UNIVERSITATEA “DUNĂREA DE JOS” GALAŢIFACULTATEA DE AUTOMATICĂ, CALCULATOARE, INGINERIE

ELECTRICĂ SI ELECTRONICĂ

Domeniul: INGINERIE ELECTRICĂSpecializarea: ELECTROMECANICĂDisciplina: ECHIPAMENTE ELECTROCASNICE

PROIECT

FRIGIDERE SI CONGELATOARE

Profesor Îndrumător: Student:

Ș.l.drd.ing. M.Oancă Manea Alexandru

2012-2013

Cuprins

1

Capitolul 1. Noţiuni introductive………………………………………………....………3

1.1 Istoric…………………………………………………………...….…….3

1.2 Principiul de funcţionare………………………………………....…….4

1.3 Cicluri frigorifice………………………………………………....……..6

Capitolul 2. Aparatele componente ale instalaţiilor frigorifice.......................................9

Capitolul 3. Construcţia

frigiderului.......................................................................................14

3.1 Capsula agregatului frigorific...............................................................16

3.2 Condensatorul.........................................................................................18

3.3 Filtrul.......................................................................................................21

3.4 Tubul capilar..........................................................................................22

3.5 Vaporizatorul..........................................................................................22

Capitolul 4. Schema electrică a unui frigider.................................................................24

Capitolul 5. Clasificare, tipuri de frigidere şi congelatoare..........................................27

Capitolul 6. Modele de frigidere şi congelatoare............................................................29

Bibliografie……………………………………………………………………………….......31

2

Capitolul 1. Noţiuni introductive

1.1. Istoric

Frigiderul, sau mai exact, posibilitatea de a păstra la temperaturi scazute gheaţa

necesară răcirii alimentelor, a constituit o preocupare straveche a oamenilor. Inainte de anul

1000 I.C., chinezii tăiau si stocau gheaţa ca sa o folosească pentru păstrarea alimentelor.

500 de ani mai târziu, egiptenii si indienii faceau gheaţa in nopţile friguroase lăsând apa in

vase de ceramică.

Primele camere de pastrare a gheţii erau reprezentate de nişte găuri săpate in pămant,

captuşite cu lemn si umplute cu gheaţa sau zăpadă. Acestea au fost pentru mult timp primele

frigidere din istorie. Istoricul fluidelor frigorifice începe în anul 1834, când americanul

Jacob Perkins brevetează o maşină frigorifică funcţionând prin comprimare mecanică de

vapori, utilizând ca agent frigorific oxidul de etil. Utilizarea unei asemenea maşini s-a

dovedit rapid limitată de nivelul ridicat de inflamabilitate al acestui agent.

În 1876 Carl von Linde, datorită utilizării amoniacului ca agent frigorific,

permite adevărata dezvoltare a instalaţiilor frigorifice prin comprimare mecanică de vapori.

În 1880, introducerea unui nou agent frigorific, anhidrida carbonică, reprezintă începutul

utilizării instalaţiilor frigorifice pentru îmbarcarea la bordul navelor a produselor alimentare.

În 1920, prin utilizarea anhidridei sulfuroase şi a clorurii de metil, apar primele maşini

frigorifice de uz casnic sau comercial.

Începând din 1930, apar primele hidrocarburi fluorurate şi clorurate (CFC). Datorită

caracteristicilor foarte interesante din punct de vedere termodinamic şi datorită marii

lor stabilităţi atât termice cât şi chimice, utilizarea acestora va aduce o ameliorare considerabilă

atât a fiabilităţii cât şi a siguranţei în funcţionare a instalaţiilor frigorifice cu compresie

mecanică. Aşa se explică de ce în comparaţie cu amoniacul şi clorura de metil, aceste

substanţe poartă denumirea de agenţi frigorifici de siguranţă.

3

Fig. 1.1 Frigidere „Monitor Top” produse de General Electric in 1927

În numeroase ţări, pe lângă denumirea de freoni, agenţii frigorifici pot fi întâlniţi şi sub

diverse denumiri comerciale, care pentru acelaşi produs diferă de la ţară la ţară şi de la un

producător la altul. R12 de exemplu, este numit Forane 12 (denumirea comercială a Uzinei

Kuhlmann din Franţa), Flugene 12 (denumirea comercială a firmei Pechine Saint-Gobain

din Franţa), sau Genetron 12 (denumirea comercială a societăţii Allied Chemical din

S.U.A.). În unele publicaţii ştiinţifice, chiar şi denumirea de freoni, pentru desemnarea

agenţilor frigorifici, este considerată comercială.

1.2. Principiul de functionare

Sunt maşini termice care au rolul de a prelua căldură de la un mediu având

temperatura mai scăzută şi de a o ceda unui mediu având temperatura mai ridicată. Mediul

cu temperatura mai scăzută, de la care se preia căldură este denumit sursa rece, iar mediul

cu temperatura mai ridicată, căruia i se cedează căldură, este denumit sursa caldă. Deoarece

au capacitate termică infinită, temperaturile surselor de căldură rămân constante chiar

dacă acestea schimbă căldură.

4

Fig. 1.2 Schema energeti c ă a instalaţiilor frigorifice şi a po m pelor de că ldu ră

Mediul cu temperatura mai scăzută, de la care se preia căldură este denumit sursa

rece, iar mediul cu temperatura mai ridicată, căruia i se cedează căldură, este denumit sursa

caldă. Deoarece au capacitate termică infinită, temperaturile surselor de căldură rămân

constante chiar dacă acestea schimbă căldură

Conform principiului doi al termodinamicii, pentru transportul căldurii, în condiţiile

prezentate, este necesar un consum de energie, notat cu P.

În cazul instalaţiilor frigorifice, sursa rece se găseşte sub temperatura mediului

ambiant, iar procesul de coborâre a temperaturii sub această valoare, este denumit răcire

artificială.

Agentul de lucru, care evoluează în aceste instalaţii, este denumit agent frigorific.

Pentru a putea să preia căldură de la sursa rece, agentul frigorific trebuie să aibă

temperatura mai mică decât aceasta.

În timpul preluării de căldură de la sursa rece, agentul frigorific se poate comporta în

două moduri diferite:

- se poate încălzi mărindu-şi temperatura;

- poate să-şi menţină temperatura constantă

Cele două posibile variaţii de temperatură (t) a agentului de lucru, de-a lungul

suprafeţelor de schimb de căldură (S), sunt prezentate în figurile 1.2 şi 1 .3. Cu tr a fost

5

notată temperatura sursei reci, iar săgeţile reprezintă sensul transferului termic (de la sursa

rece la agentul frigorific).

Este evident că menţinerea constantă a temperaturii agentului frigorific în timpul

preluării de căldură, este posibilă numai în condiţiile în care se produce transformarea stării de

agregare şi anume vaporizarea.

Fig. 1.3 Încălzirea agentului de lucru în Fig. 1.4 Absorbţia de căldură de la sursa

timpul preluării de căldură rece, cumenţinerea constant a

temperaturii

1.3 Cicluri frigorifice

1.3.1 Ciclul frigorific teoretic

Detentorul în care se realizează destinderea adiabatică a ciclului ideal, este o maşină

foarte complexă din punct de vedere constructiv, indiferent dacă prezintă cilindri în care

pistoanele sub acţiunea agentului de lucru furnizează energie mecanică sistemului bielă-

manivelă, sau dacă este o turbomaşină cu palete montate în rotor. În plus, lucrul mecanic

obţinut în detentor are o valoare destul de scăzută, deoarece titlul vaporilor care se destind,

este foarte redus, deci agentul de lucru se găseşte preponderent în stare de lichid, iar acesta

fiind incompresibil, furnizează puţină energie mecanică prin destindere.

În consecinţă, complexitatea constructivă a detentorului nu este justificată de lucrul

mecanic obţinut, redus ca valoare, iar acest aparat a fost înlocuit în instalaţiile frigorifice

comerciale, de un dispozitiv mult mai simplu din punct de vedere constructiv, denumit

ventil de laminare, sau ventil de reglaj.

6

În ventilul de laminare, notat cu VL pe figura 1.5, asemănător din punct de vedere

constructiv cu un robinet, sau cu o diafragmă, care prezintă o secţiune de curgere îngustată,

reglabilă sau nu, se realizează un proces de laminare adiabatică. Presiunea scade de la

presiunea de condensare pk, în amonte de ventilul de laminare, până la presiunea de

vaporizare p0, în aval de acest aparat. Procesul este adiabatic, pentru că se desfăşoară fără

schimb de căldură cu mediul ambiant şi deoarece nici nu se produc interacţiuni cu exteriorul

sub formă de lucru mecanic tehnic. În aceste condiţii este evident că laminarea se desfăşoară

cu menţinerea constantă a entalpiei.

Fig.1.5 Schema unei instalaţii frigorifice

Ireversibilităţile interne ale procesului de laminare adiabatică: frecări, turbionări,

omogenizări şi altele, determină creşterea entropiei agentului de lucru. Creşterea entropiei

poate fi explicată şi prin faptul că lucrul mecanic de destindere se transformă prin frecare în

căldură, iar aceasta este înglobată de agentul frigorific, determinând creşterea entropiei. În

unele maşini frigorifice, în special cele de puteri frigorifice reduse, destinderea se realizează

într-un dispozitiv chiar mai simplu şi anume un tub capilar lung şi de secţiune redusă. Aici

scăderea presiunii se realizează tot datorită particularităţii curgerii. Aceasta este foarte

complexă şi de regulă se studiază experimental, modelarea matematică fiind dificilă. Din punct

de vedere termodinamic, transformarea din tubul capilar este considerată tot o laminare

adiabatică.

Pentru ventilul de laminare, sau tubul capilar se utilizează uneori în practica exploatării

instalaţiilor frigorifice, în mod abuziv şi incorect tot denumirea de detentor, impusă de firmele

producătoare, care le numesc astfel.

Procesul de comprimare al ciclului Carnot inversat are loc în domeniul vaporilor

umezi, iar reglajul maşinii frigorifice, astfel încât comprimarea să se termine exact pe curba

vaporilor saturaţi, este practic imposibil. Prezenţa picăturilor de lichid în cilindrul

7

compresorului C este nedorită, deoarece dacă acesta nu vaporizează complet şi rămâne în

spaţiul mort la sfârşitul cursei de comprimare, poate să provoace aşa numitele lovituri

hidraulice, iar acestea pot deteriora unele părţi componente ale compresorului, în special

supapele, care prezintă cea mai redusă rezistenţă mecanică. Din acest motiv, în maşinile şi

instalaţiile frigorifice, procesul de comprimare se desfăşoară în domeniul vaporilor

supraîncălziţi, ceea ce are ca efect creşterea siguranţei în funcţionare, a compresorului.

În figura 1.5 este prezentată schema instalaţiei frigorifice funcţionând după ciclul

teoretic, în domeniul de vapori umezi, iar în figurile 1.6 şi 1.7 este redat în diagramele T-s,

respectiv lgp-h, ciclul teoretic în domeniul de vapori umezi.

Fig. 1.6 Ciclul frigorific

teoretic. Diagrama T-s

Fig. 1.7 Ciclul frigorific

teoretic. Diagrama lgp-h

Analizând diagramele în care a fost reprezentat ciclul frigorific teoretic, se constată

uşor, că la ieşirea din compresor, agentul frigorific are o temperatură mai mare decât cea de

condensare, considerată egală cu a mediului ambiant. Deoarece această temperatură este

înregistrată la ieşirea din compresor, poartă şi denumirea de temperatură de refulare W = h ;

Tref = T2.

8

Capitolul 2. Aparatele componente ale instalaţiilor frigorifice

Cele mai simple maşini frigorifice, ca cea prezentată în figura 1.9, funcţionează după

ciclul teoretic prezentat anterior, cu precizarea că există anumite diferenţe între temperaturile

surselor de căldură şi temperaturile agentului frigorific din vaporizator şi condensator. În

continuare se vor prezenta mai detaliat cele patru aparate componente care nu pot să lipsească

din maşinile frigorifice.

Fig. 1.8 Schema unei maşini frigorifice simple, de putere frigorifică redusă

În figura 1.10 este reprezentat în secţiune un compresor frigorific. Se poate observa motorul electric 1, al cărui rotor 2 se continua cu arborele cotit. Este reprezentat şi sistemul bielă-manivelă cu bielele 3 şi pistoanele 4. Aspiraţia vaporilor se realizează prin supapele de aspiraţie 5 la coborârea pistoanelor, iar refularea prin supapele de refulare 6 la urcarea pistoanelor.

Fig. 1.9 Compresor frigorific

9

Vaporii calzi refulaţi din compresor ajung în condensator (reprezentat în culoarea

roşie), acesta fiind poziţionat în schema instalaţiei ca în figura 1.11. Pe diagramele din figurile

1.3 şi 1.4 se observă cum în acest aparat, se produce întâi de supraîncălzirea vaporilor şi apoi

condensarea propriu-zisă.

Fig1.10 Locul condensatorului în schema instalaţiei

Din punct de vedere constructiv, figura 1.11 prezintă un condensator ale cărui

serpentine schimbătoare de căldură sunt răcite cu aer. Se observă că există şi nervuri pentru

extinderea suprafeţei şi intensificarea transferului termic. Aerul este circulat forţat cu

ajutorul unui ventilator. Există şi construcţii de condensatoare răcite cu apă, de tip

multitubular, ca cel din figura 1.12 sau mixt, cu apă şi aer, ca în figura 1.13.

Fig.

1.11

Condensator multitubular

orizontal racit cu apa Fig. 1.12 Condensator cu răcire mixtă (apă şi aer)

10

Dispozitivul de destindere este ventilul de laminare , având rolul de a reduce

presiunea lichidului până la valoarea presiunii de vaporizare, aşa cum se observă şi în

figura 1.14. În instalaţiile de putere frigorifică mică, acest dispozitiv este înlocuit

adesea de tuburile capilare

Fig. 1.13 Reducerea presiunii în ventilul de laminare

Fig. 1.14 Dispozitivul de laminare in schema instalatiei

Poziţia dispozitivului de laminare (reprezentat colorat) în schema instalaţiei

este indicată în figura 1.15

11

Datorită secţiunii interioare mici şi lungimii mari a capilarului, respectiv datorită

secţiunii îngustate prezente în ventilul de laminare, în timpul curgerii se produce căderea

de presiune de la pk la p0, sugerată de manometrele montate la intrarea şi ieşirea

ventilului de laminare. Odată cu reducerea presiunii, agentul frigorific ajunge în

domeniul vaporilor umezi, iar la ieşirea dispozitivului de laminare, se obţine un

amestec de lichid şi vapori saturaţi la presiunea de vaporizare, în care predomină

lichidul, titlul acestor vapori fiind în jur de 15…25%.

În figura 1.16 este prezentat locul de amplasare a vapor i za t oru l u i (reprezentat în

culoarea albastră), în care se realizează efectul util al instalaţiei. Lichidul aflat la

temperatură redusă, sub cea a mediului ambiant, în timp ce îşi schimbă starea de agregare

răceşte în acest caz aer, dar este posibil să se răcească şi apă sau alte lichide, respectiv

gaze sau chiar substanţe solide. Din punct de vedere constructiv vaporizatoarele răcitoare

de aer se aseamănă cu condensatoarele răcite cu aer, fiind realizate dintr-o serpentină

pe care se montează nervuri.

Dacă vaporizatorul funcţionează sub 0°C atunci pasul dintre nervuri va fi mult

mai mare decât la condensator, pentru a permite şi depunerea de brumă sau gheaţă, fără

a obtura spaţiul de curgere a aerului circulat forţat de către ventilator. Evident, în

acemenea cazuri, este necesară decongelarea periodică a vaporizatorului, proces denumit

şi degivrare.

Fig. 1.15 Locul vaporizatorului în schema instalaţ iei

12

Vaporizatoarele pot avea diverse construcţii, în funcţie de tipul procesului de răcire pe

care îl realizează. În figura 1.17 este prezentat un vaporizator pentru răcirea aerului, iar în

figura 1.18 unul imersat într-un bazin pentru răcirea apei.

Fig. 1.16 V a p o r i za to r p e n t r u r ă c i r e a a e rului Fig. 1.17 Vaporizator pentru răcirea ape

13

Capitolul 3. Construcţia frigiderului

Fig. 1.18 Schema instalaţiei frigorifice a frigiderului

Schema instalaţiei prezentată aparţine unui frigider. Aceasta se compune după cum se vede şi în imagine din :

1. capsulă agregat frigorific cu: EM - electromotor, Cp - compresor frigorific;

2. colector de aspiraţie;

2’ racord de umplere;

3. colector de refulare;

4. condensator;

14

5. filtru impurităţi şi deshidrator;

6. tub capilar;

7. subracitor generativ;

8. vaporizator.

Astfel, grupul electrocompresor (EM şi Cp) este montat într-o carcasă etanşă,

capsula agregatului frigorific, poziţia 1. Pentru a face posibilă montarea

electrocompresorului capsulă se realizează din două componente: carcasa superioară,

capacul capsulei şi carcasa inferioară, baia de ulei a capsulei, sudate între ele. Aparatele

schimbătoare de căldură ale instalaţiei: condensatorul, poziţia 4 şi vaporizatorul, poziţia

8, sunt racordate la capsula agregatului frigorific prin lipire, cu alamă sau cu argint, prin

intermediul colectoarelor de aspiraţie, poziţia 2 şi respectiv de refulare, poziţia 3. Pentru

umplerea agregatului cu ulei şi agent frigorific, pe capsulă este prevăzut un racord

special, poziţia 2'.

Laminarea agentului frigorific se realizează folosind o ţeavă cu un diametru

interior de mici dimensiuni, numit tub capilar, poziţia 6. Pentru evitarea obturării tubului

capilar cu particule antrenate mecanic sau prin formarea de dopuri de gheaţă, între

serpentina condensatorului şi tubul capilar se montează un filtru de impurităţi şi

deshidrator, poziţia 5. Pentru creşterea performanţei instalaţiei frigorifice se procedează

la subracirea agentului frigorific, la trecerea lui prin tubul capilar, subrăcire ce are loc în

subracitorul regenerativ, poziţia 7, realizat prin montarea tubului capilar prin interiorul

colectorului de aspiraţie.

Până în 1990, în instalaţia frigorifică a frigiderului s-a folosit ca agent frigorific

freonul RI2, iar în ultimii ani, conform convenţiilor internaţionale privind folosirea unor

agenţi frigorifici mai ecologici, se foloseşte freonul R134a.

În continuare vor fi analizate constructiv şi funcţional principalele părţi componente ale

instalaţiei frigorifice ce echipează acest frigider casnic.

15

3.1. Capsula agregatului frigorific

Compresorul frigorific (Cp) aspiră un amestec de vapori de agent frigorific şi

ulei din interiorul capsulei şi îl refulează pe colectorul de refulare (3). Acest colector,

fiind singura legătură rigidă a ansamblului electrocompresor cu capsula agregatului,

pentru a atenua vibraţiile electrocompresorului ce se transmit prin el, acesta se realizează

sub forma unei serpentine arcuite (litera M). Tot pentru a atenua vibraţiile ce se transmit

instalaţiei, electrocompresorul se fixează pe baia de ulei prin intermediul a trei arcuri

elicoidale, echidistanţe, cu rol de şuruburi elastice, iar capsula agregatului frigorific este

fixată pe rama metalică a frigiderului prin intermediul a patru suporţi de cauciuc, cu

şuruburi.

Pentru a evita pătrunderea aerului umed şi respectiv pierderile de agent frigorific

şi de ulei capsula agregatului frigorific este etanşă. Etanşarea capsulei se face prin

asamblarea nedemontabilă, prin sudare pe contur a carcaselor capsulei agregatului

frigorific, după ce în prealabil a fost montat electrocompresorul pe baia de ulei.

Alimentarea cu energie electrică a electrocompresorului, în condiţiile asigurării etanşări

capsulei, se face folosind contacte de trecere ermetice, montate în peretele băii de ulei.

3.1.1 Electromotorul (EM) de antrenare al compresorului frigorific este un

electromotor monofazic, asincron cu rotor în scurtcircuit, cu doi poli, de curent alternativ,

cu tensiunea de 220 V şi frecvenţă de 50 Hz, care funcţionează cu o turaţie între 2800 şi

3000 rpm. El funcţionează în interiorul capsulei agregatului frigorific, în mediu de freon

şi ulei, dar fără conţinut de umiditate. Din această cauză el trebuie realizat într-o variantă

constructivă simplă şi sigură, din materiale care nu interacţionează chimic cu freonul şi

uleiul de ungere, rezistent la temperaturi ridicate.

Pentru a rezolva problema pornirii, respectiv pentru a scoate din repaus rotorul

electromotorului, la pornite, cu ajutorul unei bobine secundare montate geometric

decalat, pe stator, cu 90 faţă de bobina principală, se generează un câmp magnetic decalat

cu 90 faţă de câmpul magnetic principal. Bobinele statorului sunt realizate din fir de

cupru emailat, cu diametrul de 1 - 1,5 mm, pentru bobina principală şi, respectiv, cu

diametrul de 0,5 mm, pentru

16

bobina secundară. Pentru electrocompresorul cu puterea de 1/6 CP, rezistenţa bobinei

principale este de 15,74 I Ω iar cea a bobinei secundare de 49 I Ω.

3.1.2 Compresorul frigorific (Cp) al agregatului frigiderului este un compresor cu

piston orizontal (CFO), monocilindric, cu mecanism culisant, amplasat în partea

superioară a capsulei agregatului frigorific, montat peste electromotor. Pentru

electrocompresorul cu puterea de 1/6CP, compresorul frigorific are o cilindree de 6,06

cm3 , (D=27 mm şi S=10,58 mm). Pistonul C.F.O. este fără segmenţi; astfel, pentru a

asigura etanşarea lui în cilindru lungimea suprafeţei de contact dintre cele două piese este

mare iar ajustajul alunecător se realizează prin rodare reciprocă şi împerecheate.

Distribuţia CFO este cu supape de tip lamelar, în contra curent. Ungerea părţilor

în mişcare ale electrocompresorului frigorific (lagărul de sprijin al CFO şi lagărele

electromotorului, culisa şi piston) se face cu ulei, preluat din baia de ulei printr-un canal

de ungere în spirală practicat în arborele electrocompresorului.

Astfel, prin rotirea arborelui (3000 rpm), sub acţiunea forţei centrifuge, uleiul se

ridică prin acest canal asigurând ungerea sub presiune a lagărelor, iar de aici mai departe,

prin fusul excentric al manivelei, jetul de ulei loveşte capacul capsulei frigorifice, şi

imprastiindu-se asigură ungerea prin ceaţă de ulei a culisei pistonului.

Schema compresor frigorific:

1 ) manivelă;

2 ) culisă;

3 ) glisieră (ghidaj);

4 ) piston;

5 ) cilindru;

PMI - punct mort interior;

PME - punct mort exterior

D - diametru cilindru;

17

Fig. 1.19 Schema sistemului de distribuţie a compresorului frigorific

Schema sistemului de distribuţie a compresorului frigorific

1 ) garnitura supapei de aspiraţie (foarte subţire I´=0,5 mm);

2 ) lamela supapei de aspiraţie;

3 ) placa supapelor;

4 ) lamela supapei de refulare;

5 ) garnitura supapei de refulare; (mai groasă I´=2 mm)

6 ) umăr (bosaj) limitator cursă lamelă supapă de refulare;

7 ) degajare pt. asigurare cursă lamelă supapă de aspiraţie;

8 ) cilindru;

9 ) piston.

3.2. Condensatorul instalaţiei frigorifice a frigiderului este un schimbător de

căldură prin suprafaţa care asigură răcirea şi condensarea vaporilor fierbinţi de agent

frigorific refulaţi de compresor, folosind ca agent de răcire aerul ambiant, în circulaţie

liberă. El se află amplasat în spatele frigiderului şi este vopsit în negru pentru a asigură

18

evacuarea căldurii şi prin radiaţie. Iniţial condensatorul frigiderului a fost realizat, din

două foi de tablă de aluminiu lipite prin presare, cu tehnologia „Rool Bond" ( figura 1.22)

1 ) foaie inferioară, din tablă aluminiu;

2 ) strat din pulbere de grafit;

3 ) foaie superioară, din tablă aluminiu;

4 ) racord aer comprimat;

5 ) masă fixă presă;

6 ) falcă mobilă presă.

Fig. 1.20 Schema tehnologie „Rool Bond"

Realizarea unui schimbător de căldură după această tehnologie presupune

următoarele etape consecutive:

Etapa 1: Peste foaia inferioară din tablă de aluminiu, poziţia 1, fixată pe masa unei prese,

cu ajutorul unui sistem automat şi al unui tipar, se presară pulbere de grafit respectând

forma viitoarei serpentine, poziţia 2. Peste foaia inferioară, astfel pregătită, se aşează

foaia superioară, poziţia 3;

Etapa 2: Falca mobilă a presei, poziţia 6, presează ansamblul realizat în etapa anterioară

cu peste 150 bari şi astfel, foile din tablă de aluminiu, anterior decapate foarte bine, se

lipesc prin difuzie atomică în zona unde nu există grafit. În zona serpentinei lipirea prin

difuziune între cele două foi nu este posibilă din cauza grafitului;

Etapa 3: Falca mobilă se retrage 0,5 cm şi prin racord, poziţia 4, se suflă aer comprimat

la 0,8 bar; astfel, zona nelipită, se umflă sub formă de serpentină, iar grafitul este evacuat

prin suflare. Astfel, prin această tehnologie se realizează un schimbător de căldură

19

compact cu performanţe foarte bune: din aluminiu, material cu conductivitate termică

mare, fără rezistente termice între suprafaţa suplimentară de schimb de căldură (aripioare

sau tole) şi serpentină.Datorită regimului ridicat al solicitărilor termice şi mecanice la

care este supus în funcţionare condensatorul frigiderului (temperaturi interioare între 50

şi 70A°C, ceea ce, pentru freonii R12 şi R134a corespunde unor presiuni de saturaţie

între 12 şi 21 bar, la care se adaugă şi vibraţiile ce se transmit de la capsula agregatului

frigorific), în exploatare s-a constatat că, după o anumită perioadă de funcţionare, foile

din tablă de aluminiu ale condensatorului se dezlipesc şi astfel compromit funcţionarea

frigiderului. Pentru a depăşi această problemă s-a apelat la un compromis: s-a renunţat la

tehnologia „Rool Bond" pentru fabricarea condensatorului şi s-a adoptat o soluţie mult

mai rezistentă, dar cu performanţe termice mai scăzute şi respectiv cu o suprafaţa de

transfer termic mai mare, prin utilizarea unui schimbător de căldură cu serpentină din

ţeavă de oţel sau de cupru montată prin sertizare, fixare prin deformare, pe o suprafaţă

suplimentară de răcire din tablă de fier ( Fig. 1.23 )

1 ) serpentină din ţeava de oţel;

2) suprafaţă suplimentară din tablă de fier

Fig. 1.21 Schema condensatorului frigiderului casnic

O altă variantă constructivă, folosită mai ales în cazul condensatoarelor

instalaţiilor frigorifice comerciale, ce echipează frigidere şi dulapuri frigorifice cu puteri

frigorifice medii şi mari, este cea a unui schimbător de căldură compact realizat dintr-o

serpentină de cupru. Suprafaţa suplimentară de răcire (tolele din tablă de aluminiu) se

fixează pe serpentină prin sertizare sau prin brazare, fixare prin lipire (Fig. 1.24).

Tehnologia de realizare a acestui schimbător de căldură, în cazul asamblării prin

sertizare, cuprinde o primă etapă în care tolele, poziţia 2, sunt fixate în poziţia de lucru,

20

cu un dispozitiv special, pe masa maşinii, iar ţevile, poziţia 1, sunt montate în bateria de

tole. În continuare, prin ţevi se întroduc tiranţii, poziţia 3, pe care se vor fixa pastilele

conice, poziţia 4, deformatoare (Fig. 1.25). Astfel, prin tragerea tirantilor prin interiorul

ţevilor, pastilele conice vor deforma ţevile fixându-le prin sertizare în bateria de tole. În

final, schimbătorul de căldură se definitivează prin lipirea în poziţie corectă a racordurilor

dintre ţevi (coturi), poziţia 3, Fig. 1.24

Fig. 1.24 Condensator cu serpentină

1 ) ţeavă;

2 ) suprafaţa suplimentară- tolă;

3 ) racord.

Fig 1.22 Schema tehnologiei de sertizare a tolelor pe

serpentină

1 ) ţeava serpentină;

2 ) suprafaţa suplimentară - tolă;

3 ) tirant;

4 ) pastilă conică deformatoare.

Principalul dezavantaj al acestui aparat schimbător de căldură îl reprezintă

rezistenţele termice în zonele de fixare a tolelor precum şi regimul termic neuniform al

transferului de căldură, diferit atât pe verticală unui rând de serpentină, cât şi pentru

diferitele rânduri consecutive de serpentine verticale.

3.3. Filtrul montat pe circuitul instalaţiei frigorifice are rolul de a reţine

impurităţile mecanice care pot proveni din rodajul electro-compresorului sau din

impurităţile existente în schimbătoarele de căldură la momentul montajului. De

asemenea, el are rolul să absoarbă umiditatea pătrunsă prin neetanseitati, odată cu aerul

21

atmosferic, în partea de joasă presiune a instalaţiei. Astfel, prin reţinerea apei în filtru

deshidrator se evită atât creşterea acidităţii uleiului de ungere a compresorului cât şi

obturarea circuitului de agent frigorific prin formarea dopurilor de gheaţă la ieşirea din

ventilul de laminare.

Filtrul cu care este echipat frigiderul, a cărui schemă constructivă este

prezentată în Fig. 1.19, este capabil să oprească impurităţile mecanice cu dimensiuni de la

0,5 mm până la 0,5 μm, având la intrare o sită grosieră, poziţia 2, şi la ieşire o sită fină,

realizată prin sinterizare, poziţia 3. Pentru reţinerea umidităţii, el este încărcat cu granule

de silicagel.

Fig 1.23 Schema constructivă a filtrului deshidrator

1. corp filtru; 2. sită grosieră; 3. sită fină;

4. racord dinspre condensator; 5. racord spre tubul capilar;

6. silicagel.

3.4. Tubul capilar are rolul de a lamina agentul frigorific astfel încât să se

realizeze efectul Joule Thomson pozitiv αh = (dT/dp)h > 0 , respectiv de a asigura scăderea

temperaturii odată cu cea a presiunii.

Frigiderul este echipat cu un tub capilar cu diametrul interior de 0,6 până la 0,7

mm, diametrul exterior de 2 mm şi o lungime variabilă în funcţie de puterea frigorifică a

instalaţiei şi respectiv de debitul de agent ce trebuie asigurat. Spre deosebire de ventilul

de laminare clasic, unde pierderea de presiune este locală, la trecerea prin duză, în tubul

capilar pierderea de presiune este distribuită de-a lungul tubului. Astfel, pentru frigiderul

cu capacitatea de 240 1, lungimea tubului capilar este l = 2300 mm, asigurând un debit de

5,5 ± 0,5 l/min, iar pentru frigiderul cu capacitatea de 180 l, lungimea tubului capilar este

1 = 2200 mm, asigurând un debit de 3,9 ± 0,4 1/ min.

Având în vedere forma şi regimul de funcţionare, tuburile capilare se

realizează (se trag) din cupru. Acest material, având o conductivitate termică ridicată,

22

asigură şi transferul de căldură din zona subracitorului regenerativ, de tip ţeavă în ţeavă,

de pe colectorul de aspiraţie, poziţia 7, Fig. 1.19

3.5. Vaporizatorul instalaţiei frigorifice este un schimbător de căldură prin

suprafaţă, care asigură răcirea aerului din interiorul frigiderului. Aici, preluând căldura,

agentul frigorific se vaporizează.

Aerul este agentul purtător de frig între vaporizator şi produsele depozitate în

spaţiul frigorific. De regulă, vaporizatoarele frigiderelor asigură răcirea aerului prin

convecţie naturală. Mai nou, pentru a intensifica transferul de căldură, în frigidere se

folosesc vaporizatoare ventilate, deci cu convecţie forţată. Asigurarea amorsării

circulaţie naturale a aerului din incinta frigiderului şi o uniformizare cât mai bună a

temperaturii în spaţiul răcit se obţine prin montarea vaporizatorului în partea superioară a

spaţiului frigorific şi prin realizarea rafturilor din interiorul frigiderului sub formă de

grătar. Pentru a absorbi cât mai bine căldura, minimizând radiaţia termică, vaporizatorul

se vopseşte întotdeauna în alb.

Spre deosebire de condensator, vaporizatorul este un schimbător de căldură care

funcţionează la presiuni (p 0 =l. .2 bar) şi temperaturi (t0 = -30..-15 oC) mult mai mici.

Astfel, el fiind supus unor solicitări termice şi mecanice mai reduse, atât tehnologia Rool-

Bond cât şi aluminiul, ca material de execuţie, reprezintă soluţia ideală pentru realizarea

vaporizatorului frigiderului.

23

Capitolul 4. Schema electrică a unui frigider

Schema electrică prezentată aparţine unui frigider Arctic. Aceasta se compune

după cum se vede şi în imagine din :

24

- motor (parte componentă a condesatorului prezentat în capitolul anterior);- releu de pornire;- releu de protecţie;- baretă de conexiuni;- termostat;- întrerupător lampă.

Releul de pornire este alimentat serie cu înfăşurarea normală (primară) a

motorului. La pornire, înfăşurarea primară ia un curent mare (pentru că motorul stă pe

loc) şi ca urmarea acelui curent mare se atrage armătura releului de pornire care cuplează

înfăşurarea ajutătoare (de pornire). După ce motorul porneşte, curentul în înfăşurarea

primară scade şi releul îşi desface contactul care alimentează înfăşurarea ajutătoare. Acest

releu este prevăzut şi cu o termosiguranta care decuplează motorul în cazul în care releul

de pornire rămâne cuplat prea mult timp. Modelele mai noi de frigidere nu mai utilizează

relee electromagnetice ci integrate electronice. Rolul releului de protecţie este, aşa cum îi

spune numele, de a proteja instalaţia de un scurt circuit. În cazul în care compresorul nu

funcţionează corect, consumă multă energie electrică datorită unui scurt sau este blocat,

releul opreşte compresorul pentru o scurtă perioadă de timp.

Termostatul este cel care comandă motorul frigiderului şi în funcţie de

temperatura din interiorul acestuia porneşte sau opreşte funcţionarea. În general un

frigider este în parametrii normali de funcţionare dacă merge între cel puţin 5 minute şi

cel mult 20 de minute şi ia pauză pentru 7-15 minute. Aceste valori depind de mai mulţi

factori cum ar fi ventilaţia camerei, temperatura camerei, masa pe care trebuie să o

răcească frigiderul, etc.

La frigidere tremostatul este situat, în general în interior, pe partea dreaptă (cum

privim frigiderul din faţă), imediat sub congelator (vaporizator). Acesta se poate distinge

prin rotiţa de reglare a nivelului de îngheţ pe care trebuie să-l creeze frigiderul.

Termostatul are o ansă (conductă metalică) învelită într-un strat de cauciuc pe o

anumită porţiune. Pe această conductă subţire se află un gaz termosensibil (care se dilată

şi se contractă foarte mult la schimbările de temperatură). Ansa are contact direct cu

vaporizatorul pentru ca transferul de temperatură să fie foarte rapid. Ansa începe dintr-o

25

perniţă din metal inoxidabil care conţine acelaşi tip de gaz. La contractarea gazului din

ansă şi din perniţă este schimbat un comutator, în acest caz pe "oprit". Asta înseamnă că

temperatura din interior a ajuns la pragul minim şi termostatul opreşte compresorul. La

creşterea temperaturii în interiorul frigiderului gazul din conducta termostatului se dilată

(creşte presiunea acestuia) şi comutatorul este schimbat de o pârghie pe modul "pornit".

În această situaţie motorul porneşte pentru a pune freonul în mişcare şi a elimina căldura

din interior. Astfel, ciclul se repetă.

Pragurile de temperatură între care acţionează termostatul pot fi alterate prin

schimbarea poziţiei rotiţei acestuia către un număr mai mare sau mai mic.

Bareta de conexiuni reprezintă totalitatea conductoarelor de legătură între

aceste componente şi este formată din fire conductoare izolate.

26

Capitolul 5. Clasificare, tipuri de frigidere şi congelatoare

Există mai multe clasificări care se pot face pentru frigidere

1. Frigidere statice - Sunt clasicele frigidere tradiţionale, fără ventilaţie internă

forţată.

Frigidere No-Frost - Sunt frigiderele în care frigul ventilat, repartizat pentru

fiecare compartiment, atât în frigider cât şi în congelator, trece printr-un sistem de canale

2. Frigiderele încorporabile se grupează în patru categorii:

- Combinate - acolo unde frigiderul este suprapus congelatorului, pentru o mai

bună accesabilitate. Cele două părţi, la modelul cu bicompresor, sunt alimentate fiecare

de către propriul compresor de către două termostate independente, putând fi reglate

separat sau oprite individual. La modelul cu monocompresor termostatul este unic pentru

ambele compartimente.

- Cu două uşi - cu un congelator de capacitate minimă, poziţionat în partea

superioară a aparatului. Are un singur termostat.

- Cu o uşă - disponibile atât în versiunea "tutto frigo",care conţin celula "freezer"

în interiorul compartimentului congelator. Are un singur termostat.

- Sub mobilă - pentru introducerea sub blatul de lucru al bucătăriei. Cu un singur

termostat.

3. Frigidere în funcţie de numărul de stele:

27

- o stea - indică o temperatură care poate să scadă până la -6 grade C; produsul

putând fi conservat pentru o săptămâna.

- două stele - indică o temperatură care poate să scadă până la -12 grade C;

produsul putând fi conservat pentru o lună.

- trei stele - indică o temperatura care poate să scadă până la -18 grade C;

produsul putând fi conservat pentru mai multe luni.

- patru stele - indică o temperatură care poate să scadă sub -18 grade C;

produsul fiind congelat la -18 grade C în 24 de ore.

4. Conform Directivei 94/2 CE

- frigidere fără compartiment de temperatură scăzută

- frigidere cu compartiment cantină (5A°-10A°)

- frigidere cu compartiment de temperatură scăzută fără stele

- frigidere/congelatoare cu compartiment cu o stea / două stele / trei stele

- congelatoare verticale

- congelatoare orizontale

- aparatură cu mai mult de două uşi

5. Conform clasei climaterice din care face parte aparatul

SN recomandat pentru temperatură ambientală cuprinsă între 10A° şi 32A°

N recomandat pentru temperatură ambientală cuprinsă între 16A° şi 32A°

ST recomandat pentru temperatură ambientală cuprinsă între 18A° şi 38A°

T recomandat pentru temperatură ambientală cuprinsă între 18A° şi 43A°

6. După metoda folosită pentru decongelare

28

- automată - are loc periodic, fără nicio intervenţie din partea consumatorului, în

timpul pauzelor compresorului

- semiautomatată - este efectuată de către utilizator printr-o pulsantă

- manuală - este nevoie de a readuce la zero potenţiometrul de reglare a frigului

(termostatul), adunarea apei condensate şi repornirea frigiderului.

Capitolul 6. Modele de frigidere şi congelatoare

29

30

Bibliografie:

1. Chiriac, F. „Instalaţii frigorifice“, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1981.2. Mădărăşan, T., Bălan, M., «Termodinamica tehnică» Ed. Sincron, Cluj-Napoca, 19993. Radcenco,V. ş.a. „Procese în instalaţii frigorifice“ EDP Bucureşti, 1983.4. http://en.wikipedia.org/wiki/Refrigerator

31