Коммерческий анализ ассортимента бытовых электрохолодильных приборов, реализуемых торговой сетью РБ

Курсовая работа

" Коммерческий анализ ассортимента бытовых электрохолодильных приборов, реализуемых торговой сетью РБ"

Холодильник — аппарат для хранения, охлаждения и замораживания пищевых скоропортящихся продуктов. Современные бытовые холодильники, имеющие великолепный дизайн и комфорт, рассчитаны на любое домашнее хозяйство. Они обеспечены различными устройствами и приспособлениями, которые облегчают работу хозяйкам. Так, холодильники оборудованы системой «No Frost», которая не позволяет образоваться инею, а, следовательно, исключает мороку с разморозкой. Вентиляция предусмотрена не только в холодильнике, но и в морозильной камере. Контроль влажности и регулировка температуры позволяют создать оптимальные условия для хранения овощей и фруктов. В большинстве современных холодильников не используются фреоны, разрушающие озоновый слой. Срок хранения продуктов при отключении энергии в этих холодильниках доходит до полутора суток.

Основное функциональное свойство холодильника — способность сохранять определенное количество охлажденных и замороженных продуктов в течение определенного времени. Количество сохраняемых продуктов определяется общим объемом камеры, объемом испарителя и коэффициентом использования этих объемов.

Компрессионные холодильники имеют камеры емкостью от 120 до 350 дм³, емкостью испарителей от 11 до 29 дм³; абсорбционные холодильники — от 30 до 120 дм³, объем испарителя не превышает 7 дм³. Исключение составляет двухкамерный холодильник Кристалл-9, емкость которого составляет 200 дм³.

Количество продуктов, размещаемых в холодильниках, при одинаковом объеме камер может быть различно в зависимости от расстояния между полками, наличия съемных полок, оформления дверцы, наличия специальных сосудов для хранения (прямоугольной формы).

Сроки хранения продуктов зависят от температуры внутри холодильника. Нормируется температура стенок испарителя (в °С): для компрессионных -6; -12; -18; для абсорбционных -6, т. е. в компрессионных холодильниках возможно более длительное хранение продуктов. Важно учитывать и время достижения установленной температуры. В компрессионных холодильниках оно составляет несколько минут, в абсорбционных — несколько часов.

Экономичность — важное свойство холодильника. Ее можно характеризовать общим расходом электроэнергии в кВт * ч/сут и удельным расходом на 1 дм³ объема камеры.

К эргономическим свойствам холодильников относят удобство эксплуатации, гигиеничность, уровень шума. Удобство эксплуатации заключается в удобстве установки холодильника, открывания дверцы, закладки и извлечения продуктов, удобстве ухода. Удобство установки зависит от площади, занимаемой холодильником, угла открывания дверцы, возможности перенавески дверцы с правой стороны на левую. Удобство открывания дверцы зависит от формы ручки и конструкции запора. Дверцы с магнитными запорами открываются с меньшим усилием. Удобство закладки и размещения продуктов зависит от наличия освещения, конструкции полок (подвижные, переставные, малые), расстояния между ними, глубины холодильной камеры, оформления внутренней панели дверцы. Например, дверца холодильника ЗИЛ-63 модели KШ-260 имеет не только полки, но и закрываемые отсеки для масла, сыра и ячейки для яиц. На дверце холодильника Ока-6 установлены штофы для напитков, которые наливаются в стакан путем нажатия кнопки в нише, находящейся на наружной стороне дверцы.

Уход за холодильником упрощается, если имеется полуавтоматическая или автоматическая система оттаивания. В последнем случае талая вода удаляется через отверстие в задней стенке.

Гигиеничность холодильника определяется отсутствием запаха (который издают некоторые теплоизоляционные материалы) и легкостью очистки стенок и дна камеры. Предпочтительнее камеры из стального эмалированного листа.

Уровень шума по стандарту довольно высок, но для большинства марок он не превышает 30 дБА. Абсорбционные холодильники работают бесшумно.

Эстетические свойства холодильников определяются пропорциями корпуса, его отделкой и декоративными деталями. Зрительно хорошо воспринимаются шкафы высотой 140−160 см. Важно оформление ручки, исполнение названия марки.

Надежность холодильников характеризуется безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью и сохраняемостью. Холодильники относят к ремонтируемым изделиям. Безотказность зависит от качества технологического исполнения. Хорошо зарекомендовали себя холодильники марок ЗИЛ, Ока, Бирюса, Минск. Срок службы компрессионных холодильников 15 лет, абсорбционных — 25 лет.

1. Общие сведения о бытовых холодильниках

1.1 Состояние и перспективы развития производства

Непрерывный рост реальных доходов населения нашей страны обуславливает увеличивающийся спрос на холодильники. Холодильники создают большие удобства в быту, поэтому производство их увеличивается из года в год.

Средний годовой прирост выпуска бытовых холодильников с 1955 по 1968 г. составлял 26%. При средней долговечности бытовых холодильников 15 лет для полного удовлетворения спроса населения, с учетом его прироста, оптимальный (стабильный) уровень производства был определен в 5,5 млн. штук в год. При этом 4 млн. холодильников в год заменялись вследствие физического и морального износа существующего парка и примерно 1,5 млн. приобретались населением.

В 1971 г. было выпущено 4557 тысяч холодильников.

1 января 1977 года было создано производственное объединение «Атлант», в состав которого вошли: Минский завод холодильников (головное предприятие), Смоленский завод холодильников (РСФСР), Алитусский завод холодильников и Мажейкяйский завод компрессоров (Литовская ССР). Доля экспорта в общем выпуске холодильников в 1977 году составлял 51,5%, а к 1978 году в 16 стран было поставлено 60,3% холодильников от всего выпуска.

1995 год — начало перехода ЗАО «Атлант» — первого среди родственных предприятий стран СНГ, на выпуск озонобезопасной продукции, что соответствует международным требованиям протокола Монреальской конвенции от 1 января 1989 года, который практически завершен в первой половине 1996 года в связи с окончанием подготовительного периода, необходимого для подготовки предприятий сервиса в странах СНГ по обслуживанию озонобезопасной продукции.

Высококвалифицированный инженерный персонал ЗАО «Атлант» имеет в своем распоряжении самое современное оборудование, в том числе систему «Pro-enginner», что способствует проектированию новых моделей в наикратчайшие сроки и новейших технологий.

Сегодня ЗАО «Атлант» представляет собой многопрофильное производство, позволяющее производить бытовые приборы и промышленное оборудование. Владея передовыми технологиями по производству оснастки компрессоров, холодильников и морозильников, (литьевые формы, твердосплавные штампы, специальное технологическое оборудование и др.), проводя большую работу по подготовке производства электроплит и литьевых машин в Барановичах, ЗАО «Атлант» сегодня выпускает 800 000 холодильников и морозильников, 1,5 миллиона компрессоров в год, а также другие товары народного потребления. Завод выпускает экологически чистые, озонобезопасные однокамерные и двухкамерные модели холодильников и морозильников. Все аппараты выполнены в фирменном стиле, отличаются мягкими и плавными формами, оригинальным цветовым решением, экономичностью и бесшумностью при работе, наличием удобных полок и сосудов для хранения различных продуктов и т. п.

От маленького предприятия по изготовлению несложных предметов домашнего обихода до крупнейшего производителя бытовой техники и технологического оборудования современного мирового уровня, обеспечившего выпуск более 16 миллионов холодильников и морозильников 53 моделей — такой путь пройден ЗАО «Атлант», продукция которого приносит радость людям более чем в 40 странах мира.

По мере удовлетворения спроса и роста национального дохода страны технический уровень отечественных холодильников будет постоянно возрастать. В связи с этим необходимо улучшать подготовку и увеличивать число высококвалифицированных специалистов как по производству, так и по ремонту холодильников.

1.2 Теплофизические основы процессов охлаждения и замораживания

Различают два процесса обработки пищевых продуктов холодом: охлаждение и замораживание. Границей, разделяющей эти процессы, является криоскопическая температура, при которой начинается процесс замерзания содержащейся в продукте влаги.

Охлаждение — это процесс, при котором температура пищевых продуктов понижается до температуры, близкой к криоскопической, но не ниже ее. Бытовые холодильники обеспечивают охлаждение пищевых продуктов в пределах 0−8° С. Охлажденные продукты сохраняют свои качества в течение довольно длительного времени. Так, мясо сохраняется в охлажденном состоянии до 20 — 30 дней, рыба — до 10 дней, фрукты и яйца — несколько месяцев.

Охлаждение продуктов происходит по закону теплопроводности твердых тел. В объеме продукта температура в течение времени понижается постепенно от внешних слоев к внутренним. Через некоторое время температура всех частей продукта выравнивается и становится равной температуре внешней охлаждающей среды. Качество и срок сохранности охлажденных продуктов зависят от скорости охлаждения. Скорость охлаждения и количество тепла, которое при этом передается от продукта охлаждающей среде, во времени не постоянны. Для лучшего сохранения продуктов скорость их охлаждения должна быть по возможности наибольшей.

В зависимости от свойств продуктов могут применяться различные охлаждающие среды.

Универсальной охлаждающей средой в бытовых условиях является воздушная среда холодильной камеры домашнего холодильника.

При охлаждении продуктов в воздухе теплообмен происходит путем конвекции, лучеиспускания, а также при испарении влаги с поверхностей продуктов. Испарение влаги приводит к усушке и ухудшению качества большинства пищевых продуктов. С увеличением скорости охлаждения усушка продуктов уменьшается. Недостатком охлаждения продуктов в воздухе является не очень высокая скорость процесса охлаждения. Этот недостаток можно уменьшить, если увеличить скорость циркуляции воздуха в холодильной камере. С этой целью за рубежом некоторые бытовые холодильники проектируют с принудительной системой циркуляции воздуха в холодильной и морозильной камерах. Опыты показали, что с увеличением скорости циркуляции охлаждающего воздуха скорость усушки продуктов возрастает, но еще в большей степени повышается теплоотдача, а, следовательно, сокращается продолжительность охлаждения.

Охлаждение в жидкой среде проходит с большей скоростью, чем в воздухе, но для многих продуктов из-за набухания, обесцвечивания поверхности и других процессов оно не рекомендуется. Для увеличения скорости охлаждения продуктов могут быть также использованы лед и льдосоляные смеси (криогидраты).

Замораживание — это процесс, при котором температура продукта понижается до температуры ниже криоскопической. В результате этого процесса содержащаяся в продукте влага полностью или частично превращается в лед. Продукты, подлежащие длительному хранению, замораживают обычно при температуре окружающей среды -12 °С и ниже. Замороженные продукты имеют большую стойкость вследствие обезвоживания и резкого снижения жизнедеятельности микроорганизмов. В начале процесса замораживания образуются кристаллы, состоящие преимущественно из частиц воды. Вещества, растворенные в соке продукта, остаются в виде жидкости, по мере понижения температуры продукта ниже начальной криоскопической точки количество воды, вымороженной из раствора продукта, возрастает.

Продолжительность замораживания влияет на качество пищевых продуктов после их оттаивания (размораживания). При медленном замораживании в наружных тканях продукта вследствие перераспределения влаги образуются крупные кристаллы льда, повреждающие ткани. При оттаивании такого продукта влага полностью не впитывается внутренними тканями и ее первоначальное распределение в массе продукта не восстанавливается. При быстром замораживании образуется большое число мелких кристаллов льда, распределенных в массе продукта равномерно. При оттаивании такого продукта первоначальные качества его хорошо восстанавливаются. Скорость замораживания увеличивают путем понижения температуры и увеличения интенсивности циркуляции охлаждающей среды.

1.3 Способы искусственного охлаждения

Известно, что температура тела определяется кинетической энергией теплового движения его молекул. Охлаждение тела до температуры окружающей среды происходит естественным (самопроизвольным) путем вследствие теплопередачи, т. е. передачи части кинетической энергии теплового движения молекул тела окружающей среде. В результате такой естественной теплопередачи кинетические энергии двух тел (тела и окружающей среды), а также и температуры их выравниваются.

Среда с более низкой температурой может быть естественной (воздух в естественном состоянии, холодная вода и др.) или искусственной. Если тело охлаждают в искусственно созданной среде ограниченного объема, то такое охлаждение называют искусственным. К искусственному охлаждению прибегают, когда естественное охлаждение не может понизить температуру тела до требуемой величины.

Существует несколько способов искусственного охлаждения среды (камеры) ограниченного объема. Простейшими из них являются способы, когда в охлаждаемую среду ограниченного и теплоизолированного объема вводится (вносится) холодное рабочее вещество. При этом очень часто используют скрытую теплоту плавления рабочих веществ. Например, при внесении в охлаждаемую среду водного льда часть тепла этой среды естественным путем будет передаваться льду и затрачиваться на его плавление, а температура охлаждаемой среды понизится. Самая низкая температура, которая может быть достигнута при этом, ограничена температурой плавления льда, т. е. 0° С. Для получения таким способом температуры ниже 0 °C используют скрытую теплоту плавления льдосоляной смеси. Температура плавления льдосоляной смеси зависит от рода соли и ее количественного содержания во льду. На практике часто используют смесь дробленого льда с технической поваренной солью. При этом самая низкая температура таяния смеси (-21,2° С) достигается при концентрации соли 23,1%.

Таким же простым способом искусственного охлаждения является использование веществ, обладающих большой теплоемкостью. При этом рабочее вещество предварительно охлаждают до требуемого уровня, а затем помещают в охлаждаемую среду малого объема, например сумку термостата. Температура в охлаждаемой среде понижается вследствие поглощения части тепла теплоемким холодным рабочим веществом.

Для охлаждения таким же способом используют явление сублимации — перехода твердого тела (сухого льда) при атмосферном давлении и температуре охлаждаемой среды в газообразное состояние (без промежуточного перехода в жидкую фазу). В качестве рабочего вещества при этом используют углекислоту. Твердую углекислоту получают из газообразной путем конденсации сжатых до высокого давления паров углекислоты и последующего резкого расширения жидкой фазы. При внесении твердой углекислоты в охлаждаемую среду она сублимирует, т. е. переходит непосредственно в парообразное состояние при температуре паров -78,9 °С. Этой температурой и определяется уровень охлаждения, который может быть достигнут при сублимации углекислоты.

Таким образом, с помощью внесения в охлаждаемую среду холодных рабочих веществ можно достичь значительного уровня охлаждения. Однако для поддержания в охлаждаемой среде температуры па постоянном низком уровне в течение длительного времени необходимо иметь большой запас рабочих веществ. Поэтому способы искусственного охлаждения имеют в быту ограниченное применение.

Более широкое распространение получили различные способы машинного охлаждения. Простейшим из таких способов является способ дросселирования (резкого понижения давления) сжатых газов. Если газ при температуре окружающей среды подвергнуть сильному сжатию, а затем обеспечить процесс адиабатического расширения при резком понижении давления, то температура газа понизится и его можно использовать в качестве охладителя. Однако получение низких температур таким способом связано с большими энергетическими затратами. Способ дросселирования имеет широкое применение в технике глубокого охлаждения при сжижении газов.

Одним из способов машинного охлаждения является охлаждение вихревым эффектом. Этот способ охлаждения осуществляется в вихревой трубке Ранка, названной по имени ее изобретателя и представляющей собой цилиндрическую трубку небольшой длины, внутренняя полость которой разделена на две полости диафрагмой с центральным отверстием. Через сопло, расположенное в непосредственной близости от диафрагмы и направленное по касательной к внутреннему диаметру, в трубу подается сжатый воздух температуры окружающей среды. При завихрении воздуха в центре трубы создается разряжение и соответствующее понижение температуры. Холодный воздух с температурой через отверстие диафрагмы выходит в охлаждаемую среду. Значительная часть кинетической энергии завихрения воздуха расходуется на трение в его внешних слоях, вследствие чего воздух в этих слоях нагревается. Нагретый до определенной температуры, воздух выходит в окружающую среду через регулировочный дроссельный вентиль. Термодинамические явления, происходящие в вихревой трубке, весьма сложны и в теоретическом отношении изучены пока недостаточно. Температура холодного и горячего потоков воздуха, выходящих из трубы, зависит от многих факторов, в частности: от конструкции и параметров трубки, от начальных параметров поступающего воздуха (его влажности, температуры и давления), от соотношения масс потоков, регулируемых дроссельным вентилем и др.

Наибольшее распространение в 70-х годах в бытовой холодильной технике получили так называемые паровые холодильные машины (агрегаты) компрессионного и абсорбционного действия. В качестве рабочего вещества (хладагента) в них используются жидкости, кипящие при отрицательных температурах. Принцип действия таких холодильников основан на том, что теплота охлаждаемой среды передается жидкому хладагенту и расходуется на его парообразование при отрицательной температуре. Пары хладагента подаются в теплообменный аппарат, расположенный в окружающей среде, где они отдают поглощенное тепло и превращаются в жидкость. Жидкий хладагент вновь возвращается в охлаждаемую среду и этот круговой процесс повторяется. Таким образом, в этих холодильных машинах рабочее вещество не расходуется, а только циркулирует в герметичной системе, изменяя свое агрегатное состояние. Это позволяет получать необходимое охлаждение в течение длительного времени при небольшом количестве рабочего вещества.

Принципиальное отличие компрессионных паровых холодильных машин от абсорбционных заключается в том, что в первых циркуляция рабочего вещества осуществляется при работе компрессора, а во вторых — вследствие процесса абсорбции (поглощения паров хладагента жидким растворителем) и работы термонасоса (термосифона).

Широкое применение также получило термоэлектрическое охлаждение, основанное на явлении Пельтье. Сущность явления заключается в том, что при пропускании постоянного тока через цепь, состоящую из термоэлементов, одни спаи охлаждаются, поглощая тепло из окружающей среды, а другие нагреваются, отдавая тепло окружающей среде. Таким образом, роль хладагента в термоэлектрическом холодильнике выполняет электрический ток, который переносит тепло от холодных спаев к горячим. Простота процесса охлаждения, а соответственно, и конструкции термоэлектрического холодильника делают термоэлектрическое охлаждение весьма перспективным для применения в быту.

Кроме перечисленных способов искусственного охлаждения имеются и другие способы, но они не рассматриваются, так как не имеют практического применения в холодильниках бытового назначения.

1.4 Классификация холодильников

Бытовые холодильные приборы служат главным образом для хранения скоропортящихся пищевых продуктов в охлажденном или замороженном состоянии и для получения небольшого количества пищевого льда. Основными признаками классификации бытовых холодильных приборов являются: назначение, способ получения холода, способ установки, число камер, способность работать при максимальных температурах окружающей среды, функциональные возможности, конструктивное исполнение.

По назначению холодильные приборы подразделяются на: холодильники, морозильники и холодильники-морозильники.

По способу получения холода различают компрессионные, абсорбционные и термоэлектрические бытовые холодильники. В маркировке холодильников типы холодильных агрегатов обозначаются первыми заглавными буквами: К-компрессионные, А-абсорбционные, Т — термоэлектрические (сейчас ЗАО «Атлант» их не выпускает).

По месту установки различают напольные, настенные, настольные, блочно-встраиваемые.

По области применения различают стационарные (кухонные и комнатные), передвижные (автомобильные) и переносные (термостаты) бытовые холодильники.

По способу установки холодильные приборы подразделяются на: напольные типа шкаф (Ш), напольные типа стол © и напольные типа ларь (Л).

По числу камер холодильные приборы подразделяются: с одной камерой, с двумя камерами (Д), с тремя камерами (Т). Однокамерные холодильники обычно имеют небольшое морозильное отделение, образованное стенками коробчатого испарителя. Температурные режимы морозильного отделения и холодильной камеры в однокамерных холодильниках взаимозависимы и регулируются одной ручкой терморегулятора.

Двухкамерные холодильники в одном шкафу имеют две изолированные друг от друга камеры: морозильную и холодильную. Каждая камера имеет дверь и свой температурный режим, регулируемый терморегулятором. В упрощенном варианте двухкамерного холодильника морозильная камера отделяется от холодильной специальной съемной перегородкой — поддоном. Поддон используется также для удаления воды после оттаивания снежного покрова со стенок испарителя. В днище поддона делается отверстие, закрываемое регулируемой заслонкой. При этом необходимый температурный режим холодильной камеры при одном положении ручки терморегулятора устанавливается заслонкой, которая регулирует естественную циркуляцию воздуха и температуру внутри шкафа.

По способности работать при максимальных температурах окружающей среды холодильные приборы подразделяются на классы: расширенного умеренного — SN; умеренного — N; субтропического — ST; тропического — T. Значения температуры окружающей среды при эксплуатации холодильного прибора указаны в таблице 1.

В зависимости от выполняемых функций холодильники подразделяют на шесть групп сложности, морозильники на две (0 и 1). Группы сложности холодильных приборов приведены в таблице 2.

По конструктивному исполнению холодильные приборы подразделяются на следующие типы:

КШ — холодильники однокамерные в виде шкафа;

КС — холодильники однокамерные в виде стола;

КШД — холодильники двухкамерные в виде шкафа;

КШТ — холодильники трехкамерные в виде шкафа;

МКШ — морозильники в виде шкафа;

КШМХ — холодильники-морозильники комбинированные в виде шкафа.

По международным стандартам холодильники классифицируются:

Холодильники * - отделение с низкой температурой, применяемое для краткосрочного Хранения замороженных пищевых продуктов (сроком около недели).

Температура -6 °С.

Холодильники ** - отделение с низкой температурой, применяемое для хранения замороженных пищевых продуктов сроком средней продолжительности

(около одного месяца). Температура -12 °С.

Холодильники *** - отделение с низкой температурой, применяемое для хранения замороженных продуктов в течение длительного срока (около трех месяцев), а также мороженого и других подобных продуктов.

Температура -18 °С.

Холодильники **** - холодильник / морозильник **** - этот символ указывает на возможность хранения замороженных продуктов при низкой температуре в течение длительного времени, а также замораживать свежие продукты.

Если морозильное отделение не имеет маркировки звездочкой, то получение указанных температур не гарантируется.

2. Компрессионные холодильники

2.1 Общие сведения

Первые компрессионные холодильники были изобретены немецким инженером Линде в 1875 г. и использовались для технических целей. Первые бытовые холодильники этого типа появились у нас в стране в конце 30-х годов. Небольшое количество их под маркой ХТЗ-120 в виде напольного шкафа было выпущено Харьковским тракторным заводом имени Орджоникидзе. По конструктивным показателям холодильник был на уровне лучших образцов того времени. Однако наладить массовое производство холодильников помешала Великая Отечественная война и послевоенный период восстановления разрушенного народного хозяйства. В 1950 г. производство компрессионных холодильников освоил Московский автомобильный завод имени И. А. Лихачева. С этого времени в стране началось производство компрессионных холодильников на многих машиностроительных заводах.

Компрессионные холодильные агрегаты бытовых холодильников с целью увеличения срока службы и сокращения расхода электроэнергии проектируются на холодопроизводительность, значительно превышающую сумму всех теплопритоков в холодильную камеру. Поэтому в нормальных условиях они обеспечивают требуемый уровень охлаждения прерывистым режимом работы. При этом требуемая цикличность работы холодильного агрегата обеспечивается терморегулятором.

В процессе работы холодильника на стенках испарителя собирается сконденсированная влага в виде снежного покрова (снеговой шубы). Для периодического удаления (оттаивания) снеговой шубы бытовые холодильники снабжаются соответствующими устройствами ручного, полуавтоматического или автоматического действия.

Теплоизоляцией заполняют все свободное пространство между стенками холодильной камеры и корпусом, а также между внутренней облицовочной накладкой и обечайкой двери. При плотно закрытой двери теплоизоляция значительно ограничивает теплопритоки в холодильную камеру. Для обеспечения плотного и герметичного закрывания двери по всему периметру внутренней облицовочной накладки устанавливается специальный эластичный уплотнитель в виде открытого баллона особого профиля. Необходимая плотность прилегания уплотнителя по всему периметру двери обеспечивается специальными механическими или магнитными затворами.

2.2 Компрессионные холодильные агрегаты

Холодильные агрегаты бытовых холодильников выполняют роль холодильных машин, т. е. служат для отвода тепла из холодильной камеры и передачи его в более теплую окружающую среду. Агрегат может быть демонтирован из шкафа и заменен другим, предназначенным для холодильников данного типа. Конструкции отдельных узлов и деталей холодильных агрегатов различных холодильников с одной холодильной камерой и дверцей могут несколько отличаться друг от друга.

Холодильный процесс осуществляется следующим образом. При работе мотор-компрессора жидкий хладагент из конденсатора по капиллярной трубке подается в испаритель. При этом давление и температура жидкого хладагента понижаются за счет ограниченной пропускной способности капиллярной трубки и охлаждения холодными парами хладагента, идущими навстречу по всасывающей трубке из испарителя. При температуре -10 -20 °С и давлении 01 ати жидкий хладагент в испарителе кипит, поглощая тепло из холодильной камеры. Чтобы обеспечить постоянное кипение хладагента в испарителе при определенном давлении, холодные пары его отсасываются компрессором через всасывающую трубку. При движении паров к компрессору температура их повышается за счет теплообмена с теплым жидким хладагентом, движущимся по капиллярной трубке, и окружающей средой. При входе в кожух мотор-компрессора температура паров равна примерно 15° С.

Так как температура обмоток электродвигателя и цилиндра компрессора значительно выше 15 °C, то они охлаждаются парами хладагента, что улучшает условия работы электродвигателя и компрессора в герметичном кожухе. Подогретые пары хладагента нагнетаются компрессором в конденсатор, который охлаждается воздухом окружающей среды. При этом давление паров повышается до 8−11 ати в зависимости от температуры окружающей среды. При таком давлении температура конденсации насыщенных паров хладагента становится выше температуры окружающего воздуха, поэтому в последних витках конденсатора пары хладагента превращаются в жидкость. Процесс конденсации паров сопровождается выделением тепла, которое отдается окружающему воздуху. Жидкий хладагент, имеющий температуру на 10−15 °С выше температуры окружающей среды, проходит через фильтр, совмещенный с осушительным патроном, и далее по капиллярной трубке вновь поступает в испаритель. Описанный круговой холодильный процесс работы агрегата повторяется пока работает мотор-компрессор.

Широкое распространение имеют двухкамерные холодильники с раздельным регулированием температурных режимов холодильной и морозильной камер. В этих холодильниках иногда применяют два автономных холодильных агрегата для обеих камер. Однако чаще используют один холодильный агрегат с одним общим компрессором, но с двумя испарителями. Испарители могут соединяться последовательно и параллельно. Верхний испаритель коробчатой формы предназначается для охлаждения морозильной камеры, а нижний плоский — для холодильной. Принцип работы такого холодильного агрегата ничем не отличается от вышеописанного.

По расположению мотор-компрессора в шкафу холодильника различают компрессионные холодильные агрегаты верхнего и нижнего расположения. Агрегаты верхнего расположения конструктивно выполняются более компактно, но с точки зрения общей компоновки в напольных холодильниках они неудобны. Поэтому агрегаты с верхним расположением мотор-компрессора применяются в настенных холодильниках.

Агрегаты с нижним расположением мотор-компрессора, хотя и уступают первым по компактности, в напольных холодильниках обеспечивают уменьшение габаритов шкафа и более удобную компоновку холодильной камеры.

Условия длительной эксплуатации бытовых холодильников и специфические свойства хладагента налагают на конструкцию и изготовление компрессионного холодильного агрегата определенные требования. Основными из этих требований являются: надежная герметичность, отсутствие в системе агрегата воздуха, воды и механических примесей (загрязнений).

Необходимость надежной герметичности агрегата вызывается длительным сроком эксплуатации холодильника, а также следующим обстоятельством. Компрессионные холодильные агрегаты бытовых холодильников заполняются сравнительно небольшим количеством (140 400 г.) фреона-12. Поэтому даже незначительная утечка фреона существенно сказывается на холодопроизводительности и экономичности агрегата. Кроме того, фреон-12 способен проникать через мельчайшие поры в металле.

Надежная герметичность холодильного агрегата обеспечивается тщательным изготовлением отдельных его деталей и узлов, плотным неразъемным соединением их сваркой или твердой пайкой, а также тщательным контролем. Контроль герметичности холодильного агрегата при изготовлении или ремонте осуществляется многократно и различными способами. Предварительная проверка герметичности отдельных узлов и собранного агрегата осуществляется обычно методом опрессовки. В проверяемый узел или агрегат нагнетают сухой воздух или азот под давлением 1018 ати. Затем узел погружают в ванну с водой и по выходящим пузырькам определяют места неплотности, которые чаще всего бывают в соединениях. Окончательно герметичность холодильного агрегата проверяют после заправки его маслом и фреоном. Для этого используют специальный электронный течеискателъ, обнаруживающий утечку фреона до 0,5 г в год.

Наличие воздуха в агрегате резко ухудшает его работу. Неконденсируемый воздух на выходе конденсатора перед капиллярной трубкой создает воздушную пробку, которая препятствует поступлению жидкого фреона в испаритель. Вследствие этого повышается давление в системе агрегата, что влечет за собой увеличение потребляемой мощности и расхода электроэнергии. Наличие воздуха в агрегате приводит также к нежелательному окислению масла и коррозии металлических частей.

Наличие в холодильном агрегате воды даже в самых малых количествах (15−20 мг) может серьезно нарушить его работу или вывести из строя. Вследствие плохой растворимости воды во фреоне она может замерзнуть в капиллярной трубке и прекратить поступление фреона в испаритель. Кроме того, вода вызывает порчу масла, коррозию деталей агрегата, особенно клапанов компрессора, разложение изоляции обмоток электродвигателя, засорение фильтра и т. п. Влагу из агрегата при изготовлении или ремонте удаляют путем тщательной сушки как масла и фреона, так и всего собранного агрегата. Перед сушкой все узлы агрегата обезжиривают, так как оставшееся на поверхности деталей масло при температуре свыше 100° С пригорает, образуя прочную пленку.

Сушат холодильные агрегаты в специальных сушильных шкафах, продувая сухим воздухом. При этом вода, попавшая в агрегат, превращается в пар, который затем удаляется сухим горячим воздухом и вакуумированием.

Механические примеси, попавшие в агрегат извне или образовавшиеся в нем, могут засорить капиллярную трубку и нарушить тем самым нормальную циркуляцию хладагента. Вредное влияние попавших в холодильный агрегат влаги и механических примесей устраняется осушительным патроном и фильтром.

Надежность и долговечность работы компрессионного холодильного агрегата во многом зависит от обеспечения указанных требований. Поэтому изготовление компрессионных холодильных агрегатов требует высокой технической культуры производства.

2.3 Характеристики компрессионных холодильников

2.3.1 Технические характеристики

Техническая характеристика определяет конструктивное качество, экономичность холодильника и позволяет правильно оценить его технические достоинства и недостатки по сравнению с другими холодильниками. Техническая характеристика включает в себя температурные, конструктивные и энергетические показатели. К основным температурным показателям бытовых компрессионных холодильников относятся: средняя температура в камере охлаждения и средняя температура в морозильной камере (отделении).

Средняя температура в камере охлаждения, как и остальные температурные показатели, лимитируется в зависимости от климатических условий эксплуатации холодильника (таблица 1).

Средняя температура в морозильном отделении однокамерного холодильника, как и температура в морозильной камере двухкамерного холодильника, с достаточной точностью может быть определена значением температуры в геометрическом центре отделения или камеры.

К основным конструктивным показателям бытовых холодильников относятся: коэффициент использования объема шкафа, коэффициент использования емкости холодильника, суммарная площадь полок, коэффициент использования занимаемой холодильником площади пола и приведенный вес.

Коэффициент использования объема шкафа К_ш определяется отношением емкости холодильника V к объему шкафа V_ш, определяемому его габаритными размерами.

Величина К_ш зависит от компоновки холодильника и толщины теплоизоляции. Обычно машинное отделение (холодильный агрегат) занимает 15−30% объема шкафа, в зависимости от расположения мотор-компрессора и емкости холодильника. При расположении мотор-компрессора в нише шкафа со стороны задней стенки величина К_ш увеличивается, однако низкое расположение дна камеры охлаждения создает некоторое неудобство при пользовании холодильником. Объем, занимаемый стенками шкафа, зависит от применяемого теплоизоляционного материала. Если теплоизоляция изготовлена из минерального войлока, то объем ее занимает до 40% объема шкафа. Пенополиуретановая теплоизоляция занимает лишь до 15% объема шкафа.

Коэффициент использования емкости холодильника К_х определяется отношением его полезной емкости V_п к полной емкости холодильной камеры V, определяемой ее габаритными размерами.

Величина К_х зависит от формы и расположения испарителя, количества и размеров полок, а также специальных сосудов. Коэффициент использования емкости холодильника составляет 0,85−0,95.

Суммарная площадь полок при одинаковой емкости холодильников определяет возможную степень использования полезной емкости. В суммарную площадь полок включают площадь дна камеры и площади полок дверной панели, но не включают площади полок, высота пространства над которыми менее 10 см в холодильной камере и менее 5 см в дверной панели.

К энергетическим показателям бытовых холодильников относятся: коэффициент рабочего времени, средняя потребляемая мощность, расход электроэнергии, удельная холодопроизводительность и удельные теплопритоки.

Коэффициент рабочего времени определяется отношением рабочего времени в цикле Т_р к полному времени цикла Т_ц, включающему работу и простой холодильного агрегата. Продолжительность (время) цикла при номинальном температурном режиме работы в большинстве холодильников составляет 8−12 мин, т. е. 5−8 циклов в час. Такая периодичность циклов устанавливается, исходя из обеспечения требуемой надежности и долговечности бытовых холодильников.

Потребляемая мощность электродвигателем зависит от типа примененного в холодильнике электродвигателя и компрессора. При цикличной работе холодильного агрегата потребляемая мощность изменяется в течение каждого рабочего периода цикла в зависимости от изменения нагрузки на компрессор, т. е. от соотношения давлений всасывания Р_вс и нагнетания Р_н. соотношении давлений несколько снижается. Снижение это составляет примерно 10−20% в зависимости от продолжительности рабочего периода цикла.

Средняя потребляемая мощность увеличивается с повышением напряжения питающей сети. Она также увеличивается на 10−15% при повороте ручки терморегулятора из крайнего правого положения «Холод» в крайнее левое положение «Вкл» при неизменной температуре наружного воздуха. Это противоречивое, на первый взгляд, обстоятельство объясняется тем, что с повышением температуры и интенсивности кипения хладагента в испарителе коэффициент подачи компрессора (нагрузка) увеличивается.

Расход электроэнергии является основным показателем экономичности работы холодильника. В паспортных данных бытовых холодильников обычно указывается величина номинального расхода электроэнергии при номинальном температурном режиме. С повышением температуры наружного воздуха и понижением температуры в камере охлаждения увеличивается коэффициент рабочего времени и соответственно расход электроэнергии.

Основным показателем надежности бытовых холодильников является параметр потока отказов. Для наиболее распространенных компрессионных холодильников параметр потока отказов должен составлять не более 0,05, т. е. 5% за год в течение гарантийного срока. Эта высокая цифра получена путем статистической обработки фактических данных. Отказы компрессионных холодильников, работающих циклично, вызываются чаще всего неисправностями элементов автоматики (терморегуляторов и пускозащитных реле), поскольку они имеют большое число срабатываний (включений и выключении). Так, при четырех циклах работы компрессора в час терморегулятор и пусковое реле за 15 лет работы срабатывают более 500 000 раз. Эта величина и определяет требуемую долговечность.

Долговечность бытового холодильника определяется суммарным временем его работы при нормальном режиме и условиях эксплуатации без существенного снижения основных параметров с учетом всех экономически оправданных ремонтов. Основной рабочей группой компрессионных холодильников является холодильный агрегат, который с целью увеличения срока службы холодильника работает циклично. Поэтому долговечность холодильного агрегата при среднем значении времени работы в цикле 0,4, исходя из срока службы холодильника 15 лет, должна быть не менее 50 000 ч.

Бытовой холодильник практически находится в непрерывном пользовании, поэтому и долговечность его определяется общим временем эксплуатации, т. е. установленным сроком службы 15−20 лет.

Основную роль в повышении надежности и долговечности бытовых холодильников призваны играть конструкторы и технологи производства, которые должны обеспечить рациональное конструктивное решение быстроизнашивающихся элементов и качественное их изготовление.

Объем и стоимость ремонтных работ характеризуют затраты на ремонт холодильников в течение всего срока службы. На бытовые холодильники не распространяется система планово-предупредительного ремонта (как на оборудование предприятий), поэтому они ремонтируются внепланово после каждого отказа в работе. Количество и степень тяжести отказов зависят от типа холодильника (компрессионный или абсорбционный), условий его эксплуатации, качества изготовления и произведенного ремонта. Ремонт компрессионных холодильников более дорогой, чем абсорбционных, так как требует применения большого количества разнообразного оборудования и высокой квалификации мастеров-ремонтников.

Безопасность использования является важным требованием, предъявляемым к бытовым холодильникам. Так как в бытовом холодильнике хранятся пищевые продукты, то материалы, из которых он изготовлен, и покрытия, соприкасающиеся с продуктами, должны быть устойчивы к влаге, не токсичны, не должны передавать запахи продуктам. Кроме того, все материалы должны быть разрешены для использования в производстве Санитарно-эпидемиологической службой Министерства здравоохранения. Конструкция камер и полок холодильника должна быть удобной для мойки. Холодильная камера емкостью 100 л и выше должна быть хорошо освещена защищенной от возможных ударов электролампой. Дверь холодильника должна легко открываться толчком изнутри и запираться так, чтобы дети не могли ее открыть. Холодильные агрегаты компрессионных и особенно абсорбционных холодильников, заполняемых вредным хладагентом, должны быть герметичными и не иметь разъемных соединений.

Бытовые холодильники должны быть электробезопасными. Все токоведущие части должны быть надежно защищены от случайного прикосновения, изоляция проводов должна иметь сопротивление не менее 10 МОм и выдерживать без пробоя напряжение 1500 В в течение 1 мин.

2.3.2 Потребительские характеристики

Потребительские характеристики определяют приемлемость данного холодильника для потребителя с точки зрения его эстетических требований к форме, цвету, качеству внешней отделки и т. п. Очевидно, что все эти качества должны отвечать современным требованиям технической и художественной эстетики. Кроме того, к потребительским характеристикам вполне можно отнести технико-экономические показатели, а также габаритные размеры холодильника, поскольку они определяют удобство размещения его в интерьере.

В процессе конструирования бытовых холодильников не всегда удается найти решения, удовлетворяющие все перечисленные требования, поскольку некоторые из них противоречат друг другу. Например, требования прочности и жесткости конструкции противоречат требованию снижения веса, требования увеличения степени автоматизации — требованию снижения стоимости и т. д.

Основными направлениями совершенствования конструкций компрессионных холодильников являются:

— уменьшение габаритных размеров компрессора и увеличение его производительности, надежности и долговечности;

— автоматизация системы оттаивания испарителя;

— уменьшение толщины теплоизоляции и увеличение коэффициента использования шкафа;

— рациональное распределение и регулирование температуры и влажности воздуха внутри холодильной камеры;

— совершенствование внутренней конструкции и улучшение внешнего вида холодильника;

— увеличение средней емкости холодильника;

— рациональное конструирование двухкамерных холодильников и увеличение их производства;

— совершенствование средств автоматики (терморегуляторов и пускозащитных реле) с целью снижения стоимости, повышения надежности и долговечности холодильника.

3. Абсорбционные холодильники

3.1 Общие сведения

Абсорбционные холодильные машины, как и компрессионные, относятся к паровым, поскольку процесс охлаждения в них осуществляется за счет парообразования хладагента при его кипении в испарителе.

В абсорбционных холодильниках в отличие от компрессионных круговой процесс осуществляется не одним рабочим веществом, а рабочей смесью веществ (раствором). Одним компонентом раствора является хладагент, другим — поглотитель (абсорбент). Причем, эти компоненты при одном и том же давлении имеют значительную разницу в температурах кипения. Крепкий раствор хладагента в абсорбенте за счет какого-либо источника тепла выпаривается. Концентрированные пары хладагента конденсируются и подаются в испаритель, а образовавшийся после выпаривания слабый раствор поступает в абсорбер. Образующиеся в испарителе пары хладагента также поступают в абсорбер, где они поглощаются (абсорбируются) слабым раствором. Образовавшийся в абсорбере крепкий раствор термонасосом подается в кипятильник. Таким образом, в малых абсорбционных холодильниках круговой процесс осуществляется, как правило, за счет тепловой энергии, а не механической, как в компрессионных. Различают абсорбционные холодильники периодического и непрерывного действия.

В работе абсорбционных холодильников периодического действия различают два периода: период зарядки и период разрядки (рабочий). В эти два различные по продолжительности периода происходят противоположные по характеру процессы, которые вместе образуют (замкнутый) круговой холодильный цикл.

В период зарядки холодильника к крепкому раствору подводится тепло Q_в, под действием которого происходит процесс выпаривания концентрированного хладагента. При этом концентрированный хладагент (пары раствора с очень малым содержанием поглотителя) образуется за счет значительной разницы в температурах кипения хладагента и поглотителя. Концентрированные пары хладагента поступают в промежуточный сосуд, где они охлаждаются холодной водой, налитой во внутренний сосуд, и конденсируются. Когда крепкий раствор почти весь выпарится, источник тепла от него отводится, а когда концентрированные пары хладагента сконденсируются в промежуточном сосуде, охлаждающая вода из внутреннего сосуда сливается. На этом период зарядки абсорбционного холодильника заканчивается. Внутренний сосуд наполняется продуктами, подлежащими хранению в охлажденном состоянии, и с этого времени начинается второй — рабочий период. В рабочий период концентрированный жидкий хладагент постепенно испаряется за счет тепла, поглощаемого из внутреннего сосуда. При этом температура во внутреннем сосуде понижается до определенного уровня, зависящего от количества теплопритоков во внутренний сосуд и от температуры кипения концентрированного хладагента.

Образующиеся в процессе постепенного испарения пары концентрированного хладагента поступают во внешний сосуд, где они поглощаются слабым раствором. Процесс абсорбции продолжается до тех пор, пока весь жидкий хладагент испарится, а раствор опять станет крепким. По продолжительности рабочий период (разрядка) абсорбционного холодильника длится в 8−10 раз больше периода зарядки.

Значительно большее распространение в быту получили абсорбционные холодильники непрерывного действия. Принцип работы их заключается в следующем.

Крепкий раствор постоянно нагревается до температуры кипения каким-либо источником тепла (электрическим, газовым и др.). Так как температура кипения хладагента значительно ниже температуры кипения растворителя (абсорбента), то в процессе выпаривания крепкого раствора из кипятильника выходят концентрированные пары хладагента (с небольшим количеством растворителя). На пути движения к конденсатору концентрированные пары хладагента проходят специальный теплообменный аппарат, называемый дефлегматором. В дефлегматоре происходит частичная конденсация концентрированных паров. При этом образовавшийся конденсат стекает в слабый раствор, выходящий из кипятильника, а более чистые от растворителя (более концентрированные) пары хладагента поступают в конденсатор. Высококонцентрированный жидкий хладагент из конденсатора поступает в испаритель, где он закипает при отрицательной температуре, отбирая тепло из холодильной камеры. Слабый раствор из кипятильника поступает в абсорбер, где он охлаждается окружающей средой до температуры начала абсорбции. Выходящие из испарителя пары хладагента также поступают в абсорбер, навстречу движущемуся охлажденному слабому раствору. В абсорбере происходит процесс поглощения (абсорбции) паров хладагента слабым раствором. При этом выделяется некоторое количество теплоты абсорбции (смешения) в окружающую среду. Образовавшийся в абсорбере крепкий раствор с помощью термонасоса подается в кипятильник.

Такая циркуляция раствора и хладагента осуществляется непрерывно, пока работает кипятильник и термонасос, обогреваемые одним источником тепла.

Таким образом, в абсорбционном холодильном аппарате непрерывного действия роль всасывающей части механического компрессора выполняется абсорбером, а нагнетательной — термонасосом.

Для повышения эффективности холодильного цикла абсорбционной холодильной машины используют также теплообменники, жидкостные и паровые, которые сокращают непроизводительные потери тепла.

3.2 Абсорбционные холодильные аппараты

3.2.1 Общие вопросы конструирования

При конструировании стремятся все необходимые энергетические (тепловые) затраты, учтенные и не учтенные расчетом, свести к минимуму. С этой целью компоновку отдельных частей и их взаимное расположение проектируют так, чтобы обеспечить естественную циркуляцию раствора и парогазовой смеси, а также удаление неиспарившейся части раствора из испарителя. Так, конденсатор располагают в верхней части аппарата, чтобы жидкий хладагент поступал в испаритель самотеком. Затем (по вертикали) располагают испаритель и абсорбер с таким расчетом, чтобы остающаяся неиспарившейся часть раствора (флегма) из испарителя непрерывно стекала самотеком в абсорбер. Кипятильник, как правило, располагают несколько выше самой верхней точки змеевика абсорбера, чтобы слабый раствор из кипятильника стекал в абсорбер также самотеком. Аккумулятор водорода обычно размещают в верхней части аппарата.