Принцип работы термоэлектрического холодильника

Термоэлектрический холодильник

Появление новых видов уже хорошо известных бытовых приборов всегда связано с обеспечением более высокого уровня комфорта человека и направленно всегда на удовлетворение его потребностей. Именно с этой целью на мировом рынке появились переносные холодильники с термоэлектрическим охлаждением, которые способны обеспечить охлажденными продуктами и напитками вне дома: в поездке или на пикнике.

Как работает термоэлектрический холодильник?

Принцип работы любого термоэлектрического холодильника основывается на использовании Эффекта Пельтье. Он заключается в том, что при прохождении постоянного тока через термобатарею, которая состоит из двух разнородных проводников (соединенных последовательно), в месте их соединения тепло выделяется или поглощается (в зависимости от направления тока), т.е. происходит перенос тепла так, что одна часть этой батареи охлаждается, а вторая – нагревается.

Для использования этого эффекта первая (холодная) часть термобатареи помещается в среду, которую надо охладить, а вторую (горячую) – в окружающую.

Устройство холодильника с термоэлектрическим охлаждением:

  1. Вентилятор – для отвода тепла.
  2. Радиатор – ребристая алюминиевая пластина для отдачи тепла.
  3. Дистансер – для передачи холода внутрь холодильника.
  4. Блок питания – для изменения переменного напряжения на постоянное.
  5. Переключатель режимов работы блока питания – 2 режима: от 0 до 5°С и от 8 до 12°С. 6. Корпус с крышкой.

Все элементы крепятся к задней панели корпуса или располагаются в крышке холодильника

Виды термоэлектрических холодильников

Существует две разновидности переносных термоэлектрических холодильников:

Автомобильный термоэлектрический холодильник

Используется в легковых и грузовых машинах, чтобы охлаждать (или подогревать) и хранить пищевые продукты и напитки во время движения автомобиля или на стоянках для отдыха. Такой холодильник устанавливают в кабине автомобиля и, иногда даже, он может выполнять роль подлокотника.

Выпускают холодильники двух модификаций: работающие от сети на12 В и 24 В, а, используя зарядно-выпрямительное устройство, его можно подключить к сети на 220 В или 127 В. Время работы неограниченно, но, естественно, при наличии источника постоянного тока. Наружный корпус такого холодильника покрыт черной искусственной кожей поверх листовой стали, а внутренний корпус – из пищевого алюминия. Теплоизоляция осуществляется за счет формованного пенополистирола. Выпускается разных форм:

  • короб, встраиваемый в специальную нишу;
  • маленький шкафчик или тумбочка;
  • мини-холодильник (для банки с напитком).

Термоэлектрическая сумка-холодильник

Очень удобный вариант переносного холодильника, позволяющий в жару наслаждаться охлажденными напитками и продуктами. Для достижения максимального эффекта в такой переносной термоэлектрический холодильник лучше все класть уже охлажденными в бытовом холодильнике, также можно положить вовнутрь аккумуляторы холода, мешочки со льдом или охлажденные пластины. Если надо этот прибор может работать и как термос, для сохранения температуры продуктов.

В отличие от автомобильного, сумка-холодильник не предназначена для подогревания продуктов.

В комплект к сумке дополнительно идут:

  • длинный шнур, чтобы располагать холодильник в багажнике;
  • две крышки: одна со шнурами и переключателем, другая – с ручкой (для переноски.

Преимущества термоэлектрического холодильника

  • бесшумность;
  • надёжность и долговечность;
  • небольшие размеры;
  • отсутствие движущихся, трущихся частей и сложных соединительных труб;
  • возможность точного регулирования температуры;
  • отсутствие потребности в жидких или газовых охладителях.

Но, несмотря на вышеперечисленные достоинства и мобильность термоэлектрических холодильников, они не пользуются большой популярностью из-за своей дороговизны.

Термоэлектрический холодильник: плюсы и недостатки

Собираясь в долгую поездку, люди как правило принимают пищу в кафе и ресторанах. Но на это нужны дополнительные средства, а также есть риск получить отравление, принимая пищу в непроверенных заведениях.

Лучшим вариантом будет взять с собой еду собственного приготовления в дорогу. Вы сами готовите то, что вам нужно. Это экономно и надежно, так как вы знаете, что еда безопасна, и нет риска подхватить какую-то заразу.

Но для длительных переездов необходимо хранить еду в специальных термоэлектрических холодильниках. Они способствуют поддержанию низкой температуры и сохраняет свежесть продуктов.

Что такое термоэлектрический холодильник?

Автомобильные холодильники бывают трех видов: компрессорные, термоэлектрические и абсорбционные. Каждый вид подходит для определенной ситуации и машины, но термоэлектрические универсальны, чем заслуживают доверие автомобилистов.

Основной принцип работы термоэлектрического холодильника заключается в выкачивании энергии тепла из холодильной камеры, изолированной от внешней среды. Таким образом, осуществляется понижение температуры по эффекту «Пелтье».

В таких аппаратах присутствуют миниатюрные металлические модули, состоящие из кубов. Они соединены между собой электричеством и расположены на одном физическом уровне. Электричество проходит сквозь модули, что вытесняет тепло из одного материала и передает другому.

Электрические модули, находящиеся в твердом состоянии, могут передавать тепло в огромных количествах. Сам принцип заключается в том, что тепло поглощается большой холодной металлической пластиной. Энергия перемещается из материала в стабилизатор, где рассеивается.

Эта конструкция находится под контрольной панелью холодильника, где вентилятор небольших размеров приводит в движение теплый воздух, охлаждая его об пластину. Температура при подогреве составляет от 50 до 70 градусов, а постоянная температура в летнее время около 10 градусов. После отключения холодильника от электросети температура будет поддерживаться еще около 10 часов.

Преимущества термоэлектрических холодильников

Данный вид холодильных аппаратов широко распространен благодаря преимуществам, которых нету у его собратьев.

  • Бесшумная работа холодильника. Обычно такой аппарат, как холодильник сильно шумит, доставляя дискомфорт. Данный тип холодильной установки не имеет этого недостатка и работает бесшумно. Взяв его в поездку, вы даже не заметите, что он находится в вашем автомобиле.
  • Отсутствие хладагента. Хладогент – это вещество (жидкость, газ и даже твердый материал), осуществляющее охлаждение материалов, путем кипения, испарения и циркуляции внутри охлаждающей системы. В термоэлектрических холодильниках хладагент отсутствует, что упрощает его эксплуатацию.
  • Низкая цена. Холодильники такого типа имеют низкую цену на рынке за счет своей простоты и универсальности. Они намного дешевле компрессорных, что делает их доступными большему числу клиентов.
  • Устойчивость к тряске и ударам. Конструкция таких холодильников позволяет безопасно перевозить еду в автомобиле. Тряска и удары по аппарату никак не повлияют его работу, что делает его незаменимым для автомобилистов.
  • Надежность. Установки охлаждения являются сложными конструкциями. Однако, термоэлектрические холодильники просты в устройстве. Они редко выходят из строя, а если и выходят, то просты в ремонте и обслуживании. Имеют меньшее количество деталей, которые можно приобрести в любом городе.

Недостатки термоэлектрических холодильников

Такие аппараты имеют и недостатки, которые влияют на эксплуатацию.

  • Слабое охлаждение. Термоэлектрические холодильные установки за счет своего устройства имеют такой недостаток, как слабое охлаждение.
  • Меньшее время хранения продуктов. Продукты в таких холодильниках сохраняются свежими не так долго, как в других видах установок. Именно поэтому рекомендуется помещать в термоэлектрические холодильники уже замороженную, либо охлажденную пищу.
  • Небольшой объем. Обычно, такие холодильные установки имеют малые габариты камеры, что позволяет хранить не так много продуктов.
  • Медленный набор температуры. За счет необычного принципа охлаждения, такие холодильники долгое время набирают рабочую температуру, что может доставить неудобства.
  • Высокий расход энергии. Холодильники такого типа имеют низкий КПД при наборе температуре, что приводит к большему объему потребления электроэнергии. Из-за разности температур внутри и снаружи установки, ей сложнее набрать рабочую норму.

Как выбрать термоэлектрический холодильник?

Решившись на приобретение данной установки, у вас возник вопрос «Как выбрать термоэлектрический холодильник?». Сейчас мы дадим вам ответ на этот вопрос.

Следует выбирать холодильник по трем критериям:

  1. Температурный диапазон. Тут стоит выбирать в зависимости от условий эксплуатации. Вы можете приобрести морозильную камеру, если находитесь в жарком климате.
  2. Длительность поездок. В зависимости от длинны ваших поездок, вы можете выбрать маленькие контейнеры и сумки для коротких перемещений, либо купить большие и более мощные установки, если планируете ездить далеко.
  3. Объем. Тут уже нужно смотреть: путешествуете вы один, либо с семьей. Если вы ездите один – вам подойдут холодильники емкостью от 5 литров. Вы можете положить туда еду и напитки, которых вам хватит на поездку. Либо можете приобрести контейнеры ёмкостью 30-40 литров, если вы не один.

Таким образом мы рассмотрели все достоинства и недостатки термоэлектрических холодильников. Если вы любите долгие поездки на авто, то данный тип холодильных установок будет для вас полезен.

Он надежен, не издает шума, а также удобен в использовании. Рекомендуем класть уже замороженную и охлажденную пищу для более высокого КПД использованиях холодильника.

Несмотря на его низкий объем, его вполне достаточно для сохранения свежести пищи. Его легко обслуживать и ремонтировать, так как он имеет минимум деталей, без хладогента, а запчасти можно приобрести в любом городе.

Читайте также:  Принцип работы смесительного узла приточной установки

Термоэлектрические холодильники

Общие сведения.

Эффект термоэлектрического охлаждения, открытый французским физиком Ж. Пельтье в 1834г., заключается в том, что при пропускании постоянного тока через термоэлемент, состоящий из двух проводников или полупроводников, в месте их соединения выделяется или поглощается некоторое количество теплоты, которое пропорционально силе тока.

Тепловой поток, называемый теплотой Пельтье, определяется по уравнению

p — коэффициент Пельтье;

Выделение или поглощение теплоты Пельтье зависит от направления тока и термотока, который возник бы при нагревании места соединения проводников. При совпадении направления тока в проводниках теплота Пельтье поглощается, а в противном случае выделяется. Если спаев несколько, выделение теплоты на одном спае всегда сопровождается поглощением ее на другом, и наоборот.

Причина возникновения эффекта Пельтье состоит в том, что средняя энергия, электронов, участвующих в переносе тока из одного проводника в другой, различна. Это наглядно подтверждается на примере контакта электронного полупроводника и металла.

Предположим, что направление тока соответствует направлению перехода электронов из полупроводника в металл. Так как энергетический уровень свободных электронов полупроводника значительно выше уровня свободных электронов металла, при переходе из полупроводника в металл электроны, сталкиваясь с атомами металла, отдают им свою избыточную энергию.

Это приводит к выделению теплоты Пельтье и повышению температуры спая. При противоположном направлении тока весь процесс идет в обратном направлении и теплота Пельтье поглощается.

Долгое время эффект термоэлектрического охлаждения не находил практического применения из-за отсутствия достаточно эффективных материалов термоэлементов, и только после ряда открытий в области полупроводниковой техники появилась возможность эффективно использовать это явление на практике.

Холодильники с термоэлектрическим охлаждением не имеют движущихся и трущихся частей, бесшумны в работе, позволяют точно регулировать температуру, надежны.

Термоэлектрические холодильники в основном применяются в автотранспорте. Их технические характеристики приведены в табл. 1.

Таблица 1. Техническая характеристика термоэлектрических холодильников
ПараметрХАТЭ-12ХАТЭ-12МХАТЭ-24 У4«Холодок»ХТЭП-13,8ПР
Номинальное напряжение, В1212241212
Потребляемая мощность:
в основном режиме
во вспомогательном режиме
в режиме нагрева
50

65
30
170

35
25
40
45
30
50
Разность температур окружающей среды и в холодильной камере, °С1819282626
Температура в камере в режиме нагрева, °С6060
Объем холодильной камеры, дм3121289,213,8
Габаритные размеры, мм390х480х260410х500х280580х260х360326х237х380316х322х394
Масса, кг671566,8

Принципиальная схема бытового термоэлектрического холодильника показана на рис. 1а.

Рис. 1. Схема термоэлектрического холодильника (а) и схема работы термоэлемента (б)

Термобатарея, состоящая из двух различных полупроводниковых термоэлементов n и р, размещается в толщине одной из стенок холодильной камеры так, чтобы холодные спаи были обращены в холодильную камеру, а горячие — в более теплую окружающую среду. Спаи термоэлементов выполняются в виде коммутационных пластин, хорошо проводящих электрический ток. Эти пластины обычно соединяются с ребристыми радиаторами которые увеличивают поверхность и, следовательно, интенсивность передачи тепла холодным спаям из холодильной камеры и от горячих спаев в окружающую среду.

К конечным элементам термобатареи подключается источник постоянного тока. При этом в зависимости от назначения холодильника в качестве источника постоянного тока может служить электрический аккумулятор (батарея) или генератор постоянного тока. В стационарных условиях эксплуатации постоянный ток питания термобатареи получается обычно с использованием выпрямителя, подключаемого к сети переменного тока.

При направлении постоянного тока, указанном на рис.1.б стрелками, ток со стороны холодных спаев термобатареи оказывается направленным от термоэлемента n к термоэлементу р, а со стороны горячих спаев наоборот— от р к n. Разность направления движения зарядов постоянного тока через два термоэлемента из различных материалов и вызывает перепад температур на их концах.

Если направление постоянного тока изменить на противоположное, то в верхних спаях термобатареи ток будет идти от р к n и они будут уже нагреваться, а не охлаждаться, как ранее. Таким образом, изменяя направление питающего постоянного тока, можно легко изменить режим работы термобатареи с охлаждения на нагревание воздуха в среде ограниченного объема.

Аппарат термоэлектрического охлаждения представляет собой батарею (рис. 2, а) состоящую из отдельных последовательно спаянных между собой полупроводниковых термоэлементов. Термоэлемент (рис. 2, б) имеет два полупроводника в виде прямоугольных или цилиндрических брусков. Один из полупроводников сделан из сплава свинца и теллура другой — из сплава теллура и сурьмы. Применяются также сплавы висмута и селена.

Рис. 2. Аппарат термоэлектрического охлаждения:

а — термобатарея; б — термоэлемент

Полупроводники последовательно соединены спаянными с ними медными пластинками. При прохождении постоянного тока через спаи одни из них (верхние или нижние в зависимости от направления тока) будут поглощать, а другие выделять некоторое количество тепла. Таким образом, тепло переносится электрическим током, т.е. движущимися электронами.

Холодильник ХАТЭ-12М

Холодильник состоит из корпуса 1 (рис. 3, а), крышки 2 и соединительного шнура 10. Для подключения холодильника к источникам электроэнергии автомашин различных марок применяют переходное устройство, которое надевают на вилку соединительного шнура. В крышку вмонтированы вентилятор и термоохлаждающий агрегат 6, состоящий из радиатора 7 тепла и радиатора 9 холода. Вентилятор состоит из электродвигателя 5, на концах вала которого закреплены крыльчатки 3 и 8.

Рис. 3. Холодильник ХАТЭ-12М:

а — общий вид:б — электрическая схема:
1 — корпус:М—электродвигатель:
2 — крышка;S —выключатель;
3, 8— крыльчатки;R — резисторы;
4 — резистор;G — источник питания
5 — электродвигатель;
6 — термоохпаждающий агрегат;
7 — радиатор тепла;
9 — радиатор холода;
10 — соединительный шнур;
11 —переключатель

С помощью переключателя 11, расположенного на крышке холодильника, меняют один режим на другой: в одном случае напряжение подается через резистор 4, а в другом — термоагрегат непосредственно присоединяется к источнику питания.

Термоэлектрическая батарея, включенная в электросеть постоянного тока напряжением 12 В, создает перепад температур между рабочими поверхностями. Крыльчатка 3 (при включенном электродвигателе) охлаждает радиатор тепла, а крыльчатка-8 перемешивает воздух в холодильной камере.

Электрическая схема холодильника показана на рис.3, б. В комплект поставки холодильника входят две загрузочные сетки, два ключа, переходное устройство.

Холодильник ХАТЭ-24 У4

Этот холодильник устанавливают в кабине грузовых автомобилей. Он предназначен для охлаждения и краткосрочного хранения пищевых продуктов и напитков.

Снаружи корпус холодильника выполнен из листовой стали и покрыт искусственной кожей черного цвета. Изнутри корпус сделан из пищевого алюминия. Теплоизоляция – формованный пенополистирол. Крышка холодильника может служить подлокотником.

Холодильники «Холодок» и ХТЭП-13,8ПР

Эти переносные холодильники предназначены для эксплуатации в автомобилях. Холодильник выполнен в виде ларя с ручкой для переноса. Холодильная камера металлическая оснащена ложементом, который предотвращает перемещение крупной тары (бутылок) в частично заполненном холодильнике. В основании холодильника имеется место для укладки соединительного шнура.

Холодильник имеет три режима работы: основной, вспомогательный и нагрева. При основном режиме работы разность температур окружающей среды и в холодильной камере 26°С, при температуре окружающей среды 32 °С.

Вспомогательный режим работы рекомендуется использовать с целью уменьшения потребляемой мощности, а также для эксплуатации холодильника при окружающей температуре воздуха 25°С и ниже во избежание замораживания продуктов. В режиме нагрева температура внутри камеры достигает 70°С.

В камере установлен датчик температуры. При достижении температуры 70°С холодильник отключается. Переход с основного режима охлаждения на вспомогательный осуществляют вручную переключателем режимов, а переход в режим нагрева — изменением полярности питающего напряжения. В случае выхода из строя электровентилятора холодильник автоматически отключается.

Термоэлектрические холодильники «Холодок» и ХТЭП-13.8ПР в отличие от термоэлектрического холодильника ХАТЭ-12М имеют температуру внутри холодильной камеры на 6°С ниже, а удельную потребляемую мощность (отношение потребляемой мощности к объему холодильной камеры и перепаду температур) — на 45% меньше. Кроме того, они работают в режиме нагрева.

В отличие от зарубежных термоэлектрических холодильников температура внутри холодильной камеры описываемых холодильников ниже в среднем на 5 °С, а средняя потребляемая мощность — на 10%.

Статья подготовлена по материалам книги издательства СОЛОН-Пресс Серии Ремонт №35 «Ремонт холодильников» Д. А. Лепаев, В. В. Коляда 2005

Всего хорошего, пишите to Elremont © 2006

Принцип работы холодильника

По принципу действия можно выделить четыре типа холодильников. Два типа, находящихся первыми в списке, из-за высокой стоимости и низкого коэффициента отдачи особого распространения не получили, в отличие от оставшихся двух типов. Итак, работать холодильник может по принципу:

  • вихревого охлаждения;
  • абсорбции;
  • термоэлектричества;
  • компрессии.
Читайте также:  Синхронный генератор принцип работы и устройство

Холодильные установки, применяемые в быту и на производствах, могут быть компрессионными, термоэлектрическими или абсорбционными. Имея некоторые довольно существенные различия, работают они по схожему принципу: в холодильной камере температура снижается благодаря поглощению тепла жидким и испаряющимся охладительным агентом. В холодильнике компрессионного типа в качестве хладагента обычно используется фреон, в абсорбционном – аммиак.

Основные элементы холодильника

Ни один холодильник не сможет работать, если в нем отсутствует хотя бы один из основных конструкционных элементов:

  • Охладительный агент. В его роли выступает газ, движущийся по замкнутому кругу и переносящий тепло.
  • Конденсатор. Устройство, выводящее тепло наружу из холодильной камеры. Представлен в виде решетки на задней части холодильника.
  • Компрессор – мотор, нагнетающий давление и заставляющий газ двигаться по замкнутой системе.
  • Испаритель – устройство, которое удаляет тепло. В большинстве холодильников в качестве испарителя используется задняя стенка.

Принцип работы компрессионного холодильника

Фреон, применяемый в качестве хладагента, подается на осушающий фильтр, который очистит газ от различных твердых частиц и соберет из него всю лишнюю влагу. Дегидрированный и очищенный фреон затем вытечет по капиллярной трубке, которая представляет собой некую границу, разделяющую зоны с высоким и низким давлением. Поступая из трубки в испаритель, где давление снижается с приблизительно 9 атмосфер до 0,1 атмосферы, фреон закипает из-за теплоты тех продуктов, которые были оставлены в камере для охлаждения. Любая жидкость, закипая, испаряется, и фреон не становится исключением: его пары засасывает компрессор, и весь цикл начинается сначала.

Особое внимание стоит уделить механизмам действия каждого элемента холодильника, ведь именно от них и зависит вся работа холодильной машины. Компрессор включает в себя саму компрессионную установку и небольшой электродвигатель, которые спрятаны в герметичном корпусе. Именно компрессор можно назвать ключевым устройством, обеспечивающим охлаждение, – его постоянная работа по перегонке фреона гарантирует работу всего цикла.

Конденсаторы на холодильник устанавливаются двух типов:

  • щитовой или листотрубный, который похож на лист металла с посаженным на него змеевиком;
  • ребристотрубный, представляющий собой змеевик с ребрами.

К примеру, Indesit NBS 18 AA является компрессионным холодильником.

Двухкомпрессионный холодильник – просто одна из разновидностей устройств этого типа, то есть обычный холодильник с морозильной камерой. Один из компрессоров работает на охлаждение «морозилки», второй – на холодильную камеру. Благодаря этому температура в каждой камере может регулироваться отдельно. Недостатком такого холодильника будет повышенное потребление им электроэнергии.

Электросистема в компрессионном холодильнике и принцип ее работы

После подключения холодильника к сети ток электричества проходит сквозь замкнутый контакт в терморегуляторе, кнопку заморозки/размораживания, катушку реле пуска и попадает на электродвигатель компрессора. Так как мотор еще не запущен, электроток, протекающий через его обмотку, превышает предельно допустимый в несколько раз, тем самым замыкает контакты и включает «стартер», размыкая контакты реле пуска. После охлаждения испарителя до значения, которое установлено на регуляторе температуры, контакты размыкаются и двигатель прекращает работу. Когда температура в холодильной камере повышается до фиксированного показателя, цикл начинается снова.

В зависимости от конструкции того или иного холодильника электросистема может быть выполнена различным образом: реле защиты и пуска могут быть объединены, кнопка размораживания может полностью отсутствовать, часто добавляются те или иные элементы. Однако данная схема является основой работы устройства компрессорного типа без технологии «no frost». Применяется, к примеру, в холодильнике LG GL-M 492 GQQL.

Принцип работы абсорбционного холодильника

Абсорбция – это процесс поглощения некого вещества другим веществом. Так, влага может вбирать аммиак, из-за чего образуется нашатырь, влагу же вбирает, к примеру, соль. По такому же принципу работают и холодильники абсорбционного типа. Если изначально холодильные установки такого типа появились из-за изучения возможности использования жидкого топлива, с развитием промышленности компрессионные установки практически вытеснили их с рынка. Однако затем появлялись все новые и новые технологии, и сегодня оба принципа работы на равных используются при производстве холодильных машин.

Вместо компрессора на абсорбционных холодильниках используется своего рода «котел», который нагревается из-за воздействия электрического тока. В котле находится аммиак, который превращается в пар из-за нагрева, а соответственно, и повышает давление в устройстве. Под действием простых законов физики пары аммиака движутся к конденсатору, где охлаждаются и снова переходят в жидкое состояние. Сама же схема работы практически идентична схеме компрессионного холодильника. Абсорбционный холодильник работает гораздо тише своего компрессионного «собрата», не зависит от скачков напряжения в сети и не имеет легко выходящих из строя подвижных частей. Но он обладает и своими недостатками: расход электрической энергии несколько повышается, что ведет за собой финансовые затраты.

По этому принципу действия работают холодильники «Морозко».

Принцип работы термоэлектрического холодильника

Чтобы снизить температуру в холодильной камере, тепло из нее выкачивается специальной системой. Обеспечивает это известный эффект Пелтье. В холодильниках данного типа установлены термоэлектрические элементы кубической формы, созданные из различных металлов и объединенные электричеством. Когда электроток переходит из одного металла в другой, вместе с ним переходит и тепло. Пластина из алюминия поглощает тепло из продуктов в холодильнике, а кубические элементы передают его в стабилизатор, в свою очередь, рассеивающий его наружу через вентилятор. Большая часть переносных холодильников Nord работает именно по этому принципу.

Каждый из этих типов имеет свои положительные и отрицательные стороны, на учете которых и должен основываться выбор холодильного устройства для домашних или промышленных нужд.

Как работает автохолодильник – принцип работы

Технологичное, современное устройство небольших размеров, незаменимое в долгих, дальних поездках, выездах на природу. Задача всех холодильников для автомобилей поддерживать низкие температуры герметичной камеры, где хранятся охлажденные продукты питания, напитки. Однако с различными типами охлаждающей техники эта цель достигается разными способами.

Холодильники для автомобилей по сложности конструкции, стоимости, принципам, характеристикам работы подразделяются на четыре основных типа:

  1. компрессорные.
  2. термоэлектрические.
  3. абсорбционные.
  4. сумки-холодильники.

Последний вид не относится к технике и предназначен для поддержания температуры заранее охлажденных продуктов. Как работают автохолодильники остальных категорий, рассматривается подробнее в рамках этой статьи.

Как работает холодильник без компрессора

К холодильникам, работающим без применения компрессоров, относятся агрегаты абсорбционного и термоэлектрического типов. Их действие основано на использовании принципиально отличающихся способов: с помощью хладагента или элементов Пельтье.

Принцип действия абсорбционной охлаждающей установки

Охлаждающий эффект достигается с помощью постоянной циркуляции хладагента – раствора аммиака. При этом вещество поочередно подвергается нагреву и охлаждению. Холодный состав поступает в систему испарителя холодильной камеры, охлаждает ее, испаряется. Его пары поглощаются водой (абсорбируются) и снова отправляются к трубопроводу испарителя. Абсорбер всасывает раствор, а термический насос – создает давление в системе.

Установка состоит из:

  • теплообменника, охлаждающего раствор;
  • испарителя для аммиака;
  • емкости, вмещающей хладагент;
  • дефлегматора, собирающего абсорбированную смесь.

Принцип работы автохолодильника без компрессора абсорбционного типа основан на охлаждении, происходящем в момент поглощения аммиака водой. Его использование позволяет изготовителям выпускать модели, поддерживающие температурный режим от -5°С до +3°С, работающие от электричества, сжиженного газа, без вибрации, шума, экономно.

Как работают термоэлектрические холодильники

Работа холодильных установок этого типа основана на эффекте Пельтье. Постоянный ток подается на батарею, составленную из двух проводников, соединенных последовательно. При подаче тока на стыке элементов выделяется, поглощается и переводится тепло. При этом одна часть батареи нагревается, другая охлаждается.

Пластины, которые охлаждаются, размещают внутри холодильной камеры. Нагревающиеся элементы монтируют снаружи корпуса. Для стабильной работы устройство оснащается вентиляторами, охлаждающими нагревающуюся часть батареи. Возможна установка дополнительного вентилятора. Он монтируется возле охлажденных пластин, способствует циркуляции холодного воздуха внутри герметичной камеры.

Принцип работы термоэлектрического автохолодильника позволяет выпускать модели:

  • компактные;
  • бесшумные;
  • надежные;
  • долговечные;
  • без хладагентов, изнашиваемых деталей;
  • с питанием от сети 12В.

Термоэлектрические холодильники не боятся тряски, ухабов, крена. Работают как охлаждающая и нагревающая техника. Могут устанавливаться горизонтально или вертикально. Однако не дают сильного охлаждения, зависят от температуры за бортом (до 25°С разницы), имеют ограничения по объему камеры.

Особенности автомобильных холодильников, работающих от прикуривателя

Автовладельцы используют установки, продуцирующие холод тремя способами, упомянутыми выше и выбирают холодильное оборудование в зависимости от:

  • возможностей транспортного средства, вместительности салона или багажника;
  • длительности поездок, количества людей, участвующих в них;
  • температурных характеристик, времени, требуемого для набора нужной температуры;
  • состояния покрытия автодорог, по которым зачастую приходится ездить;
  • стоимости хладотехники.
Читайте также:  Шаговое реле принцип работы

Выбираемые агрегаты компрессорного, абсорбционного либо термоэлектрического типа, объединяет возможность их подключения к прикуривателю автомобиля. При этом электричество, питающее установку, поступает от аккумулятора. Особенность принципа работы автохолодильника от прикуривателя заключается в наличии дополнительного электрооборудования в схеме и специального провода для подключения.

Если вы выбираете готовую модель любого типа, необходимо обратить внимание, есть ли в ее комплектации специальный соединительный шнур, какой он длины. Идеальным сочетанием является работа хладотехники от прикуривателя и стандартной сети 220В. Такую технику можно использовать в дороге и дома. Длину провода важно учитывать для того, чтобы устанавливать холодильник в салоне или багажнике.

Принцип работы компрессорных, абсорбционных и термоэлектрических холодильников

Принципиально устройство холодильника представляет собой закрытую термоизолированную камеру, в которой поддерживается постоянная низкая температура. Если бы это была идеальная адиабатическая система, не допускающая обмена энергией с окружающей средой, то достаточно было бы в камеру положить кусок льда. И чем больше он будет по отношению к объему камеры, тем ниже опустится температура продуктов, когда система достигнет термодинамического равновесия. Но реально таких изолированных систем нет, и холодильные агрегаты используют внешние источники энергии, чтобы создать в камере стабильную низкую температуру. А как они это делают, зависит от принципа работы.

Виды холодильников

Есть четыре вида холодильников, которые отличаются принципом действия. По мере распространенности их можно расположить в следующем порядке:

  • компрессорные;
  • абсорбционные;
  • термоэлектрические;
  • вихревые.

Компрессорные холодильные установки

Принцип работы холодильника этого типа основан на использовании обратного цикла Карно. В замкнутом герметичном контуре между испарителем и конденсатором циркулирует хладагент, изменяя при этом свое агрегатное состояние.

В испаритель, который находится внутри холодильной камеры, хладагент (в данном случае — фреон) попадает в жидком состоянии. Там, в условиях низкого давления, он расширяется, «вскипает» и отбирает тепло у стенок испарителя, а те охлаждают воздух в камере.

Из испарителя газообразный фреон засасывается компрессором, сжимается, попадает в конденсатор, остывает, отдает в окружающую среду избыточное тепло через радиаторную решетку и конденсируется.

Затем цикл повторяется.

Абсорбционный холодильник

Работа этого типа холодильника построена на том же принципе, что и компрессорного — снижение температуры за счет испарения хладагента. Но имеет другую схему перехода агрегатных состояний.

Справка. Здесь в качестве хладагента используют жидкость с низкой температурой кипения, способную растворяться в воде. А в качестве «привода», который обеспечивает циркуляцию хладагента, выступает нагреватель («котел»).

Чаще всего в качестве хладагента используется аммиак, а цикл работы холодильника выглядит так:

  1. Водный раствор аммиака разогревается в генераторе (десорбере).
  2. Аммиак вскипает быстрее воды, поэтому образуются его концентрированные пары, которые поступают в конденсатор. Там пары охлаждаются, аммиак переходит в жидкое состояние и поступает через дроссель в испаритель.
  3. В испарителе в результате низкого давления аммиак «закипает», превращается в газ и отбирает тепло из холодильной камеры.
  4. Затем парожидкостная аммиачная смесь поступает в абсорбер, где она растворяется в воде.
  5. Из абсорбера раствор попадает в генератор. Цикл повторяется.

Недостаток — низкая хладопроизводительность и долговечность холодильника. Достоинство — возможность работать не только от электричества, но и на энергии сжигания топлива (например, сжиженного газа).

По какому принципу работает компрессор в бытовом холодильнике

Как работает абсорбционный холодильник

Принцип работы автомобильного холодильника

Термоэлектрический холодильник

Работа такого типа холодильника основана на свойствах биметаллической пары контактов. При прохождении тока через любую пару проводников (или полупроводников) из разнородных металлов в зоне контакта образуется разность потенциалов (эффект Пельтье). Благодаря этому здесь возникает свое «внутреннее» контактное электромагнитное поле. Если ток совпадает с его направлением, то у проводника с высоким потенциалом отбирается часть тепловой энергии, и он остывает. А второй проводник нагревается.

Недостатки термоэлектрического холодильника — низкая холодопроизводительность и дороговизна. Основная сфера применения — переносные сумки-холодильники.

В заключение раздела о четвертом типе — вихревых холодильниках. Здесь также используются компрессоры, но они работают с воздухом. Их задача — доставить сжатый воздух в охладительную камеру низкого давления, где он расширяется и отбирает тепло у окружающей среды. Недостатки этого типа — низкий КПД, высокий уровень шума и большие габариты.

Устройство компрессорного холодильника

Конструктивно компрессорный холодильник состоит из следующих элементов и узлов:

  • Герметичные холодильная и морозильная камеры, закрывающиеся дверкой с резиновым уплотнителем.
  • Испаритель. У однокамерного холодильника он выполнен в виде «морозилки», стенки которой сделаны из спаянных пластин профилированного листового металла. В холодильном отсеке двухкамерного холодильника – это плоский щитовой радиатор с «проложенным» в нем канале для хладагента. В морозильной камере двухкамерного холодильника испаритель обычно делают в виде змеевика с «оперением» в виде ребристого радиатора.
  • Конденсатор. Установлен снаружи на задней стенке. Представляет собой змеевик с закрепленным к нему решетчатым радиатором.
  • Фильтр-осушитель. Необходим для очистки хладагента от влаги и механических частиц. Влага попадает в систему извне разными путями: диффузия, недостаточная герметичность соединений трубопроводов и компрессора, во время заправки фреоном. А механические примеси появляются в результате коррозии трубопроводов.
  • Дроссель или капилляр. Выполняет функцию терморегулирующего расширительного вентиля. Нужен для создания низкого давления в испарителе.
  • Мотор-компрессор. Отвечает за циркуляцию хладагента в системе, вместе с дросселем обеспечивает разность давлений в испарителе и конденсаторе. У бытовых холодильников наиболее распространены поршневые компрессоры, реже роторные. Оба варианта по принципу действия относятся к объемному типу. По устройству компрессор холодильника представляет собой герметичный моноблок, внутри которого находится рабочая камера, впускные и выпускные клапаны, двигатель.
  • Датчик температуры. Участвует в управлении холодильником. У обычных холодильников с асинхронным двигателем или электромагнитным (линейным) приводом он подает «команду» на реле, которое запускает или отключает мотор. У инверторных холодильников (с электродвигателем постоянного тока) от его показаний зависит частота вращения ротора.
  • Пусковое реле. Обязательный узел для компрессоров бытовых холодильников с асинхронным двигателем и питанием от сети 220 В. Чтобы «раскрутить» неподвижный ротор, у статора, кроме рабочей обмотки, есть вспомогательная — пусковая. На нее кратковременно подается напряжение, которое сдвинуто по фазе относительно рабочей обмотки. Именно эта разность фаз обмоток статора индуцирует в замкнутом контуре ротора электродвижущую силу и создает первоначальный крутящий момент. Для вращающегося ротора в таком поле уже необходимости нет, поэтому с помощью электромагнитного реле или позистора стартовая обмотка отключается.
  • Блок управления. У «простых» моделей может быть электромеханическим — например, терморегулятор и кнопка оттаивания у холодильника Бирюса-2. У современных образцов управление электронное, и за него отвечает микропроцессор.

Некоторые особенности компрессорных холодильников

У некоторых моделей холодильников есть дополнительный, регенеративный теплообменник. В нем происходит теплообмен между жидким хладагентом после конденсатора (перед подачей в дроссель) и газообразным хладагентом после испарителя (перед подачей в компрессор). В результате теплообмена «холодный» пар из испарителя нагревается, а жидкость дополнительно охлаждается. Это увеличивает эффективность работы холодильника — «доохлаждение» жидкого хладагента увеличивает производительность системы. А «перегрев» пара перед компрессором необходим для его безопасной работы — предотвращает проникновение в компрессор жидкого хладагента.

Другая особенность — количество камер.

Справка. У старых моделей двухкамерных холодильников на оба отсека работал один компрессор. И чтобы обеспечить эффективное охлаждение морозилки, ее объем делали намного меньше, чем у холодильной камеры.

Большинство современных моделей имеют две камеры и два компрессора. Это дает возможность независимого управления работой каждой камеры, что уже ведет к повышению энергоэффективности холодильника. У обычных систем типа Combi объем морозильной камеры может достигать половины полезного объема, и она обычно располагается снизу. А у холодильников типа Side-by-side обе камеры одинаковы, и они расположены рядом друг с другом.

Трехкамерные холодильники имеют дополнительный отсек с нулевой температурой. Он предназначен для хранения продуктов, которым «противопоказан» режим заморозки из-за содержащейся в них воде.фильт

В отдельную категорию выделяют системы «No Frost». В них реализован принцип динамической системы охлаждения камеры. В отличие от статической системы охлаждения, циркуляция воздуха в камере происходит с помощью встроенного вентилятора. Это обеспечивает равномерное охлаждение всего объема и предотвращает появление наледи на испарителе.

Видео: принцип работы холодильника

Видео: устройство компрессионного холодильника

Добавить комментарий