Конспект уроку: Холодильна машина

Холодильна машина слугує для підтримання в робочій камері температури, нижчої від температури навколишнього середовища.

Можливо це здійснити, якщо робоче тіло теплової машини примусити здійснити цикл в зворотному напрямі.

У оберненому циклі Карно віддає холодильник певну кількість теплоти, нагрівник ж її одержує.

Оцінюється ефективність холодильної машини за холодильним коефіцієнтом:

Для холодильної машини, що працює у оберненому циклі Карно холодильний коефіцієнт становить:

Холодильний коефіцієнт тим більший, чим менша різниця між холодильною камерою й навколишнім середовищем і може бути більшим за 1. Для реальних холодильників є > 3.

Робочим тілом холодильника може бути рідина, яка достатньо легко випаровується, тобто має низьку температуру кипіння.

Рис. Принцип роботи холодильника.
Компресор 1 приводиться в дію електродвигуном 2. При русі поршня вліво через клапан К₁ рідина поступає в робочий об’єм компресора. При стисканні поршень компресора рухається вправо збільшується внутрішня енергія рідини, оскільки процес швидкий, тобто адіабатний. Температура рідини зростає. Рідина виштовхується через клапан К2 до радіатора 3, який має велику площу для ефективного охолодження рідини. Температура рідини, яка перебуває під тиском за рахунок роботи компресора наближається до кімнатної і поступає на вхід до капіляра 4. Капіляр забезпечує малий тиск в випарнику холодильної камери 5.

Компресор (1) приводиться в дію електродвигуном (2), при русі поршня вліво через клапан К1, рідина поступає в робочий об’єм компресора. При стисканні поршень компресора рухається вправо. Оскільки процес швидкий, тобто адіабатний, збільшується внутрішня енергія рідини, а отже зростає її температура. Рідина виштовхується через клапан К2 до радіатора (3), який має велику площу для ефективного охолодження рідини. Температура рідини, яка перебуває під тиском за рахунок роботи компресора, наближається до кімнатної і поступає на вхід до "капіляра" (4). "Капіляр" - це металева трубка з малим діаметром призначення якої, з одного боку, підтримувати високий тиск і рідини в радіаторі для запобігання можливості її випаровування. З другого боку, капіляр забезпечує малий тиск у І випарнику холодильної камери (5).

Принагідно зазначимо, що: зниження тиску в потоці рідини (або газу), шляхом проходження його через місцевий гідродинамічний опір, який утворюється в наслідок звуження трубки, називається в техніці і фізиці дроселюванням.

Рідина, що просочилась через капіляр потрапляє у "змійовик", прокладений у стінках холодильної камери і випаровується. Тепло, необхідне для випаровування робочої рідини холодильника відбирається від предметів і стінок камери.

Рис. Принцип роботи холодильника.

При русі поршня вліво через клапан Крідина поступає в робочий об’єм компресора. При стисканні поршень компресора рухається вправо збільшується внутрішня енергія рідини, оскільки процес швидкий, тобто адіабатний. Температура рідини зростає. Рідина виштовхується через клапан К2 до радіатора. Температура рідини, яка перебуває під тиском за рахунок роботи компресора наближається до кімнатної і поступає на вхід до капіляра. Капіляр забезпечує малий тиск в випарнику холодильної камери і відповідно низьку температуру. При його нагріві тепло відбирається з навколишнього середовища, а отже забезпечується низька температура в холодильній камері.

В результаті, температура в середині холодильної камери знижується. Холодильник працює по принципу насоса: відбувається ’’перекачування” внутрішньої енергії робочої рідини від холодильника до конденсатора, а далі енергія віддається навколишньому середовищу.