Холодильный аппарат можно разделить на три большие части. Это такие как испаритель, конденсатор и компрессора. Все три части связаны между собой. Система работы имеет замкнутый характер. Основное назначение компрессора обеспечивать нужную температуру в камерах холодильника. В качестве газа применяется хладагент.
Принцип работы и типы
Компрессор в холодильнике предназначен для поддержания холода, вернее, для циркуляции охлаждающего вещества по системе капиллярных трубок и радиаторной решётке холодильника, конденсатора.
Для того чтоб понять какую роль в холодильнике играет компрессор, нужно представлять как происходит процесс заморозки.
Компрессор, представляющий собой мотор, откачивает пары хладагента из испарителя, а после направляет их в конденсатор. В нём пары охлаждаются и начинается процесс конденсации. Находясь в сжиженном состоянии хладагент через трубки и фильтр, предназначенный для осушения, попадает в испаритель. Там, из-за разницы давления, происходит закипание вещества, энергия для кипения поступает от испарителя, и воздух в камере охлаждается. Хладагент опять меняет фазовое состояние, переходит в газ. Процесс вновь повторяется.
Компрессорные установки разделяют на типы:
- динамический;
- поршневой;
- ротационный.
Каждый вид имеет свои преимущества и недостатки. Динамические используют в своей работе вентиляторы, с их помощью и происходит нагнетание хладагента. Поршневой основан на принципе работы таком же, как в одноцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, имеет двигатель и вал. Ротативный содержит в конструкции катящийся ротор, расположенный в цилиндре корпуса эксцентрично.
Динамические компрессоры
Разделяются на два класса по типу вентиляторов: осевые и центробежные. Первые используют то, что сжатие хладагента происходит впоследствии изменения его скорости между лопатками ротора и направляющего устройства. При этом движение хладагента осуществляется в направлении оси ротора. Во втором типе на стороне подачи возникает разряжение, газ подаётся на лопатки рабочего колеса. При его вращении охлаждающее вещество отбрасывается, под влиянием центробежной силы, к внешнему радиусу. На выходе из колеса газ направляется в диффузор, где скорость его падает, а давление увеличивается.
Классификация их осуществляется по следующим признакам:
- По конечному давлению. Давление, создаваемое потоком газа.
- По количеству ступеней сжатия. Одноступенчатые и многоступенчатые.
- По виду привода. Турбинный или электрический.
Динамические компрессоры характеризуются несложной конструкцией, долговечностью в работе, удобством в использовании. Устройство имеет небольшие габариты и вес. Главный недостаток заключается в невысоком КПД, что особенно проявляется, при небольшой производительности и высоких давлениях накачивания. В такой конструкции невозможно получить большой коэффициент сжатия, а значит и создать высокое давление.
Поршневые компрессоры
Компрессоры такого типа являются возвратно-поступательными. Компрессия создаётся за счёт уменьшения объёма охлаждающего газа при передвижении поршня в цилиндре. Различают их по следующим признакам:
Использующие кривошипно-шатунный привод или линейный механизм.- По местоположению цилиндров. Могут быть выполнены в вертикальном, горизонтальном или угловом исполнении (прямоугольном).
- По числу ступеней сжатия. Выпускаются одно-, двух- и многоступенчатые, в зависимости от необходимости в ограничении температуры нагнетаемого газа.
Мотор при запуске приводит в действие коленчатый вал в середине компрессора. Осуществляя возвратно-поступательные вращения, поршень своими движениями выкачивает газ, из испарителя перегоняя его в конденсатор. Используя всасывающий клапан, хладагент, попадёт в камеру при разряжении и выводится назад при нагнетании, во время обратного хода, образовывая повышенное давление газа. Таким образом, используется непрямоточный поршень, состоящий из двух клапанов, приточного и расходного.
Применяется и другая конструкция, она является более экономной и проще. В её основе лежит инверторная схема формирования импульсов. Такое изделие представляет шток с поршнем на конце, находящейся внутри катушки. При подаче переменного тока возникает магнитное поле, и система под его действием приходит в движение.
Современные устройства этого типа не используют смазку, уплотнение поршней выполняется с помощью поршневых колец.
Поршневого типа компрессоры одни из первых, которые применялись в холодильниках. Отличаются они хорошей надёжностью, могут работать в большом диапазоне напряжений. Недостаток в шуме и возникновении вибрации во время запуска/остановки двигателя.
Ротационные компрессоры
Используется система, состоящая из двух роторов ведущего и ведомого. Вращаясь навстречу друг другу, и соприкасаясь по всей длине, создаётся давление газа. Устройство выполнено так, что между роторами и корпусом нет зазоров, порции газа, образованные заборными камерами расходятся в разные стороны и легко захватываются двумя валами. Хладагент, попадая в камеры при уменьшении их объёма, сжимается, а после перенаправляется, через специальное отверстие малого диаметра, в конденсатор. Особенность в том, что один из роторов принимает на себя большую часть порции, в соотношении 4 к 6.
Преимуществом такого исполнения является высокий КПД, а из-за того, что скорость вращения роторов не зависит от давления, обеспечивается устойчивое состояние. Вибрация и шум практически отсутствуют. Так как роторы соприкасаются без зазоров, а между ними находится масло, то трение отсутствует и высокая скорость вращения не нужна. Это приводит к низкому значению потребления мощности. Масло, за счёт поверхностного натяжения, образовывает пробку между рабочими частями и корпусом, что приводит к повышению давления.
Использование двух роторов на одном валу оправдывается повышением надёжности и эффективности. Оставаясь неизменным по принципу работы, сама конструкция может иметь различные вариации. Расположение на роторе дополнительно двух пластин привело к возможности получить большее давление, но привело к увеличению трения и усложнению конструкции.
В некоторых моделях используется качающийся ротор. Это вызвано тем, что в последнее время стал применяться новый тип хладагента. Ранее, охлаждающий газ за счёт содержания в своём составе хлора, образовывал дополнительную защитную ферро-хлоридную плёнку. Эта плёнка не только уменьшала трение, но и снижала возможность появления коррозии. Одновременно с этим применение новых хладагентов привело к потере давления, из-за потерь во время перетекания газа между ротором и цилиндром корпуса, а также цилиндром и торцом пластинки. Для уменьшения потерь на трении и перетекании, пластина с ротором выполняется одной деталью.
Сравнение линейных и инверторных типов
По режиму работы компрессоры разделяются на линейные и инверторные. В настоящее время всё больше холодильных установок выпускаются с инверторным компрессором. Линейные устройства работают в режиме циклического включения и отключения. После того как холодильник включили в сеть, датчик, расположенный в его камере, определяет температуру сравнивая с заданной. Компрессор включается и начинается процесс охлаждения. После достижения требуемого значения компрессор отключается, а датчик продолжает следить за температурой. Как только она повышается, и выходит из заданного диапазона, компрессор запускается вновь.
Инверторные устройства работают по иному принципу. После включения агрегата и достижения в камере нужной температуры, он не выключается, а уменьшает обороты, поддерживая температурный режим постоянным. В инверторном компрессоре нет мотора с вращающимся ротором. Компрессор осуществляет его работу сам: поршень производит движения под действием электромагнитного поля.
Главный недостаток линейных компрессоров повышенная нагрузка на электрическую сеть, что приводит к скачкам напряжения и повышенное энергопотребление, по сравнению с инверторными агрегатами. Шум от инверторного компрессора минимален, однако, он достаточно восприимчив к качеству питающей сети. Поэтому при плохой электрической линии рекомендуется использовать его совместно со стабилизатором напряжения. По цене линейные устройства дешевле, но не следует забывать об энергопотреблении.
Двухкомпрессорный холодильник
В современных моделях стали устанавливать сразу две компрессорные установки. Один компрессор применяется как в однокамерных, так и двухкамерных агрегатах, в то время как два только в двухкамерных.
Производители моделей сообщают, что применение двух устройств позволит снизить потребление электроэнергии, из-за раздельного управления температурой как в морозильной камере, так и в основной. Кроме того, эксплутационный срок службы таких моделей более высокий, т. к. каждый компрессор запускается только тогда, когда требуется снизить температуру в своей камере.
При выходе компрессора из строя придётся приобретать новый. При этом необходимо будет искать однотипный. Основными параметрами его являются мощность, тип хладагента и наличие пускового реле.
