капилярка в холодильнике что это

Как работает холодильное оборудование?

Содержание

Содержание

Вы никогда не задумывались, почему в холодильнике — холодно, и что общего у морозильного шкафа и кондиционера? В этом материале разбираемся, как работает холодильное оборудование.

Замечали, что, когда вы выходите из душа, вам всегда прохладно? Дело в том, что влага при испарении поглощает тепло. А при конденсации, наоборот, тепло выделяется. На этих явлениях и основан принцип действия паровых компрессорных холодильных машин– в них по замкнутому кругу двигается специальная жидкость (хладагент). Хладагент испаряется в испарителе и конденсируется в конденсаторе. При этом испаритель охлаждается, а конденсатор греется.

Чтобы хладагент испарялся и конденсировался в нужных местах, в холодильном контуре должны присутствовать еще два элемента – компрессор и дросселирующее устройство.

Компрессор сжимает газообразный хладагент в конденсаторе, где он под действием высокого давления переходит в жидкую форму, выделяя тепло. А дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) затрудняет движение хладагента и поддерживает высокое давление в конденсаторе. После дросселя давление в контуре намного ниже, и попавший туда хладагент начинает испаряться внутри испарителя, поглощая тепло. Далее он, уже в газообразном виде, снова попадает в компрессор, и цикл повторяется.

Многие холодильные установки комплектуются дополнительными элементами.

Фильтр-осушитель устанавливается перед дросселирующим устройством. Его задачей является извлечение из хладагента воды и механических частиц. При его отсутствии капилляр может засориться или замерзнуть.

Терморегулятор (термостат) выключает компрессор при достижении необходимой температуры.

Ресивер повышает эффективность холодильной установки. Без терморегулирущего вентиля (с капиллярной трубкой) скорость выработки холода является постоянной. И, если она будет слишком большой, компрессор будет часто включаться–выключаться, а если слишком маленькой — охлаждение будет идти слишком долго. Использование ТРВ позволяет изменять скорость охлаждения в больших пределах, но требует наличия ресивера для компенсирования колебаний расхода хладагента.

Различные датчики температуры и давления, управляемые электроникой регуляторы давления и клапаны используются для повышения эффективности устройства и поддержания специфических режимов работы.

Из холода в жар

Чаще всего холодильная машина используется именно для охлаждения — испаритель расположен в охлаждаемом объеме, а конденсатор вынесен в окружающую среду. Так работают кондиционеры, холодильники и морозильники. Но холодильный контур не только поглощает тепло на испарителе, но и выделяет его на конденсаторе. Нельзя ли использовать холодильную машину «наоборот» — для обогрева, расположив конденсатор в обогреваемом помещении, а испаритель вынеся наружу?

Еще как можно. Холодильная машина использует электроэнергию не для непосредственного нагрева (как ТЭН), а для переноса тепла, поэтому эффективность ее выше, чем у обычного электронагревателя. Многие современные кондиционеры могут работать «наоборот», используя теплообменник внутреннего блока как конденсатор, а теплообменник внешнего блока – как испаритель. В таком режиме на 1 кВт потребленной мощности кондиционер может произвести 2–6 кВт тепла. Греть комнату кондиционером может быть значительно выгоднее, чем электрообогревателем!

В местах с более холодным климатом в последнее время все большую популярность получают тепловые насосы – паровые компрессорные холодильные машины, у которых испаритель помещен под землю на глубину, большую глубины промерзания. Поскольку там всегда сохраняется положительная температура, эффективность теплового насоса не зависит от времени года. Такие устройства намного экономичнее электрических обогревателей и могут использоваться для отопления жилища круглый год при любой температуре. К сожалению, высокая стоимость тепловых насосов пока препятствует их популярности.

Виды компрессоров

Поршневые компрессоры устанавливаются в основном в холодильниках и морозильниках. В большинстве моделей поршень приводится в движение обычным электродвигателем, двигающим поршень через шатунно-кривошипный, кулачковый или кулисный механизм.

Существуют также электромагнитные (линейные) поршневые компрессоры. В них цилиндр расположен внутри катушки, создающей электромагнитное поле, которое приводит в движение поршень.

Поршневые компрессоры способны создавать высокое давление, обеспечивая большой перепад температур на испарителе и конденсаторе. Кроме того, обычный поршневой компрессор имеет достаточно простую конструкцию, не требующую высокой точности изготовления деталей, соответственно стоят они недорого. Однако недостатков у поршневых компрессоров тоже хватает:

Поэтому поршневой компрессор можно повторно запускать только через несколько минут после остановки, когда давление в системе выровняется. Защитой от повторного пуска снабжены далеко не все модели, поэтому холодильное оборудование рекомендуется подключать через реле времени с задержкой включения в 5–10 минут.

Ротационные компрессоры (иногда называемые роторными) создают давление за счет изменяющегося зазора между вращающимся ротором и корпусом компрессора.

Существуют различные модификации этого вида компрессоров — с эксцентричным ротором, с подвижными лепестками, с качающимся ротором, спиральный и т. п.

Все они обладают небольшими габаритами, низким уровнем шума и увеличенным ресурсом за счет снижения количества подвижных деталей. К недостаткам этого вида можно отнести сложность изготовления (ротор и корпус должны быть изготовлены с высокой точностью) и низкое максимальное давление. Такие компрессоры чаще используются в климатической технике, для которой не требуется создавать очень низкую температуру.

Ротационными и поршневыми список компрессоров не исчерпывается — существуют еще центробежные, винтовые, кулачковые и другие. Но в бытовой технике они используются реже.

Вне зависимости от вида компрессор может быть неинверторным (стандартным) или инверторным. У обычных компрессоров скорость вращения двигателя постоянна, для поддержания заданной температуры он периодически включается и выключается. В инверторных компрессорах двигатель подключен через частотный преобразователь (инвертор), с помощью изменения частоты напряжения меняющий скорость вращения электродвигателя. Такой компрессор поддерживает заданную температуру выставлением нужной скорости вращения. Инверторные компрессоры дороже, но экономичнее, эффективнее и имеют больший ресурс.

Типы хладагентов

Чем ниже температура кипения хладагента, тем более низкую температуру можно получить на испарителе холодильной машины. Однако, понизить температуру в морозильнике, просто поменяв фреон на более «холодный», скорее всего, не выйдет — хладагенты с низкой температурой кипения требуют большего давления для конденсации. Компрессор, рассчитанный на фреон с высокой температурой кипения, просто не сможет создать такое давление. Поэтому при замене хладагента следует придерживаться рекомендаций из инструкции, и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.

В бытовых устройствах чаще всего используются следующие хладагенты:

Фреон R22 (хладон 22, хлордифторметан) до недавних пор часто использовался в холодильных и морозильных установках. Обладает достаточно низкой температурой кипения (-40,8°С), при утечке возможна дозаправка системы. Однако из-за вреда, наносимого окружающей среде (разрушение озонового слоя) R22 в последнее время используется редко, а во многих странах вообще запрещен.

R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологичного R134. Его преимуществами являются низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования – холодильники, использующие этот фреон, дешевле и экономичнее. Однако из-за высокой температуры кипения (-12°С) заправленную им технику нельзя использовать на улице при отрицательных температурах.

Следует также помнить о том, что каждый тип фреона требует использования определенного вида масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) приводятся в сопроводительной документации к фреону. Использование других масел может привести к поломке компрессора.

Как видно, ничего сложного в холодильной технике нет, а понимание принципов ее работы может значительно продлить жизнь технике, позволить сэкономить на электроэнергии и уберечь от неправильных действий, могущих привести к поломке прибора.

Источник

Назначение, области применения и работа капиллярной трубки

Капиллярные трубки относятся к расширительным устройствам и представляют собой дроссель постоянного сечения (регулирующий орган), где разность давлений конденсации Р_к и кипения Р₀ хладагента обеспечивается за счет гидравлического сопротивления по всей ее длине. Конструктивно капиллярная трубка представляет собой медный или латунный трубопровод с внутренним диаметром 0,66 мм и более и длиной 2800-8500 мм, соединяющий стороны высокого и низкого давления в холодильной системе. Данное расширительное устройство не содержит никаких механических движущихся узлов и деталей и не требует никаких средств регулирования и настройки в отличие от терморегулирующих вентилей (ТРВ), что обеспечивает его высокую надежность и продолжительность работы в течение достаточно длительного времени, а также низкую его стоимость. Многочисленные преимущества данного устройства объясняют его выбор для оснащения им самых различных холодильных установок малой мощности: бытовые холодильники и морозильники, системы кондиционирования воздуха, малые тепловые насосы, холодильные шкафы и прилавки.

На капиллярные трубки для холодильных машин распространяется ГОСТ 2624-67 «Трубки капиллярные медные и латунные» с дополнениями. Таблица стандартных размеров капиллярных трубок включает 24 размера и охватывает диапазон внутренних диаметров от 0,66 до 4,45 мм; шаг градации по внутренним диаметрам составляет в среднем 1,032; а по проходным сечениям от 1,13 до 1,24, в среднем 1,17.

Лучшими считаются трубки с калиброванным каналом, относящиеся к группе 5. Установлены одинаковый наружный диаметр 2±0,10 мм и три размера для внутреннего диаметра: 0,80; 0,82 и 0,85 мм. Овальность трубок — до ±0,10 мм. Пропускная способность капиллярной трубки составляет 3,5-8,5 л/мин.

Пропускная способность трубок должна находиться в следующих пределах (табл. 1).

Пропускную способность трубок проверяют ротаметром или другим расходомером, либо по эталонам, по соглашению между потребителем и заводом-изготовителем.

Пропускная способность капиллярных трубок

За рубежом к капиллярным трубкам предъявляют более жесткие требования в отношении размеров, материала и их качества. Наружный диаметр имеет допуск d_н ±0,051 мм, внутренний d_вн ±0,025 мм.

В расчетном режиме капиллярные трубки должны обеспечивать пропускную способность протекания хладагента в количестве, точно равном массовой производительности компрессора.

Наружная и внутренняя поверхности трубок должны быть чистыми, канал — не загрязнен пылью, маслом, окалиной.

Трубки проверяются на герметичность (под водой) давлением 4-5 МПа, а по требованию потребителя 7-8 МПа.

Рассмотрим работу капиллярной трубки (КТ) в малой холодильной установке, содержащей герметичный компрессор (КМ) небольшой мощности, конденсатор (КД) и прибор охлаждения (ВО) с принудительной циркуляцией воздуха (рис. 1).

Пары, всасываемые компрессором из воздухоохладителя с давлением Р_вс, поступают в верхнюю часть компрессора (1), охлаждают электродвигатель компрессора и после сжатия покидают компрессор из его нижней части (2). Поэтому нижняя часть компрессора имеет значительно более высокую температуру по сравнению с верхней. Нагнетаемые пары далее поступают в конденсатор, где осуществляется конденсация паров хладагента при постоянном давлении Р_к и переохлаждение жидкого хладагента. Переохлажденная жидкость проходит через фильтр-осушитель и через капиллярную трубку заполняет охлаждающий прибор. Хладагент после дросселирования в (КТ) проходит через воздухоохладитель и в состоянии перегретого пара поступает снова в компрессор.

Капиллярная трубка, соединяющая линии нагнетания и всасывания, уравнивает давление в холодильной системе при остановке компрессора. Это способствует разгрузке компрессора в момент пуска и позволяет использовать электродвигатели с небольшим пусковым моментом. В результате при остановке компрессора конденсатор освобождается от хладагента, а прибор охлаждения заполняется им. Поэтому при наличии капиллярной трубки в холодильном контуре отпадает необходимость применения ресивера, поскольку в противном случае возможен гидравлический удар в компрессоре из-за переполнения прибора охлаждения жидким хладагентом.

К недостаткам холодильных агрегатов с капиллярной трубкой относятся:

снижение эффективности работы при изменении температуры окружающей среды и тепловых нагрузок;

повышенная чувствительность к влаге, загрязнениям и утечкам хладагента;

снижение холодопроизводительности агрегата при минимальных утечках хладагента или засорении капиллярной трубки.

К холодильному агрегату с капиллярной трубкой предъявляют следующие требования:

вместимость конденсатора должна быть меньше вместимости прибора охлаждения, иначе возможно переполнение прибора охлаждения после остановки компрессора;

в конденсаторе должен помещаться весь хладагент, содержащийся в системе, на случай замерзания или засорения капиллярной трубки;

обязательное применение надежных фильтров-осушителей, размещаемых между конденсатором и капиллярной трубкой;

обязательна достаточная длительность нерабочей части цикла для разгрузки компрессора.

Роль выравнивания давлений при запуске компрессора. При остановке компрессора происходит выравнивание давлений в конденсаторе и приборе охлаждения, т.е. Р_к≈Р₀.

При пуске компрессора давление нагнетания повышается не мгновенно, а постепенно до достижения номинального значения давления конденсации. Это означает, что ток, потребляемый электродвигателем компрессора, постепенно растет одновременно с ростом давления нагнетания. Следовательно, запуск компрессора осуществляется в облегченных условиях, без особых усилий при малых значениях пускового тока. Выравнивание давлений при остановке компрессора, обусловленное наличием капилляра, позволяет благодаря облегченному режиму запуска компрессора использовать электродвигатели небольшой мощности и пускового момента, ввиду отсутствия значительного момента сопротивления на валу компрессора. Следовательно, при массовом и крупносерийном производстве установки, снабженные однофазными электродвигателями (бытовые холодильники, кондиционеры и т.п.) получают значительный экономический эффект.

Источник

Капиллярная трубка – подбор

Капиллярная трубка сигнализирует о критичности ситуации неисправностями холодильного оборудования. Восстановление работоспособности последнего подразумевает и исследование состояния трубки.

Замена капиллярной трубки

Признаками снижения/неработоспособности капиллярной трубки являются:
— сгоревшая, например, обмотка электродвигателя компрессора;
— длительная непрерывная работа холодильника.

Начиная разбираться в причинах поломки холодильника, специалисты интересуются состоянием этого элемента и обнаруживают, что трубка частично или полностью забита белесоватым веществом. Таковое образуется от длительного воздействия на хладагент, несущего небольшие объемы примесей:
— высоких температур;
— давления.

Участие в формировании засора принимают компрессор, электродвигатель, силикагель фильтра-осушителя.

Подробнее о механизме засора

Первопричина нарушения проходимости капиллярной трубки провоцируется изменившимся режимом работы компрессора. Следствием нарушения является повышение температуры устройства, начинающего работать беспрерывно. Такой работе, конечно, предшествует минимизация времени остановок.

Высокие температуры разрушают структуру масла, которое теряет смазочные свойства и первоначальную химию, превращаясь в вяжущую тягучую жидкость. В составе таковой присутствуют частицы силикагеля, обмоточный лак (вещество, изолирующее отдельные проволочки ротора/статора). Чтобы обнаружить «превращения» масла – разрезают фильтр-осушитель.

Конструктивная причина

Как подбирается капиллярная трубка

Обычно специалист ориентируется на установленную, которую следует заменить. Самый простой способ определить параметры – воспользоваться калибром, изображенным на фото.

Однако желание повысить работоспособность устройства, обеспечить гарантийный послеремонтный срок, толкает мастера на подбор другой капиллярной трубки.

Конечно, большинство мастеров пользуются таблицами. Самые распространенные соотносят марки холодильников с диаметрами/длинами капиллярных трубок. Для Стинола 205Q, например, её внутренний диаметр равен 0.71 миллиметра, а длина – 3 метра. Аналогичны параметры трубок Индезитов R27G, Аристонов MBA1167NF.

Вообще, таких таблиц, конечно, недостаточно – паспорта холодильной техники предупреждают, что отдельные устройства схемы могут заменяться аналогами или улучшенными версиями. Как результат, одинаковые внешне холодильники оснащаются:
— компрессорами, имеющими отличную холодопроизводительность ;
— разнообразными испарителями, конденсаторами.

Учитывая такую ситуацию, конструкторы начали предлагать клиентам фирм калькуляторы расчета капиллярных трубок. Недостаток таких программ – ограниченный модельный ряд брендов и хладагентов. Вот пример:

Другая беда подобных алгоритмов – приравнивание холодопроизводительности к электрической мощности. Разработчики считают, что погрешность является незначительной. Более сложные программы, учитывающие множество факторов, – англоязычные, что затрудняет их использование.

Методическое руководство рекомендует отталкиваться от принятого диаметра, чтобы определить длину. Среди условий расчета – номинальный режим холодильника.

Для вычисления длины используется нижеприведенная формула:

Согласитесь, использование степенных функций ставит крест на применении методики в реальных условиях эксплуатации.

Вывод

Устанавливаемая капиллярная трубка должна дублировать параметры неисправной, которая была установлена производителем. Нарушение этого принципа влечет снижение потока хладагента, если длина трубки превышает заводскую. Аналогичны последствия от применения трубки с меньшим диаметром. Короткий капилляр меньшего диаметра вызовет повышение потока хладагента.

Источник

Особенности работы капиллярных трубок в системах кондиционирования

Капиллярные трубки относятся к расширительным устройствам и представляют собой
дроссель постоянного сечения (регулирующий кран), где разность давлений конденсации
(Рк ) и кипения (Р0) хладагента обеспечивается за счет гидравлического сопротивления
по всей длине. Конструктивно капиллярная трубка представляет собой медный или
латунный трубопровод. Данное расширительное устройство не содержит механических
движущихся узлов и деталей и не требует никаких средств peгулирования и настройки
в отличие от терморегулирующих вентилей (ТРВ), что обеспечивает высокую надежность
и продолжительность работы в течение достаточно длительного времени, а также
низкую стоимость капиллярной трубки.

Эти преимущества объясняют широкое применение устройства в холодильных системах
малой мощности: кондиционерах, бытовых холодильниках и морозильниках, а также
холодильных шкафах и прилавках.

Лучшими считаются трубки с калиброванным каналом. Их пропускная cпособность
составляет 3,5 — 8,5 л/мин (см. таблицу), которая проверяется ротаметром или
другим расходомером, либо по эталонам, по соглашению между потребителем и заводом–изготовителем.

За рубежом к капиллярным трубкам предъявляют жесткие требования в отношении
их размеров, материала и качества изготовления. Наружный диаметр имеет допуск
d Н ± 0,051 мм, внутренний d BH ±0,025мм. В расчетном режиме они должны обеспечивать
пропускную способность протекания хладагента в количестве, точно равном массовой
производительности компрессора.

Наружная и внутренняя поверхности трубок должны быть чистыми, канал не загрязнен
пылью, маслом или окалиной. Проверка на герметичность проводится под водой
при давлении 4–5 МПа, а по требованию потребителя — 7–8 МПа.

Капиллярная трубка, соединяющая линии нагнетания и всасывания, уравнивает
давление в холодильной системе при остановке компрессора (рис. 1).

При пуске компрессора давление нагнетания повышается до номинального значения
давления конденсации постепенно. Это означает, что ток, потребляемый электродвигателем,
растет одновременно с ростом давления нагнетания. Таким образом, запуск компрессора
осуществляется в облегченных условиях, без особых усилий, при малых значениях
пускового тока, что позволяет использовать электродвигатели небольшой мощности
с малым пусковым моментом.

К холодильному агрегату с капиллярной трубкой предъявляются следующие требования:

В качестве недостатков здесь можно назвать:

Для каждого хладагента, заправленного в холодильную систему, существуют зависимости,
позволяющие определять падение давления. Чем выше давление конденсации Рк,
тем больше расход хладагента, проходящего через капиллярное устройство в воздухоохладитель.

В системах кондиционирования используются многоскоростные вентиляторы, которые
существенно влияют на нормальную работу данных установок. Поэтому необходимо
всегда помнить и о скорости движения потока воздуха, проходящего через воздухоохладитель.

Если вентилятор перевести на пониженную скорость вращения, то расход воздуха
через воздухоохладитель снижается, процесс кипения протекает менее интенсивно
и продвигается к линии всасывания в компрессор. Перегрев паров хладагента уменьшается,
а опасность появления гидравлического удара возрастает.

Таким образом, вероятность возникновения гидравлического удара в системах
кондиционирования с капиллярными трубками определяется значениями следующих
параметров:

Одним из основных условий заправки систем кондиционирования с капиллярной
трубкой является и необходимость учета массы жидкого хладагента, рекомендуемой
заводом–изготовителем. Поэтому заправку после ремонта следует производить в
следующем порядке:

Основная неисправность капиллярных трубок — это полное или частичное их закупоривание
(засорение). Обычно это возникает после перегорания обмоток электродвигателя,
засорения примесями, поступающими через фильтр–осушитель, или из–за ошибок,
допущенных в ходе ремонта холодильного контура.

Если капилляр закупорен, то в прибор охлаждения поступает недостаточное количество
хладагента, холодопроизводительность снижается, перегрев возрастает, корпус
компрессора сильно греется. Эти же признаки появляются и при недостаточном
количестве хладагента в контуре.

При недостатке хладагента в конденсаторе, переохлаждение его незначительное,
а при закупоренном капилляре нормальное, поскольку в конденсаторе хладагент
содержится в избытке.

Таблица. Пропускная способность капиллярных трубок

Рис.1 Кривые изменения давления в холодильном агрегате за цикл работы: 1 – давление в нагнетательной трубке (РК); 2 – давление в отсасывающей трубке (РO)

При замене капиллярной трубки необходимо использовать капилляр, который предусмотрен
заводом–изготовителем для данного типа холодильного агрегата. При несоответствии
капилляра заданному расход жидкости через прибор охлаждения уменьшается (когда
установлена слишком длинная капиллярная трубка или трубка заданной длины, но
с меньшим внутренним диаметром). При этом перегрев на всасывании в компрессор
повышается, корпус сильно перегревается. И наоборот, если установить слишком
короткий капилляр (или той же длины, но с большим диаметром), то в воздухоохладитель
будет поступать больше жидкого хладагента, чем при его нормальной работе. В
результате перегрев на линии всасывания может понизиться до значения, при котором
возможны гидравлические удары в компрессоре (давление кипения повышается, а
температура корпуса становится ниже нормы).

Для подбора капиллярных трубок экспресс­методом существуют зависимости их
пропускной способности (л/мин) от потребляемой мощности компрессора в системах
кондиционирования, работающих на различных хладагентах.

Подробный расчет и подбор капиллярной трубки рассмотрен в книге Б.С. Бабакина
«Диагностика работы дросселирующих устройств и контроллеры холодильных систем»
(Рязань:Узоречье, 2004).

Московский государственный университет прикладной биотехнологии (МГУПБ), д.т.н.
профессор Б.С. Бабакин

Источник

• ← Что такое драйвер?
• кошки в подвале многоквартирного дома что делать →