Теоретичний огляд авторефрижераторів та режимів їх роботи

Галка, Р. А. Теоретичний огляд авторефрижераторів та режимів їх роботи/Г. А. Галка, А. Ст. Стрільців. - Текст: безпосередній // Молодий учений. - 2018. - № 31 (217). - С. 7-11. - URL: https://moluch.ru/archive/217/52257/ (дата звернення: 29.11.2024).

Ключові слова: рефрижератор, термодинамічний стан, холодоагент, холодильна установка, дроселювання.

Принцип роботи рефрижератора

Рефрижератор - це холодильна установка, призначена для перевезення продуктів, що швидко псуються. Основне завдання установки - це підтримання оптимальної температури протягом періоду перевезення продукту. [1]

Холодильна установка рефрижератора розрахована передачі теплоти від холодного джерела до гарячого. Згідно з другим законом термодинаміки теплота не може переходити від холодного тіла до гарячого сама собою. У холодильній установці така передача теплоти відбувається завдяки механічній енергії компресора, що витрачається на стиск та подачу парів холодоагенту по колу циркуляції холодильної машини. На малюнку 1а бачимо схематичний принцип роботи холодильної установки, але в малюнку 1б показаний важливий цикл холодильної установки. [2]

Мал. 1. А - схема роботи холодильної установки; б - цикл роботи холодильної установки рефрижератора. 1,2-компресор, 3-конденсатор, 5-регулюючий вентиль; 6,7-випарник

Основними складовими частинами холодильної установки рефрижератора є: компресор, що одержує енергію від двигуна автомобіля; конденсатор, що знаходиться зовні рефрижератора; випарник, встановлений усередині фургона; терморегулюючий розширювальний вентиль, що є регулюючим пристроєм, що дроселює; холодоагент, що циркулює в системі як охолоджувальну речовину з певними фізичними характеристиками.

компресор. У компресорі над газом відбувається технічна робота L_ТЕХН, Дж, вона рівна:

Де L_КМ - Робота компресора, Дж.

Знак мінус говорить про те, що не газ робить роботу (як, наприклад, у детандері), а навпаки, над газом здійснюється робота. У компресорі відбувається адіабатний стиск, тобто без теплообміну з довкіллям (Q=0), стискається до тиску Р₂ та нагрівається до температури Т₂ (Див. малюнок 1б процес 1–2). У разі адіабатного процесу робота стиснення йде за законом збереження та перетворення енергії, у цьому випадку змінюється лише ентальпії газу. У компресорі відбувається стиск холодоагенту, рахунок чого його температура підвищується.

Конденсатор. У конденсаторі гарячий холодоагент охолоджується при постійному тиску (р_2–5= Const). За рахунок охолодження газ спочатку перетворюється на пару, яка поступово конденсується і перетворюється на рідину (див. малюнок 1б лінія конденсації 2–5). Слід враховувати, що процес конденсації в області "рідина + пар" (відрізок 3-5 на лінії конденсації) відбувається не тільки при постійному тиску Р_КД, але і за постійної температури Т_КД. Це відбувається до тих пір, поки вся пара не перетвориться на рідину (точка 5). Тепло при конденсації відводиться від робочого тіла та передається навколишньому середовищу.

Таким чином, конденсатор холодоагент під впливом високого тиску конденсується і переходить в рідкий стан, виділяючи тепло.

Терморегулюючий вентиль (ТРВ). Терморегулюючий вентиль необхідний створення необхідної різниці тисків між конденсатором і випарником, у якому відбувається цикл теплопередачі. У регулювальному вентилі холодоагент розширюється, проходячи через короткий отвір. У цьому тиск його зменшується, а обсяг зростає. Процес розширення у вентилі відбувається без здійснення зовнішньої технічної роботи. Здійснюється лише зовнішня робота: робота проти сил зовнішнього тиску, яку називають роботою проштовхування. Здійснюється ще одна робота проти сил тертя, що переходить у тепло. За рахунок цього тепла зростає ентропія парорідинної суміші холодоагенту. Особливістю процесів дроселювання парорідкісних сумішей є те, що ентальпія у цих процесах залишається постійною (i₅=i₆), а ентропія росте (s₆>s₅) завдяки роботі тертя, що переходить у тепло. При дроселюванні парорідкісні суміші розширюються, при цьому відбувається робота між молекулами сумішей проти сил взаємодії. Ця робота відбувається рахунок внутрішньої енергії суміші. Загалом, при дроселюванні речовина може нагріватися, охолоджуватися або не змінювати свою температуру. Все залежить від фізичних властивостей речовини та параметрів навколишнього середовища. У розглянутому випадки використовується холодоагент 404а, при дроселюванні його пародидкостная суміш охолоджується.

Випарник. Параметри регулюючого вентиля рВ (див. рисунок 1а) розраховані так, що тиск холодоагенту у випарнику холодильної установки зменшується настільки, що речовина починає кипіти при цьому тиску.Холодоагент кипить у випарнику І при постійних температурі Т_І та тиск Р_І (див. на малюнку 1б процес 6–7). Кипіння в цьому процесі відбувається в результаті того, що температура парорідинної суміші холодоагенту, істотно нижче навколишнього середовища у випарнику. Тому, згідно з другим законом термодинаміки, тепло мимоволі переходить від гарячішого до холоднішого тіла. Процес випаровування рідкого холодоагенту у випарнику супроводжується поглинанням тепла, яке відбирається від повітряного потоку, що проходить через випарник. Повітря, що у фургоні рефрижератора, продувається через випарник і охолоджується. Волога, що міститься в повітрі, конденсується або зливається по дренажних трубках у зовнішнє середовище.

Термодинамічний стан точкою 7 на лінії насиченої сухої пари (див. малюнок 1б). Таку пару не можна подавати під поршень компресора, тому що при швидкому стиску він може перетворитися на рідину, що буде причиною аварії компресора і виходу його з ладу. Для того щоб виключити поломку компресора (усунути так званий "вологий хід" компресора), насичену пару, перед тим як він попрямує в компресор, підігрівають природним шляхом. При цьому суха насичена пара перетворюється на перегріту пару (див. процес 7-1), т.е. е. - У газ, який подається на вхід компресора.

Потім холодоагент направляється компресор і цикл знову повторюється. [3]

Режими рефрижераторної холодильної установки

Основне завдання холодильної установки рефрижератора полягає у створенні сприятливих температурних умов на час перевезення вантажу та підтримання заданих температурно-вологісних режимів в робочому приміщенні, що охолоджується, фургона під час зберігання і транспортування вантажу.Температурний діапазон таких холодильних установок: від -20 до +10?С. Існують такі експлуатаційні режими: охолодження, нагрівання та розморожування.

Режим охолодження. Режим охолодження (див. рисунок 2) ідентичний процесу в холодильній машині. У холодильному встановленні рефрижератора холодоагент циркулює під тиском. У деяких точках системи холодоагент перебуває під різним тиском і в різному агрегатному стані (рідина, пара або газ). Процес переходу з одного агрегатного стану до іншого супроводжується поглинанням або виділенням тепла. Процес охолодження відбувається в такий спосіб. Через всмоктуючий клапан (лінія низького тиску) компресор (1) надходить газ холодоагент з низьким тиском, компресор стискає газоподібний холодоагент від 8 до 11 атм. Стиснення супроводжується підвищенням температури холодоагенту. У процесі стиску компресор направляє газ по лінії нагнітання

триходовий клапан (2). З клапана холодоагент слід у конденсатор, і проходить по змійовику конденсатора (3). Змійовик конденсатора омивається повітрям з навколишнього середовища, яке має нижчу температуру, ніж холодоагент. Таким чином, холодоагент у змійовику охолоджується до точки конденсації. Процес конденсації завжди супроводжується виділенням тепла, яке надається потоку повітря.

Після цього рідкий холодоагент подається в ресивер (4), а потім надходить у відокремлювач (5), де відфільтровуються домішки, і видаляється волога.

Рідкий холодоагент під високим тиском направляється в теплообмінник (6), де відбувається переохолодження холодоагенту. На виході з теплообмінника рідкий холодоагент направляється у вентиль високої швидкості (7), після чого холодоагент перебуває під низьким тиском.Температура кипіння рідини нижче температури у фургоні, і рідина починає кипіти (випаровуватися), перетворюючись на газ. Повітря з фургона автомобіля проганяється через випарник за рахунок вентиляторів випарника. Процес випаровування рідкого холодоагенту у випарнику супроводжується поглинанням тепла, яке відбирається від повітряного потоку, що проходить через змійовик випарника (8). Волога, що міститься в повітрі, конденсується на випарнику та зливається по дренажних трубках у зовнішнє середовище. Холодоагент перегрівається в теплообміннику і йде по лінії всмоктування, через вентиль всмоктування (9) компресор і цикл повторюється.

Режим нагріву. Рефрижератор призначений для використання не тільки в літній період часу, коли існує необхідність охолодження продукції до необхідної температури, але і в зимовий період, коли температура продукції, що перевозиться, не повинна опускатися нижче межі від 0 до +5 °С (наприклад, при перевезенні квітів і зелені ). Режим нагрівання (див. малюнок 3) відбувається наступним чином: через всмоктуючий клапан компресор (1) надходить гарячий газ. Компресор стискає його та направляє через триходовий клапан (2) (лінія високого тиску) у конденсатор. У режимі нагрівання газ проходить по змійовику конденсатора (3), але не конденсується, а проходить у газоподібному стані до вентиля високої швидкості (4), після нього холодоагент надходить у випарник.

Повітря, яке знаходиться у фургоні нижче за температуру холодоагенту, тому проходячи через змійовик випарника (5), газ конденсується. Процес конденсації холодоагенту супроводжується виділенням тепла, яке віддається потоку повітря із фургону. Пародидкісний холодоагент направляється в накопичувач (6), де утворюється «зона» рідина + пара.У накопичувачі залишається рідкий холодоагент, а холодоагент пар направляється по лінії всмоктування компресор, і процес повторюється.

Відмінною особливістю роботи рефрижераторної установки в режимі тепло є те, що вентилятори конденсора протягом тривалого часу не працюють. довкілля.

2. Режим охолодження.

3. Режим нагрівання.

Режим розморожуванняПеріодично цей іній потрібно розтоплювати, щоб запобігти поломці в охолодженні і обдувці фургону. льоду). Гарячий газ надходить по лінії всмоктування в компресор (1). В режимі відтавання спрацьовує триходовий клапан (2), який перекриває вхід конденсатора. накопичувач (5), де утворюється "зона" рідина + пар. У накопичувачі залишається рідкий холодоагент, а холодоагент пар направляється по лінії всмоктування компресор.

4. Режим розморожування.

Тала вода зливається з установки на землю по дренажних трубках.Передбачені два способи увімкнення режиму розморожування: автоматично, при цьому використовуються датчики температури, і ручне включення дозволяє оператору включити цикл розморожування, натиснувши на кнопку.

Камера фургона рефрижератора

В даний час, існує безліч варіантів виготовлення безкаркасних стін, підлоги і стелі ізотермічних фургонів. Фургони подібного типу збирають із так званих сендвіч-панелей (див. малюнок 5). Вони різняться між собою кількістю шарів. Кожен виробник прагне залучити клієнта, тому намагається внести в конструкцію власні новинки, але загальна сутність від цього не змінюється. Фургонна надбудова збирається з листів високоміцного пластику, у проміжок між якими заливають теплоізоляційну піну (пінополіуретан). Ці матеріали протягом великої кількості років не втрачають своїх властивостей. [4]

Мал. 5. Камера фургону

Якщо не брати до уваги "технології з'єднання склеюванням без заклепок", "спеціальні лаки" та інші фірмові ноу-хау, то якість ізотерми залежить в першу чергу від товщини стінок і кількості шарів.

Підлогове покриття кузова – не менш важливий елемент конструкції. Основні тепловтрати холодильної установки рефрижератора припадають на неправильно обладнану підлогу фургона. Найбільш зручним у використанні є алюмінієве «дно». Таке покриття значно підвищує вартість конструкції, зате має незаперечні переваги в порівнянні з фанерним або гумовим покриттям підлоги рефрижератора.

Основна перевага алюмінієвого покриття є збереження поверхні від мікротріщин, а значить, у підлоговому покритті не будуть накопичуватися частинки продуктів, що перевозяться.Таку підлогу зручніше і простіше чистити, тому у фургонах з алюмінієвим покриттям відсутні неприємні запахи гниття.

1. Холодильна техніка та технологія: Підручник / За ред. А. Ст. Руцького. М: ІНФРА. М. 2004. 587с.
2. Білозер, Г. А. Авторефрижераторний транспорт та контейнери: Б. З. Бабакін та ін. - Санкт-Петербург 2010. 198с.
3. Голянд. М.М., Мальований Б. н. / Холодильне технологічне встаткування. Навч. для вузів. - М.: Харчова промисловість. - 1977р. 336 с.
4. Уханов, О. П. Спеціальна автомобільна техніка: навч. посібник/М. Ст. Риблів Д. А. Уханов - Пенза 2016. 130с.

Основні терміни (генеруються автоматично)Кабіна: рідкий холодоагент, холодильна установка, компресор, холодоагент, холодильна установка рефрижератора, випарник, газ, тиск, змійовик випарника, лінія всмоктування, довкілля, режим нагрівання, режим відтавання, малюнок.

Таймер відтайки: види та їх особливості

Працюючи холодильного устаткування з його випарнику утворюється іній. Це зумовлено перетворенням на іній конденсату, що утворюється на випарнику з водяної пари. Обростання випарника інеєм сприяє зниженню холодопродуктивності пристрою, що, своєю чергою, стане причиною інтенсивнішого утворення інею. Щоб запобігти обмерзанню випарника, використовується функція відтайки.

У сучасних рефрижераторах режим відтаювання включається автоматично. Для цього в холодильнику встановлюється таймер відтайки. Він є спеціальним приладом, що управляє циклом відтайки. Пристрій програмується на включення функції розморожування за певним циклом (через 4, 8, 12 або 24 години).Як і будь-який таймер, він відраховує заданий час і після запрограмованого періоду подає команду іншим елементам системи запустити функцію розморожування. Прилад встановлюється поруч із випарником.

Види таймерів відтайки та їх особливості

Розрізняють таймери відтайки механічного та електронного типу. Принцип їх роботи дещо відрізняється:

• Механічний таймер відтайки. При включенні холодильного агрегату починає працювати компресор, запускаючи процес охолодження. Таймер у цей час не працює, оскільки теплове реле розімкнене, і живлення на двигун пристрою не подається. Замикання контактів теплового реле, що сприяє включенню таймера здійснюється, коли випарник охолоджується до - 10°. Увімкнений таймер починає відлік часу.

Робота компресора спрямовано підтримку в камері заданої температури. За потреби він може зупинятися (коли досягається температура, задана термостатом), потім продовжує працювати. Процес відтавання включається лише тоді, коли таймер відрахує заданий період з початку роботи. У цей момент замикаються контакти на ТЕН, вмикається режим обігріву випарника.

Після подачі команди на відтайку таймер знеструмлюється і не веде відлік часу.

Час, що витрачається на розморожування, дещо варіює в залежності від кількості інею, що утворився на випарнику. Після того, як весь іній розтане, а температура на випарнику зросте до +10 ° С, контакти на ТЕН розмикаються, припиняючи нагрівання. Таймер включається, починаючи відлік часу. Протягом 20-30 хвилин після запуску таймера компресор ще не вмикається, цей час називають періодом пасивної відтайки, який необхідний для стікання талої води.

• Електронний таймер відтайки холодильника використовує електронний модуль, керуючий режимами холодильної установки, і систему датчиків, що збирають з різних точок холодильної камери дані про температуру. Виконавчі елементи модуля здійснюють керування роботою компресора, вентиляторів, ТЕНу, регулюють час відтайки як активної, так і пасивної.

Кожен із видів таймерів має свої переваги. Так механічна система має максимально просту конструкцію, при цьому вона надійна і довговічна. Електронне управління забезпечує максимальну точність дотримання встановлених режимів, а також зумовлює можливість використання цілого ряду додаткових функцій.

Але найякісніший таймер відтайки рано чи пізно може дати збій у роботі, що суттєво позначиться на продуктивності холодильного агрегату. У цьому випадку необхідна професійна діагностика, на підставі якої буде рекомендовано ремонт системи або озвучено необхідність купити таймер відтайки замість вийшов з ладу.

Компанія «Рефкомплект» пропонує для рефрижераторів різних марок таймер відтайки, ціна якого залежить від модифікації та функціональних можливостей. Тут можна підібрати пристрій, що оптимально задовольняє вимоги конкретної холодильної установки.