Come funziona un frigorifero: struttura e principio di funzionamento delle principali tipologie di frigoriferi

Una chiara comprensione del dispositivo e dei processi che si verificano all'interno dell'unità di refrigerazione aiuta a prolungare la durata dell'apparecchiatura. Non è difficile comprendere il principio di funzionamento di un frigorifero.In qualsiasi modello, consiste nella formazione di un ambiente freddo mediante assorbimento di calore all'interno dell'oggetto e nella sua successiva rimozione all'esterno del dispositivo.

Imparerai tutto su come funzionano i frigoriferi con diversi principi di funzionamento dall'articolo che abbiamo presentato. Parleremo delle caratteristiche del dispositivo e delle regole operative ad esso associate. I nostri consigli ti aiuteranno a proteggere le macchine frigorifere da guasti prematuri e ti eviteranno dalla necessità di riparazioni.

Principio di funzionamento delle principali tipologie di frigoriferi

Le apparecchiature di refrigerazione sono utilizzate in molti campi di attività. Non puoi farne a meno nella vita di tutti i giorni ed è impossibile immaginare il lavoro a pieno titolo dei laboratori di produzione presso le imprese, i centri commerciali e gli esercizi di ristorazione pubblica.

A seconda dello scopo previsto e dell'area di applicazione, esistono diversi tipi principali di dispositivi: assorbimento, vortice, termoelettrico e compressore.

Il tipo di compressore è il più comune, quindi lo esamineremo più in dettaglio nella sezione successiva. Ora descriviamo le principali differenze tra tutti e 4 i design.

Funzionamento della tecnologia di assorbimento

Nel sistema di installazioni di tipo ad assorbimento circolano due sostanze: il refrigerante e l'assorbente. Le funzioni del refrigerante sono solitamente eseguite dall'ammoniaca, meno spesso da una soluzione di acetilene, metanolo, freon o bromuro di litio.

L'assorbente è un liquido che ha una capacità di assorbimento sufficiente. Può essere acido solforico, acqua, ecc.

L'intero funzionamento dell'apparecchiatura si basa sul principio dell'assorbimento, che implica l'assorbimento di una sostanza da parte di un'altra. Il design è costituito da diverse unità principali: evaporatore, assorbitore, condensatore, valvole di controllo, generatore, pompa

Gli elementi del sistema sono collegati da tubi, con l'aiuto dei quali si forma un unico circuito chiuso. Il raffreddamento delle camere avviene grazie all'energia termica.

Il processo viene eseguito come segue:

• il refrigerante disciolto nel liquido penetra nell'evaporatore;
• Dalla soluzione concentrata si libera vapore di ammoniaca bollente a 33 gradi, che raffredda l'oggetto;
• la sostanza passa nell'assorbitore, dove viene nuovamente assorbita dall'assorbente;
• la pompa pompa la soluzione in un generatore riscaldato da una specifica fonte di calore;
• la sostanza bolle ed i vapori di ammoniaca liberati entrano nel condensatore;
• il refrigerante si raffredda e si trasforma in liquido;
• il fluido di lavoro passa attraverso la valvola di regolazione, viene compresso e inviato all'evaporatore.

Di conseguenza, l'ammoniaca circolante in un circuito chiuso preleva calore dalla camera raffreddata ed entra nell'evaporatore. E lo rilascia nell'ambiente esterno mentre è nel condensatore. I loop vengono riprodotti continuamente.

Poiché l'unità non può essere spenta, non è molto economica e comporta un maggiore consumo di energia. Se tali apparecchiature si guastano, molto probabilmente non sarà possibile ripararle.

La dipendenza dei dispositivi di assorbimento dalle variazioni di tensione, corrente e altri parametri della rete elettrica è minima. Le dimensioni compatte ne facilitano l'installazione in qualsiasi area comoda

Nella progettazione dei dispositivi non sono presenti ingombranti elementi in movimento o sfregamento, quindi hanno un basso livello di rumore. I dispositivi sono rilevanti per gli edifici la cui rete elettrica è soggetta a carichi di punta costanti e per i luoghi in cui non esiste un'alimentazione elettrica costante.

Il principio dell'assorbimento è implementato nelle unità di refrigerazione industriale, nei piccoli frigoriferi per automobili e negli uffici. A volte si trova in alcuni modelli domestici che funzionano a gas naturale.

Principio di funzionamento dei modelli termoelettrici

La riduzione della temperatura nella camera di un frigorifero termoelettrico si ottiene utilizzando uno speciale sistema che pompa il calore secondo l'effetto Peltier. Implica l'assorbimento di calore nella zona in cui sono collegati due conduttori diversi quando la corrente elettrica la attraversa.

Il design dei frigoriferi è costituito da elementi termoelettrici a forma di cubo realizzati in metalli. Sono combinati da un circuito elettrico. Quando la corrente si sposta da un elemento all'altro, anche il calore si sposta.

La piastra di alluminio lo assorbe dal vano interno e poi lo trasferisce agli organi lavoranti cubici, che a loro volta lo reindirizzano allo stabilizzatore. Lì, grazie ad un ventilatore, viene buttato fuori. Questo è il principio del portatile mini frigoriferi e borse con effetto rinfrescante.

Nella maggior parte dei modelli di apparecchi di refrigerazione termoelettrica, quando si cambia la polarità dell'alimentazione, è possibile ricevere non solo freddo, ma anche calore, fino a 60 gradi Celsius. Questa funzione viene utilizzata per riscaldare il cibo

Questa apparecchiatura viene utilizzata in campeggio, nel campo della sistemazione di automobili, yacht e barche a motore, e viene spesso installata in cottage e altri luoghi dove è possibile fornire al dispositivo un'alimentazione a 12 V.

I prodotti termoelettrici dispongono di uno speciale meccanismo di emergenza che li spegne in caso di surriscaldamento delle parti funzionanti o guasto del sistema di ventilazione.

I vantaggi di questo metodo di funzionamento includono un'elevata affidabilità e un livello di rumore sufficientemente basso durante il funzionamento dei dispositivi. Gli svantaggi includono costi elevati e sensibilità alle temperature esterne.

Caratteristiche delle apparecchiature sui raffreddatori a vortice

I dispositivi di questa categoria dispongono di un compressore. Comprime l'aria, che si espande ulteriormente nelle unità di raffreddamento a vortice installate. L'oggetto si raffredda a causa dell'improvvisa espansione dell'aria compressa.

I dispositivi Vortex sono durevoli e sicuri: non richiedono elettricità, non hanno elementi in movimento e non contengono composti chimici pericolosi nel sistema di progettazione interno

Il metodo del raffreddamento a vortice non era ampiamente utilizzato, ma era limitato ai soli campioni di prova. Ciò è dovuto all'elevato consumo d'aria, al funzionamento molto rumoroso e alla capacità di raffreddamento relativamente bassa. A volte i dispositivi vengono utilizzati nelle imprese industriali.

Panoramica della tecnologia dei compressori

I frigoriferi a compressore sono il tipo di attrezzatura più comune nella vita di tutti i giorni. Si trovano in quasi tutte le case: non consumano troppa energia e sono sicuri da usare. I modelli di maggior successo di produttori affidabili servono i loro proprietari da più di 10 anni. Diamo un'occhiata alla loro struttura e ai principi in base ai quali funzionano.

Caratteristiche della struttura interna

Un classico frigorifero domestico è un mobile orientato verticalmente dotato di una o due porte. Il suo corpo è realizzato in lamiera d'acciaio rigida con uno spessore di circa 0,6 mm o in plastica resistente, che riduce il peso della struttura portante.

Per una sigillatura di alta qualità del prodotto viene utilizzata una pasta ad alto contenuto di resina di cloruro di vinile. La superficie è trattata con primer e ricoperta con smalto di alta qualità proveniente da pistole a spruzzo. Nella produzione di scomparti interni in metallo viene utilizzato il cosiddetto metodo di stampaggio; gli armadi in plastica sono realizzati utilizzando il metodo dello stampaggio sottovuoto.

Le porte del dispositivo sono costituite da lamiere di acciaio. Lungo i bordi è inserita una spessa guarnizione in gomma per impedire il passaggio dell'aria esterna. Le persiane magnetiche sono integrate in alcune modifiche

Tra le pareti interna ed esterna del prodotto deve essere interposto uno strato di isolamento termico, che protegga la camera dal calore che tenta di penetrare dall'ambiente ed impedisca la dispersione del freddo generato all'interno. Feltro minerale o di vetro, polistirene espanso e poliuretano espanso sono adatti a questi scopi.

Lo spazio interno è tradizionalmente suddiviso in due aree funzionali: refrigerazione e congelamento.

In base alla forma del layout si distinguono:

• uno-;
• due-;
• dispositivi multicamera.

Assegnato separatamente Unità affiancate, incluse due, tre o quattro fotocamere.

Le unità a camera singola sono dotate di una porta. Nella parte superiore dell'apparecchiatura è presente un vano congelatore con propria porta con meccanismo di ribaltamento o apertura, nella parte inferiore è presente un vano frigorifero con ripiani regolabili in altezza.

Nelle camere sono installate apparecchiature di illuminazione con un LED o una normale lampada a incandescenza per vedere cosa c'è effettivamente nel frigorifero.

I dispositivi realizzati del tipo "side-by-side" sono molto più grandi e larghi rispetto ai loro omologhi. Entrambi i vani occupano spazio lungo tutta l'altezza dell'attrezzatura. Si trovano paralleli tra loro

Nelle unità a due camere, gli armadi interni sono coibentati e separati ciascuno dalla propria porta. L'ubicazione dei dipartimenti al loro interno può essere europea o asiatica. La prima opzione presuppone una disposizione del congelatore inferiore, la seconda quella superiore.

Componenti della struttura

Le unità di refrigerazione a compressore non producono freddo. Raffreddano un oggetto assorbendo il calore interno e trasferendolo all'esterno.

La procedura di formazione a freddo coinvolge i seguenti componenti:

• refrigerante;
• condensatore;
• radiatore evaporativo;
• apparecchi compressori;
• valvola termostatica.

Il refrigerante utilizzato per riempire l'impianto frigorifero è costituito da freon di varie marche, miscele di gas ad elevata fluidità e con temperature di ebollizione/evaporazione piuttosto basse. La miscela si muove in un circuito chiuso, trasferendo calore attraverso diverse parti del ciclo.

Nella maggior parte dei casi, come elemento di lavoro per le macchine di refrigerazione domestica, i produttori utilizzano il Freon 12. Questo gas incolore con un odore specifico appena percettibile non è tossico per l'uomo e non influisce sul gusto e sulle proprietà dei prodotti conservati nelle camere.

Compressore - la parte centrale del design di qualsiasi frigorifero. Si tratta di un inverter o unità lineare che provoca la circolazione forzata del gas nell'impianto, aumentando la pressione. In poche parole, compressore del frigorifero comprime i vapori di freon e li costringe a muoversi nella direzione desiderata.

L'apparecchiatura può essere dotata di uno o due compressori. Le vibrazioni che si verificano durante il funzionamento vengono assorbite da sospensioni esterne o interne. Nei modelli con una coppia di compressori, per ciascuna camera è responsabile un dispositivo separato.

La classificazione dei compressori prevede due sottotipi:

1. Dinamico. Costringe il refrigerante a muoversi a causa della forza di movimento delle pale di un ventilatore centrifugo o assiale. Ha una struttura semplice, ma a causa della bassa efficienza e della rapida usura sotto l'influenza della coppia, viene utilizzato raramente nelle apparecchiature domestiche.
2. Volume. Comprime il fluido di lavoro utilizzando uno speciale dispositivo meccanico azionato da un motore elettrico. Può essere a pistone o rotativo. Per lo più si tratta dei compressori installati nei frigoriferi.

Apparato a pistone presentato sotto forma di un motore elettrico con albero verticale, racchiuso in un solido involucro metallico. Quando il relè di avviamento collega l'alimentazione, attiva l'albero motore e il pistone ad esso collegato inizia a muoversi.

All'opera è collegato un sistema di apertura e chiusura delle valvole. Di conseguenza, il vapore di freon viene estratto dall'evaporatore e pompato nel condensatore.

In caso di guasto di un compressore a pistoni, la riparazione è possibile solo utilizzando attrezzature professionali specializzate. Qualsiasi smontaggio in un ambiente domestico è irto di perdita di tenuta e impossibilità di ulteriori operazioni

Nei meccanismi rotanti, la pressione richiesta viene mantenuta da due rotori che si muovono l'uno verso l'altro. Il freon entra nella tasca superiore situata all'inizio degli alberi, viene compresso ed esce attraverso il foro inferiore di piccolo diametro.Per ridurre l'attrito, l'olio viene introdotto nello spazio tra gli alberi.

Condensatori sono realizzati sotto forma di una griglia a spirale, montata sulla parete posteriore o laterale dell'apparecchiatura.

Hanno design diversi, ma sono sempre responsabili dello stesso compito: raffreddare i vapori di gas caldi per impostare la temperatura condensando la sostanza e dissipando il calore nella stanza. Possono essere a pannelli o tubolari nervati.

L'evaporatore è costituito da una sottile tubazione in alluminio e piastre in acciaio saldate. Entra in contatto con i compartimenti interni del frigorifero, rimuove efficacemente il calore assorbito dall'elettrodomestico e riduce significativamente la temperatura nei mobili

Valvola termostatica necessario per mantenere la pressione del fluido di lavoro ad un certo livello. Le grandi unità dell'unità sono collegate tra loro da un sistema di tubi che formano un anello chiuso ermeticamente sigillato.

Sequenza del ciclo di lavoro

La temperatura ottimale per la conservazione a lungo termine degli alimenti nei dispositivi di compressione viene creata durante i cicli operativi, eseguiti uno dopo l'altro.

Procedono come segue:

• quando il dispositivo è collegato alla rete elettrica, il compressore si avvia, comprimendo i vapori di freon, aumentandone in modo sincrono pressione e temperatura;
• sotto la forza della sovrappressione, il fluido di lavoro caldo, che si trova allo stato aggregato gassoso, entra nel serbatoio del condensatore;
• muovendosi lungo un lungo tubo metallico, il vapore cede il calore accumulato all'ambiente esterno, si raffredda dolcemente a temperatura ambiente e si trasforma in liquido;
• il fluido di lavoro liquido passa attraverso un filtro deidratore che assorbe l'umidità in eccesso;
• il refrigerante penetra attraverso uno stretto tubo capillare, all'uscita del quale la sua pressione diminuisce;
• la sostanza si raffredda e si trasforma in un gas;
• il vapore raffreddato raggiunge l'evaporatore e, passando attraverso i suoi canali, sottrae calore ai vani interni del gruppo frigorifero;
• La temperatura del freon aumenta e viene nuovamente inviata al compressore.

Se parliamo in parole semplici di come funziona un frigorifero a compressore, il processo assomiglia a questo: il compressore distilla il refrigerante in un circolo chiuso. Il freon, a sua volta, modifica il suo stato di aggregazione grazie ad appositi accorgimenti, raccoglie calore all'interno e lo trasferisce all'esterno.

Il ciclo di funzionamento nel sistema si ripete fino al raggiungimento dei valori di temperatura impostati dai programmi di sistema, e riprende nuovamente quando viene registrato il loro incremento

Dopo il raffreddamento ai parametri richiesti, il termostato arresta il motore, aprendo il circuito elettrico.

Quando la temperatura nelle camere comincia a salire, i contatti si chiudono nuovamente e il motore del compressore si attiva relè di avviamento protettivo. Ecco perché, durante il funzionamento del frigorifero, il ronzio del motore appare costantemente e poi si attenua nuovamente.

Raccomandazioni per l'uso e la cura

Non c'è niente di complicato nel funzionamento dell'attrezzatura: funziona automaticamente 24 ore su 24. L'unica cosa che deve essere fatta quando lo si accende per la prima volta e lo si regola periodicamente durante il funzionamento è impostare il regime di temperatura ottimale in circostanze specifiche.

La temperatura desiderata è impostata termostato. In un sistema elettromeccanico, i valori vengono impostati a occhio o tenendo conto delle raccomandazioni specificate nelle istruzioni del produttore.In questo caso, dovresti tenere conto del tipo e della quantità di cibo conservato nel frigorifero.

La manopola di controllo, di regola, è un meccanismo rotondo con diverse divisioni oppure, nei modelli più moderni e più costosi, il controllo può essere effettuato utilizzando un pannello a sfioramento.

Per valutare il grado di congelamento, gli esperti consigliano prima di mettere il regolatore in posizione centrale e, dopo un po' di tempo, se necessario, ruotarlo verso destra o sinistra

Ogni segno su tale maniglia corrisponde a un determinato regime di temperatura: maggiore è la divisione, minore è la temperatura. L'unità elettronica consente di impostare la temperatura con la massima precisione fino a 1 grado utilizzando un regolatore rotativo o pulsanti.

Impostare ad esempio il vano congelatore a -14 gradi. Tutti i parametri inseriti verranno visualizzati sul display digitale.

Per massimizzare la vita del tuo frigorifero di casa, non dovresti solo comprenderne la struttura, ma anche prendertene cura adeguatamente. La mancanza di una corretta manutenzione e un funzionamento improprio possono portare alla rapida usura di parti importanti e al cattivo funzionamento.

Puoi evitare conseguenze indesiderabili aderendo a una serie di regole:

1. Pulire regolarmente il condensatore da sporco, polvere e ragnatele nei modelli con griglia metallica aperta sulla parete posteriore. Per fare ciò, è necessario utilizzare un normale panno leggermente umido o un aspirapolvere con un piccolo accessorio.
2. Installare correttamente l'apparecchiatura. Assicurarsi che la distanza tra il condensatore e la parete della stanza sia di almeno 10 cm, questa misura contribuirà a garantire la libera circolazione delle masse d'aria.
3. Scongelare in modo tempestivo, evitando la formazione di un eccessivo strato di neve sulle pareti delle camere. Allo stesso tempo, per rimuovere le croste di ghiaccio, è vietato l'uso di coltelli e altri oggetti appuntiti, che possono facilmente danneggiare e mettere fuori uso l'evaporatore.

È inoltre necessario tenere presente che il frigorifero non deve essere posizionato accanto a dispositivi di riscaldamento o in luoghi in cui è possibile il contatto diretto con la luce solare. L'influenza eccessiva del calore esterno ha un effetto negativo sul funzionamento dei componenti principali e sulle prestazioni complessive del dispositivo.

Per la pulizia delle parti del prodotto in acciaio inossidabile sono adatti solo i prodotti speciali consigliati dal produttore nelle istruzioni del dispositivo.

Se prevedi di trasportare da un posto all'altro, è meglio trasportare l'attrezzatura su un camion con un furgone alto, fissandola in posizione rigorosamente verticale.

In questo modo è possibile evitare guasti e perdite di olio dal compressore che entrano direttamente nel circuito di circolazione del liquido di raffreddamento.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Video n.1. Come funziona l'unità di refrigerazione:

Video n.2. Spiegazione dettagliata della struttura dei frigoriferi a compressione:

Video n.3. Informazioni sul funzionamento delle macchine ad assorbimento:

Sebbene le apparecchiature di refrigerazione funzionino correttamente, i consumatori raramente sono interessati al loro design. Tuttavia, questa conoscenza non dovrebbe essere trascurata. Sono molto preziosi perché consentono di determinare rapidamente la causa del guasto e individuare l'area problematica, prevenendo gravi malfunzionamenti.

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