 12 раз превышающее количество затраченной электроэнергии.

Холодильная машина

Рис. 1. Холодильная машина

Отдельным подвидом тепловых машин являются, так называемые, холодильные машины. Холодильная машина — тепловая машина, работающая по обратному циклу, т.е. круговому циклу, в котором рабочее тело совершает отрицательную работу. Визуализации таких машин условно одинакова (рис. 1).

Классически, холодильная машина состоит нагревательного элемента, рабочего тела и холодильной установки. Каждый из этих элементов может инженерно выглядит как угодно, рабочее тело чаще всего газ. Рабочее тело, совершая работу ( ), забирает энергию у холодильника ( ) и передаёт её нагревателю ( ). Нагревателем в данной системе также может быть окружающее пространство. Примером такой холодильной машины может служить обычных домашний холодильник. Электрический ток совершает работу по охлаждению внутренней камеры холодильника, передавая избыток теплоты на внешний радиатор (ребристая стенка из прутьев на задней стенке холодильника).

Тогда, исходя из закона сохранения энергии:

  • где
    • — внешняя работа над газом,
    • — теплота, отданная нагревателю,
    • — теплота, полученная от холодильника.

Аналогом КПД (коэффициента полезного действия) для холодильной установки является холодильный коэффициент. Логика у него точно такая же: отношение полезной работы к затраченной. Полезной теплотой в нашей системе является (т.к. нам необходимо охладить тело), тратим вы внешнюю работу ( ). Тогда:

Вывод: задачи на холодильную машину вводятся именной этой фразой. Единственное соотношение, которое может помочь в решении таких задач, это соотношение (1). Поиск соответствующих энергий чаще всего вопрос первого начала термодинамики и анализа процессов.

Физические принципы работы холодильника

Сегодня трудно найти дом, в котором не было установлено такое устройство, как холодильник.

Очень сложно пользоваться таким сложным агрегатом и не знать принципы его работы. Узнать, как же вырабатывается холод в таком механизме, будет интересно каждому пользователю. Любая модель холодильника работает по принципу закону физики – термодинамики. Еще много лет назад известный ученый Ломоносов выдвинул такую теорию, что температура тел зависит от интенсивности перемещения молекул, которые входят в их состав. Чем выше их температура, тем быстрее двигаются молекулы, а если молекулы двигаются медленно, то их температура низкая. Соответственно законам термодинамики, теплоту можно превратить в работу и наоборот.

На самом деле, холодильник не создает холод, а отнимает теплоту от продуктов питания и отдает ее наружу. Об этом свидетельствует горячей теплообменник на задней стенке устройства. Все модели холодильников работают по принципу компрессионной системы. Если намочить руку водой и слегка подуть на нее, то Вы ощутите холод. В холодильном агрегате применяется не вода, а хладагент, то есть жидкость с очень низкой температурой кипения. Со временем может потребоваться заправка холодильника фреоном.

Хладагент поступает в испаритель и достаточно быстро испаряется, таким образом, отбирая тепло со стенок морозильной камеры, которые охлаждают воздух в холодильнике. Испарение хладагента поступают в компрессор и сжимаются, в результате чего жидкость нагревается. Разогретый хладагент проходит по теплообменнику и отдает тепло наружу. Так как хладагент сильно сжат, то после того, как он охлаждается, он снова стает жидким. Такой цикл снова повторяется.

Температура в холодильнике и морозильной камере поддерживается с помощью электронного термометра, который постоянно измеряет ее и сравнивает с заданным значением пользователя. Если значения совпадают, то компрессор отключается, а если нет, то снова продолжает работать. В абсорбционных моделях холодильников, так же как и в компрессионных испаряется специальное вещество, аммиак. Но в таких холодильниках вещество не сжимается, а растворяется в воде.

Таким образом, мы рассмотрели основные принципы работы холодильного агрегата. Дальнейшая работа устройства зависит только от вас и вашего ухода за холодильником.

Кратко о принципе работы холодильника и его основных частях

Обычный бытовой холодильник знаком всем, но далеко не все знают принцип его работы или хотя бы название основных частей. Не вдаваясь глубоко в технические детали и основы кратко опишем принцип работы холодильника, стараясь объяснить всё лёгким и понятным языком.

Главным устройством любой модели холодильника является компрессор. Основное его назначение осуществлять циркуляцию вещества, которое называется фреон. Фреон — это хладагент имеющий два агрегатных состояния: жидкое и газообразное. Внутри холодильника фреон циркулирует по трубкам, подключённым к компрессору, который сжимает и перекачивает пары фреона.

Выходит хладагент из компрессора в нагнетающую трубку, на выходе создаётся большое давление из-за чего эта трубка сильно нагревается. Приложив к ней руку, особенно в момент работы компрессорного двигателя, можно обжечься, по этой причине не касайтесь трубки.

Части и устройство холодильника

Есть в холодильнике и такой элемент, как контур обогрева. Расположен он внутри корпуса дверцы морозильной камеры. Сделано это с целью обеспечить эластичность уплотнителя, который обеспечивает герметичность морозилки. Поскольку при отрицательной температуре, которая обеспеченна в морозилке, уплотнитель менее эластичен, а отсюда получается меньшая плотность прилегания дверцы к морозильной камере.

Ещё одна техническая составляющая холодильника это конденсатор. Если кратко, то собой он представляет решётку, которая размещена на задней части холодильника. Функция конденсатора — превратить нагретый фреон, имеющий газообразное состояние, в холодный и жидкий. Хладагент проходя по трубкам конденсатора остывает образовывая капли, такой процесс называется конденсацией. Как несложно догадаться конденсатор получил своё название благодаря данному физическому процессу.

Помимо описанных компонентов в холодильниках есть и следующие элементы:

  1. фильтр-осушитель;
  2. капиллярная трубка;
  3. испаритель;
  4. всасывающая трубка.

Первый элемент нужен для от фильтровки влаги, которая есть во фреоне на момент заправки его в систему холодильника. Следующий по списку элемент капиллярная трубка, которая нужна для обеспечения разницы давлений в системе. Кратко скажем, что она разделяет систему на холодные и горячие трубки. Сама трубка из-за своей толщины больше похожа на провод, не зная того что это на самом деле трубка, действительно можно её воспринять как оголённые провод.

Испаритель — это именно та часть холодильника, которая образует холод. Представляет он из себя трубки, имеющие отрицательную температуру когда компрессор работает. В испарителе фреон который был в жидком виде в капиллярных трубках, переходит в газообразное состояние. То есть, в испарителе жидкий хладагент начинает испаряться, что и приводит к образованию холода внутри холодильника. Всасывающая трубка по факту это просто окончание трубки испарителя которая входит в компрессор.

Такой круговорот фреона является причинной появления холода внутри холодильника. Вот так кратко можно рассказать о принципе работы холодильника. Вещь — несложная, но технологичная. Современная техника дополнительно напичкана электроникой, которая для основной задачи холодильника ненужна. Она регулирует и контролирует работу основных узлов агрегата.

Холодильная установка с точки зрения физики

ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ *

Урок № 5

Тема. Холодильная машина. Лабораторная работа «Изучение принципа действия холодильной машины»

Цель: изучить принцип действия холодильника; развивать логическое мышление, умение анализировать, делать выводы; понимать значение конкретных физических открытий в повседневной жизни; воспитывать умение самостоятельно добывать знания, понимать практическую направленность изученного материала.

Тип урока: урок совершенствования и контроля знаний.

Я использую свои знания

И признаю их важность.

Я вкладываю свое понимание

И чувствую себя причастным.

I. Актуализация опорных знаний учащихся

1. Привести примеры обратимых и необратимых процессов.

2. Какие процессы называются круговыми или циклическими?

3. Сформулировать второй закон термодинамики.

4. Не противоречит второй закон термодинамики работе холодильника?

II. Изучение нового материала

Мотивация учебной деятельности

Обычный домашний холодильник представляет собой странное устройство: он передает тепло от менее нагретого тела (холодных продуктов в камере) более нагретому (воздуху в комнате). То, что холодильник охлаждает продукты, известно всем, а вот то, что он при этом также нагревает воздух на кухне, знает далеко не каждый. Однако убедиться в этом несложно. Прикоснитесь к тонких трубок на задней стенке холодильника — они горячие. Несложно заметить также, что сам по себе холодильник не работает: его нужно подключить к электрической сети.

Как работает холодильная машина, мы и выясним сегодня на уроке, выполнив лабораторную работу.

Работа с научным текстом

Рассмотрим принцип действия так называемого компрессионного холодильника, примером которого может быть широко распространен бытовой холодильник. Как рабочее тело в нем используют фреон. Фреоном заполнена система конденсатора и испарителя. Компрессор, который приводится в действие электродвигателем, откачивает газообразный фреон из испарителя и нагнетает его в конденсатор. При сжатии фреон нагревается. Охлаждения его до комнатной температуры происходит в конденсаторе, расположенном обычно на задней стенке холодильного шкафа.

Охлажденный до комнатной температуры за повышенного давления,созданного в конденсаторе при помощи компрессора, фреон переходит в жидкое состояние. Из конденсатора жидкий фреон через капиллярную трубку поступает в испаритель. Откачка паров фреона из испарителя с помощью компрессора поддерживает в нем пониженное давление.

В случае пониженного давления в испарителе жидкий фреон кипит и испаряется даже при температуре ниже 0 °С. Энергия на испарение фреона отбирается от стенок испарителя, вызывая охлаждение их. Откачана пар фреона поступает в кожух компрессора, откуда вновь уходит в конденсатор и т. др. по замкнутому кругу.

Самая низкая температура, которой можно достать в испарителе (морозильной камере), определяется значением давления паров фреона, так как температура кипения фреона, как и любой другой жидкости, снижается со снижением давления. В случае постоянной скорости поступления жидкого фреона из конденсатора в испаритель через капиллярную трубку давление паров фреона в испарителе будет тем ниже, чем дольше работает компрессор. Если нет необходимости снижать температуру в испарителе до предельно возможного значения, то компрессор периодически останавливается путем отключения электродвигателя, который приводит его в действие. Компрессор включается автоматическим устройством, поддерживающим в холодильном шкафу заданную температуру.

Итак, холодильник также является тепловой машиной, принцип действия которого основан на обратимости цикла тепловой машины. Холодильная машина работает как тепловой насос: она передает теплоту от холодного тела к более нагретому. Это не противоречит второму закону термодинамики, поскольку охлаждение происходит за счет выполнения работы.

Принцип действия холодильной машины

Чтобы холодильную машину привести в действие, необходимо над рабочим телом выполнить работу.

Тогда нагрівнику будет передаваться большее количество теплоты, чем відбиратиметься в охладителя: | Q 1 | = | Q 2 | + A . Таким образом, температура охладителя Т2 еще больше будет снижаться, а температура нагревателя Т 1 будет повышаться.

Эффективность холодильной машины характеризуется отношением количества теплоты Q 2, отнятого у тела, выполненной при этом работы А: ε = Q 2/ A . Этот коэффициент может быть больше 1. Он зависит от разницы температур нагревателя Т 1 и охладителя Т2. В реальных холодильников коэффициент ε > 3.

III . Закрепление изученного материала

• Используя план изучения физического устройства, выяснить устройство и принцип действия холодильной установки.

• Дать ответы на контрольные вопросы:

1. По какому принципу работает холодильная машина? В чем ее отличие от тепловой машины?

2. Какие газы используют как рабочее тело холодильников?

3. Изобразить схематично принцип работы холодильника.

4. Вследствие чего охлаждается испаритель?

5. Как определяется эффективность холодильной машины?

6. В жаркий летний день домохозяйка открыла дверцу работающего холодильника, чтобы охладить воздух в комнате. Смогла ли она достичь желаемого результата? Почему?

«Микрофон». Учащиеся продолжают предложения:

V. Домашнее задание

1. Проработать соответствующий параграф.

2. Подготовиться к семинару по теме «Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве. Экологические проблемы, связанные с их использованием».

Устройство и принцип работы холодильной установки

Сегодня в охлаждении нуждается огромное количество продуктов, а еще без холода невозможно реализовать многие технологические процессы. То есть с необходимостью применения холодильных установок мы сталкиваемся в быту, в торговле, на производстве. Далеко не всегда удается использовать естественное охлаждение, ведь оно сможет понизить температуру лишь до параметров окружающего воздуха.

На выручку приходят холодильные установки. Их действие основано на реализации несложных физических процессов испарения и конденсации. К преимуществам машинного охлаждения относится поддержание в автоматическом порядке постоянных низких температур, оптимальных для определенного вида продукта. Также немаловажными являются незначительные удельные эксплуатационные, ремонтные затраты и расходы на своевременное техническое обслуживание.

Как работает холодильная машина

Для получения холода используется свойство холодильного агента корректировать собственную температуру кипения при изменении давления. Чтобы превратить жидкость в пар, к ней подводится определенное количество теплоты. Аналогично конденсация парообразной среды наблюдается при отборе тепла. На этих простых правилах и основывается принцип работы холодильной установки.

Это оборудование включает в себя четыре узла:

  • компрессор
  • конденсатор
  • терморегулирующий вентиль
  • испаритель

Между собой все эти узлы соединяются в замкнутый технологический цикл при помощи трубопроводной обвязки. По этому контуру подается холодильный агент. Это вещество, наделенное способностью кипеть при низких отрицательных температурах. Этот параметр зависит от давления парообразного хладагента в трубках испарителя. Более низкое давление соответствует низкой температуре кипения. Процесс парообразования будет сопровождаться отнятием тепла от той окружающей среды, в которую помещено теплообменное оборудование, что сопровождается ее охлаждением.

При кипении образуются пары хладагента. Они поступают на линию всасывания компрессора, сжимаются им и поступают в теплообменник-конденсатор. Степень сжатия зависит от температуры конденсации. В данном технологическом процессе наблюдается повышение температуры и давления рабочего продукта. Компрессором создают такие выходные параметры, при которых становится возможным переход пара в жидкую среду. Существуют специальные таблицы и диаграммы для определения давления, соответствующего определенной температуре. Это относится к процессу кипения и конденсации паров рабочей среды.

Конденсатор – это теплообменник, в котором горячие пары хладагента охлаждаются до температуры конденсации и переходят из пара в жидкость. Это происходит путем отбора от теплообменника тепла окружающим воздухом. Процесс реализуется при помощи естественной или же искусственной вентиляции. Второй вариант зачастую применяется в промышленных холодильных машинах.

После конденсатора жидкая рабочая среда поступает в терморегулирующий вентиль (дроссель). При его срабатывании давление и температура понижается рабочих параметров испарителя. Технологический процесс вновь идет по кругу. Чтобы получить холод необходимо подобрать температуру кипения хладагента, ниже параметров охлаждаемой среды.

На рисунке представлена схема простейшей установки, рассмотрев которую можно наглядно представить принцип работы холодильной машины. Из обозначений:

  • «И» — испаритель
  • «К» -компрессор
  • «КС» — конденсатор
  • «Д» — дроссельный вентиль

Стрелочками указано направление технологического процесса.

Помимо перечисленных основных узлов, холодильная машина оснащается приборами автоматики, фильтрами, осушителями и иными устройствами. Благодаря им установка максимально автоматизируется, обеспечивая эффективную работу с минимальным контролем со стороны человека.

В качестве холодильного агента сегодня в основном используются различные фреоны. Часть из них постепенно выводится из употребления ввиду негативного воздействия на окружающую среду. Доказано, что некоторые фреоны разрушают озоновый слой. Им на смену пришли новые, безопасные продукты, такие как R134а, R417а и пропан. Аммиак применяется лишь в масштабных промышленных установках.

Теоретический и реальный цикл холодильной установки

На этом рисунке представлен теоретический цикл простейшей холодильной установки. Видно, что в испарителе происходит не только непосредственно испарение, но и перегрев пара. А в конденсаторе пар превращается в жидкость и несколько переохлаждается. Это необходимо в целях повышения энергоэффективности технологического процесса.

Левая часть кривой – это жидкость в состоянии насыщения, а правая – насыщенный пар. То, что между ними – паро-жидкостная смесь. На линии D-A` происходит изменение теплосодержания холодильного агента, сопровождающееся выделением тепла. А вот отрезок В-С` наоборот, указывает на выделение холода в процессе кипения рабочей среды в трубках испарителя.

Реальный рабочий цикл отличается от теоретического ввиду наличия потерь давления на трубопроводной обвязке компрессора, а также на его клапанах.

Чтобы компенсировать данные потери работа сжатия должна быть увеличена, что снизит эффективности цикла. Данный параметр определяется отношением холодильной мощности, выделяемой в испарителе к мощности, потребляемой компрессором и электрической сети. Эффективность работы установки – это сравнительный параметр. Он не указывает непосредственно на производительность холодильника. Если данный параметр 3,3, это будет указывать, что на единицу электроэнергии, потребляемой установкой, приходится 3,3 единицы произведенного ею холода. Чем больше этот показатель, тем выше эффективность установки.

Читайте также:  С точки зрения морали в семье не может быть
Источники:
  • http://www.vseznaika.org/fizika/chto-takoe-xolod-s-tochki-zreniya-fiziki/
  • http://allforchildren.ru/why/why11.php
  • http://worldofschool.ru/fizika/termodinamika/mashina/holodilnaya-mashina-kratko
  • http://studfiles.net/preview/2383541/page:66/
  • http://www.abitur.by/fizika/teoreticheskie-osnovy-fiziki/termodinamika-i-molekulyarnaya-fizika/ciklicheskie-processy/xolodilnaya-mashina/
  • http://masterplus.com.ua/statya/fizicheskie-principy-raboty-holodilnika.html
  • http://znaitexniku.ru/kuhni/krupnaya/holodilniki/ustrojstvo.html
  • http://schooled.ru/lesson/physics/10klas_1/24.html
  • http://crio.pro/xolodilnoe-oborudovanie/ustrojstvo-i-princip-raboty-xolodilnoj-ustanovki/