Устройство холодильника. Описание мастера

Прибор, поддерживающий низкую температуру в специальной камере с теплоизоляцией, называется холодильником. Принцип его работы заключается в применении холодильной машины, транспортирующей тепло из рабочей камеры во внешнюю среду. Если у вас возникнут проблему с холодильником и вы проживаете в Саратове, обратитесь в нашу фирму. Ремонт холодильника в Саратове  не проблема, если им занимаются специалисты компании «ХолодРемонт», на всю выполненную работу даем гарантию.

Устройство компрессионного холодильника

В составе холодильников компрессионного типа присутствует компрессор, способствующий циркуляции хладагента путем преобразования электрической энергии в механическую. В данный момент такие холодильные аппараты пользуются наибольшей популярностью. Они отличаются сравнительно невысокой ценой, безопасностью в эксплуатации и долговечностью. В роли хладагента обычно используются фреоны либо изобутан.

К основным элементам, составляющим холодильник, относятся компрессор, испаритель, конденсатор, датчик-реле температуры, терморегулирующий вентиль, хладагент, пусковое и тепловое реле, электронный блок управления.

Мотор-компрессор

В состав мотор-компрессора входит электромотор и компрессор. Двигатель преобразовывает электрическую энергию в механическую, что приводит в действие компрессор. Располагается зачастую в нижней задней части холодильника.

Компрессор предназначен для создания требуемой разности давлений. Хладагент (вещество, предназначенное для переноса тепла из испарителя в конденсатор) в парообразном состоянии поступает из испарителя в компрессор, откуда перенаправляется в конденсатор. В устройстве бытовых холодильников используются герметичные поршневые мотор-компрессоры.

Конструкция таких деталей предполагает расположение электродвигателя во внутренней части корпуса компрессора. Такое расположение электродвигателя предотвращает возможность утечки хладагента сквозь уплотнение вала. Тем самым уменьшая возможность дальнейшего ремонта холодильника.

С целью поглощения вибраций, возникающих во время работы, используется подвеска компрессора. Подвеска, в свою очередь, бывает внутренней (двигатель компрессора подвешивается внутри корпуса) и внешней (корпус компрессора подвешивается на пружине). В современных моделях бытовых холодильников в основном используется внутренняя подвеска, так как она значительно эффективнее способна поглощать вибрации компрессора, чем наружная. Смазывают компрессор специальными рефрижераторными маслами, способными хорошо взаимодействовать с хладагентом.

В зависимости от предназначения, бытовые холодильники могут быть оборудованы одним или двумя компрессорами.

Конденсатор холодильника

Основное назначение конденсатора – передача тепловой энергии в окружающую среду. В большинстве случаев конденсатор располагается на задней стенке холодильника с наружной стороны. Выглядит он как изогнутая в виде змейки металлическая трубка. Для более эффективного отвода тепла трубка соединена с объемной ребристой поверхностью.

В конденсатор поступает нагретый за счет сжатия хладагент. Отдавая тепло в окружающую среду, хладагент остывает и конденсируется, преобразовываясь в жидкое агрегатное состояние и поступает в капилляр. В большинстве бытовых холодильников используются ребристо-трубные конденсаторы. Тепло от конденсаторов отводится естественным путем, посредством конвенции либо радиации. В таких устройствах для оребрения используют стальной лист с прорезями либо стальную проволоку.

Для обдува конденсатора с принудительным охлаждением используют вентиляторы.

Испаритель холодильника

Основное назначение испарителя – забор тепла из внутреннего пространства холодильника. Внешне он представляет собой трубку, соединенную с металлической пластиной. Испаритель холодильной камеры располагается на ее задней стенке, испаритель морозильной камеры в большинстве случаев совмещается с ее корпусом.

Посредством ТРВ либо капилляра под давлением жидкий хладагент поступает в испаритель. В испарителе давление резко уменьшается, за счет чего происходит испарение жидкости из хладагента. Охлаждение внутреннего пространства холодильника происходит за счет того, что хладагент забирает тепло из внутренних стенок испарителя.

Иными словами, хладагент под влиянием высокого давления в конденсаторе переходит в жидкое состояние (конденсируется) и выделяет тепло. Хладагент вскипает, попадая в испарителе в условия низкого давления. Постепенно поглощая тепловую энергию, он трансформируется в газообразное агрегатное состояние.

ТРВ (терморегулируемый расширительные вентиль)

ТРВ (терморегулируемый расширительные вентиль) предназначен для создания требуемой разности давлений между испарителем и конденсатором, необходимой для осуществления цикла теплопередачи. Он позволяет максимально заполнить внутреннее пространство испарителя нагретым хладагентом. В большинстве холодильников ТРВ заменяет капилляр (тонкая металлическая трубка небольшого диаметра).

По мере того как снижается тепловая нагрузка на испаритель, изменяется степень пропускного сечения ТРВ. При снижении температуры в камере, автоматически снижается количество циркулирующего хладагента. Капилляр, функционируя не способен изменять свое сечение, но в свою очередь, дросселирует определенный объем хладагента.

Важную роль в работе холодильника играет степень чистоты хладагента. Наличие в его составе примесей или воды способно привести к повреждению компрессора либо засорению капилляра. Вода в хладагент может проникнуть во время заправки холодильника или попасть через неплотности в поверхности компрессора. Очень важно во время заправки вакуумировать контур и соблюдать герметичность. Практически в каждом холодильнике устанавливается перед капилляром фильтр-осушитель, для защиты хладагента от попадания влаги. К образованию примесей может привести коррозия внутренней поверхности стенок трубопроводов.

Некоторые конструкции холодильников предусматривают также и наличие теплообменника, предназначенного для регулирования температуры на выходе из испарителя и из конденсатора. Результатом его работы является то, что к дросселю подается уже остывший хладагент, способный в испарителе охладиться еще сильнее. В свою очередь, хладагент, поступая из испарителя, нагревается перед поступлением в конденсатор и компрессор. Использование теплообменника способствует увеличению производительности холодильника и предотвращает проникновение хладагента в жидком состоянии в компрессор.

Реле

Пусковое реле предназначено для запуска мотора кратковременной подачей питающего напряжения на его пусковую обмотку. Для защиты от перегрузок используют тепловое реле. Обе детали размещают непосредственно рядом с компрессором.

Датчик-реле температуры

Основная функция терморегуляторов – поддержание требуемой температуры в камерах холодильника. Его относят к основным узлам системы контролирования температурного режима. Терморегуляторы способны функционировать в заданном диапазоне температур (корректируются котировочными винтами и механическим регулятором).

Когда температура в камере начинает превышать верхнюю заданную границу, реле включает мотор компрессора и наоборот – при понижении температуры оно отключает мотор.

Капиллярная трубка

В состав терморегулятора входят электрические контактные подгруппы, управление которыми осуществляет манометрический датчик. Для контроля температуры в камере холодильника, датчик снабжается 

капиллярной трубкой, часть которой располагается внутри камеры.

В последних моделях холодильников функцию регулирования температуры выполняют электронные системы управления. Контроль над уровнем температуры обеспечивается за счет датчиков-термисторов, способных зависимо от температуры окружающей среды изменять уровень своего внутреннего сопротивления. Точность таких приборов значительно выше, чем стандартных терморегуляторов.

Электронный блок управления

В различных моделях холодильников комплектация, расположение и внешний вид электронного модуля может отличаться. В большинстве случаев он состоит из четырех элементов – платы управления (на ней располагается микропроцессор), индикации, кабеля, соединяющего платы между собой (10-ти или 20-ти канального), температурных датчиков.

Главным элементом электронного блока управления является микропроцессор. Именно он выполняет управление над всеми узлами холодильника. Данный ремонт холодильника лучше доверить мастеру.

Основные типы холодильников

Тип холодильника определяется, отталкиваясь от нескольких параметров. Так, в зависимости от сферы назначения различают морозильники, холодильники и холодильники-морозильники. В зависимости от способа получения холода – абсорбционные и компрессионные. По способу установки – напольные по типу шкаф либо стол. В зависимости от числа камер холодильники подразделяются на одно-, двух- или трехкамерные.

Наибольшей популярностью на мировом и отечественном рынках пользуются двухкамерные холодильники. В основном они состоят из холодильной и морозильной камер.

Холодильник Side-by-side

Самая большая камера у холодильников «Side-by-side». Их конструкция предполагает расположение по бокам морозильной и холодильной камер, причем каждая из них закрывается отдельной дверью. В холодильниках типа «Combi» объем морозильной камеры может составлять до половины общего полезного объема. В большинстве случаев морозильная камера в таких устройствах располагается ниже холодильного отделения.

В зависимости от способа размораживания различают холодильники с ручным, автоматическим либо полуавтоматическим размораживанием. В ручном размораживании нуждаются холодильники старого образца. Некоторые модели холодильников оснащены специальным реле оттаивания, способным отключать питание компрессора. Обратно включается компрессор после того, как внутри холодильника установится температура, близкая к комнатной. Этого времени достаточно для оттаивания ледяной шубы.

Большая часть современных холодильников обладает функцией автоматического размораживания морозильной камеры. Избыточная влага со стенок испарителя стекает по специальному желобу в лоток, расположенный на крышке компрессора. Из лотка вода постепенно испаряется под воздействием тепловой энергии, исходящей от корпуса компрессора. Процесс размораживания цикличен и не нуждается в постороннем вмешательстве либо контроле.

Зона нулевой температуры

Трехкамерные холодильники оборудованы кроме морозильной и холодильной камер, еще и зоной нулевой температуры. Некоторые производители оснащают такую зону возможностью выполнять функции какой-либо из камер, посредством понижения либо повышения в ней температуры.

Также холодильники могут обладать статической либо динамической системой охлаждения. В статических системах воздух либо неподвижен, либо перемещается посредством естественной конвенции. Применяется в основном во многих бюджетных холодильниках. В динамической системе воздух циркулирует под действием вентилятора. Такая система получила название «No Frost» и позволяет добиться равномерного распределения температуры по всей площади камеры и быстрое восстановление заданной температуры после ее повышения. Главное преимущество такой системы – при работе холодильника на стенках камеры не образовывается иней.

Устройство и принцип действия абсорбционного холодильника

В холодильниках абсорбционного типа рабочая камера охлаждается за счет испарения хладагента, циркулирующего в водном растворе. В основном, в качестве хладагента используют аммиак. До 1000 единиц объема аммиака способно раствориться в одной единице объема воды. Концентрированный аммиачный раствор из абсорбера перетекает в генератор (десорбер), затем в дефлегматор, где расщепляется на аммиак и воду. В конденсаторе происходит сжижение газообразного аммиака, после чего он снова подается в испаритель, а очищенная вода – в абсорбер.

Циркуляцию воды могут обеспечить устройства, функционирующие без подвижных элементов, к примеру, струйные насосы. Нормальное функционирование системы холодильника также обеспечивает добавление газа, инертного к компонентам системы. Он позволяет добиться одинакового давления во всей системе.

Кроме аммиака и воды в абсорбционных холодильниках также могут быть использованы и другие пары веществ – ацетилен, раствор бромистого лития либо ацетон.

Одними из явных преимуществ холодильников такого типа является бесшумность, возможность функционирования за счет нагрева прямым сжиганием топлива. К недостаткам таких агрегатов относят краткий эксплуатационный срок, чувствительность к расположению на поверхности пола, низкие показатели хладопроизводительности. Еще один недостаток – наличие в системе горючего водорода и ядовитого аммиака. В обычных квартирах такие устройства используются редко, в основном – в кемпингах, либо загородных домах, где наблюдаются перебои с электричеством.

Иногда встречаются термоэлектрические холодильники, либо устройства, работающие на вихревых охладителях. Из-за сложностей в эксплуатации, дороговизны и других нюансов большого распространения такие холодильники не получили.

Основные элементы холодильного шкафа

Конструкция холодильного шкафа представляет собой сочетание множества различных элементов. Так, его стенки состоят из двух частей, между которыми укладываются теплоизоляционные материалы. Энергопотребление холодильника зависит от качества теплоизоляции.

Для размещения продуктов используются полки. Могут быть стеклянные либо решетчатые.

Дверца холодильника также состоит из нескольких слоев. Предотвратить проникновение теплого воздуха через неплотности между дверью и корпусом холодильника помогает уплотнитель. В современных моделях он оборудован магнитной вставкой. На дверцах тоже располагаются полки для продуктов. Дверной проем в морозильных камерах иногда может быть оснащен электрическим нагревателем – это предохраняет ее от выпадения конденсата.

С целью освещения холодильной камеры используются осветительные приборы небольшой мощности, способные срабатывать при открывании дверцы. В некоторых моделях холодильников предусмотрено наличие сигнализации открытия двери. В соответствии с таймером, через определенный промежуток времени сигнализация срабатывает. Это необходимо для предотвращения таких случаев, когда холодильник забывают закрыть.

 

Устройство холодильника

Как известно главная функция холодильника это охлаждение продуктов и напитков.

Раньше холодильники выглядели достаточно не привлекательно , а также не всегда вписывались в интерьер. Их функциональность и вместительность также была очень ограничена и оставляла желать лучшего.

Старые модели холодильников

Сейчас же ситуация изменилась и теперь уже холодильники являются чуть ли не самой главной деталью в интерьере. Функциональность холодильников с каждым годом становиться более объёмной, а вместительность постоянно оптимизируется в том числе из счёт уменьшения основных узлов холодильника, таких как компрессор и т.д.

Современные модели бытовых холодильников

Единственное остаётся неизменным, это обслуживание и ремонт холодильников, но для выполнение ремонта необходимо знать его устройство и принцип работы.

Принцип работы холодильника.

Принцип работа любого холодильника в том числе и бытового, основана на принципе изменения состояния жидкости, лёд в воду, вода в пар а пар в лёд и так далее по кругу.

Рис.1 Принцип работы холодильника

Как показано на рисунке №1, принцип основан на движении хладагента от конденсатора к капилляру, от капилляра до испарителя, от испарителя до компрессора, а от компрессора к конденсатору. При прохождении хладагента по кругу, он подвергается высокому и низкому давлению в следствии чего изменяется его состояние.

Устройство холодильника.

Основные узлы и детали холодильника:

• Компрессор – основной элемент в каждом холодильнике это его, который выполняет закачку и перегон хладагента (фреона) в конденсатор, а также высасывает из испарителя пары хладагента (фреона). Хладагент (Фреон) — газ (без цвета и запаха), При воздействии на него температуры или давления он изменяет свои свойства.
• Конденсатор — артерия холодильника она представляет собой металлическую трубка с малым внешним диаметром, приблизительно 5 мм. Как правило она исполнена в виде змейки. Она соединена с тонкими металлическими прутиками по всей ширине через каждые 10-15 мм. В системе конденсатора происходит сжатие фреона, после чего он приобретает жидкое состояние. Также в конденсаторе или возле него крепят фильтры-осушители – устройство на вид цилиндр, концы которого заужены. Его основное назначение — сушка фреона, а также задержка и фильтрация мусора, который образуется процессе эксплуатации.
• Испаритель — Несёт в себе одну из основных функций. За счёт того что в него осуществляется впрыск фреона после чего в последствии и происходит охлаждение фреона до низкой температуры. Всю систему испарителя называют агрегатом холодильника.
• Реле — пускозащитное реле обычно размещено на компрессоре или возле него. Принцип работы реле холодильника для запуска и обеспечения работы компрессора, а также служит для защиты от перегрузок сети.
• Термометры – сейчас их называют блоком управления, обычно такие блоки сочетаются индикацию температуры, замораживания и размораживания, ледоколом и многим другим. Его основное назначение это контроль и информирование о работе холодильника и работе всех его функций.
• Предохранители – размещаются обычно рядом с блоком управления и зачастую они подключены к термометрам и другим датчикам. Служат они для защиты всего блока управления и всех электронных устройств холодильника от перенапряжения или скачков напряжения в сети.
• Полки – полки, как может показаться на первый взгляд что основной функции в работе холодильника они не несут, но это не так. Они выполняют роль изоляционных перекрытий для морозильных камер для сдерживания холода внутри морозильных камеры.
• Уплотнители – резиновые прокладки с магнитными держателями. Служат уплотнители для герметизации отсеков холодильника от внешнего воздействия и препятствуют попаданию воздуха во внутрь камер.
• Крыльчатки – выполняют функцию обычного вентилятора или вытяжки. Она регулирует воздухообмен и циркуляцию воздуха в камере холодильника.
• Лампы – обеспечивают освещение для удобного использования холодильника в ночное время.

Необходимо отметить что вся система соединена между собой медными трубками – которые осуществляют подачу хладагента (фреона) из одного устройства в другое.

принцип и схемы действия простыми словами

Чтобы не растеряться в случае поломки кухонной техники, современной хозяйке приходится разбираться в том, как работает холодильник, микроволновка, плита и другие помощники человека. Назначение холодильного шкафа — сохранение свежести продуктов, поэтому работа его должна быть бесперебойной, ведь вызов мастера для ремонта иногда нельзя осуществить сразу. Понимание принципа действия бытового холодильника способно сэкономить время и деньги, а некоторые поломки можно исправить самостоятельно.

Из каких частей состоит холодильный агрегат?

Все знают, что холодильный шкаф сохраняет холод, охлаждает и замораживает продукты, предотвращая их быструю порчу. При этом немногие могут ясно представить себе, откуда появляется холод внутри камеры, как его вырабатывает агрегат рефрижератора, почему холодильник иногда выключается. На самом деле охлажденный воздух ниоткуда не появляется сам — снижение его температуры происходит прямо в камере во время работы холодильного агрегата (рис.1). Подробнее — в статье как осуществляется регулировка температуры в холодильнике.

Рис. 1.  1 — испаритель, 2 — конденсатор, 3 — фильтр-осушитель, 4 — капилляр, 5 — компрессор

Рабочий агрегат холодильника состоит из 4 частей:

• компрессор;
• конденсатор;
• испаритель;
• хладагент.

Настоящее сердце всей системы — компрессор. Он обеспечивает циркуляцию хладагента по множеству тонких трубок, часть из которых можно увидеть на задней внешней стенке холодильного шкафа. Другая часть скрыта под панелью внутри камеры в современных моделях, но в старых рефрижераторах они образуют стенки морозильного отделения либо просто закреплены на потолке камеры. Во время работы компрессор сильно нагревается, как любой двигатель, и должен время от времени отдыхать. Чтобы он не вышел из строя от перегрева, внутри находится реле, которое при достижении определенной температуры двигателя размыкает электрическую цепь. В этот момент компрессор выключается.

Трубочки на внешней стенке холодильника — это конденсатор. Назначение его в том, чтобы отдать тепло в окружающее пространство. Компрессор, перекачивая хладагент, загоняет его в конденсатор под давлением. В результате газообразное вещество (фреон, изобутан) переходит в жидкое состояние и довольно сильно нагревается. Вот эти излишки тепла и должны рассеяться во внешнюю среду, чтобы хладагент сам охладился до комнатной температуры.

В инструкциях к рефрижераторам обычно пишут о том, что устанавливать их нужно вдали от нагревательных приборов.

Зная о том, как должен работать холодильник, рачительные хозяева постараются обеспечить своему помощнику наилучшие условия для легкого охлаждения компрессора и конденсатора. Это поможет ему прослужить дольше.

Для того, чтобы получить холод в камере, существует другая часть системы трубок, куда сжиженный газ попадает потом. Ее называют испарителем. От конденсатора она отделена фильтром-осушителем и капилляром — очень тонкой трубочкой, которая не пропускает сразу весь сжиженный хладагент, а заставляет компрессор с усилием проталкивать его в испаритель. Попадая туда, небольшие количества фреона моментально вскипают и расширяются, снова переходя в газообразное состояние. Во время этого процесса происходит поглощение большого количества тепла. Трубочки внутри камеры охлаждаются сами и охлаждают воздух в холодильнике. Потом хладагент возвращается в компрессор, и весь цикл начинается сначала.

Чтобы продукты в камере не превратились в лед, внутри нее установлен терморегулятор. Шкала с делениями позволяет установить желаемый уровень охлаждения, и как только нужные показатели будут достигнуты, холодильник отключается.

Однокамерный и двухкамерный холодильник

Охлаждающий агрегат во всех моделях современных рефрижераторов устроен по единому принципу. Но разница в работе разных модификаций все-таки есть. Заключена она в особенностях течения хладагента в холодильниках с одной или двумя камерами.

По описанной выше схеме работает однокамерный холодильный шкаф. Вне зависимости от того, находится ли испаритель прямо в камере, как в старых моделях, спрятан за стенкой при капельной системе, или в модификации No frost, принцип работы одинаков. Но когда над или под охлаждающим отделением расположена морозильная камера, рефрижератору требуется еще один компрессор. Схема работы для морозилки остается прежней.

Охлаждающее отделение, где температура не опускается ниже 0 °C, начинает работать только потом, когда морозильник достаточно охладился и отключился. В этот момент хладагент из системы морозильника начинает поступать в компрессор камеры с плюсовой температурой, и проходит цикл конденсации и испарения уже на этом уровне. Поэтому на вопрос о том, сколько должен работать холодильник, пока включится охлаждающая камера, точного ответа дать нельзя. Все зависит от объема морозильника и настроек терморегулятора.

Что такое быстрая заморозка?

Этими словами обозначают одну из функций морозильной камеры в двухкамерных моделях. В зависимости от модификации, холодильник в этом режиме может работать в течение долгого времени, не отключая компрессор. Таким образом достигается ускоренное промораживание большого объема продуктов.

При активации режима быстрой заморозки на панели некоторых камер загораются световые индикаторы, обозначающие, что компрессор включен, и холодильник работает. В этом случае необходимо помнить о том, что автоматического отключения не произойдет, а принудительная работа агрегата в течение длительного времени приводит к сокращению ресурса.

Режим быстрой заморозки не следует включать на срок более 72 часов.

После того, как он будет отключен вручную, индикаторы на панели гаснут, а двигатель компрессора выключается.

Современные модели холодильных шкафов очень разнообразны. Нынешние хозяйки незнакомы с таким видом домашней работы, как разморозка холодильника. Капельные системы и необмерзающие камеры значительно упростили жизнь человека, но основные принципы работы этих бытовых приборов остались прежними.

Принцип работы холодильника: кратко и понятно

Обычный бытовой холодильник знаком всем, но далеко не все знают принцип его работы или хотя бы название основных частей. Не вдаваясь глубоко в технические детали и основы кратко опишем принцип работы холодильника, стараясь объяснить всё лёгким и понятным языком.

Главным устройством любой модели холодильника является компрессор. Основное его назначение осуществлять циркуляцию вещества, которое называется фреон. Фреон — это хладагент имеющий два агрегатных состояния: жидкое и газообразное. Внутри холодильника фреон циркулирует по трубкам, подключённым к компрессору, который сжимает и перекачивает пары фреона.

Выходит хладагент из компрессора в нагнетающую трубку, на выходе создаётся большое давление из-за чего эта трубка сильно нагревается. Приложив к ней руку, особенно в момент работы компрессорного двигателя, можно обжечься, по этой причине не касайтесь трубки.

Части и устройство холодильника

Есть в холодильнике и такой элемент, как контур обогрева. Расположен он внутри корпуса дверцы морозильной камеры. Сделано это с целью обеспечить эластичность уплотнителя, который обеспечивает герметичность морозилки. Поскольку при отрицательной температуре, которая обеспеченна в морозилке, уплотнитель менее эластичен, а отсюда получается меньшая плотность прилегания дверцы к морозильной камере.

Ещё одна техническая составляющая холодильника это конденсатор. Если кратко, то собой он представляет решётку, которая размещена на задней части холодильника. Функция конденсатора — превратить нагретый фреон, имеющий газообразное состояние, в холодный и жидкий. Хладагент проходя по трубкам конденсатора остывает образовывая капли, такой процесс называется конденсацией. Как несложно догадаться конденсатор получил своё название благодаря данному физическому процессу.

Помимо описанных компонентов в холодильниках есть и следующие элементы:

1. фильтр-осушитель;
2. капиллярная трубка;
3. испаритель;
4. всасывающая трубка.

Первый элемент нужен для от фильтровки влаги, которая есть во фреоне на момент заправки его в систему холодильника. Следующий по списку элемент капиллярная трубка, которая нужна для обеспечения разницы давлений в системе. Кратко скажем, что она разделяет систему на холодные и горячие трубки. Сама трубка из-за своей толщины больше похожа на провод, не зная того что это на самом деле трубка, действительно можно её воспринять как оголённые провод.

Испаритель — это именно та часть холодильника, которая образует холод. Представляет он из себя трубки, имеющие отрицательную температуру когда компрессор работает. В испарителе фреон который был в жидком виде в капиллярных трубках, переходит в газообразное состояние. То есть, в испарителе жидкий хладагент начинает испаряться, что и приводит к образованию холода внутри холодильника. Всасывающая трубка по факту это просто окончание трубки испарителя которая входит в компрессор.

Такой круговорот фреона является причинной появления холода внутри холодильника. Вот так кратко можно рассказать о принципе работы холодильника. Вещь — несложная, но технологичная. Современная техника дополнительно напичкана электроникой, которая для основной задачи холодильника ненужна. Она регулирует и контролирует работу основных узлов агрегата.

Как работает холодильник – принципы охлаждения

Назначение холодильника понятно — он должен охлаждать продукты, поддерживая оптимальную температуру для их свежести, ведь бактерии, портящие пищу, не могут активно размножаться при температуре выше 5 оС.

Принцип работы холодильника — как он охлаждает

Принцип охлаждения продуктов можно показать на простом примере: лизните руку и подуйте на нее — вы сразу почувствуете прохладу. Это происходит потому, что жидкость при испарении забирает тепло с кожи. В холодильнике непрерывно происходит аналогичный процесс: хладагент превращается из жидкости в газ, а затем переходит обратно в жидкое состояние. Чтобы разобраться в циркуляции хладагента, обратимся к устройству холодильника.

Устройство холодильника и движение хладагента

Начнем с компрессора.

Компрессор холодильника — это электрический насос, который толкает хладагент по замкнутой системе. Сначала фреон (газ-хладагент) идет по внешней стороне холодильника, а затем по внутренней, возвращаясь в компрессор, чтобы продолжить цикл.

В первых моделях бытовых холодильников использовался аммиак, но позже из-за своей токсичности он был заменен на безопасный фреон.

Выходя из компрессора, хладагент становится очень горячим и следует по змеевику конденсатора. Вспомните детство: таким же горячим становился ручной насос, когда вы накачивали шину велосипеда.

Если приблизить руку к задней стороне холодильника — к змеевику, вы почувствуете исходящее от него тепло. В некоторых моделях конденсатор скрыт обшивкой корпуса и размещается по бокам (вот почему боковые стенки некоторых холодильников часто нагреваются).

Решетка конденсатора напоминает обычный радиатор, но тепло по нему будет распределяться неравномерно — змеевик охлаждается по мере движения хладагента. Фреон охлаждается настолько, что превращается в жидкость и конденсируется в специальном резервуаре в нижней части холодильника (поддон).

После этого жидкий агент перетекает в фильтр-осушитель.

Фильтр-осушитель улавливает загрязнения и излишнюю влагу. Из него агент перетекает в тонкую капиллярную трубку.

Через капиллярную трубку хладагент проходит во внутреннюю часть холодильника — в контур испарителя. Во многих моделях испаритель скрыт внутренней обшивкой, в некоторых испаритель имеет открытую конструкцию и представляет собой элемент полки.

Трубки испарителя имеют гораздо больший диаметр, чтобы хладагент смог забрать тепло из камеры и направить его снова по кругу. Контур холодильника защищен толстым слоем изоляции, чтобы забираемое из камер тепло не попадало в них снова.

Принцип охлаждения в холодильниках один и тот же, независимо от модификации и комплектации. Некоторые модели оснащены двумя испарителями (на морозильную и холодильную камеру), но большинство одним — в морозилке, откуда холод опускается в основное отделение.

Как холодильник сохраняет низкую температуру, если мы постоянно открываем дверцы

Когда мы открываем дверь холодильника (по несколько раз за день), внутрь попадает влажный теплый воздух, который конденсируется. Избыток влаги необходимо удалять. С этой целью в бытовых аппаратах предусмотрена дренажная система: капли воды конденсируются на задней панели и стекают вниз в дренажное отверстие.

В морозильной камере влага превращается в лед, и удалять его вам придется вручную, если ваш холодильник не оснащен системой автоматической оттайки испарителя — No Frost. В моделях с ноу-фрост компрессор периодически останавливается, а специальный нагревательный элемент нагревает испаритель, размораживая лед и превращая его в воду, которая сливается в специальный лоток.

Лоток расположен на верхней части компрессора, где всегда тепло. Соответственно, выведенная вода просто испаряется.

Теперь вы знаете, как устроен и как работает холодильник. Однако представленной информации не достаточно для грамотного ремонта. Если вы столкнулись с неисправностью — вызовите опытного мастера на дом.

Автор перевода Elremont

Как вызвать мастера

Для вызова мастера по ремонту бытовой техники на дом:

• Позвоните по телефону:
  • в Москве +7 (499) 35-01-794
  • в Санкт-Петербурге +7 (958) 498-30-42
• Или заполните заявку на сайте указав город: вызов мастера on-line.

При обращении по телефону сообщите:

1. Вид техники, торговую марку и по возможности модель;
2. Что именно сломалось — опишите своими словами;
3. Укажите дату и удобное время для проведения ремонта;
4. Контактные данные: телефон, адрес, ФИО, ближайшую станцию метро.

устройство, компрессора, электрическая схема, как устроен, для новичка, простыми словами, действия, бытового, принципиальная

Холодильник — устройство повседневной эксплуатации, которое является неотъемлемым атрибутом жизни современных людей. Оно используется для продолжительного хранения продуктов питания. Но многие пользователи не вникают в устройство холодильника и даже не знают, как он работает.

Как устроен холодильник

Чтобы разобраться, как работает холодильник, достаточно ознакомиться с его конструктивным исполнением. В устройстве оборудования присутствуют следующие узлы:

1. Электромотор.
2. Испаритель.
3. Конденсатор.
4. Капиллярная трубка.

Еще в холодильной камере используется фильтр, осушитель и докипатель.

Испаритель

Интересуясь, как устроен холодильник, необходимо обратить внимание на такую деталь, как испаритель. Он производится из алюминия в форме спирали. В одной камере может устанавливаться как 1, так и 2 испарителя. В первом случае деталь закрепляют в перегородке между морозилкой и основной камерой. Если 2 детали, то одну устанавливают сверху холодильной камеры, а вторую — в верхней части морозилки.

Испаритель отвечает за забор тепловой энергии из холодильного и морозильного отделений, сохраняя только холод. Принцип его работы построен на циркуляции хладагента — фреона.

Во время закипания вещество забирает тепловой потенциал и передает его системе охлаждения.

Размещение спирали выбрано таким методом, что теплый воздух всегда направляется вверх и взаимодействует с телом испарителя. Спираль отвечает за всасывание тепловой энергии и сохранение холодного воздуха внутри устройства. По этому принципу производится охлаждение.

Фильтр осушитель

Электросхема холодильника и принцип работы предусматривают циркуляцию фреона по контуру холодильника. Если отследить движение хладагента, то можно увидеть, как он переходит из газообразного состояния в жидкость. На входе в капиллярную трубку находится фильтр-осушитель, представляющий собой миниатюрный патрон из меди с вытянутыми концами. На них находятся отверстия со впаянным трубопроводом.

Задача фильтра заключается в удалении влаги с рабочего газа. Диаметр медной трубки составляет 10-20 мм. Концы трубки герметично соединены с капиллярной трубкой и конденсатором.

В фильтре-осушителе используется односторонний принцип действия, поэтому деталь не может работать на обратном режиме. В случае неправильного монтажа детали она может выйти из строя.

В трубке закреплен цеолит — специальный наполнитель минерального происхождения с высокопористой структурой. На 2 концах трубки можно увидеть заграждающие сетки.

В месте установки конденсатора есть металлическая сетка с ячейками до 2 мм. Со стороны капиллярной трубки находится синтетическая сетка с размерами ячеек около 0,1 мм.

Электродвигатель

Принцип работы холодильника предусматривает монтаж электрических двигателей. Они выпускаются с напряжением в 127 или 220 В. При нормальных нагрузках прибор функционирует циклично, т.е. запускается и отключается через заданный интервал. Этот временной промежуток получил название коэффициент рабочего времени. Чем он выше, тем больше расходует энергии прибор.

Основными составляющими двигателя являются компрессор и электромотор.

Последний отвечает за преобразование электрической энергии в механическую. В схеме работы холодильника упоминается, что электромотор состоит из 2 основных узлов:

1. Статора.
2. Ротора.

Под корпусом статора находятся медные катушки. Ротор выполнен в виде стального вала и совмещен с поршневыми узлами мотора.

Когда двигатель взаимодействует с электрической сетью, в катушках происходит электромагнитная индукция, которая провоцирует появление крутящего момента. Под воздействием центробежной силы ротор начинает вращаться.

При движении ротора мотора поршень перемещается линейным образом. Его передняя стенка выполняет сжатие и разряжение фреона до оптимального состояния.

В современных холодильниках принцип работы и внутреннее устройство предполагают размещение электромотора внутри компрессора. Эта электрическая схема препятствует самовольной утечке газа.

Чтобы исключить чрезмерные вибрации холодильника, двигатель устанавливают на пружинистой подвеске из металла. Деталь закрепляют с внутренней или наружной стороны прибора. В прогрессивных моделях пружина находится внутри двигателя, что обеспечивает эффективное подавление вибраций во время работы оборудования.

Капиллярная трубка

Изучая электрические схемы холодильников, можно увидеть такую деталь, как капиллярную трубку. Она отвечает за снижение давления газа и обладает диаметром от 1,5 до 3 мм. Деталь находится между конденсатором и испарителем.

Кто производитель вашего холодильника?Poll Options are limited because JavaScript is disabled in your browser.

Докипатель

В принципиальном устройстве и принципе работы бытового холодильного оборудования упоминается наличие докипателя. Он выполнен в виде небольшого металлического резервуара, который закреплен на участке между входом в устройство компрессора и испарителя. Назначение детали заключается в доведении хладагента до кипения с последующим испарением.

Средство препятствует проникновению жидкости и выходу оборудования из строя.

Конденсатор

Конденсатор — это змеевидный трубопровод (простыми словами змеевик) диаметром около 5 мм. Изделие отводит тепловую энергию от рабочей жидкости в окружающую среду и находится на задней внешней поверхности холодильника.

Принцип работы

Принцип работы холодильника заключается в следующем:

1. Тепловая энергия передается из камеры в окружающую среду.
2. Холод концентрируется внутри корпуса.

Чтобы отобрать тепло, необходимо применить хладагент, который называется фреоном. Этот газообразный состав состоит из этана, хлора и фтора. Он может переходить в жидкое состояние и газообразное. Это случается при скачках давления.

Компрессор холодильника всасывает хладагент внутрь. В системе используется электрический двигатель, который запускает вращение поршня. Этот механизм вызывает сжатие газа.

Процесс разделен на 2 этапа:

1. Изначально поршень движется в возвратном направлении, а когда он смещается, происходит открытие впускного клапана.
2. Затем поршень движется в обратном направлении, сжимая газообразное вещество. Сжатый хладагент воздействует на пластину выпускного клапана, что приводит к резкому скачку давления. В результате газ нагревается до +100 °C, а клапан открывается и выпускает его наружу.

Подогретое вещество направляется в конденсатор, а затем передается в окружающую среду. При передаче тепла запускается конденсация газа, а фреон приобретает состояние жидкости.

Саморазмораживающийся

Модели с саморазмораживающейся функцией выполняют цикл разморозки в автоматическом режиме. Всего есть 2 типа таких систем:

1. Капельная.
2. Ветреная (No frost).

В оборудовании с капельной функцией испаритель размещается сзади аппарата. Когда устройство работает, сзади на стенке появляется иней. В процессе размораживания наледь перемещается по желобам в нижнюю секцию холодильника. По мере нагревания компрессора происходит испарение жидкости.

В моделях с такой системой воздух от испарителя передается внутрь камеры с помощью вентилятора. Затем он стекает по желобкам в специальный отсек.

Слово «ноу фрост» ничего не говорит для новичков. Поэтому при ознакомлении с принципом действия холодильника необходимо уточнить, как работает система No frost и что это такое.

Инверторный

Компрессорные установки в инверторных холодильниках выполняют аккумуляцию и преобразование постоянного тока в переменный с номинальным напряжением в 220 В. Принцип их действия заключается в плавном изменении оборотов двигательного вала.

Когда холодильник запускается, инвертор достигает требуемого количества оборотов для поддержания нормального температурного режима под корпусом. После этого оборудование переходит в стадию ожидания. По мере повышения температуры происходит срабатывание датчика, а скорость вращения растет.

Абсорбционный

Специфика работы абсорбционных моделей сводится к бесперебойной циркуляции и испарению фреона в жидком состоянии. Его роль выполняет аммиак, а в качестве поглотителя (абсорбента) используется водный аммиачный состав.

В системе охлаждения присутствует хромат натрия и водород. Первый обеспечивают защиту стенок от коррозийных процессов, а второй регулирует давление в системе.

Когда оборудование подключается к электроснабжению, кипятильник нагревает рабочий состав, размещенный в специальной емкости. После этого сжиженный хладагент передается испарителю и соединяется с водородом. Из-за разности давлений 2 составов аммиак испаряется.

Охлажденное вещество отнимает тепловую энергию извне.

Промышленные

Промышленное оборудование отличается от бытового показателями мощности и габаритами камер охлаждения. Производительность холодильников достигает нескольких десятков кВт, а рабочий температурный диапазон морозилок варьируется в пределах +5…-50 °C.

Промышленные агрегаты используются для эффективного охлаждения и глубокой заморозки продуктов. Объем камеры варьируется от 5 до 5 тыс. т. Основные сферы применения — предприятия по заготовке и переработке продуктов.

Принципиальная электрическая схема

В электрической схеме холодильника используется 2-проводная концепция. Система работает от бытовой сети однофазного тока с помощью штепсельной вилки. В составе используется дополнительный контур заземления. Компрессор управляется с помощью терморегулятора — защитного реле со встроенным температурным датчиком. Устройство автоматически передает питание во время прогревания камеры. Когда воздух охлаждается, оно отправляет сигнал остановки ротора.

Холодильник – как он устроен и принципы его работы — Ozon Клуб

Общее описание холодильного оборудования и процесса его работы

Холодильник состоит из таких основных частей:

• компрессора – мотора, обеспечивающего циркуляцию хладагента в системе и охлаждение камер; используются узлы инверторного и линейного типа
• конденсатора – трубки, расположенной вдоль задней стенки холодильного шкафа, и охлаждающего хладагента, передающего тепло в окружающую среду
• испарителя – места кипения фреона, переходящего в газообразное состояние и интенсивно отбирающего тепло при понижении температуры
• терморегуляционного вентиля – удерживающего давление в системе на заданном уровне
• хладагента – фреона или изобутана, циркулирующего в системе трубок, охлаждающего воздух внутри прибора.

 Принцип работы холодильника основан на отборе тепла в процессе кипения фреона и отдаче энергии окружающей среде.

 Компрессор нагнетает давление, вызывая принудительную циркуляцию хладагента. Это вещество испаряется в испарителе, поглощая тепло из воздуха камеры. В конденсаторе фреон охлаждается, возвращаясь в жидкую фазу, и процесс протекает далее в том же порядке.

Понимание принципа работы может помочь определить неисправность, идентифицировав вышедший из строя узел, чтобы устранить проблему.

Компрессор

Компрессор — это мотор, нагнетающий хладагент для циркуляции в системе.

В бытовых холодильниках предусмотрено применение следующих видов компрессоров:

• динамических, где хладагент нагнетается вентилятором; в зависимости от типа нагнетающего элемента может быть осевым или центробежным
•  поршневых — с созданием давления посредством поршня с электроприводом
•  роторных — применяются в инверсионных холодильниках.

Далее детальнее расскажем о конструкции каждого из видов компрессоров.

В стандартном исполнении компрессор представляет собой электродвигатель, помещенный в герметичный корпус. При включении, по мере вращения коленчатого вала, поршень закачивает хладагент в конденсатор из испарителя.

Работу системы обеспечивают два клапана: впускной и нагнетательный. Впускной клапан открывается при движении поршня вниз. В это время в цилиндре создается разряжение (в данном случае давление ниже атмосферного). Воздух, поступающий через клапан, очищается с помощью фильтров. При движении поршня вверх оба клапаны закрыты. При сжатии воздуха возрастает давление в цилиндре, и открывается нагнетательный клапан, через который воздух поступает в ресивер.

Такие компрессоры могут быть:

• кривошипно-шатунными — для перекачивания значительных объемов хладагентов, устанавливаются на больших холодильных шкафах
•  кривошипно-кулисными — на комбинированном оборудовании, при раздельных компрессорах для морозильной и холодильной камер.

Компрессоры поршневого типа невозможно восстановить в домашних условиях, поскольку их разборка ведет к разгерметизации устройства. Теоретически ремонт возможен с применением специализированного оборудования. Но обычно устранение неисправности, связанной с выходом из строя компрессора, требует замены агрегата.

В этом компрессоре газ нагнетают ведущий и ведомый роторы, вращающиеся во встречных направлениях и соприкасающиеся по всей длине. Рабочая среда закачивается компрессором в конденсатор за счет уменьшения объемов воздушных карманов через отверстие с малым диаметром. 

Такие устройства отличаются низким уровнем шума и вибрации, стабильностью показателей давления и температуры за счет того, что для нормальной работы аппарата не требуется большой скорости вращения роторов.

Хладагент

Холодильным агентом называют рабочее вещество, кипение которого с изотермическим расширением отбирает тепло из камер холодильника и передает тепловую энергию в окружающую среду. В результате снижается температура внутри.

В роли хладагента в бытовых моделях чаще применяют фреон — метано-этановую смесь. Циркулируя внутри охладительного контура, состав пребывает в двух агрегатных состояниях: газообразном и жидком. Кипение последней приводит к интенсивному снижению температуры.

Это вещество лишено запаха и абсолютно прозрачно, поэтому утечку можно выявить только по косвенным признакам: отложениям конденсата на стенках холодильных камер, недостаточной заморозке.

В бытовых холодильных приборах применяют такие хладагенты:

•  R600a (изобутан) — природный компонент, безвредный для экологии, но взрывоопасный при концентрации, превышающей 31 грамм на куб воздуха; поэтому оборудование рассчитано на содержание, безопасное для использования
• R134a (тетрафторэтан) — безопасное вещество, не содержащее хлора, которое не воспламеняется ни при какой температуре, не вызывает разрушения озонового слоя
• R22 (дифторхлорметан) — используется в устаревших моделях холодильных приборов; вредит экологии и при нагреве распадается на токсичные компоненты.

Полностью исключен из употребления R12 (дифтордихлорметан) — газ со сладковатым привкусом, взрывающийся при нагреве более 330 градусов и вызывающий удушье при вытеснении трети общего объема воздушной среды.

Точный состав хладагента указан изготовителем в технической документации на бытовой прибор. 

Конденсатор

Конденсатором называют часть контура, по которому циркулирует хладагент, где рабочее тело возвращается в жидкое состояние, отдавая тепло через стенки трубки в окружающую среду.

Этот элемент преимущественно расположен сзади холодильника. Но в отдельных моделях предусмотрено боковое размещение.

Трубка теплообменника выполнена в форме змеевика. Для интенсивного охлаждения конденсатор снабжен дополнительными ребрами, соединяющими параллельно расположенные участки, для увеличения площади теплоотдачи.

Испаритель

Испарителем называют узел холодильного агрегата, в котором хладагент переходит из жидкого состояния в газообразное, интенсивно поглощая тепло из воздуха камеры в процессе испарения.

Эту деталь холодильника изготавливают из стального или алюминиевого сплава. От исправности данного элемента зависит работа всего устройства.

Выпускают холодильное оборудование бытового назначения с такими испарителями:

• открытым — характерен для небольших или устаревших моделей, где морозильная камера не отделена от общего объема шкафа
• закрытого самооттаивающегося — крепится к задней стенке морозильника, заливается пенистым изоляционным материалом, отделен от камеры (это обеспечивает защиту от повреждений). При размораживании элемента вода стекает в поддон внизу холодильника
• отделенного — характерен для мощных моделей с охлаждением вентилятором.

По особенностям конструктивного устройства различают следующие типы испарителей:

• кожухотрубные — имеют вид стального цилиндра с большим количеством трубок внутри
• пластинчатые — используются чаще других; трубка с хладагентом, выполненная в виде спирали, проходит в плоскости стальной или алюминиевой пластины, через которую отбирается тепло из воздуха охлаждаемой камеры
• пленочные — представляют собой плоские емкости с теплообменной поверхностью.

Наиболее частая неисправность, связанная с этим узлом, — разгерметизация по причине механических повреждений. Для устранения проблемы необходимо восстановить герметичность узла и заправить систему фреоном, учитывая утраченный объем.

Капиллярная трубка

Капиллярная трубка выполнена из меди. Этот элемент включен в общий контур циркуляции хладагента и расположен между испарителем и конденсатором для регулирования потока вещества.

Трубка разграничивает зоны высокого и низкого давления, обеспечивая необходимые показатели в испарителе.

Применение данного типа дроссельного элемента позволяет получить следующие преимущества:

• конструктивную простоту без необходимости устройства сложных узлов
• отсутствие движущихся частей, что повышает надежность в работе.

При запуске компрессора применение указанного устройства снижает степень противодействия усилию поршня, благодаря чему могут использоваться электродвигатели с экономичными характеристиками.

Фильтр-осушитель

Одно из необходимых условий нормальной работы холодильника — поддержание низкого уровня влажности. Это достигается посредством фильтра-осушителя — элемента в виде продолговатого бочонка, расположенного между капиллярной трубкой и конденсатором.

Внутри содержится адсорбент, поглощающий влагу из хладагента и дополнительно удерживающий твердые частицы.

Замена этого элемента требуется при проведении любого ремонта холодильного агрегата.

Засорение фильтра может проявляться такими негативными последствиями:

• повышением температуры в холодильном и морозильном отделениях
• непрерывной работе холодильника, отсутствии отключений
• сильным нагревом начального колена конденсатора, при комнатной температуре — и последующих участков
• механическими повреждениями контура на выходе из осушителя.

Чтобы обеспечить безаварийную работу агрегата, фильтр-осушитель подлежит периодической ревизии и замене согласно установленному производителем регламенту.

Терморегулирующий вентиль

Терморегулирующим вентилем называют устройство, регулирующее выход фреона из испарителя в капиллярную трубку, для настройки общего уровня давления в системе. Капиллярная трубка, в силу простоты устройства, не может изменять данный показатель, поэтому в этих целях используется такой вентиль.

Этот элемент выполнен в виде клапанного узла узкого внутреннего сечения. Он имеет гибкую металлическую мембрану, назначение которой заключается в реагировании на изменение давления и приведение в движение закрепленного на ней штока. Подпружиненный шток движется в продольном направлении вдоль конусного канала, измеряя проходное сечение вентиля и регулируя прохождение фреона.

Таким способом изменяется диаметр прохода и регулируется работа всей системы.

Терморегулятор

Терморегулятор — небольшой элемент, регулирующий интенсивность работы холодильника. Он корректирует в большую или меньшую сторону показатели температуры в камерах.

Этот прибор может быть механического или электронного действия, в зависимости от вида датчика, который используется в конструкции агрегата.

Терморегулятор состоит из сильфонной трубки, наполненной фреоном и соединенной с испарителем. При повышении температуры до верхнего установленного предела датчик подает команду, срабатывает реле, включается компрессор. После того как камеры достаточно охладятся, силовой агрегат отключается.

Устройство терморегулятора предусматривает возможность регулировки уровня охлаждения в пределах возможного диапазона.

Процесс работы двухкамерного холодильника

Кроме агрегатов с простой схемой (при одном общем отделении), разработаны и активно функционируют установки на две камеры. Такое оборудование предполагает конструкцию с одним или двумя компрессорами.

Особенность двухкамерных холодильников с одним силовым агрегатом в том, что они оборудованы двумя испарителями, последовательно расположенными в системе и работающими на различные камеры. В одном объеме создается умеренное охлаждение, а во втором — отрицательная температура.

Схема работы такого аппарата:

Фреон последовательно переходит из испарителя морозильного отделения в контур холодильного. Поскольку хладагент частично нагрелся в морозилке, температура воздуха в холодильной камере не падает ниже нулевой отметки.

В аппаратах с двумя компрессорами предусмотрены две отдельные системы, работающие на разные камеры, с различной интенсивностью охлаждения. Здесь имеются раздельные контуры, не соединенные друг с другом.

Капельная система Direct Cool

На агрегатах, где используется капельная система разморозки, излишний лед удаляется из испарителя холодильника автоматически за счет разницы в температуре стенок.

Система работает следующим образом:

• плоскость испарителя располагается по задней стенке морозильного отделения, что вызывает отложение конденсата на ее поверхности за счет низкой температуры
• после отключения компрессора образовавшаяся наледь тает естественным путем по мере повышения температуры в камере
• вода стекает в поддон, постепенно испаряясь в процессе работы агрегата.

Владельцу остается только контролировать уровень воды в поддоне, вовремя сливая скопившуюся жидкость.

Процесс работы холодильника «Ноу Фрост»

Под системой No Frost понимают способ работы холодильника, при котором внутреннее пространство камер постоянно вентилируется, что препятствует образованию наледи на стенках, при равномерной температуре воздуха внутри прибора. 

Поток воздуха разносится по всему объему, поддерживая равномерную температуру, без необходимости периодической разморозки агрегата. Эта мера потребуется единожды в год, чтобы вымыть прибор.

Особенности такого устройства — в равномерном охлаждении продуктов, отсутствии влияния теплого воздуха при открывании дверцы на работу агрегата. Недостатки — усложнение конструкции и возрастание потребления электроэнергии.

Из наиболее популярных моделей с системой «Ноу Фрост» можно назвать Samsung RB-30 J3000WW, Bosch KGN 39VL17R, «Атлант XM 4426-009 ND» и другие.

Знание особенностей работы холодильника поможет владельцу разобраться в сути проблемы. Но ремонт этих агрегатов требует специальных знаний и навыков, применения особого оборудования, что невозможно без условий, созданных в сервисных центрах. Поэтому самостоятельно вмешиваться в работу холодильника рекомендуется только в ситуации, когда владелец точно знает причину, а предпринятые действия не повредят аппарат.

холодильник

Холодильник (часто для краткости называемый «холодильник ») — это охлаждающее устройство, содержащее теплоизолированный отсек и механизм для передачи тепла от него во внешнюю среду, охлаждая содержимое до температуры ниже окружающей. Холодильники широко используются для хранения продуктов, портящихся при температуре окружающей среды; порча из-за роста бактерий и других процессов происходит намного медленнее при низких температурах.Устройство, называемое «холодильником», поддерживает температуру на несколько градусов выше точки замерзания воды; аналогичное устройство, которое поддерживает температуру ниже точки замерзания воды, называется «морозильная камера ». Холодильник — относительно современное изобретение среди кухонной техники. Он заменил обычный ледяной ящик, который находился снаружи почти полтора века назад, и иногда его до сих пор называют «ледником». Морозильные камеры хранят их содержимое, обычно продукты питания, в замороженном виде.Их используют как в домашнем хозяйстве, так и в коммерческих целях. Большинство морозильных камер работают при температуре около -18 ° C (0 ° F). Бытовые морозильные камеры могут быть включены как отделение в холодильнике с одним и тем же механизмом или с отдельным механизмом, или могут быть автономными. Бытовые морозильные камеры, как правило, представляют собой вертикальные блоки, напоминающие холодильники, или сундуки, напоминающие вертикальные блоки, положенные на спину. Многие современные морозильные камеры оснащены льдогенератором. Коммерческие холодильники и морозильники, известные под многими другими названиями, использовались в течение почти 40 лет до появления обычных домашних моделей.Они использовали системы токсичного аммиачного газа, что делало их небезопасными для домашнего использования. Практические бытовые холодильники были представлены в 1915 году и получили более широкое признание в Соединенных Штатах в 1930-х годах, когда цены упали и появились нетоксичные, негорючие синтетические хладагенты, такие как фреон или R-12. Примечательно, что, хотя к 1930-м годам у 60% домашних хозяйств в США были холодильники, только 40 лет спустя, в 1970-х, холодильники достигли аналогичного уровня распространения в Соединенном Королевстве.[1] Рекомендуемые дополнительные знания История холодильника См. Также: Хронология низкотемпературной техники До изобретения холодильника ледники использовались для обеспечения прохлады в течение большей части года. Эти сооружения в основном строились и использовались в Древней Персии (Иране).Расположенные возле пресноводных озер или покрытые снегом и льдом зимой, когда-то они были очень распространены. Использование окружающей среды для охлаждения пищевых продуктов по-прежнему широко распространено. На горных склонах спуск с тающего снега выше — удобный способ охладить напитки, а в зимние месяцы достаточно просто поставить молоко за окном, чтобы значительно продлить срок его службы. Первое известное искусственное охлаждение было продемонстрировано Уильямом Калленом в Университете Глазго в 1748 году и основывалось на процессе охлаждения с компрессией пара, объясненном Майклом Фарадеем.В период с 1805 года, когда Оливер Эванс разработал первую холодильную машину, в которой вместо жидкости использовался пар, и до 1902 года, когда Уиллис Хэвиланд Кэрриер продемонстрировал первый кондиционер, множество изобретателей внесли множество небольших достижений в охлаждающее оборудование. В 1850 или 1851 году доктор Джон Горри продемонстрировал льдогенератор. В 1857 году австралиец Джеймс Харрисон ввел парокомпрессионное охлаждение в пивоваренную и мясную промышленность. Абсорбционный холодильник был изобретен Бальцаром фон Платеном и Карлом Мунтерсом в 1922 году, когда они были еще студентами Королевского технологического института в Стокгольме, Швеция.Он приобрел всемирный успех и был коммерциализирован компанией Electrolux. Среди других пионеров были Шарль Телье, Дэвид Бойль и Рауль Пикте. В начале 20-го века около половины домашних хозяйств в Соединенных Штатах полагались на тающий лед (и морозильную камеру) для хранения продуктов в холодном состоянии, в то время как оставшаяся половина вообще не имела охлаждаемых хранилищ. Лед, используемый для домашнего хранения, был дорогим, потому что лед приходилось вырезать из зимних прудов (или производить механическим способом), хранить централизованно до тех пор, пока он не понадобится, и регулярно доставлять. В нескольких исключительных случаях системы механического охлаждения были адаптированы к началу 20 века для использования в домах очень богатых людей и могли использоваться для охлаждения как жилых помещений, так и помещений для хранения продуктов. Одна из первых систем была установлена ​​в особняке Уолтера Пирса, руководителя нефтяной компании. [1] Марсель Аудиффрен из Франции отстаивал идею холодильной машины для охлаждения и хранения продуктов в домашних условиях. Его патенты в США, выданные в 1895 и 1908 годах, были куплены американской компанией Audiffren Refrigerating Machine Company.Машины, основанные на процессе производства двуокиси серы Audiffren, производились General Electric в Форт-Уэйне, штат Индиана, и продавались компанией Johns-Manville. Первый экземпляр был продан в 1911 году. Машины Audiffren были дорогими, продавались по цене около 1000 долларов, что примерно вдвое превышало стоимость автомобиля в то время. General Electric стремилась разработать собственные холодильники, и в 1915 году первая установка Guardian была собрана в прачечной на заднем дворе как предшественник Frigidaire.В 1916 году Kelvinator и Servel выпустили два устройства среди конкурирующих моделей. К 1920 году это число увеличилось до 200. В 1918 году у Kelvinator была модель с автоматическим управлением. Эти бытовые блоки обычно требовали установки механических частей, двигателя и компрессора в подвале или соседней комнате, в то время как холодильная камера располагалась на кухне. Была модель 1922 года, которая состояла из деревянной холодильной камеры, компрессора с водяным охлаждением, поддона для кубиков льда и отсека объемом 9 кубических футов за 714 долларов.(Ford Model-T 1922 года стоил около 450 долларов). В 1923 году компания Frigidaire представила первый автономный агрегат. Примерно в то же время начали появляться металлические шкафы, покрытые фарфором. Подносы для кубиков льда появлялись все чаще и чаще в течение 1920-х годов; до этого времени замораживание не было функцией современного холодильника. Первым холодильником, получившим широкое распространение, был холодильник General Electric «Monitor-Top», представленный в 1927 году. Компрессор, выделявший значительное количество тепла, был размещен над шкафом и окружен декоративным кольцом.Произведено более 1000000 единиц. В этих холодильниках в качестве хладагента использовался диоксид серы или метилформиат. Многие агрегаты работают и сегодня. Введение фреона расширило рынок холодильников в 1930-х годах, а морозильные камеры стали немного более распространенными и востребованными в 1940-х годах. Бытовые устройства не пошли в массовое производство до окончания Второй мировой войны. 1950-е и 60-е годы ознаменовались техническими достижениями, такими как автоматическое размораживание и автоматическое приготовление льда. Разработки 1970-х и 80-х годов привели к появлению более эффективных холодильников, а экологические проблемы запретили использование хладагентов CFC (фреона), используемых в закрытых системах. Раньше холодильники потребляли больше энергии, чем любые другие бытовые приборы, но за последние двадцать лет были сделаны большие успехи в повышении энергоэффективности холодильников. Текущие модели, соответствующие требованиям Energy Star, потребляют на 50 процентов меньше энергии, чем модели, выпущенные до 1993 года. [2] Ранние модели холодильников (1916 г. и последующие годы) имели холодное отделение для лотков для кубиков льда. Успешная переработка свежих овощей путем замораживания началась в конце 1920-х годов компанией Postum (предшественник General Foods), которая приобрела эту технологию, когда купила права на успешные методы заморозки свежих овощей Кларенса Бердси. Первый успешный пример преимуществ замороженных продуктов произошел, когда наследница General Foods Марджори Мерривезер Пост (в то время жена Джозефа Э. Дэвиса, посла США в Советском Союзе) установила морозильные камеры коммерческого класса в Спасо-Хаус (посольство США) в Москве. до прибытия Дэвиса. Пост, опасаясь безопасности пищевой промышленности, наблюдаемой в СССР, затем полностью укомплектовал морозильные камеры продуктами, полученными из подразделения General Foods Birdseye. Магазины замороженных продуктов позволили Дэвисам щедро угощать и продавать свежие замороженные продукты, которые в противном случае были бы не в сезон.По возвращении из Москвы Пост (которая возобновила свою девичью фамилию после развода с Дэвисом) направила General Foods на рынок замороженных продуктов в высококлассных ресторанах. В 1940 году в Соединенных Штатах Америки появились бытовые морозильные камеры, и замороженные продукты стали превращаться из роскоши в необходимость. Как работает холодильник Основная статья: холодильная Холодильники работают за счет тепловых насосов, работающих в холодильном цикле.Промышленный холодильник — это просто холодильник, используемый в промышленных условиях, обычно в ресторане или супермаркете. Они могут состоять либо только из охлаждающего отделения (более крупный холодильник), либо только из морозильного отделения (морозильная камера), либо содержать и то, и другое. В отрасли есть прозвища для этих устройств, а также иногда их называют «холодным ящиком» или «бездомным». Сдвоенный отсек был коммерчески представлен General Electric в 1939 году. Цикл сжатия пара используется в большинстве бытовых холодильников.В этом цикле циркулирующий хладагент, такой как фреон, входит в компрессор в виде пара при его температуре кипения. Пар сжимается и выходит из компрессора в виде перегретого пара. Перегретый пар проходит через часть конденсатора, который устраняет перегрев за счет охлаждения пара. Пар проходит через остальную часть конденсатора и конденсируется в жидкость при температуре кипения. Насыщенный жидкий хладагент проходит через расширительный клапан, где его давление резко падает.Снижение давления приводит к мгновенному испарению и автоохлаждению части жидкости (обычно менее половины жидкости мигает). Холодный и частично испарившийся хладагент проходит через змеевик или трубки в испарителе. Там вентилятор обеспечивает циркуляцию воздуха в помещении по змеевику или трубам, и хладагент полностью испаряется, забирая тепло из воздуха, которое затем возвращается в отделение для пищевых продуктов. Пар хладагента возвращается на вход компрессора для завершения термодинамического цикла. Абсорбционный холодильник работает иначе, чем компрессорный, он использует источник тепла и обычно работает более тихо. Эффект Пельтье использует электричество непосредственно для перекачки тепла; Холодильники, использующие этот эффект, иногда используются для кемпинга или там, где шум недопустим. Они абсолютно бесшумны, но менее энергоэффективны, чем другие методы. Другие альтернативы парокомпрессионному циклу, но не используемые в настоящее время, включают термоэмиссию, вихревую трубку, воздушный цикл, магнитное охлаждение, цикл Стирлинга, охлаждение Малона, акустическое охлаждение, импульсные трубки и системы водяного цикла. [3] Виды бытовых холодильников Бытовые холодильники и морозильники для хранения продуктов производятся в различных размерах. Среди самых маленьких — 4-литровый холодильник Пельтье, который, как рекламируется, вмещает 6 банок пива. Большой домашний холодильник высотой с человека может иметь ширину около 1 м и вместимость 600 л. Некоторые модели для небольших домашних хозяйств помещаются под рабочую поверхность кухни, обычно высотой около 86 см. Холодильники можно комбинировать с морозильными камерами, устанавливая один холодильник или морозильник сверху, снизу или бок о бок.В холодильнике без настоящей морозильной камеры может быть небольшое отделение для льда. Морозильные камеры могут иметь ящики для хранения продуктов или не иметь перегородок (морозильные лари). Холодильники и морозильники могут быть отдельно стоящими или встроенными в кухню. Компрессорные холодильники — безусловно, самый распространенный тип; они издают заметный шум. Абсорбционные блоки или блоки Пельтье используются там, где требуется бесшумная работа; Охладители Пельтье используются в самых маленьких холодильниках, так как не имеют громоздкого механизма. Компрессорные холодильники и холодильники Пельтье всегда работают от электричества; Абсорбционные агрегаты в принципе могут быть рассчитаны на питание от любого источника тепла. Доступны только газовые и газовые / электрические установки с двойным энергопотреблением. Холодильные агрегаты коммерческого и непродовольственного назначения производятся в широком диапазоне размеров и стилей. Воздействие холодильника на жилище Изобретение холодильника позволило современной семье покупать, хранить, замораживать, готовить и сохранять пищевые продукты в свежем виде в течение гораздо более длительных периодов времени, чем это было возможно раньше.Для большинства семей, не имеющих большого сада, в котором можно было бы выращивать овощи и разводить скот, появление холодильника вместе с современным супермаркетом привело к значительно более разнообразному питанию и улучшению здоровья в результате улучшения питания. Молочные продукты, мясо, рыбу, птицу и овощи можно хранить в холодильнике в одном помещении на кухне (хотя сырое мясо следует хранить отдельно от других пищевых продуктов из соображений гигиены). Холодильник позволяет семьям есть больше салатов, свежих фруктов и овощей во время еды, не имея при этом собственного сада или огорода.Экзотические продукты питания из дальних стран, которые были импортированы с помощью холодильного оборудования, можно употреблять в домашних условиях из-за наличия бытового холодильного оборудования. Замораживание позволяет домохозяйствам покупать больше продуктов оптом, которые можно есть на досуге, в то время как оптовые закупки обеспечивают экономию средств (см. Эффект масштаба). Мороженое, популярный товар 20-го века, раньше было доступно только при поездках на большие расстояния к месту, где продукт был приготовлен свежим и его нужно было съесть на месте.Теперь это практически повсеместный продукт питания. Лед по запросу не только добавляет удовольствия от холодных напитков, но и полезен при оказании первой помощи, не говоря уже о холодных компрессах, которые можно хранить замороженными для пикников или в случае крайней необходимости. Характеристики Новые холодильники могут включать: Автоматическое размораживание: в любом холодильнике со временем водяной пар из воздуха конденсируется на охлаждающих змеевиках в виде инея, в конечном итоге образуя толстый слой льда.Этот лед действует как изолятор, снижая эффективность охлаждения. В прошлом лед удаляли путем периодического опорожнения холодильника и его выключения, чтобы лед растаял, возможно, с помощью горячей воды, подаваемой пользователем (процесс, известный как размораживание ). Однако в холодильнике, оборудованном для работы без замерзания, вокруг охлаждающих змеевиков установлены нагреватель и термостат. Охлаждение периодически отключается (с периодом, изменяющимся от 6 до 24 часов в зависимости от модели), и нагреватель включается до тех пор, пока температура вокруг змеевиков немного не превысит точку замерзания воды, после чего возобновляется нормальное охлаждение.Это растапливает любой иней, скопившийся вокруг змеевиков. Талая вода падает в небольшой желоб через небольшую трубу, которая стекает в поддон наверху компрессора, из которого затем испаряется в окружающий воздух за счет остаточного тепла, выделяемого при работе компрессора. [4] Предупреждение о сбое питания, предупреждающее пользователя миганием индикатора температуры. Может отображаться максимальная температура, достигнутая во время сбоя питания, а также информация о том, разморозились ли замороженные продукты или могут ли они содержать вредные бактерии; Охлажденная вода и лед можно получить на дверной станции, поэтому дверь открывать не нужно; Ролики шкафа, которые позволяют легко вращать холодильник для облегчения очистки; Регулируемые полки и подносы, которые можно перемещать в соответствии с потребностями пользователя; Индикатор состояния для уведомления пользователя, когда пришло время заменить фильтр для воды; Внутренний контейнер для льда, который перемещает хранилище льдогенератора к дверце морозильной камеры и экономит примерно 60 литров (около 2 кубических футов) полезного пространства морозильной камеры.Он также съемный и помогает предотвратить засорение льдогенератора; Зона охлаждения в дверных полках холодильника. Воздух из морозильной камеры направляется к дверце холодильника, чтобы лучше охладить молоко или сок, хранящиеся на дверной полке; Дополнительно, не относящиеся к охлаждению, например, телевизор, радио или DVD-плеер, встроенный в дверь. В первых морозильных камерах скапливались кристаллы льда вокруг морозильных камер. Это было результатом влажности, попавшей в устройства при открытии дверей морозильной камеры.Это нарастание инея потребовало периодического оттаивания агрегатов для поддержания их работоспособности. Достижения в области безморозного охлаждения, устраняющие задачу размораживания, были представлены в 1950-х годах. Кроме того, в ранних моделях были морозильные камеры, расположенные внутри большего холодильника, к которым можно было получить доступ, открыв дверцу холодильника, а затем внутреннюю дверцу меньшей морозильной камеры; устройства с полностью отдельной морозильной камерой были представлены в начале 1960-х годов и к середине того десятилетия стали отраслевым стандартом. Более поздние разработки включали автоматические ледогенераторы и автономные морозильные устройства. Все более важной экологической проблемой является утилизация старых холодильников — сначала из-за того, что хладагент фреон повреждает озоновый слой, но по мере исчезновения холодильников старого поколения вызывает беспокойство разрушение изоляции, содержащей фреон. В современных холодильниках вместо фреона обычно используется хладагент под названием HFC-134a (1,2,2,2-тетрафторэтан), который не разрушает озоновый слой. Утилизация списанных холодильников регулируется, часто требуя снятия дверей: дети, играющие в прятки, задыхались, прячась в выброшенном холодильнике. Это было особенно актуально для старых моделей, у которых были запирающиеся двери. В более современных устройствах используется магнитная дверная прокладка, которая удерживает дверь герметичной, но на самом деле ее можно открыть изнутри. Однако дети могут невольно пострадать, спрятавшись в любом выброшенном холодильнике. [5] Температурные зоны и номинальные значения Некоторые холодильники теперь разделены на четыре зоны для хранения различных типов продуктов: -18 ° C (0 ° F) (морозильная камера) 0 ° C (32 ° F) (мясо) 5 ° C (40 ° F) (холодильник) 10 ° C (50 ° F) (овощи) Вместимость холодильника измеряется в литрах или кубических футах (США).Обычно объем комбинированного холодильника с морозильной камерой делится на 100 литров (3,53 кубических футов) для морозильной камеры и 140 литров (4,94 кубических футов) для холодильника, хотя эти значения сильно различаются. Настройки температуры для холодильных и морозильных отделений часто даются производителями произвольными числами (например, от 1 до 9, от самого теплого до самого холодного), но обычно от 2 до 8 ° C (от 36 до 46 ° F) идеально подходит для холодильного отделения и -18 ° C (0 ° F) для морозильной камеры. Некоторым холодильникам для нормальной работы требуется определенная внешняя температура (60 ° F).Это может стать проблемой при размещении холодильника на незавершенном участке, например, в гараже. Европейские морозильные камеры и холодильники с морозильной камерой имеют четырехзвездочную систему оценки морозильников. *: максимальная температура = -6 ° C. Максимальный срок хранения замороженных продуктов — 1 неделя. **: максимальная температура = -12 ° C. Паукен, Майк, П. Адамс, Сесил (2005). Разве нельзя открыть дверцу холодильника изнутри ?. Проверено 31 августа 2006.

История холодильников и холодильников

Охлаждение — это метод, при котором выполняется работа по отведению тепла из одного места в другое. Холодильники — это машины, бытовая техника, которые используются для этой цели и обычно используются для того, чтобы продукты оставались свежими дольше.Это относительно современное изобретение, но люди пытались сохранить еду свежей, держать его при более низких температурах в течение тысяч лет.

История холодильного оборудования долгая, и охлаждение изменилось по пути от довольно примитивных, но гениальных технологий к современным технологиям, которые позволили людям иметь холодильники в своем доме и не зависеть от природы.Узнайте больше об охлаждении и различных формах охлаждения.

Холодильники могут выглядеть как обычные машины, которые есть у каждого дома и которые работают по простым физическим законам, действующим с незапамятных времен, но это еще не все, что о них можно сказать. Прочтите интересные факты о холодильниках.

Показано, как с помощью простого аппарата можно искусственно понизить температуру; другой получил первый патент на холодильник.Оба являются частью истории искусственного охлаждения, и без них кто знает, как выглядел бы мир. Узнайте больше об изобретателе искусственного охлаждения и холодильника.

Краткая история

Китайцы добывали лед из рек и озер еще в 1.000 году до нашей эры. У них даже были религиозные обряды заполнения и опустошения ледяных погребов.Евреи, греки, а римляне помещали большое количество снега в ямы для хранения и покрывали его изоляционным материалом, например травой, мякиной или ветвями деревьев. Они использовали эти ямы а также снег для охлаждения напитков. Египтяне и древние жители Индии увлажняли сосуды снаружи, и в результате испарения охлаждались. вода, которая была внутри фляг. Первой группой людей, использовавших холодильные камеры для хранения продуктов, были персы. Они изобрели Яхчал, разновидность льда. яма.

Сбор льда на протяжении веков был единственным методом охлаждения пищевых продуктов. В Англии 18 века слуги зимой собирали лед и складывали его. в ледники. В ледниках были места, где ледяные покровы были упакованы в соль, завернуты во фланель и хранились под землей, чтобы они оставались замороженными до тех пор, пока лето. В 19 веке в Англии начали появляться первые ледяные боксы. В то время начали появляться первые промышленные льды с распространением ледяные хранилища и морозильники.Фредерик Тюдор начал собирать лед в Новой Англии и отправлять его на Карибские острова и в южные штаты. В сначала у него были потери льда 66%, но с более изолированными судами он сократил потери до 8%. Он расширил рынок льда, и к началу 1830-х годов лед стал массовый товар.

Добыча льда была сложной и опасной, поэтому люди пытались изобрести искусственные способы охлаждения. Первым совершил прорыв шотландский профессор Уильям Каллен, который в 1755 году сконструировал небольшую холодильную машину.Он использовал насос для создания частичного вакуума над контейнером с диэтиловым эфиром. Эфир закипел и поглотил тепло из окружающего воздуха. В результате образовалось небольшое количество льда, но машина в то время была непрактичной. Бенджамин Франклин и Джон Хэдли экспериментировали с охлаждением в 1758 году. Они экспериментировали с колбой ртутного термометра и пришли к выводу, что испарение жидкостей, таких как спирт и эфир, можно использовать для понижения температуры объекта ниже точки замерзания воды.Американец Оливер В 1805 году Эванс разработал холодильник, основанный на замкнутом цикле сжатого эфира. Дизайн остался в стадии прототипа. Джон Горри построил аналогичный машина в 1844 году и использовала сжатый воздух. Александр Твиннинг начал продавать холодильную машину, основанную на этом принципе, в 1856 году, в то время как австралиец Джеймс Харрисон расширил эту конструкцию и адаптировал ее для мясной и пивоваренной промышленности. Фердинанд Карре ввел аммиак в качестве охлаждающей жидкости в 1859 г. имел неприятный запах и был ядовитым, когда протекал, поэтому долго не использовался.Синтетические альтернативы были разработаны в 1920-х годах, одним из них был фреон. Он имеет низкую температуру кипения, поверхностное натяжение и вязкость, что делает его идеальным хладагентом. В 1970-х годах было обнаружено, что фреон представляет проблему для среда.

Со временем охлаждение стало более доступным для широких слоев населения. Это позволило появиться новым образцам поселений, еда стала длиться дольше, становясь намного здоровее и представляет меньший риск для здоровья.

Холодильное оборудование — Энциклопедия Нового Света

Бытовой холодильник с открытой дверцей.

Охлаждение — это процесс отвода тепла из замкнутого пространства или вещества и отвода его в другом месте с основной целью понижения температуры помещения или вещества и последующего поддержания этой более низкой температуры. Термин «охлаждение» обычно относится к любому естественному или искусственному процессу рассеивания тепла. Область исследований, которая занимается искусственным созданием экстремально низких температур, называется криогеника .

Холод — это отсутствие тепла, поэтому для того, чтобы понизить температуру, «убирают тепло», а не «добавляют холода». Чтобы удовлетворить второму закону термодинамики, при отводе тепла должна выполняться какая-то работа. Эта работа традиционно является механической, но ее также можно выполнять с помощью магнетизма, лазера или других средств.

Исторические приложения

Сбор льда

Использование льда для охлаждения и сохранения пищи восходит к доисторическим временам. ^[1] На протяжении веков сезонная уборка снега и льда была регулярной практикой в ​​большинстве древних культур: китайцев, евреев, греков, римлян, персов. Лед и снег хранили в пещерах или землянках, выложенных соломой или другими изоляционными материалами. Персы хранили лед в ямах, которые назывались яхчалы. Нормирование льда позволило сохранить продукты в теплые периоды. Эта практика хорошо зарекомендовала себя на протяжении веков, а ледники использовались до двадцатого века.

В шестнадцатом веке открытие химического охлаждения было одним из первых шагов к искусственным средствам охлаждения. Нитрат натрия или нитрат калия при добавлении к воде понижал температуру воды и создавал своего рода охлаждающую баню для охлаждающих веществ. В Италии такой раствор использовали для охлаждения вина. ^[2]

В первой половине девятнадцатого века сбор льда стал крупным бизнесом в Америке. Житель Новой Англии Фредерик Тюдор, который стал известен как «Ледяной король», работал над улучшением изоляционных материалов для перевозки льда на большие расстояния, особенно в тропики.

Первые холодильные системы

Первый известный метод искусственного охлаждения был продемонстрирован Уильямом Калленом в Университете Глазго в Шотландии в 1756 году. Каллен использовал насос для создания частичного вакуума над контейнером с диэтиловым эфиром, который затем закипал, поглощая тепло из окружающего воздуха. Эксперимент даже создал небольшое количество льда, но в то время не имел практического применения.

В 1805 году американский изобретатель Оливер Эванс разработал, но так и не построил систему охлаждения, основанную на парокомпрессионном холодильном цикле, а не на химических растворах или летучих жидкостях, таких как этиловый эфир.

В 1820 году британский ученый Майкл Фарадей сжижал аммиак и другие газы, используя высокое давление и низкие температуры.

Американец, живущий в Великобритании, Джейкоб Перкинс, получил первый патент на парокомпрессионную холодильную систему в 1834 году. Перкинс построил прототип системы, и он действительно работал, хотя коммерчески не увенчался успехом. ^[3]

В 1842 году американский врач Джон Горри разработал первую систему охлаждения воды для производства льда.Он также задумал использовать свою систему охлаждения для охлаждения воздуха в домах и больницах (например, для кондиционирования воздуха). Его система сжала воздух, затем частично охладила горячий сжатый воздух водой, прежде чем позволить ему расшириться, выполняя часть работы, необходимой для привода воздушного компрессора. Это изэнтропическое расширение охлаждает воздух до температуры, достаточно низкой, чтобы замораживать воду и образовывать лед, или течь «через трубу для осуществления охлаждения в противном случае», как указано в его патенте, выданном U.Патентное бюро S. в 1851 г. ^[4] Горри построил рабочий прототип, но его система потерпела неудачу с коммерческой точки зрения.

Александр Твининг начал эксперименты с парокомпрессионным охлаждением в 1848 году и получил патенты в 1850 и 1853 годах. Считается, что он инициировал коммерческое охлаждение в Соединенных Штатах к 1856 году.

Dunedin , первое коммерчески успешное судно-рефрижератор.

Тем временем Джеймс Харрисон, который родился в Шотландии и впоследствии эмигрировал в Австралию, в 1851 году начал эксплуатацию механической машины для производства льда на берегу реки Барвон в Роки-Пойнт в Джилонге.Его первая коммерческая машина для производства льда последовала в 1854 году, а в 1855 году был выдан патент на парожидкостную компрессионную охлаждающую систему. Харрисон представил коммерческое парокомпрессионное охлаждение пивоваренным заводам и предприятиям по упаковке мяса, и к 1861 году дюжина его систем была в действии.

Австралийские, аргентинские и американские концерны экспериментировали с рефрижераторным судоходством в середине 1870-х годов, первый коммерческий успех пришел, когда Уильям Солтау Дэвидсон установил компрессорный холодильный агрегат на новозеландском судне Dunedin в 1882 году, что привело к буму производства мяса и молока в России. Австралазия и Южная Америка.

Первая газовая абсорбционная холодильная установка, использующая газообразный аммиак, растворенный в воде (называемый «водный аммиак»), была разработана Фердинандом Карре из Франции в 1859 году и запатентована в 1860 году. Из-за токсичности аммиака такие системы не были разработаны для используются в домах, но использовались для производства льда для продажи. В Соединенных Штатах потребительская публика в то время все еще использовала ледяной ящик со льдом, привезенный от коммерческих поставщиков, многие из которых все еще собирали лед и хранили его в леднике.

Таддеус Лоу, американский воздухоплаватель времен Гражданской войны, на протяжении многих лет экспериментировал со свойствами газов. Одним из его основных предприятий было массовое производство газообразного водорода. Он также получил несколько патентов на машины для производства льда. Его «Машина для сжатия льда» произвела революцию в индустрии холодильного хранения. В 1869 году он и другие инвесторы приобрели старый пароход, на который загрузили одну из холодильных установок Лоу и начали отправлять свежие фрукты из Нью-Йорка в район побережья Мексиканского залива и свежее мясо из Галвестона, штат Техас, обратно в Нью-Йорк.Из-за того, что Лоу не знал о доставке, бизнес обернулся дорогостоящим провалом, и общественности было трудно привыкнуть к мысли о возможности есть мясо, которое так долго не было в упаковочном цехе.

Бытовые механические холодильники стали доступны в США примерно в 1911 году. ^[5]

Широкое коммерческое использование

К 1870-м годам пивоварни стали крупнейшими пользователями коммерческих холодильных установок, хотя некоторые из них все еще полагались на собранный лед.Хотя к началу двадцатого века индустрия сбора льда значительно выросла, загрязнение и сточные воды начали проникать в естественный лед, что сделало его проблемой в пригородах мегаполисов. В конце концов пивоварни стали жаловаться на испорченный лед. Это повысило спрос на более современные и готовые к потреблению холодильные машины и машины для производства льда. В 1895 году немецкий инженер Карл фон Линде разработал крупномасштабный процесс производства жидкого воздуха и, в конечном итоге, жидкого кислорода для использования в безопасных домашних холодильниках.

Вагоны-рефрижераторы были введены в США в 1840-х годах для перевозки молочных продуктов на короткие расстояния. В 1867 году Дж. Б. Сазерленд из Детройта, штат Мичиган, запатентовал автомобиль-рефрижератор, в котором на обоих концах были резервуары для льда и вентиляционные заслонки у пола, которые создавали гравитационную тягу холодного воздуха в автомобиле.

К 1900 году мясокомбинаты Чикаго перешли на коммерческое охлаждение с аммиачным циклом. К 1914 году почти во всех местах использовалось искусственное охлаждение.Крупные упаковщики мяса Armor, Swift и Wilson закупили самые дорогие устройства, которые они установили в вагонах поездов, а также в филиалах и складских помещениях в более отдаленных районах распределения.

Только в середине двадцатого века холодильные агрегаты были разработаны для установки на тягачи с прицепами (грузовики или грузовики). Рефрижераторы используются для перевозки скоропортящихся продуктов, таких как замороженные продукты, фрукты и овощи, а также химикаты, чувствительные к температуре.Большинство современных холодильников поддерживают температуру от -40 до +20 ° C и имеют максимальную полезную нагрузку около 24 000 кг. вес брутто (в Европе).

Для бытового и бытового использования

С изобретением синтетических холодильников, в основном на основе хлорфторуглерода (CFC), стали возможны более безопасные холодильники для домашнего и потребительского использования. Фреон является товарным знаком DuPont Corporation и относится к этим хладагентам на основе CFC, а позднее — гидрохлорфторуглерода (HCFC) и гидрофторуглерода (HFC).

Разработанные в конце 1920-х годов эти хладагенты считались в то время менее вредными, чем обычно используемые хладагенты того времени, включая метилформиат, аммиак, хлористый метил и диоксид серы. Намерение состояло в том, чтобы предоставить холодильное оборудование для домашнего использования, не подвергая опасности жизнь пассажиров. Эти хладагенты CFC ответили на эту потребность.

Монреальский протокол

С 1989 года хладагент на основе CFC был запрещен Монреальским протоколом из-за его негативного воздействия на озоновый слой.Монреальский протокол был ратифицирован большинством стран-производителей и потребителей ХФУ в Монреале, Квебек, Канада, в сентябре 1987 года. Гринпис возражал против ратификации, потому что Монреальский протокол вместо этого ратифицировал использование охлаждения с ГФУ, которые не разрушают озоновый слой, но по-прежнему являются мощным фактором глобального потепления. газы. В поисках альтернативы домашнему холодильному оборудованию компания dkk Scharfenstein (Германия) в 1992 году при поддержке Гринпис разработала хладагент на основе пропана, а также холодильник без ГФУ.

Принципы Монреальского протокола были введены в действие в Соединенных Штатах через Закон о чистом воздухе в августе 1988 года. В 1990 году в Закон о чистом воздухе были внесены дополнительные поправки. Это было прямым результатом научного отчета, опубликованного в июне 1974 года Роуленд-Молина ^[6] , подробно описывающий, как хлор в хладагентах CFC и HCFC отрицательно влияет на озоновый слой. Этот отчет побудил FDA и EPA запретить ХФУ в качестве пропеллента в 1978 году (50 процентов использования ХФУ в то время приходилось на пропеллент для аэрозольных баллончиков).

• В январе 1992 года EPA потребовало, чтобы хладагент извлекался из всех автомобильных систем кондиционирования воздуха во время обслуживания системы.

• В июле 1992 года EPA объявило незаконным выброс хладагентов CFC и HCFC.

• В июне 1993 года EPA потребовало, чтобы основные утечки в холодильных системах были устранены в течение 30 дней. Сильная утечка определялась как скорость утечки, которая равнялась бы 35% от общей заправки хладагента в системе (для промышленных и коммерческих систем хладагента) или 15% от общей заправки хладагента в системе (для всех других крупных систем хладагента). , если бы эта утечка продолжалась целый год.

• В июле 1993 года Агентство по охране окружающей среды ввело Требования по безопасной утилизации, требующие, чтобы все системы хладагента были эвакуированы перед списанием или утилизацией (независимо от размера системы), и возлагает бремя на последнего человека в цепочке утилизации. чтобы убедиться, что хладагент правильно улавливается.

• В августе 1993 года EPA ввело в действие требования по утилизации хладагента. Если хладагент должен сменить владельца, он должен быть обработан и испытан на соответствие требованиям стандарта 700-1993 Американского института холода (ARI) (теперь стандарт ARI 700-1995) в отношении чистоты хладагента.

• В ноябре 1993 года EPA потребовало, чтобы все оборудование для рекуперации хладагента соответствовало стандартам ARI 740-1993.

• В ноябре 1995 года EPA также ограничило выпуск хладагентов HFC. Они не содержат хлора, который может повредить озоновый слой (и, таким образом, имеют нулевой ODP (потенциал разрушения озона)), но все же имеют высокий потенциал глобального потепления.

• В декабре 1995 года импорт и производство хладагента CFC в США.С. был забанен.

В настоящее время планируется запретить весь импорт и производство хладагентов ГХФУ в 2030 году, хотя этот процесс, вероятно, будет ускорен.

Текущее применение холодильного оборудования

Вероятно, наиболее широко используемые в настоящее время применения охлаждения — это кондиционирование воздуха в частных домах и общественных зданиях, а также охлаждение пищевых продуктов в домах, ресторанах и больших складских помещениях. Использование холодильников на наших кухнях для хранения фруктов и овощей позволило нам круглый год добавлять свежие салаты в наш рацион и безопасно хранить рыбу и мясо в течение длительного времени.

Холодильное оборудование находит множество применений в торговле и производстве. Охлаждение используется, например, для сжижения газов, таких как кислород, азот, пропан и метан. При очистке сжатого воздуха он используется для конденсации водяного пара из сжатого воздуха с целью снижения его влажности. На нефтеперерабатывающих, химических и нефтехимических заводах охлаждение используется для поддержания определенных процессов при требуемых низких температурах (например, при алкилировании бутенов и бутана для получения высокооктанового компонента бензина).Металлисты используют охлаждение для закалки стали и столовых приборов. При транспортировке чувствительных к температуре пищевых продуктов и других материалов грузовиками, поездами, самолетами и морскими судами охлаждение является необходимостью.

Молочные продукты постоянно нуждаются в охлаждении, и только в последние несколько десятилетий было обнаружено, что яйца необходимо охлаждать во время транспортировки, а не ждать, пока они будут охлаждены после доставки в продуктовый магазин. Перед продажей мясо, птицу и рыбу необходимо хранить в условиях контролируемого климата.Кроме того, охлаждение помогает дольше сохранять фрукты и овощи съедобными.

Одним из наиболее влиятельных применений охлаждения стало развитие индустрии суши / сашими в Японии. До открытия охлаждения многие ценители суши страдали от серьезных заболеваний и смертности от таких болезней, как гепатит А. Однако опасность неохлажденных сашими не была выявлена ​​в течение десятилетий из-за отсутствия исследований и распространения медицинских услуг в сельских районах Японии. Примерно в середине века корпорация Zojirushi, базирующаяся в Киото, совершила прорыв в конструкции холодильников, сделав холодильники более дешевыми и доступными для владельцев ресторанов и широкой публики.

Способы охлаждения

Методы охлаждения можно разделить на нециклические, , циклические, и термоэлектрические .

Нециклическое охлаждение

В этих методах охлаждение может осуществляться путем плавления льда или возгонки сухого льда. Эти методы используются для небольших холодильных установок, например, в лабораториях и мастерских, или в портативных холодильниках.

Лед своей эффективностью в качестве охлаждающего агента обязан своей постоянной температуре плавления 0 ° C (32 ° F).Чтобы таять, лед должен поглощать 333,55 кДж / кг (примерно 144 БТЕ / фунт) тепла. Продукты, хранящиеся при этой температуре или немного выше, имеют увеличенный срок хранения. Твердая двуокись углерода, известная как сухой лед, также используется в качестве хладагента. Не имея жидкой фазы при нормальном атмосферном давлении, он сублимируется непосредственно из твердой фазы в паровую при температуре -78,5 ° C (-109,3 ° F). Сухой лед эффективен для выдерживания продуктов при низких температурах в период сублимации.

Циклическое охлаждение

Он состоит из холодильного цикла, в котором тепло отводится из низкотемпературного помещения или источника и направляется в высокотемпературный сток с помощью внешней работы, и его обратного, термодинамического энергетического цикла.В энергетическом цикле тепло подается от высокотемпературного источника к двигателю, причем часть тепла используется для выполнения работы, а остальная часть отводится в низкотемпературный сток. Это удовлетворяет второму закону термодинамики.

Холодильный цикл описывает изменения, которые происходят в хладагенте, поскольку он попеременно поглощает и отводит тепло, циркулируя в холодильнике. Он также применяется к работе HVACR при описании «процесса» потока хладагента через блок HVACR, будь то блочная или сплит-система.

Тепло естественным образом перетекает с горячего на холодное. Работа применяется для охлаждения жилого помещения или хранилища путем перекачки тепла от источника тепла с более низкой температурой в радиатор с более высокой температурой. Изоляция используется для уменьшения работы и энергии, необходимых для достижения и поддержания более низкой температуры в охлаждаемом помещении. Принцип работы холодильного цикла был математически описан Сади Карно в 1824 году как тепловой двигатель.

Наиболее распространенные типы холодильных систем используют холодильный цикл обратного сжатия пара Ренкина, хотя абсорбционные тепловые насосы используются в меньшей степени.

Циклическое охлаждение можно разделить на:

1. Паровой цикл и
2. Газовый цикл

Паровой цикл охлаждения можно дополнительно классифицировать как:

1. Парокомпрессионное охлаждение
2. Пароабсорбционное охлаждение

Парокомпрессионный цикл

Цикл сжатия пара используется в большинстве бытовых холодильников, а также во многих крупных коммерческих и промышленных холодильных системах. На рисунке 1 представлена ​​схематическая диаграмма компонентов типичной парокомпрессионной холодильной системы.

Рисунок 1: Охлаждение с компрессией пара

Термодинамику цикла можно проанализировать на диаграмме ^[7] , как показано на рисунке 2. В этом цикле циркулирующий хладагент, такой как фреон, входит в компрессор в виде пара. От точки 1 до точки 2 пар сжимается с постоянной энтропией и выходит из компрессора перегретым. Из точки 2 в точку 3 и далее в точку 4 перегретый пар проходит через конденсатор, который сначала охлаждает и устраняет перегрев, а затем конденсирует пар в жидкость, отводя дополнительное тепло при постоянном давлении и температуре.Между точками 4 и 5 жидкий хладагент проходит через расширительный клапан (также называемый дроссельным клапаном), где его давление резко падает, вызывая мгновенное испарение и автоохлаждение, как правило, менее половины жидкости.

Рис. 2: Диаграмма температура – ​​энтропия

В результате получается смесь жидкости и пара при более низких температуре и давлении, как показано в точке 5. Затем холодная парожидкостная смесь проходит через змеевик или трубы испарителя и полностью испаряется. путем охлаждения теплого воздуха (из охлаждаемого помещения), который обдувается вентилятором через змеевик или трубы испарителя.Образующиеся пары хладагента возвращаются на вход компрессора в точке 1 для завершения термодинамического цикла.

Приведенное выше обсуждение основано на идеальном парокомпрессионном холодильном цикле и не принимает во внимание реальные эффекты, такие как падение давления на трение в системе, небольшая термодинамическая необратимость во время сжатия пара хладагента или неидеальный газ. поведение (если есть).

Дополнительную информацию о конструкции и характеристиках парокомпрессионных холодильных систем можно найти в классическом «Справочнике инженеров-химиков Perry». ^[8]

Цикл абсорбции пара

В первые годы двадцатого века цикл абсорбции пара с использованием водно-аммиачных систем был популярен и широко использовался, но после разработки цикла сжатия пара он потерял большую часть своего значения из-за низкого коэффициента производительности (около одна пятая от цикла сжатия пара). В настоящее время цикл абсорбции пара используется только там, где имеется отработанное тепло, где тепло извлекается из солнечных коллекторов или где отсутствует электричество.

Цикл абсорбции аналогичен циклу сжатия, за исключением метода повышения давления пара хладагента. В абсорбционной системе компрессор заменен абсорбером, который растворяет хладагент в подходящей жидкости, жидкостным насосом, повышающим давление, и генератором, который при добавлении тепла отводит пары хладагента из жидкости под высоким давлением. Жидкостный насос требует некоторой работы, но для данного количества хладагента она намного меньше, чем требуется компрессору в цикле сжатия пара.В абсорбционном холодильнике используется подходящая комбинация хладагента и абсорбента. Наиболее распространенными сочетаниями являются аммиак (хладагент) и вода (абсорбент), а также вода (хладагент) и бромид лития (абсорбент).

Газовый цикл

Когда рабочая жидкость представляет собой газ, который сжимается и расширяется, но не меняет фазы, цикл охлаждения называется газовым циклом . Air чаще всего является таким рабочим телом. Поскольку в газовом цикле не предусмотрена конденсация и испарение, компоненты, соответствующие конденсатору и испарителю в цикле сжатия пара, представляют собой теплообменники горячего и холодного газа в газовых циклах.

Газовый цикл менее эффективен, чем цикл сжатия пара, поскольку газовый цикл работает по обратному циклу Брайтона, а не по обратному циклу Ренкина. Таким образом, рабочая жидкость не получает и не отводит тепло при постоянной температуре. В газовом цикле охлаждающий эффект равен произведению удельной теплоемкости газа и повышения температуры газа на стороне низких температур. Следовательно, при той же охлаждающей нагрузке цикл охлаждения газа потребует большого массового расхода и будет громоздким.

Из-за более низкой эффективности и большего размера охладители с воздушным циклом в настоящее время не часто используются в наземных охлаждающих устройствах. Однако воздушный цикл очень распространен на реактивных самолетах с газотурбинными двигателями, поскольку сжатый воздух легко получить из компрессорных секций двигателей. Блоки охлаждения и вентиляции этих реактивных самолетов также служат для повышения давления в самолете.

Термоэлектрическое охлаждение

Термоэлектрическое охлаждение использует эффект Пельтье для создания теплового потока между соединением двух различных типов материалов.Этот эффект обычно используется в кемпинговых и портативных холодильниках, а также для охлаждения электронных компонентов и небольших инструментов.

Магнитное охлаждение

Магнитное охлаждение или адиабатическое размагничивание — это технология охлаждения, основанная на магнитокалорическом эффекте, внутреннем свойстве магнитных твердых тел. Хладагент часто представляет собой парамагнитную соль, такую ​​как нитрат церия и магния. Активными магнитными диполями в этом случае являются электронные оболочки парамагнитных атомов.

Сильное магнитное поле прикладывается к хладагенту, заставляя его различные магнитные диполи выравниваться и переводя эти степени свободы хладагента в состояние пониженной энтропии. Затем радиатор поглощает тепло, выделяемое хладагентом из-за потери энтропии. Затем тепловой контакт с радиатором прерывается, и система становится изолированной, и магнитное поле отключается. Это увеличивает теплоемкость хладагента, тем самым снижая его температуру ниже температуры радиатора.

Поскольку немногие материалы демонстрируют требуемые свойства при комнатной температуре, их применение до сих пор ограничивалось криогеникой и исследованиями.

Другие методы

К другим методам охлаждения относятся машины с воздушным циклом, используемые в самолетах; вихревую трубку для точечного охлаждения при наличии сжатого воздуха; и термоакустическое охлаждение с использованием звуковых волн в сжатом газе для передачи тепла и теплообмена.

Агрегат холодильный

Бытовые и коммерческие холодильники могут быть рассчитаны на охлаждение в кДж / с или БТЕ / ч.Коммерческие холодильники в США в основном оцениваются в тоннах холода, а в других странах — в кВт. Одна тонна холодопроизводительности может заморозить одну короткую тонну воды при 0 ° C (32 ° F) за 24 часа. Исходя из этого:

Скрытая теплота льда (т.е. теплота плавления) = 333,55 кДж / кг ≈ 144 БТЕ / фунт

Одна короткая тонна = 2000 фунтов

Отведенное тепло = (2000) (144) / 24 часа = 288000 БТЕ / 24 часа = 12000 БТЕ / час = 200 БТЕ / мин

1 тонна охлаждения = 200 БТЕ / мин = 3,517 кДж / с = 3.517 кВт ^[9]

Гораздо менее распространенное определение: 1 тонна охлаждения — это скорость отвода тепла, необходимая для замораживания метрической тонны (т.е. 1000 кг) воды при 0 ° C за 24 часа. Исходя из теплоты плавления, равной 333,55 кДж / кг, 1 тонна охлаждения = 13 898 кДж / ч = 3,861 кВт. Как видно, 1 тонна холода на 10% больше, чем 1 тонна холода.

Большинство бытовых кондиционеров имеют холодопроизводительность от 1 до 5 тонн.

См. Также

Банкноты

1. ↑ Хронология кондиционирования и охлаждения. ASHRAE.org . Проверено 4 августа 2008 года.
2. ↑ Появление механического охлаждения меняет повседневную жизнь и национальную экономику во всем мире. Наука и ее времена: 1800-1899. Проверено 4 августа 2008 г.
3. ↑ Обри Ф. Берстолл, 1965. История машиностроения. (Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 026252001X).
4. ↑ Усовершенствованный процесс искусственного льда. Патентное ведомство США, патент 8080, 1851. , получено 4 августа 2008 г.
5. ↑ Modern Marvels История холодильника. history.com . Проверено 4 августа 2008 года.
6. ↑ Марио Дж. Молина и Ф. С. Роуленд. 1974. Поглотитель хлорфторметанов в стратосфере: разрушение озона, катализируемое атомами хлора. Природа 249: 810-812, 28.
7. ↑ Линда Мэннинг. 2001 г.Идеальный цикл сжатия пара. Университет Невады . Проверено 4 августа 2008 года.
8. ↑ Р. Х. Перри и Д. У. Зеленый. 1984. Perry’s Chemical Engineers ‘Handbook, 6-е изд. (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: ISBN McGraw Hill, Inc. 0070494797), с 12–27 по 12–38.
9. ↑ Руководство по единицам СИ. NIST. Проверено 4 августа 2008 года.

Список литературы

• Альтхаус, Эндрю Д., Карл Х. Тернквист и Альфред Ф. Браччано. 2003. Современное охлаждение и кондиционирование воздуха, 18-е издание.Тинли Парк, Иллинойс: Издательство Goodheart-Wilcox. ISBN 15

  808.

• Андерсон, Оскар Эдвард. 1972. Холодильное оборудование в Америке: история новой технологии и ее влияние. Принстон, Нью-Джерси: Kennikat Press. ISBN 0804616213.
• Берстолл, Обри Ф. 1965. История машиностроения. Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 026252001X.
• Mathur, M.L., and F.S. Мехта. 1986. Термодинамика и теплоэнергетика: в единицах МКС и СИ. Нью-Дели: Джайн.
• Молина, Марио Дж. И Ф. С. Роуленд. 1974. Поглотитель хлорфторметанов в стратосфере: разрушение озона, катализируемое атомами хлора. Природа 249: 810-812, 28.
• Perry, R.H., and D.W. Зеленый. 1984. Perry’s Chemical Engineers ‘Handbook, 6-е изд. Нью-Йорк, Нью-Йорк: ISBN McGraw Hill, Inc. 0070494797.
• Шахтман, Том. 2000. Абсолютный ноль: и покорение холода. Бостон, Массачусетс: Houghton Mifflin Co. ISBN 0618082395.
• Stoecker, W.F., and J.W. Джонс. 1982. Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство McGraw Hill. ISBN 9780070616196.
• Вулрич, Уиллис Раймонд. 1967. Люди, создавшие холод: история холода. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Exposition Press.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 27 июля 2019 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Холодильники и морозильники | Encyclopedia.com

ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОДЫ

NAICS: 33-5222 Производство бытовых холодильников и морозильных камер

SIC: 3632 Производство бытовой техники

Коды продуктов на базе NAICS: 33-522232000 — 33-522232000 — 33-522232000

ОБЗОР ПРОДУКТА

Бытовые холодильники и морозильники — это охлаждающие устройства, используемые в основном для хранения скоропортящихся продуктов, чтобы максимально продлить время, в течение которого эти продукты можно безопасно употреблять.Люди всегда запасались продуктами питания, чтобы пережить непродуктивные сельскохозяйственные сезоны. Хранение скоропортящихся продуктов в течение длительного времени было невозможно без предварительной обработки продуктов — путем их соления, сушки или консервирования, как только технология консервирования была изобретена в начале девятнадцатого века, — до тех пор, пока не были изобретены морозильная камера, а затем холодильник и морозильная камера. .

Продукты, хранящиеся при низких температурах, хранятся дольше, чем продукты, хранящиеся при комнатной или более высокой температуре, поскольку холод подавляет рост бактерий.В холодильнике поддерживается низкая температура, но выше точки замерзания воды, 0 ° по Цельсию (C) или 32 ° по Фаренгейту (F). В морозильной камере хранятся замороженные продукты, а в бытовых морозильниках внутренняя температура обычно составляет приблизительно -18 ° C или 0 ° F. Бытовые холодильники обычно включают в себя морозильную камеру. Они различаются по размеру, но обычно стоят прямо. Бытовые морозильники встречаются реже, чем холодильники. Они тоже различаются по размеру и бывают как в вертикальном, так и в форме сундука.

Коммерческое охлаждение предшествовало изобретению и быстрому распространению домашнего холодильника. Торговля льдом предшествовала обоим. До того, как холодильники стали доступны для домашнего использования, ледяные блоки выполняли аналогичную функцию во многих домах. Клиенты покупали ледяные блоки у компаний, многие из которых включали службу доставки на дом, и помещали их в шкафы, изолированные такими материалами, как солома, пробка и опилки. Люди помещали ледяные блоки высоко в морозильную камеру, чтобы охлаждающий воздух, который они производили при таянии, циркулировал вниз через камеру.Талая вода должна была собираться в поддон и часто удаляться. До сих пор можно услышать, как люди называют холодильник термином, который использовался для обозначения его предшественника — морозильной камеры.

Первые герметичные автономные домашние холодильники были представлены только в 1925 году. Эти первые холодильники были разработаны на основе работ Марселя Аудиффрена из Франции и Кристиана Стенструпа из Скенектади, штат Нью-Йорк, работавших до 1900 года. В ранних холодильниках в качестве хладагентов использовались токсичные газы, такие как хлористый метил и диоксид серы.Утечки были проблемой для самых ранних моделей, и случаи отравления или даже взрыва не были редкостью. Разработка фреона, нетоксичного, невзрывоопасного хладагента, знаменовала начало эры современного домашнего холодильного оборудования. Фреон является одним из нескольких различных хлорфторуглеродов (CFC), группы алифатических органических соединений, содержащих элементы углерода и фтора, и, во многих случаях, другие галогены, такие как хлор и водород. Фреон — торговая марка, принадлежащая E.I. du Pont de Nemours & Company (Дюпон).

Холодильник Monitor-Top компании General Electric был первой моделью, получившей широкое распространение. Он был представлен в 1927 году и использовал диоксид серы в качестве хладагента. В течение 1930-х годов рынок бытовых холодильников рос с появлением моделей, в которых использовался фреон. Только в конце 1930-х годов в Соединенных Штатах стали доступны холодильники с морозильными отделениями, а в 1940-х годах эти модели стали популярными.

Как они работают

И холодильники, и кондиционеры работают по принципу охлаждения за счет испарения.Холодильник использует испарение жидкого хладагента для поглощения тепла из отделения для пищевых продуктов. Второй закон термодинамики простым языком объясняет, что со временем различия в температуре, давлении и плотности имеют тенденцию выравниваться внутри замкнутой системы. Горячие вещи, сидящие рядом с холодными, будут обмениваться теплом. Чтобы заставить работать этот естественный закон в холодильнике, нужна замкнутая система труб, по которым течет охлаждающий при низком давлении газ — хладагент.Эта система состоит из трех основных частей: (1) змеевик, спиральный набор труб, называемых теплообменными трубами, некоторые из которых находятся внутри холодильника, а некоторые снаружи, (2) компрессор и (3) расширительный клапан. Хладагент протекает через эту систему труб, нагреваясь за счет приложения давления и охлаждая, когда он проходит через расширительный клапан от частей системы трубопроводов с высоким давлением к частям с низким давлением. Хладагент — это холодная жидкость, протекающая по внутренним теплообменным трубам.Когда он испаряется, он забирает тепло из отсека. Хладагент представляет собой горячий газ, поскольку он течет по внешним теплообменным трубам, отводя тепло из задней части холодильника в воздух в окружающей комнате.

Распространение холодильного оборудования стало важным событием для человечества, поскольку оно позволило увеличить потребление белков и молочных продуктов. Мясо и молочные продукты можно безопасно хранить гораздо дольше и отправлять дальше. Замораживание продуктов также улучшило пищевой баланс в диетах.

РЫНОК

Холодильники и морозильники хорошо продавались в Соединенных Штатах в первые годы двадцать первого века, главным образом благодаря сильному рынку жилья. По данным экономической переписи 2002 г., проведенной Бюро переписи США , общий объем поставок на рынок холодильников и морозильников США в том году составил 5,3 миллиарда долларов. Промышленность бытовых холодильников и морозильников в Соединенных Штатах насчитывала 16 компаний, эксплуатировала 26 предприятий и насчитывала 23 500 человек.В 2005 году единичные поставки холодильников и морозильников в США составили 16,9 миллиона единиц, а в Европу в том же году было отгружено 21,6 миллиона единиц.

В период с 2000 по 2005 год поставки холодильников и морозильников в США выросли на 5 процентов, с 5,84 миллиарда долларов до 6,15 миллиарда долларов, хотя поставки колебались из года в год. 2002 год стал самой низкой точкой за этот период с поставками на сумму 5,33 миллиарда долларов. С этого минимума поставки выросли к 2005 году на 15,3 процента до 6 долларов.15 миллиардов. Столь здоровый рост поставок совпал с резким подъемом на рынке жилья. В 2006 году поставки холодильников немного выросли, но ожидалось, что поставки морозильников на конец года будут ниже, чем в 2005 году.

Журнал Appliance публикует прогноз всех поставок бытовой техники в США каждый год в январе. Их прогноз на 2007 год предполагал существенное увеличение количества холодильников, отгружаемых ежегодно в США к 2009 году, на 26 процентов по сравнению с фактическими поставками в 2005 году, с 14 миллионов фактических поставок в 2005 году до 17.На 2009 год прогнозируется 8 миллионов. С другой стороны, поставки морозильных камер, по прогнозам, несколько снизятся, с 2,8 миллиона фактических единиц в 2005 году до 2,7 миллионов единиц, которые, по прогнозам, будут отгружены в 2009 году.

Почти все домохозяйства в США имеют холодильники. То же самое и в большинстве промышленно развитых стран. Исходя из среднего жизненного цикла холодильника — 14 лет — все 110 миллионов единиц жилья в Соединенных Штатах в 2005 году должны будут заменить старые холодильники в какой-то момент в следующие 14 лет. Следовательно, можно ожидать, что ежегодно в Соединенных Штатах будет продаваться 15 миллионов холодильников, чтобы удовлетворить спрос только на заменяющие устройства.

Отдельно стоящие морозильные камеры имеют гораздо более низкий уровень проникновения, который в США оценивается в 35 процентов. Морозильники не считаются необходимым прибором и их показатели продаж, таким образом, не связаны напрямую с рынком жилья, как продажи холодильников.

ОСНОВНЫЕ ПРОИЗВОДИТЕЛИ / ПРОИЗВОДИТЕЛИ

Крупнейшие игроки в сфере производства бытовой техники также являются лидерами в производстве холодильников и морозильников. Три крупнейших — это Electrolux, General Electric и Whirlpool Corporation.

Electrolux

Эта шведская фирма, основанная в начале двадцатого века, сначала занималась производством устройств для мытья полов, а затем расширилась на более крупную бытовую технику и кухонную технику коммерческого класса. В 2005 году чистые продажи компании по всему миру составили 16 миллиардов долларов, и в ней работало более 57 000 человек в 150 странах. Почти половина чистых продаж Electrolux приходится на Европу, а еще 40 процентов приходится на Северную Америку. Латинская Америка является следующим по величине рынком, на который в 2005 году приходилось 5 процентов чистых продаж.

General Electric

General Electric (GE) — один из крупнейших игроков в секторе бытовой техники. Его сильная сторона в категории бытовой техники связана с кухонными приборами. Когда дело доходит до продажи холодильников в Соединенных Штатах, GE является лидером с 29 процентами рынка в 2005 году. Эта огромная компания имела доход от всех операций в 2005 году в размере 150 миллиардов долларов, и в ней работало более 300 000 человек по всему миру.

Whirlpool Corporation

Whirlpool со штаб-квартирой в Бентон-Харбор, штат Мичиган, была основана как Upton Machine Company в 1911 году.Стиральные машины были ее первой бытовой техникой, но к началу двадцать первого века Whirlpool был одним из крупнейших производителей бытовой техники в мире. С покупкой Maytag в 2006 году компания в обозримом будущем закрепила за собой лидирующие позиции.

Whirlpool имеет годовой объем продаж в пределах 19 миллиардов долларов и более 80 000 сотрудников по всему миру. Помимо духовок, плит и плит, эта компания производит стиральные и сушильные машины, холодильники, морозильники, посудомоечные машины, уплотнители мусора, комнатные кондиционеры и микроволновые печи.Она имеет сильное международное присутствие и является мировым лидером в области бытовой техники.

От региона к региону мира доминирование одного игрока меняется. General Electric, на долю которой приходилось 29 процентов рынка, была ведущим производителем стандартных холодильников в Соединенных Штатах в 2005 году. Следующими были Electrolux и Whirlpool с 25 процентами рынка каждая, а Maytag занимала четвертое место по величине рынка стандартных холодильников. сектор с 11 процентами рынка.

В 2006 году все изменилось. В 2005 году Whirlpool объявила о намерении приобрести Maytag, а в 2006 году взяла под свой контроль компанию после устранения всех антимонопольных препятствий и получения разрешения от Торговой комиссии США. Хотя на момент написания этой статьи окончательные цифры не известны, отрасль ожидает, что Whirlpool займет лидирующую позицию по доле рынка стандартных холодильников в США в 2006 году.

Electrolux занимал самую большую долю рынка морозильников. продажи в 2005 году как морозильных ларей, так и вертикальных морозильных камер.Полные две трети морозильников, поставленных в США в том году, были морозильниками Electrolux. ТУАЛЕТ. На долю древесины приходилась следующая по величине доля рынка морозильных камер — 21 процент. За ним следует Qingdao Haier с 11-процентной долей рынка, а Sanyo произвела оставшийся 1 процент морозильников, поставленных в Соединенные Штаты в 2005 году.

Компактные холодильники и специализированные бытовые холодильники составляют часть более крупного рынка бытовых холодильников. Qingdao Haier контролировала львиную долю рынка компактных холодильников в США с 20.1 процентная доля в 2005 году. В этом году U-Line лидировала в области винных погребов и холодильников для напитков с 36 процентами рынка. Marvel заняла второе место, удерживая еще треть этого рынка.

В Европе BSH и Electrolux были двумя ведущими производителями холодильников и морозильников. Компания BSH имела 14 процентов рынка холодильников и морозильников, проданных в Европе в 2005 году. Electrolux возглавлял европейский рынок морозильников с долей рынка 15 процентов в 2005 году и занимал вторую по величине долю продаж холодильников с 13 процентами.Другие известные игроки на европейском рынке бытовых холодильников и морозильников включают Whirlpool, Arcelik, Indesit, Liebherr и LG Electronics.

Стоит отметить имя одного из ведущих мировых производителей компрессоров, используемых в шести из восьми крупнейших мировых производителей холодильников. Эта компания — Empresa Brasileira de Compressores SA или Embraco SA из Бразилии.

Как и в случае с большинством рынков бытовой техники, компании, расположенные в Азии, начали играть более важную роль в мировом производстве холодильников, начиная с конца 1990-х годов.Промышленность бытовой техники претерпела структурные изменения в течение этого периода: традиционные лидеры рынка США перемещают все большую часть своей продукции в страны с более низкими издержками, многие из которых находятся в Азии. Азиатский производственный сектор получил большую выгоду от этого роста торговли и начал расширять свое присутствие на мировом рынке. К ведущим производителям холодильников в Азии относятся LG Electronics и Samsung из Южной Кореи, Mitsushita и Sanyo из Японии, а также китайские Galanz, Midea и Qingdao Haier.

МАТЕРИАЛЫ И ЛОГИСТИКА ПОСТАВОК

Производство холодильников и морозильников, как и других товаров длительного пользования и, в частности, бытовой техники, требует значительных капитальных вложений. Металлы и другие тяжелые материалы должны быть доставлены на производственный объект, и на предприятии должна быть инфраструктура оборудования для транспортировки этих предметов по прибытии и их преобразования. При изготовлении холодильников и морозильников используются процессы ковки, штамповки, прессования и лакирования.Более тонкая работа по производству или, по крайней мере, закупке и установке компрессоров, небольших электродвигателей и датчиков температуры должна быть добавлена ​​к тяжелым строительным аспектам производства этих устройств. Способность выдувания пены также необходима, поскольку изоляционные компоненты являются важной частью производства холодильного оборудования. Однако сегодня в индустрии бытовой техники наблюдается тенденция к сокращению производства на уровне компонентов и повышенному вниманию к проектированию и сборке.

Данные опубликованы U.Департамент торговли США в рамках своей экономической переписи 2002 г. дает обзор материалов, потребляемых сектором производства холодильников и морозильников. Стоимость металлов является самым дорогостоящим вложением в производственный процесс после рабочей силы. Эти компоненты составляют 27 процентов затрат материала и включают металлические штамповки, отливки из чугуна и стали, стальные листы и стержни, алюминиевые отливки, а также металлические болты, гайки и винты. Следующей по величине категорией материальных затрат является категория каучуков и пластмасс.Резина, пластмасса и пластмассовые смолы используются в формах, трубках, шлангах, ремнях и прокладках, а также для изоляции холодильников и морозильников. Вместе эти резиновые и пластмассовые материалы составляют 25% стоимости всех материалов, используемых при производстве холодильников и морозильников. Другой большой категорией материальных затрат является категория электрических компонентов. Вместе эти компоненты составляют 16 процентов от общей стоимости материалов. Эта категория включает в себя такие вещи, как небольшие электродвигатели, компрессоры, механизмы синхронизации и датчики температуры, а также оборудование для передачи, распределения и управления и устройства с токоведущими проводами.

Двумя областями в цепочке поставок, которые вызывали особый интерес или беспокойство у производителей холодильников и морозильников в последние годы, являются: (1) соблюдение нормативных требований в отношении использования хлорфторуглеродов (ХФУ) и (2) ценообразование на основные товары.

Изменения в хладагентах

Ранние бытовые холодильники и морозильники использовали ХФУ, группу алифатических органических соединений, содержащих углерод, фтор и, во многих случаях, другие галогены и водород в качестве хладагента.Фреон — один из таких ХФУ. Хлорфторуглероды оказались вредными для стратосферного озона и вызвали его истощение. Следовательно, сокращение их использования стало важной частью Монреальского протокола 1989 года по веществам, разрушающим озоновый слой, международного договора, призванного координировать всемирные усилия по защите озона.

Принятие Монреальского договора открыло эру исследований и разработок, в которых производились альтернативные хладагенты для использования в холодильниках, морозильных камерах и многих других устройствах, в которых ранее использовались ХФУ.Закон о чистом воздухе 1990 года и последующие нормативные акты Агентства по охране окружающей среды, принятые на его основании, призывали к полному прекращению производства ХФУ к концу 1995 года. Новые хладагенты, не содержащие ХФУ, которые стали доступны в 1990-х годах, потребовали изменения конструкции многих холодильников и морозильников, не говоря уже о кондиционеры и другие охлаждающие устройства. Достижения в области хладагентов, не содержащих CFC, все еще ведутся. По мере того, как эти достижения продолжаются, производителям холодильников также необходимо инвестировать в постоянную доводку своих конструкций и систем.

Дилемма ценообразования на сырьевые товары

Сильная экономика — это хорошо для производителей, поскольку обычно она приводит к высокому спросу на производимые товары. Однако, как известно всем экономистам, для любой экономики существует оптимальный темп роста, достаточно быстрый, чтобы стимулировать активность, но не настолько быстрый, чтобы он перегревался и приводил к инфляции и дефициту.

В первые годы двадцать первого века мировая экономика преуспевала. Относительно короткий спад начался в 2001 году, который усугубился террористическими нападениями на Соединенные Штаты в сентябре того же года и последующими нападениями в следующем году в Европе, Индонезии и на Ближнем Востоке.Но к 2003 году началось восстановление. В некоторых частях мира, особенно в Китае и Индии, рост был значительным. По мере того как эти развивающиеся страны переходят к экономике потребления, высокий спрос на товары первой необходимости, который наблюдался до сих пор в двадцать первом веке, вероятно, будет быстро расти. Это означает, что, вероятно, сохранятся высокие цены на основные товары.

Для производителей холодильников и морозильников две из их крупных категорий входящего материала сильно пострадали от роста цен и связанных с ними неустойчивых колебаний цен.Например, за первые шесть месяцев 2004 года мировые цены на сталь выросли на 36 процентов, а цена на нефть быстро колебалась с 2002 года. С развитием своевременных цепочек поставок в 1990-х годах цены на сырьевые товары выросли и резко выросли. Колебания цен делают планирование и составление графиков все более сложной задачей для производителей.

Растущие цены на материалы, необходимые для производственного процесса холодильников и морозильников, нелегко передать потребителю в виде более высоких цен на конечный продукт из-за конкурентоспособных цен на сами приборы.Это было, по крайней мере частично, результатом изменений в структуре каналов сбыта, через которые продается бытовая техника, и является предметом нашего следующего раздела.

КАНАЛ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Рынок бытовой техники пережил период консолидации в 1970-х, 1980-х и 1990-х годах. Первыми это сделали дистрибьюторы. По мере того, как они объединялись в более крупные организации, они оказывали давление на производителей, чтобы те предоставили им уступки по ценам и обслуживанию.Затем последовала волна консолидации в рядах производителей. По мере роста относительной мощи и повышения эффективности производственного процесса производители начали напрямую заключать контракты с растущим числом массовых мерчендайзеров и сетей магазинов Big Box.

В конце 1980-х годов несколько сетей магазинов товаров для дома начали расширять свои мощности и создавать магазины складского типа, которые с тех пор стали известны как магазины Big Box. Home Depot и Lowe’s, две крупнейшие на сегодняшний день сети магазинов товаров для дома, были одними из первых, кто расширился таким образом от своих более традиционных, но меньших форматов магазинов.Такие складские клубы, как Costco и Sam’s Club, также набирали популярность в сфере розничной торговли в 1990-е годы.

Этот сдвиг в розничной торговле предоставил производителям и дистрибьюторам холодильников новые торговые точки для продажи своей продукции населению. Это также заставило этих игроков пересмотреть свои схемы инвентаря и соглашения об обслуживании. Традиционно дилеры и дистрибьюторы поддерживали большие запасы, что было выгодно производителям, поскольку дилеры и дистрибьюторы брали на себя многие расходы, связанные с управлением и поддержанием этих больших запасов.По мере того, как рентабельность уменьшалась, эти посредники и более крупные массовые продавцы больше не хотели инвентаризировать большие количества товаров, что оказывало давление на производителей, чтобы они снабжали их бытовыми приборами в кратчайшие сроки. Они попытались сократить свои запасы в пользу более рациональной системы, в которой продукты перемещались с конвейера в розничную торговую точку по мере необходимости. Распределители, дилеры и крупные розничные торговцы навязывают им те же самые схемы цепочки поставок, на которых раньше настаивали производители от своих поставщиков.

Эти новые дистрибьюторские сети, сосредоточенные вокруг крупных розничных торговцев, предлагали производителям из других частей мира естественную точку доступа к потребителю в США посредством заключения контрактов напрямую с торговыми точками. Как объяснили редакторы Supply Chain Digest в статье под названием «Азиатские производители нацелены на рынок бытовой техники», переход ведущих американских производителей к увеличению доли своей производственной деятельности в страны с более низкими затратами является одним из многих заметных изменений. на рынке бытовой техники за последние двадцать лет.Со временем это укрепило производственную базу в этих странах, и теперь они начинают экспорт в Соединенные Штаты. Эти компании сейчас «захватывают долю рынка, используя инновации и меняя канал сбыта … Хотя иностранные бренды по-прежнему имеют небольшую долю рынка США, этот процент, вероятно, будет значительно расти».

Низкие процентные ставки, сильный рынок жилья и культурная тенденция к тому, чтобы проводить больше времени дома, в первые годы двадцать первого века в совокупности сформировали устойчивый рынок бытовой техники.Такой сильный рынок побудил розничных торговцев, которые традиционно не занимались бытовой техникой, пересмотреть свои предложения и попытаться принять участие или расширить свое участие в этом надежном рынке.

Являясь ведущим продавцом бытовой техники в США, Sears, Roebuck and Company играет уникальную роль в этом секторе. Sears является одновременно крупным розничным продавцом бытовой техники и крупным потребителем бытовой техники под брендом Kenmore. Sears заключает контракты с производителями на производство своей линейки бытовой техники Kenmore.В своих торговых точках Sears продает свой бренд Kenmore, а также другие известные бренды. После покупки Sears в 2004 году дисконтным розничным продавцом Kmart, техника Kenmore, которая до этого продавалась исключительно через магазины Sears и каталоги, стала появляться в магазинах Kmart для первый раз. Впоследствии Kmart начал активно расширяться на арену бытовой техники.

Lowe’s и Home Depot — вторые и третьи места по объему продаж кухонной техники. Эти два крупных ритейлера товаров для дома извлекли выгоду из сильного рынка жилья и общих тенденций, и каждый из них расширил свои линейки кухонной техники.Оба розничных продавца предлагают большинство крупнейших брендов печей и выделяют свои напольные витрины виньетками по всей кухне. Это то, что магазинам «большой коробки» легче сделать, чем их розничным конкурентам; у последних более высокая стоимость квадратного метра площади, как в традиционных торговых центрах и в центре города.

Рост числа торговых точек, предлагающих крупную бытовую технику, ослабил относительную власть производителей в их отношениях с розничными торговцами.Конкуренция за выгодное позиционирование в магазине и в сети розничного продавца стала более важной для производителей. Они должны много работать, чтобы их продукция выделялась из толпы. Наличие рядом холодильников и морозильников многих брендов для удобства сравнения увеличивает конкуренцию и усложняет восприятие покупателями товаров как чего-то большего, чем товар, отличающийся от других подобных товаров только по цене. Эти факторы дают ритейлерам более сильную позицию в отношениях между производителем и ритейлером.

КЛЮЧЕВЫЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛИ

Согласно статистическому обзору США: 2007 , в США в 2003 году было 106 миллионов занятых единиц жилья. Приблизительно 99,8 процента из них, или 105,8 миллиона, а также временно незанятые жилищных единиц, имел хотя бы один холодильник. Фактически, по данным Управления энергетической информации Министерства энергетики США, в 2001 году 17 процентов американских домохозяйств имели более одного холодильника. Все владельцы жилой недвижимости являются потенциальными покупателями холодильников.Каждый, кто живет в одном из таких домов, является пользователем холодильника.

Большинство покупок новых бытовых холодильников и морозильников в Соединенных Штатах — это так называемые «аварийные покупки». Это означает, что покупка сделана для замены вышедшего из строя или сломанного прибора. Учитывая, что уровень проникновения холодильников в дома в США составляет 99,8%, неудивительно, что на долю аварийных покупок приходится почти три четверти продаж новых холодильников в Северной Америке.

Бытовые отдельно стоящие морозильные камеры имеют гораздо более низкий уровень проникновения (32 процента) в домохозяйствах США. Следовательно, меньше людей используют бытовые морозильные камеры, и рынок имеет потенциал для роста за счет расширения проникновения морозильных камер в дома в Америке.

СМЕЖНЫЕ РЫНКИ

Траектория рынка жилья имеет сильное влияние на рынок холодильников и, в меньшей степени, на рынок морозильных камер. Поскольку в среднем дом имеет шесть основных приборов, количество новых домов, строящихся ежегодно, оказывает важное влияние на продажи всей основной бытовой техники.Холодильник — это устройство со вторым по уровню проникновения из шести основных устройств в среднем доме в США. Водонагреватели — единственный крупный бытовой прибор, который можно найти в домах в США больше, чем холодильник.

Хотя только 25 процентов продаж холодильников каждый год напрямую связаны с новым жилищным фондом, сила рынка жилья также оказывает важное влияние на продажи, связанные с обновлением бытовой техники. С 1990 года реконструкция кухни была одним из самых популярных способов украсить дом перед тем, как его продавать.Когда рынок жилья силен, цены на жилье растут. Это приводит к тому, что люди вкладывают возросшую стоимость дома в обновления и дополнения.

Рынок жилья в США взлетел до рекордного уровня в период с 2002 по 2005 год, чему способствовали низкие процентные ставки и гибкая практика кредитования. Начало строительства жилья, а также продажа существующего жилого фонда стали рекордными за этот период. Количество вводимых в эксплуатацию новых домов, судя по выданным разрешениям на строительство, росло каждый год с 2000 по 2005 год.

Продажи существующих домов достигли пика в 2005 году, по данным Национальной ассоциации риэлторов, и достигли чуть менее 6 миллионов проданных домов. Модель уверенного роста на рынке жилья закончилась в 2006 году, когда продажи стали замедляться, а количество жилищного фонда на рынке выросло.

Пищевая промышленность — еще один рынок, соседствующий с холодильниками и морозильниками. Чем больше люди едят вне дома, тем меньше изнашиваются холодильники и морозильники, и тем дольше они могут прослужить.

Тенденция американцев питаться вне дома растет уже несколько десятилетий. С 1986 по 1996 год общий объем продаж общественного питания в Соединенных Штатах вырос на 69 процентов до 286 миллиардов долларов. Рост продолжался быстрыми темпами и к 2005 году, по данным Министерства сельского хозяйства США, достиг 476 миллиардов долларов. Косвенное влияние, которое это оказало на продажи холодильников, трудно измерить количественно, но все культурные влияния на приготовление пищи имеют некоторое отношение к колебаниям спроса на кухонную технику.

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ

Исследования и разработки являются постоянной задачей для всех производителей, и эксперименты с новыми функциями всегда часть этих усилий. Производители холодильников и морозильников направляют большую часть своих ресурсов на исследования и разработки на разработку более энергоэффективных и экологически безопасных приборов.

Энергоэффективность

В 1992 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA), работая совместно с Министерством энергетики США, ввело добровольную программу маркировки, предназначенную для идентификации и продвижения энергоэффективных продуктов, чтобы помочь в усилиях по сокращению выбросов парниковых газов. .Это называется программа Energy Star. Маркировка Energy Star может быть нанесена на любой прибор или другое электрическое устройство, которое соответствует требованиям для этой категории продуктов, установленным EPA. Чтобы соответствовать требованиям маркировки Energy Star для холодильников и морозильников, производителям пришлось значительно повысить эффективность своих устройств как в 1990-х, так и в первое десятилетие двадцать первого века, поскольку требования EPA к энергоэффективности Energy Star периодически повышались. с момента создания программы.Программа Energy Star и другие государственные стандарты эффективности сделали энергоэффективность наиболее важным направлением исследований и разработок в области проектирования бытовой техники.

Обзор изменений удельного энергопотребления (UEC) — показателя электроэнергии, потребляемой на одно устройство в год — для холодильников, позволяет оценить влияние государственных стандартов эффективности на это устройство. Согласно отчету Агентства энергетической информации Министерства энергетики США, средний новый холодильник имел рейтинг UEC 976 киловатт-часов (кВтч) в 1990 году.К 2001 году новые холодильники в США должны были потреблять вдвое меньше энергии, чем их предшественники 1990 года — рейтинг UEC составлял 476 кВтч. Со временем, когда старые холодильники будут заменены этими более новыми и гораздо более эффективными моделями, рейтинг UEC для среднего холодильника, используемого в Соединенных Штатах, снизится с его высокого рейтинга 2001 года, равного 1239 кВтч.

Снижение воздействия на окружающую среду

Утилизация холодильников и морозильников создает проблемы. Они громоздкие и содержат химические вещества — старые содержат фреон, а новые — хладагенты, не содержащие ХФУ, — которые разрушают не только озон, но и почву и грунтовые воды.Правила EPA требуют, чтобы перед утилизацией или разделением холодильника или морозильника на составные части для рециркуляции необходимо удалить CFC и хладагенты, не содержащие CFC. Этот процесс строго регулируется, и только сертифицированные специалисты, использующие оборудование, одобренное EPA, могут выполнять химическое удаление.

Многое сделали производители на этапе проектирования холодильников и морозильников, чтобы максимально увеличить количество материалов в продукте, которые могут быть восстановлены и переработаны.

Сталь с антимикробным покрытием была представлена ​​в середине первого десятилетия двадцать первого века для использования в линейке морозильников и холодильников для лабораторий, больниц, исследовательских центров и чистых помещений.В стальном покрытии, используемом для производства стали с антимикробным покрытием, используются ионы серебра. Влага активирует контролируемое высвобождение ионов серебра для подавления роста микробов, таких как плесень и бактерии. В настоящее время проводятся исследования для поиска экономичных способов использования этого нового компаунда для покрытия в кухонных приборах, используемых в домашних условиях, и в будущем он может оказаться полезным в бытовых холодильниках и морозильниках.

Наконец, исследования в области обеспечения все более бесшумной работы устройств продолжаются быстрыми темпами.

ТЕКУЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ

Ежегодно на рынок выводятся новые функции в области конкурентоспособной кухонной техники. Холодильники и морозильники модернизируются, чтобы включить новые функции, такие как отделка, скрывающая отпечатки пальцев, до приборов, в том числе встроенных телевизоров с плоским экраном. Повышенные уровни мощности компьютеров также встроены во многие устройства, часто их называют интеллектуальными устройствами. Здесь перечислены некоторые из наиболее популярных функций, появившихся в последние годы.

Отделки

Новые стили отделки появились в начале 2000-х годов. Нержавеющая сталь является одним из наиболее популярных видов отделки для кухонь в США, но из-за высокой цены на нержавеющую сталь многие производители предлагают холодильники с металлической отделкой, имитирующей внешний вид нержавеющей стали, по более низкой цене. Компания Sub-Zero Freezer из Мэдисона, штат Висконсин, также предлагает линейку морозильных камер и холодильников со стеклянной дверью с дополнительным переключателем включения / выключения для внутреннего освещения, когда дверь закрыта.Подобные модели успешно используются в коммерческих целях, но нам еще предстоит выяснить, хотят ли большинство домашних хозяйств видеть содержимое своих холодильников, когда они находятся на кухне.

Поскольку мотивом покупки нового холодильника часто является проект модернизации кухни, производители предлагают как можно больше вариантов отделки, чтобы можно было настроить общий дизайн кухни. Это особенно важно для производителей, которые не предлагают полную линейку основной кухонной техники.

Размер и конфигурация дверей

В течение многих лет стандартным бытовым холодильником был вертикальный прибор с двумя отделениями, большая холодильная камера занимала две трети снизу, а морозильная камера сверху, каждая с левой или правой дополнительная боковая открывающаяся дверь. Затем появились бок о бок холодильники, в которых отделения, как следует из названия, располагались бок о бок, а морозильная камера была уже. чем холодильник и двери, открывающиеся в обе стороны в стиле французских дверей.Сейчас все чаще предлагаются модели, в которых морозильная камера располагается под холодильной камерой, чтобы наиболее часто используемая холодильная камера находилась на уровне глаз. Некоторые из этих моделей оснащены откидным выдвижным ящиком для морозильной камеры.

Дополнительные двери предлагаются на многих более крупных моделях. У Maytag есть линейка холодильников, которые выглядят как модели side-by-side в сочетании с морозильной камерой внизу. Два верхних отделения представляют собой холодильные камеры равного размера с отверстиями в стиле французской двери.Морозильное отделение находится внизу с опциональной откидной дверцей в виде выдвижного ящика. Рекламный материал на таких моделях подчеркивает энергоэффективность — не открывать всю холодильную камеру, чтобы получить доступ к часто используемым предметам. Индивидуализация отделки и конфигурации дверей — это тенденция, наблюдаемая на рынке высокого класса.

ЦЕЛЕВЫЕ РЫНКИ И СЕГМЕНТАЦИЯ

Рынок холодильников больше, чем рынок отдельно стоящих морозильных камер, и, как правило, разбивается по ценовому диапазону.Недорогие холодильники — это, как правило, те, которые предлагают только основные функции и несколько дополнительных элементов или отделки. В среднем ценовом сегменте больше возможностей и возможностей. Эти холодильники предназначены для тех, кто имеет комфортный доход и готов потратить немного больше на функции, которые они считают полезными. Стиль играет роль в принятии решений о покупке моделей в среднем ценовом диапазоне, но функциональные особенности, как правило, являются более важным фактором принятия решения, чем внешний вид. Высококачественный рынок холодильников предлагает наибольшее разнообразие и гибкость для настройки.Этот сегмент рынка самый маленький, но он обеспечивает производителям и розничным торговцам наибольшую прибыль и предоставляет покупателям высочайший уровень послепродажного обслуживания.

Поскольку в подавляющем большинстве бытовых холодильников есть морозильные камеры, отдельно стоящая морозильная камера является более специализированной потребностью, чем необходимость в холодильнике. Это сильно отличает рынки этих двух продуктов. По данным U.С. Бюро переписи населения. Тем, кто покупает отдельно стоящие морозильные камеры, требуется больше места для замороженных продуктов, чем в среднем. Это может быть связано с тем, что они охотники, живут в небольших городах или сельской местности, где покупки могут совершаться реже, у них есть служба доставки замороженных продуктов, или у них просто большой дом и они хотят складировать замороженные продукты. Все эти мотивирующие факторы предоставляют производителям и розничным торговцам различные профили пользователей, которые они могут использовать для планирования маркетинговых кампаний.

Развивающийся мир предлагает рыночные возможности для всех производителей бытовой техники. Уровень проникновения бытовой техники во многих развитых странах все еще относительно низок. Следовательно, по мере роста экономики этих стран и их перехода к экономике потребления ожидается, что спрос на бытовую технику будет быстро расти.

СВЯЗАННЫЕ АССОЦИАЦИИ И ОРГАНИЗАЦИИ

Ассоциация производителей бытовой техники, http://www.aham.org

Канадская ассоциация производителей бытовой техники, http: // www.elecrtofed.com

Китайская ассоциация бытовых электроприборов, http://www.cheaa.com

Европейская ассоциация по утилизации и переработке, http://www.integra.org.uk

Производители и производители Асс. International, http://www.fmanet.org

Национальная ассоциация отделочников металлов (NAMF), http://www.namf.org

Североамериканская ассоциация производителей пищевого оборудования, http://www.nafem.org

БИБЛИОГРАФИЯ

«Обзор отрасли бытовой техники на 2005 год.«Министерство торговли США, Управление здравоохранения и потребительских товаров. Доступно по адресу 〈http://www.ita.doc.gov/outlook05_appliances.pdf 适.

« Тенденции в ресторанах США 2005 г. ». Тенденции в розничной торговле и продуктах питания США Сфера услуг . Министерство сельского хозяйства США, Служба сельского хозяйства за рубежом. 29 июля 2005 г.

«Бытовая техника и офисное оборудование, используемые домашними хозяйствами по регионам и доходам домохозяйств: 2001.» Статистический отчет США: 2007 г. . Департамент США Торговля, Бюро переписи населения.Декабрь 2006 г., 618.

«Азиатские производители стремятся выйти на рынок бытовой техники». Дайджест цепочки поставок . 23 июня 2005 года.

Чаттерджи, Адите. «Индийский рынок холодильников». Журнал бытовой техники . Сентябрь 2004 г.

Дарней, Арсен Дж. И Джойс П. Симкин. Производство и распространение США , 4-е изд. Томсон Гейл, 2006, Том 2, 1410-1411.

«Крупная бытовая техника: 2005 г.» Текущие отраслевые отчеты . Министерство торговли США, Бюро переписи населения.Июль 2006 г.

Пауэлл, Питер. «Загадочный хладагент?» Новости систем кондиционирования, отопления и охлаждения . 8 января 2007 г., 22.

«Доля рынка за 2005 год». Журнал бытовой техники . Сентябрь 2006 г.

Тейлор, Брайан. «Уменьшение холода: годы опыта и углубленные знания могут помочь снизить экологические риски, связанные с переработкой холодильников и кондиционеров». Переработка сегодня . Декабрь 2006, 82.

Что такое бытовой холодильник? (с иллюстрациями)

Бытовой холодильник — это электрический прибор, который используется во многих домашних хозяйствах для охлаждения продуктов, чтобы они не портились.Существуют и другие типы холодильников, которые не работают от электричества, например, холодильники, работающие на газе или масле. Некоторые бытовые холодильники представляют собой одиночные агрегаты, а другие совмещены с морозильной камерой. Они различаются по высоте: от холодильников с небольшими ящиками, которые часто можно разместить в общежитии колледжа, до больших холодильников и морозильных камер, высота которых составляет около 2 м (7 футов) и выше. Альтернативой использованию домашнего холодильника является использование корневого погреба, холодильника или консервирования продуктов.

Продукты, которые часто хранят в домашних холодильниках, являются скоропортящимися.Эти продукты часто включают свежие фрукты и овощи, мясо и напитки, которые необходимо охлаждать после открытия. Для достижения наилучших результатов продукты часто располагаются определенным образом, например, овощи на дне холодильника, а напитки на дверце. Лучшая настройка температуры обычно составляет от 38 до 40 градусов по Фаренгейту, или от 3,3 до 4,4 градусов по Цельсию. Если температура установлена ​​ниже 32 градусов по Фаренгейту или 0 градусов по Цельсию, холодильник заморозит продукты.

Домашний холодильник состоит из пяти основных компонентов: термостата, компрессора, капиллярной трубки, испарителя и конденсатора.Детали холодильника работают вместе, чтобы отводить тепло изнутри холодильника наружу с помощью испарения. Конденсатор используется для сжатия газообразного хладагента и передачи тепла змеевикам. Когда газообразный хладагент конденсируется в жидкость, он проходит через испаритель и поглощает тепло внутри холодильника, которое передается по трубке. В результате воздух внутри становится прохладным в зависимости от установленной внутри температуры.

Правильное обслуживание домашнего холодильника продлит его срок службы.Уплотнители дверцы следует чистить часто, чтобы они полностью удерживали дверцу холодильника. Если есть морозильная камера, ее следует разморозить, как только лед достигнет толщины не менее 1,5 дюймов (3,8 см). Некоторые холодильники имеют автоматическое размораживание, и владельцу не нужно размораживать блок вручную. Владельцы также должны часто чистить змеевики, чтобы удалить ворсинки и пыль, которые снижают энергоэффективность холодильника.

Устранение неисправностей домашнего холодильника — обычное дело.Проблема часто заключается в том, что холодильник не охлаждается должным образом. В этом случае владельцы должны часто проверять термостат и компрессор, чтобы убедиться, что они работают правильно.

History Magazine — The Impact of Cold

Влияние холода
Барбара Краснер-Хаит обсуждает влияние охлаждения на промышленность и дом. ПРЕДСТАВЛЯЙТЕ ЖИЗНЬ БЕЗ мороженого, свежих фруктов, ледяного пива или замороженных закусок.Представьте, что вам нужно каждый день ходить в бакалейную лавку, чтобы убедиться, что ваша еда свежая. Представьте себе, что нет ни цветов, ни лекарств, ни компьютеров для того, чтобы послать этому особому человеку.

За последние 150 лет или около того, большие успехи в области холодильного оборудования позволили нам сохранить и охладить пищу, другие вещества и самих себя. Холодильное оборудование объединило удаленные производственные центры и население Северной Америки. Он разрушил барьеры климата и времен года. И хотя это помогло ускорить производственные процессы, оно стало самой отраслью.

Чтобы посмотреть на влияние охлаждения на потребителей и промышленность, давайте отделим процесс охлаждения от холодильного оборудования.

Охлаждение — это процесс охлаждения помещения или вещества ниже температуры окружающей среды. Для этого в процессе сначала отводилось тепло за счет испарения, а затем, в 1850-х годах, за счет сжатия пара, в котором в качестве хладагента использовался воздух, а затем аммиак. Холодильное оборудование существует с древних времен. Хотя его изобретатель, фермер из Мэриленда Томас Мур, впервые ввел термин холодильник в 1803 году, устройство, которое мы знаем сегодня, впервые появилось в 20 веке.

Раннее охлаждение
Лед собирали и хранили в Китае до первого тысячелетия. Евреи, греки и римляне помещали большое количество снега в ямы для хранения и покрывали этот охлаждающий агент изоляционным материалом. Нужен прохладный напиток? Просто смешайте с талым снегом или полученной водой. Или закопайте контейнер прямо в снег. Снега нет? Поступайте так, как древние египтяне: наполните глиняную банку кипяченой водой и повесьте ее на крышу, выставив ночным прохладным воздухом.

Охлаждающие напитки были особенно популярны в странах с южным климатом Европы, особенно в Италии и Испании. Он стал модным к 1600 году во Франции. К этому времени вместо охлаждения воды ночью люди вращали бутылки с длинным горлышком в воде, в которой была растворена селитра. Было обнаружено, что это решение можно использовать для получения очень низких температур и для изготовления льда. К концу 17 века ледяные напитки и замороженные соки были популярны во французском обществе.

На протяжении веков люди хранили и хранили свою пищу, особенно молоко и масло, в подвалах, открытых оконных ящиках или даже под водой в близлежащих озерах, ручьях или колодцах.Или, возможно, они хранили еду в весеннем домике, где прохладная проточная вода из ручья текла под или между поставленными на полку кастрюлями и кувшинами. Но даже эти методы не могли предотвратить быструю порчу, так как пастеризация еще не была известна, а бактериальное заражение свирепствовало. В колониальные времена не было ничего необычного в том, чтобы умереть от летних недугов из-за испорченной еды в теплую погоду.

До 1830 года в консервировании продуктов использовались проверенные временем методы: соление, приправы, копчение, маринование и сушка. От холодильника было мало пользы, так как продукты, в которых в основном сохранялось свежее мясо, рыба, молоко, фрукты и овощи, не играли такой важной роли в рационе питания Северной Америки, как сегодня.Фактически, рацион состоял в основном из хлеба и соленого мяса.

Потребительский спрос на свежие продукты, особенно продукты питания, привел к реформе рациона питания в период с 1830 года до Гражданской войны, чему способствовал резкий рост городов и улучшение экономического положения населения в целом. По мере роста городов увеличивалось расстояние между потребителем и источником пищи.

The Ice Revolution
Ice впервые был доставлен на коммерческой основе с Канал-стрит в Нью-Йорке, где он был разрезан, в Чарльстон, Южная Каролина в 1799 году.К сожалению, когда пришла партия, льда осталось мало. Жители Новой Англии Фредерик Тюдор и Натаниэль Уайет увидели потенциал ледового бизнеса и произвели революцию в отрасли своими усилиями в первой половине 1800-х годов. Тюдор, который стал известен как Ледяной король, сосредоточился на доставке льда в тропический климат. Он экспериментировал с изоляционными материалами и построил ледяные дома, которые снизили потери от таяния с 66 процентов до менее чем 8 процентов. Уайет разработал метод быстрой и дешевой резки однородных глыб льда, который преобразовал ледовую промышленность, позволив ускорить методы обработки при хранении, транспортировке и распределении с меньшими отходами.

Поставки природного льда стали отдельной отраслью, причем крупной. В бизнес вошло больше компаний, цены снизились, а охлаждение с использованием льда стало более доступным. К 1879 году в Америке было 35 коммерческих заводов по производству льда, более 200 десять лет спустя и 2000 к 1909 году. В 1907 году было израсходовано 14-15 миллионов тонн льда, что почти в три раза больше, чем в 1880 году. Производство льда, даже не пруд Тороус-Уолден, где в 1847 году ежедневно добывали 1000 тонн льда.

Но со временем лед как охлаждающий агент стал проблемой для здоровья. Берн Нагенгаст, соавтор книги «Жара и холод: освоение великих внутренних помещений» (опубликованной Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха), говорит: «Хорошие источники находить все труднее и труднее. К 1890-м годам естественный лед превратился в проблему из-за загрязнения и сброса сточных вод. Признаки проблемы впервые проявились в пивоваренной промышленности. Вскоре с жалобами последовали мясокомбинаты и молочная промышленность.Технологии охлаждения предоставили решение: механическое производство льда, породившее механическое охлаждение.

Холодильное оборудование переосмысливает пивоварение и упаковку мяса
Нет никаких сомнений в том, что пивоваренная промышленность была одной из первых, кто осознал значительные преимущества, которые дает охлаждение. Немецкое светлое пиво попало в Америку с немецкими иммигрантами в 1840-х годах, и по вкусу было намного лучше, чем американский эль. Холодильное оборудование позволило пивоварням круглый год производить единый продукт.Пивоварение было первым видом деятельности в северных штатах, где широко использовалось механическое охлаждение, начиная с абсорбционной машины, используемой компанией S. Liebmanns Sons Brewing Company в Бруклине, штат Нью-Йорк, в 1870 году. почти все пивоварни были оснащены холодильными машинами.

Десять лет спустя в мясной промышленности Чикаго было внедрено охлаждение. Хотя мясоперерабатывающие предприятия медленнее внедряли охлаждение, чем пивоварни, в конечном итоге они повсеместно использовали охлаждение.К 1914 году почти на всех американских упаковочных заводах была установлена ​​система сжатия аммиака, которая имела холодопроизводительность более 90 000 тонн в день.

Пять крупных упаковщиков — Armor, Swift, Morris, Wilson и Cudahy — широко владели дорогим оборудованием и использовали его в рефрижераторах, филиалах и других холодильных установках. Это было важно для крупномасштабного распространения скоропортящихся продуктов.

Внутри самого упаковочного цеха пространство для охлаждения и хранения мяса обычно охлаждалось льдом в верхних чердаках, соединенных с помещением дымоходами, которые помогали естественной циркуляции холодного воздуха.С появлением холодильного оборудования вяление стало круглогодичным, а поскольку животных можно было выводить на рынок в любое время, а не только зимой, качество мяса улучшилось.

Вагон-рефрижератор
С 1840-х годов вагоны-рефрижераторы использовались для перевозки молока и масла. К 1860 году рефрижераторный транспорт ограничивался в основном морепродуктами и молочными продуктами. Вагон-рефрижератор был запатентован Дж. Б. Сазерлендом из Детройта, штат Мичиган, в 1867 году. Он спроектировал изотермический вагон с ледяными бункерами на каждом конце.Воздух поступал сверху, проходил через бункеры и циркулировал по машине под действием силы тяжести, контролируемой с помощью подвесных заслонок, которые создавали разницу в температуре воздуха.

Автомобили помогли сделать города Среднего Запада, особенно Чикаго и Канзас-Сити, центрами убоя в стране, а также создали региональную специализацию производства. Рассмотрим персики Джорджии, виноград Калифорнии, персики, груши, сливы, яблоки и цитрусовые, яблоки Вашингтона и Орегона, груши, вишню и малину и, конечно же, цитрусовые Флориды.Все более широкое распространение свежих продуктов питания расширило рынки и помогло создать более здоровый рацион, состоящий из мяса, продуктов, яиц, масла, молока, сыра и рыбы.

Существовали разные конструкции автомобилей в зависимости от типа груза, будь то мясо или фрукты. Первый рефрижераторный вагон для перевозки свежих фруктов был построен в 1867 году Паркером Эрлом из Иллинойса, который перевозил клубнику по Центральной железной дороге штата Иллинойс. В каждом сундуке было 100 фунтов льда и 200 литров клубники. Только в 1949 году холодильная установка нашла свое применение в грузовой индустрии в виде охлаждающего устройства на крыше, запатентованного Фредом Джонсом.

Безопасность прежде всего
Несмотря на присущие преимущества, охлаждение имело свои проблемы. Хладагенты, такие как диоксид серы и метилхлорид, вынуждали людей умирать. Аммиак имел столь же серьезный токсический эффект в случае его утечки. В 1928 году компания Frigidaire открыла новый класс синтетических хладагентов под названием галоидоуглероды или CFC (хлорфторуглероды). В то время входившая в состав General Motors, компания зашила все патенты. Он выпустил ХФУ в 1930 году. И, несмотря на первоначальное намерение сохранить патенты в собственности, это было слишком большим изобретением, чтобы держать его в секрете, не говоря уже о том, что у него не было собственного производства.Всей отрасли было разрешено использовать патенты, а холодильная техника переключилась на эти новые безопасные агенты, такие как фреон (который с тех пор был запрещен за вред озоновому слою).

По словам Нагенгаста, без открытия ХФУ холодильное оборудование не было бы повсеместным.

Холодильное оборудование Охлаждение делает бизнес горячим
Хотя ледовая, пивоваренная и мясоперерабатывающая отрасли были главными бенефициарами холодильного оборудования, многие другие отрасли сочли охлаждение благом для своего бизнеса.

В металлообработке, например, механический холод использовали для закалки столовых приборов и инструментов. Производство чугуна увеличилось, поскольку охлаждение удаляло влагу из воздуха, подаваемого в доменные печи, что увеличивало производство. Текстильные фабрики использовали охлаждение при мерсеризации, отбеливании и крашении. Нефтеперерабатывающие заводы сочли это необходимым, как и производители бумаги, лекарств, мыла, клея, крема для обуви, парфюмерии, целлулоида и фотоматериалов.

Хранение меховых и шерстяных изделий могло победить моль, используя холодильные склады.Охлаждение также помогло питомникам и цветоводам, особенно в удовлетворении сезонных потребностей, поскольку срезанные цветы могли храниться дольше. А еще в морге была больная заявка на сохранение человеческих тел.

Сахарные заводы, кондитерские, шоколадные фабрики, пекарни, производители дрожжей, чайные компании — все обнаружили, что охлаждение помогает их бизнесу.

Гостиничный бизнес, включая отели, рестораны, салоны и фонтаны с газировкой, оказался большим рынком для льда. И была заявка на защиту.Во время Первой мировой войны охлаждение на заводах по производству боеприпасов обеспечивало требуемый строгий контроль температуры и влажности. Боевые корабли союзников были оснащены машинами, работающими на углекислом газе, чтобы поддерживать боеприпасы значительно ниже температур, при которых взрывчатые вещества становились нестабильными.

Бытовой холодильник
Домашнее охлаждение отставало от промышленного применения. Но к 1884 году один писатель заметил, что холодильники были столь же распространены, как печи или швейные машины, во всех, кроме самых бедных, многоквартирных домах.Использование льда в домашних условиях росло, чтобы дольше хранить пищу и охлаждать напитки.

Ледяной вагон был привычным местом на городских улицах. Он стал американским учреждением, доставляющим лед по мере необходимости, когда потребители вывесили в своих окнах вывеску «Лед сегодня». Морозильные камеры обычно делали из дерева, облицовывали оловом или цинком и изолировали опилками или водорослями. Кастрюли для воды приходилось опорожнять ежедневно.

По словам Нагенгаста, бытовой холодильник — одно из величайших невоспетых изобретений.Инженерные технологии усовершенствовали его, сделали его надежным и достаточно недорогим, чтобы его можно было широко использовать. Он говорит: «Бытовой холодильник изменил то, как люди едят, и повлиял на общество в целом. Они больше не зависели от доставки льда, и им не нужно было делать для этого условия, например оставлять ключ или оставлять дверь открытой. Ледовые вагоны ушли в прошлое. К 1920-м годам бытовой холодильник был незаменимым предметом кухонной мебели. В 1921 году в США было произведено 5000 механических холодильников.Десять лет спустя это число превысило миллион, а всего шесть лет спустя — почти шесть миллионов. Серьезно массовое производство современных холодильников началось после Второй мировой войны. К 1950 году более 80 процентов американских ферм и более 90 процентов городских домов имели один.

Холодильное оборудование — обзор | Темы ScienceDirect

20.2 Холодильные камеры и рефрижераторные перевозки

Холодильные установки можно разделить на две группы:

1.

Устройства, основная цель которых — поддерживать низкую температуру охлажденных или замороженных продуктов.Примеры включают холодильные камеры, рефрижераторы.

2.

Устройства, основное назначение которых — быстрое понижение температуры пищи. Примеры включают чиллеры, морозильники.

Холодильное хранение отличается от обычного хранения наличием двух характеристик: теплоизоляции и источника холода. В холодильной камере среднего размера, работающей при температуре 4 ° C, эти две функции могут составлять две трети стоимости монтажа.

Теплоизоляция обеспечивается из пористого материала соответствующей толщины с ячеистой (вспененный полимер) или волокнистой (минеральная вата) структурой.Теплопроводность коммерческих изоляционных материалов составляет около 0,05 Вт · м ⁻¹ · K ⁻¹ . Низкая теплопроводность связана с воздухом, захваченным в пористой структуре (теплопроводность неподвижного воздуха составляет 0,024 Вт · м ⁻¹ · K ⁻¹ ). Влага резко снижает эффективность теплоизоляции. Поэтому необходимо обеспечить влагозащитный барьер в виде пластиковой пленки или алюминиевой фольги, нанесенной на внешнюю (более теплую) поверхность изоляции.

Достаточная толщина теплоизоляции рассчитывается в соответствии с расчетной температурой холодильной камеры, геометрией помещения, теплопроводностью изоляционного материала и условиями окружающей среды (температура, ветер, воздействие солнца и т. Д.). Расчет экономически оптимальной толщины сопоставляет стоимость изоляции со стоимостью охлаждения. Эти факторы меняются в зависимости от времени и местоположения. При отсутствии более точных данных и, как показывает опыт, толщина изоляции рассчитана на потери холода 9 Вт · м ^-2 .

Пример 20.2

Компания строит холодильные склады в разных частях мира. Указанная температура хранения — 4 ° C. Желательно разработать формулу экономически оптимальной толщины изоляции в зависимости от следующих локальных переменных:

Максимальная наружная температура = T

Общая стоимость охлаждения = R денежных единиц на кДж

Стоимость изоляции, включая установку, I ед. За м ³ .

Теплопроводность изоляции 0,04 Вт · м ⁻¹ · K ⁻¹ . Срок службы утеплителя — 7 лет. Холодильные камеры работают круглосуточно, ежедневно.

Решение

Пусть z — толщина изоляции, A — площадь поверхности, а k — теплопроводность.

Пусть C _R и C _I будут почасовыми затратами на охлаждение и изоляцию соответственно.

CR = kAΔTz × 3600R1000 = 0.04 × A × (T − 4) × 3,6 × Rz = 0,144 × R × (T − 4) z

CI = AzI7 × 365 × 24 = AzI61320

Общая почасовая стоимость C _T составляет:

CT = 0,144 × A × (T − 4) × Rz + A × z × I61320

Чтобы найти z для минимальной стоимости, мы берем производную от общей стоимости и устанавливаем ее равной 0:

dCTdz = −0,144 × A × (T − 4) × R × 1z2 + A × I61320 = 0

zoptimum = 93,97 (T − 4) RI

Источником холода (теплоотводом) обычно является испаритель парокомпрессионной холодильной машины. Это теплообменник, широко известный как диффузор .Обычно он состоит из оребренного змеевика с одним или несколькими вентиляторами. Температура хладагента в диффузоре на несколько градусов по Цельсию ниже, чем температура в помещении. Эта разница температур определяет требуемый размер диффузора (т.е. размер площади теплообмена). Большая разница температур требует меньшего размера диффузора, но приводит к более высокой стоимости охлаждения. Кроме того, более холодная поверхность теплообмена вызывает большее осушение воздуха. Если в помещении находятся неупакованные продукты, это может привести к потере веса продукта во время хранения и чрезмерному обмерзанию теплообменной поверхности диффузора.Таким образом, выбор температуры испарения для диффузора является вопросом оптимизации затрат.

Требование к охлаждению (холодильная нагрузка) холодильной камеры включает следующие элементы:

•

Теплопередача через изоляцию

•

Изменения воздуха, как преднамеренные, так и непреднамеренные

•

Размещение товаров при температурах выше, чем в помещении

•

Тепло, выделяемое при дыхании (фрукты и овощи)

•

Циклы размораживания

•

Энергия, затрачиваемая вентиляторами, вилочные погрузчики, конвейеры, освещение и т. д.

•

Люди, работающие в помещении.

Пример 20.3

Холодильная камера используется для хранения замороженного мяса при -30 ° C. Рассчитайте холодопроизводительность объекта.

Данные:

Внутренний объем помещения = 1000 м ³

Площадь наружной поверхности = 700 м ²

Программа загрузки: 25000 кг мяса при −20 ° C в сутки вводится в комнату; такое же количество мяса при -30 ° C удаляется

Удельная теплоемкость мяса в этом диапазоне температур равна 1.8 кДж · кг ⁻¹ · K ⁻¹

Открытая поверхность покрыта изоляцией из пенополистирола толщиной 25 см; теплопроводность изоляции 0,04 Вт · м ⁻¹ · K ⁻¹

Температура окружающей среды = 25 ° C.

Воздухообмен: 2000 м ³ в день (предположим, сухой воздух)

Разрешить 1,2 кВт для освещения, вентиляторов, размораживания, людей, конвейеров и т. Д.

Решение

Потери через изоляцию:

q1 = kAΔTz = 0.04 × 700 × (25 — (- 30)) 0,25 = 6160 Вт

Нагрузка продукта:

q2 = 25000 × (−20 — (- 30)) × 180024 × 3600 = 5208 Вт

Воздухозаборники: плотность воздуха при 25 ° C составляет 1,14 кг · м ⁻³ . Его удельная теплоемкость составляет 1 кДж · кг ⁻¹ · K ⁻¹ .

q3 = 2000 × 1,14 × 1000 × (25 — (- 30) 24 × 3600 = 1450 Вт

Общая холодопроизводительность составляет:

QT = 6,16 + 5,21 + 1,45 + 1,2 = 14,02 кВт

Отверстия в холоде складские помещения часто оборудуются воздушной завесой для уменьшения воздухообмена при открытой двери.Вентилятор, установленный над дверью, продувает вертикальную струю воздуха через проем, пока дверь открыта. Уменьшение непреднамеренных изменений воздуха важно не только как способ снизить холодопроизводительность, но и потому, что проникновение влажного теплого воздуха извне вызывает запотевание в помещении.