1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Поршневые компрессоры для холодильника – типы и принципы работы

Компрессор для холодильника: типы и принцип работы

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:

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.

Читать еще:  Отрезная насадка на дрель из диска болгарки своими руками

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.

Читать еще:  Как правильно колоть дрова – советы профессионалов

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.

Поршневой холодильный компрессор. Принцип работы и устройство.

Основным и наиболее ответственным компонентом любой холодильной установки, от бытового холодильника до промышленной машины, является компрессор. Он служит для создания разности давлений и обеспечения основных процессов в системе. Холодильный компрессор всасывает хладагент в виде пара с низким давлением и температурой, сжимает его и нагнетает с высоким давлением и температурой в конденсатор.

Наибольшее распространение в холодильной технике получили поршневые компрессоры. Принцип их работы основан на возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре.

Принцип работы поршневого холодильного компрессора.

В поршневом компрессоре возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре обеспечивается за счет вращения коленчатого вала. Вращение коленвала создается за счет работы электродвигателя. Поршневой компрессор может иметь один, два, три, четыре, шесть и восемь цилиндров. За один полный оборот коленчатого вала поршень совершает два хода между двумя крайними положениями и в каждом его цилиндре выполняется полный рабочий процесс.

Рассмотрим работу поршневого компрессора на примере простейшего варианта с одним цилиндром и соответственно одним поршнем. Весь рабочий процесс можно разделить на две части: фаза всасывания и фаза нагнетания.

Рисунок 1. Принцип работы поршневого холодильного компрессора: а) – процесс всасывания, б) – процесс нагнетания

Процесс всасывания поршневого компрессора.

При движении поршня (3) вниз от крайней верхней точки, в рабочей зоне (8) создается разряжение за счет увеличения объема полости цилиндра. И как только давление в рабочей области цилиндра (8) станет ниже давления в полости всасывания (11), всасывающий клапан (12) открывается, и пары хладагента из испарителя попадают в цилиндр (4).

Процесс нагнетания поршневого компрессора.

При движении поршня (3) вверх от крайней нижней точки, в рабочей зоне (8) давление растет, за счет уменьшения объема полости цилиндра (8) и сжатия паров хладагента. При увеличении давления всасывающий клапан закрывается, и как только давление в рабочей зоне (8) становится выше, чем в области нагнетания (7), нагнетательный клапан (1) открывается и газ поступает в конденсатор. В рабочем процессе поршневого компрессора невозможно полностью использовать весь объем цилиндра. Остается минимальное расстояние между поршнем в крайней верхней точке и крышкой цилиндра (10). Это пространство является вредным, за счет него образуются лишние потери в работе компрессора.

Так, при обратном ходе поршня, оставшаяся часть паров хладагента расширяется до давления в области всасывания (9), только после этого открывается всасывающий клапан (12). Рабочий процесс повторяется.

Устройство поршневого холодильного компрессора

Рассмотрим устройство холодильного поршневого компрессора на примере шестицилиндрового полугерметичного компрессора фирмы Bitzer . Основные элементы конструкции поршневого компрессора показаны на рисунке 2.

Рисунок 2. Устройство поршневого холодильного компрессора

Большое внимание при работе поршневого компрессора уделяется его системе смазки. Смазывание рабочих, трущихся частей компрессора необходимо чтобы уменьшить их износ и увеличить срок службы поршневого компрессора. В зависимости от конструкции, смазка поршневого компрессора осуществляется методом разбрызгивания и с помощью встроенного масленого насоса.

Конструкция поршневого холодильного компрессора.

Поршневые компрессоры могут быть герметичными и полугерметичными, конструктивно размещаясь в одном корпусе с электродвигателем, и полугерметичными открытого типа, зацепляясь с электродвигателем через муфту или другую передачу. Преимуществом полугерметичных поршневых компрессоров перед герметичными является возможность в случае поломки разобрать его и заменить поврежденные детали, не меняя целиком компрессор.

Производительность поршневых компрессоров может регулироваться с помощью частотных преобразователей, изменяя скорость вращения вала компрессора. Кроме этого полугерметичные компрессоры могут менять производительность с помощью системы электромагнитных клапанов, позволяющих закрывать часть всасывающих клапанов или перепускать газ.

На сегодняшний день на рынке холодильной техники в России, и в Челябинске в частности, представлены такие производители поршневых компрессоров, как Bock , Bitzer , Frascold , Copeland , Maneurop , Aspera , L ’ Unite Hermetique . К сожалению, среди них нет пока ни одного российского производителя.

Читать еще:  "Пасхальные яйца" - мозаика из яичной скорлупы

Принцип работы компрессора холодильника

Мы привыкли, что если наша бытовая техника исправна — то нам даже не интересно, как она работает, мы не интересуемся ее устройством и принципами работы. А уж тем более никто из нас не проявляет интерес к тому, как устроен и работает компрессор холодильника — а зря. Ведь правильная работа и длительная эксплуатация напрямую зависят от знаний пользователя о принципах работы компрессора холодильника, что мы и рассмотрим в нашей статье.

Современные квартиры и дома обустроены холодильной техникой, работа которой основывается на компрессорах, что и интересует нас. Как все-таки устроен компрессор холодильника и из чего он состоит?

Давайте рассмотрим:

  • Компрессор — поршень приводит в действие хладагент, который находится в газообразном состоянии, плюс ко всему он же создаёт давление на отдельных участках;
  • Конденсатор – данная камера предназначена для отдачи тепла газообразным веществом в открытое пространство;
  • Испарительная камера – специальной ёмкости, куда жидкий газ попадает и впитывает тепло, поступившее из холодильной камеры;
  • Хладагент (фреон) – специальная химическая смесь, которая циркулирует по системе благодаря работе компрессора, может как отдавать, так и забирать тепло (Влияние фреона на организм человека — читаем здесь!);
  • Терморегулятор – прибор для поддержания нужной температуры согласно выбранного режима работы.

Как работает компрессор холодильника

Чтобы правильно понять, как работает компрессор холодильника, нужно знать, что это именно тот агрегат, который способен самостоятельно вырабатывать холод. Благодаря протекающим внутри холодильной системы процессам, возникает холод – тепло, полученное от хладагента, выводится в окружающее пространство. Самое распространенное в этом процессе вещество, которое используется, это – фреон, применяемый в холодильниках компрессорного типа.

Принцип работы компрессора холодильника основан на цикличности:

  • Фреон, попадая в камеру испарения, забирает весь теплый воздух из холодильника;
  • После хладагент поступает в компрессор и далее в конденсатор;
  • Двигаясь по системе спиралей в стенках холодильной камеры, фреон остывает, и принимает жидкое состояние;
  • После процесса охлаждения, хладагент поступает в испаритель, откуда, направляясь в трубку с большим диаметром, за счёт потери давления, становится газообразным. И после все повторяется.

Такой цикл не прекращается до тех пор, пока холодильник не выработает нужную температуру согласно заданному режиму.

Устройство компрессора

Однокамерные и двухкамерные холодильники

Внешне двухкамерные холодильники ничем не отличаются от агрегатов с одной камерой. Двухкамерные модели, выпускаемые ранее, имеют один испаритель на обе камеры. Отсюда, во время разморозки можно механически задеть испаритель, и из строя выйдет весь холодильник. В новых же двухкамерных шкафах имеются два отделения, в каждом из которых установлен испаритель. Камеры не соприкасаются друг с другом. Чаще всего такие холодильные агрегаты нам известны расположенной внизу морозилкой и верхним холодильным отсеком.

Несмотря на популярность моделей с одним мотором, два компрессора в устройстве тоже пользуются спросом. Разница лишь в том, что за каждой камерой закреплен компрессор. В быту гораздо чаще можно встретить двухкамерные холодильники, устройство которых позволяет нам выключить один компрессор в случае отсутствия необходимости в его работе, и, не нанося вреда работоспособности системы в целом, прекратить функционирование одной камеры.

Разновидность холодильников

Стоит обратить внимание на абсорбционные холодильники, которые испаряют свою рабочую смесь. Чаще всего для их работы используется аммиак. Хладагент циркулирует благодаря его растворению в водной среде. Далее полученная смесь направляется в систему и, после попадания в дефлегматор, распадается на две составляющие первоначального состояния. Цикл повторяется вновь, как только используемый аммиак превращается в жидкость после попадания в конденсатор.

Учитывая токсичность аммиака, в быту такие холодильники не применяются вовсе. К их использованию прибегают лишь в случае, когда нет возможности установить компрессорный агрегат.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector