Comment fonctionne un réfrigérateur : structure et principe de fonctionnement des principaux types de réfrigérateurs

Une compréhension claire de l'appareil et des processus se déroulant à l'intérieur du groupe frigorifique contribue à prolonger la durée de vie de l'équipement. Il n’est pas difficile de comprendre le principe de fonctionnement d’un réfrigérateur.Dans n'importe quel modèle, il s'agit de la formation d'un environnement froid par absorption de chaleur à l'intérieur de l'objet et son évacuation ultérieure à l'extérieur de l'appareil.

Vous apprendrez tout sur le fonctionnement des réfrigérateurs avec différents principes de fonctionnement grâce à l'article que nous avons présenté. Nous parlerons des fonctionnalités de l'appareil et des règles de fonctionnement qui y sont associées. Nos conseils contribueront à protéger les machines frigorifiques des pannes prématurées et vous éviteront des réparations.

Principe de fonctionnement des principaux types de réfrigérateurs

Les équipements de réfrigération sont utilisés dans de nombreux domaines d’activité. On ne peut pas s'en passer dans la vie de tous les jours et il est impossible d'imaginer le travail à part entière des ateliers de production dans les entreprises, les salles des marchés et les établissements de restauration publique.

Selon l'usage prévu et le domaine d'application, il existe plusieurs grands types d'appareils : à absorption, vortex, thermoélectrique et compresseur.

Le type de compresseur est le plus courant, nous l’examinerons donc plus en détail dans la section suivante. Décrivons maintenant les principales différences entre les 4 modèles.

Fonctionnement de la technologie d'absorption

Dans le système des installations à absorption, deux substances circulent : le réfrigérant et l'absorbant. Les fonctions du réfrigérant sont généralement assurées par l'ammoniac, moins souvent par une solution d'acétylène, de méthanol, de fréon ou de bromure de lithium.

L'absorbant est un liquide qui possède une capacité d'absorption suffisante. Cela peut être de l'acide sulfurique, de l'eau, etc.

L'ensemble du fonctionnement de l'équipement est basé sur le principe d'absorption, qui implique l'absorption d'une substance par une autre. La conception se compose de plusieurs unités principales - évaporateur, absorbeur, condenseur, vannes de régulation, générateur, pompe

Les éléments du système sont reliés par des tubes à l'aide desquels un seul circuit fermé est formé. Le refroidissement des chambres est dû à l'énergie thermique.

Le processus se déroule comme suit :

• le réfrigérant dissous dans le liquide pénètre dans l'évaporateur ;
• de la vapeur d'ammoniac bouillant à 33 degrés est libérée de la solution concentrée, refroidissant l'objet ;
• la substance passe dans l'absorbeur, où elle est à nouveau absorbée par l'absorbant ;
• la pompe pompe la solution dans un générateur chauffé par une source de chaleur spécifique ;
• la substance bout et la vapeur d'ammoniac libérée entre dans le condenseur ;
• le réfrigérant refroidit et se transforme en liquide ;
• le fluide de travail traverse la vanne de régulation, est comprimé et envoyé à l'évaporateur.

En conséquence, l'ammoniac circulant dans un circuit fermé prélève la chaleur de la chambre refroidie et pénètre dans l'évaporateur. Et il le libère dans l'environnement extérieur lorsqu'il est dans le condensateur. Les boucles jouent en continu.

Comme l’appareil ne peut pas être éteint, il n’est pas très économique et entraîne une consommation d’énergie accrue. Si un tel équipement tombe en panne, il ne sera probablement pas possible de le réparer.

La dépendance des dispositifs d'absorption aux changements de tension, de courant et d'autres paramètres du réseau électrique est minime. Les dimensions compactes facilitent leur installation dans n'importe quel endroit pratique

Il n'y a pas d'éléments mobiles ou frottants encombrants dans la conception des appareils, ils ont donc un faible niveau sonore. Les appareils conviennent aux bâtiments dont le réseau électrique est soumis à des charges de pointe constantes et aux endroits où il n'y a pas d'alimentation électrique constante.

Le principe de l'absorption est mis en œuvre dans les groupes frigorifiques industriels, les petits réfrigérateurs pour voitures et locaux de bureaux. On le retrouve parfois dans certains modèles domestiques fonctionnant au gaz naturel.

Principe de fonctionnement des modèles thermoélectriques

La réduction de la température dans la chambre d'un réfrigérateur thermoélectrique est obtenue à l'aide d'un système spécial qui pompe la chaleur selon l'effet Peltier. Il s'agit de l'absorption de chaleur dans la zone où deux conducteurs différents sont connectés lorsqu'un courant électrique la traverse.

La conception des réfrigérateurs est constituée d'éléments thermoélectriques en forme de cube en métaux. Ils sont combinés par un seul circuit électrique. Lorsque le courant passe d’un élément à un autre, la chaleur se déplace également.

La plaque d'aluminium l'absorbe du compartiment interne puis le transfère aux pièces de travail cubiques, qui à leur tour le redirigent vers le stabilisateur. Là, grâce à un ventilateur, il est jeté. C'est le principe selon lequel le portable mini-réfrigérateurs et des sacs à effet rafraîchissant.

Dans la plupart des modèles d'appareils de réfrigération thermoélectriques, lors du changement de polarité d'alimentation, vous pouvez recevoir non seulement du froid, mais aussi de la chaleur - jusqu'à 60 degrés Celsius. Cette fonction est utilisée pour réchauffer des aliments

Cet équipement est utilisé en camping, dans le domaine de l'aménagement de voitures, de yachts et de bateaux à moteur, et est souvent installé dans des chalets et autres endroits où il est possible d'alimenter l'appareil en 12 V.

Les produits thermoélectriques disposent d'un mécanisme d'urgence spécial qui les éteint en cas de surchauffe des pièces de travail ou de panne du système de ventilation.

Les avantages de cette méthode de fonctionnement incluent une fiabilité élevée et un niveau de bruit assez faible pendant le fonctionnement des appareils. Les inconvénients incluent un coût élevé et une sensibilité aux températures extérieures.

Caractéristiques de l'équipement sur les refroidisseurs vortex

Les appareils de cette catégorie disposent d'un compresseur. Il comprime l'air, qui se dilate davantage dans les unités de refroidissement vortex installées. L'objet se refroidit en raison de la soudaine expansion de l'air comprimé.

Les appareils Vortex sont durables et sûrs : ils ne nécessitent pas d'électricité, n'ont pas d'éléments mobiles et ne contiennent pas de composés chimiques dangereux dans le système de conception interne.

La méthode du refroidisseur vortex n’a pas été largement utilisée, mais elle s’est limitée aux échantillons d’essai uniquement. Cela est dû à une consommation d'air élevée, à un fonctionnement très bruyant et à une capacité de refroidissement relativement faible. Parfois, les appareils sont utilisés dans les entreprises industrielles.

Aperçu de la technologie des compresseurs

Les réfrigérateurs à compresseur sont le type d’équipement le plus courant dans la vie quotidienne. On les trouve dans presque tous les foyers - ils ne consomment pas trop d'énergie et sont sûrs à utiliser. Les modèles les plus performants de fabricants fiables servent leurs propriétaires depuis plus de 10 ans. Examinons leur structure et les principes selon lesquels ils fonctionnent.

Caractéristiques de la structure interne

Un réfrigérateur domestique classique est un meuble orienté verticalement et équipé d'une ou deux portes. Son corps est en tôle d'acier rigide d'une épaisseur d'environ 0,6 mm ou en plastique résistant, ce qui réduit le poids de la structure porteuse.

Pour un scellement de haute qualité du produit, une pâte à haute teneur en résine de chlorure de vinyle est utilisée. La surface est apprêtée et recouverte d'émail de haute qualité provenant de pistolets pulvérisateurs. Dans la production de compartiments métalliques internes, la méthode dite d'emboutissage est utilisée, les armoires en plastique sont fabriquées selon la méthode de moulage sous vide.

Les portes de l'appareil sont constituées de tôles d'acier. Un épais joint en caoutchouc est inséré le long des bords pour empêcher l’air extérieur de passer. Les volets magnétiques sont intégrés dans certaines modifications

Une couche d'isolation thermique doit être posée entre les parois intérieures et extérieures du produit, qui protège la chambre de la chaleur tentant de pénétrer de l'environnement et évite la perte du froid généré à l'intérieur. Le feutre minéral ou de verre, la mousse de polystyrène et la mousse de polyuréthane conviennent bien à ces fins.

L'espace intérieur est traditionnellement divisé en deux zones fonctionnelles : la réfrigération et la congélation.

Selon la forme de l'aménagement, on les distingue :

• un-;
• deux-;
• appareils multi-chambres.

Attribué séparément Unités côte à côte, comprenant deux, trois ou quatre caméras.

Les unités à chambre unique sont équipées d'une porte. Dans la partie supérieure de l'équipement se trouve un compartiment congélateur avec sa propre porte avec mécanisme de pliage ou d'ouverture, dans la partie inférieure se trouve un compartiment réfrigération avec des étagères réglables en hauteur.

Un équipement d'éclairage avec une LED ou une lampe à incandescence ordinaire est installé dans les chambres afin de voir ce qu'il y a réellement dans le réfrigérateur.

Les appareils de type « côte à côte » sont beaucoup plus grands et plus larges que leurs homologues. Les deux compartiments occupent de l'espace sur toute la hauteur de l'équipement. Ils sont situés parallèlement les uns aux autres

Dans les unités à deux chambres, les armoires internes sont isolées et séparées chacune par sa propre porte. La localisation des départements peut être européenne ou asiatique. La première option suppose une disposition inférieure du congélateur, la seconde - une disposition supérieure.

Composants de la structure

Les groupes frigorifiques à compresseur ne produisent pas de froid. Ils refroidissent un objet en absorbant la chaleur interne et en la transférant.

La procédure de formation à froid implique les éléments suivants :

• réfrigérant;
• condensateur;
• radiateur par évaporation;
• appareils à compresseur;
• vanne thermostatique.

Le réfrigérant utilisé pour remplir le système de réfrigérateur est composé de différentes marques de fréon - des mélanges de gaz avec un niveau de fluidité élevé et des températures d'ébullition/évaporation plutôt basses. Le mélange se déplace en boucle fermée, transférant la chaleur à travers différentes parties du cycle.

Dans la plupart des cas, les fabricants utilisent comme élément de travail pour les machines de réfrigération domestique le Fréon 12. Ce gaz incolore avec une odeur spécifique à peine perceptible n'est pas toxique pour l'homme et n'affecte pas le goût et les propriétés des produits stockés dans les chambres.

Compresseur - la partie centrale de la conception de tout réfrigérateur. Il s'agit d'un onduleur ou d'une unité linéaire qui provoque une circulation forcée de gaz dans le système, augmentant ainsi la pression. Tout simplement, compresseur de réfrigérateur comprime les vapeurs de fréon et les force à se déplacer dans la direction souhaitée.

L'équipement peut être équipé d'un ou deux compresseurs. Les vibrations générées pendant le fonctionnement sont absorbées par une suspension externe ou interne. Dans les modèles avec une paire de compresseurs, un appareil distinct est responsable de chaque chambre.

La classification des compresseurs prévoit deux sous-types :

1. Dynamique. Force le réfrigérant à se déplacer en raison de la force de mouvement des pales d'un ventilateur centrifuge ou axial. Il a une structure simple, mais en raison de son faible rendement et de son usure rapide sous l'influence du couple, il est rarement utilisé dans les équipements ménagers.
2. Volume. Il comprime le fluide de travail à l'aide d'un dispositif mécanique spécial entraîné par un moteur électrique. Il peut être à piston ou rotatif. Ce sont principalement les compresseurs installés dans les réfrigérateurs.

Appareil à piston présenté sous la forme d'un moteur électrique à arbre vertical, enfermé dans un solide boîtier métallique. Lorsque le relais de démarrage connecte l'alimentation, il active le vilebrequin et le piston qui y est attaché commence à bouger.

Un système de vannes d'ouverture et de fermeture est relié à l'ouvrage. En conséquence, la vapeur de fréon est aspirée hors de l’évaporateur et pompée vers le condenseur.

En cas de panne d'un compresseur à piston, les réparations ne sont possibles que si un équipement professionnel spécialisé est utilisé. Tout démontage en milieu domestique entraîne une perte d'étanchéité et l'impossibilité d'une opération ultérieure.

Dans les mécanismes rotatifs, la pression requise est maintenue par deux rotors se rapprochant l'un de l'autre. Le fréon entre dans la poche supérieure située au début des puits, est comprimé et sort par le trou inférieur de petit diamètre.Pour réduire la friction, de l'huile est introduite dans l'espace entre les arbres.

Condensateurs sont réalisés sous la forme d'une grille de bobines, qui est montée sur la paroi arrière ou latérale de l'équipement.

Ils ont des conceptions différentes, mais sont toujours chargés de la même tâche : refroidir les vapeurs de gaz chauds à des températures définies en condensant la substance et en dissipant la chaleur dans la pièce. Ils peuvent être en panneaux ou tubulaires nervurés.

L'évaporateur est constitué d'un mince pipeline en aluminium et de plaques d'acier soudées. Il entre en contact avec les compartiments internes du réfrigérateur, élimine efficacement la chaleur absorbée par l'appareil et réduit considérablement la température dans les armoires.

Vanne thermostatique nécessaire pour maintenir la pression du fluide de travail à un certain niveau. Les grandes unités de l'unité sont reliées entre elles par un système de tubes formant un anneau fermé hermétiquement.

Séquence du cycle de travail

La température optimale pour le stockage à long terme des aliments dans les appareils de compression est créée au cours des cycles de fonctionnement, effectués les uns après les autres.

Ils procèdent de la manière suivante :

• lorsque l'appareil est connecté au réseau électrique, le compresseur démarre, comprimant les vapeurs de fréon, augmentant de manière synchrone leur pression et leur température ;
• sous la force d'une surpression, le fluide de travail chaud, qui est à l'état d'agrégat gazeux, pénètre dans le réservoir du condenseur ;
• en se déplaçant le long d'un long tube métallique, la vapeur libère la chaleur accumulée dans l'environnement extérieur, refroidit doucement jusqu'à température ambiante et se transforme en liquide ;
• le fluide de travail liquide passe à travers un filtre-sécheur qui absorbe l'excès d'humidité ;
• le réfrigérant pénètre par un tube capillaire étroit, à la sortie duquel sa pression diminue ;
• la substance se refroidit et se transforme en gaz ;
• la vapeur refroidie atteint l'évaporateur et, en passant par ses canaux, évacue la chaleur des compartiments internes du groupe frigorifique ;
• La température du fréon augmente et il est à nouveau envoyé au compresseur.

Si nous parlons en termes simples du fonctionnement d'un réfrigérateur à compresseur, le processus ressemble à ceci : le compresseur distille le réfrigérant dans un cercle fermé. Le fréon, à son tour, change d'état d'agrégation grâce à des dispositifs spéciaux, capte la chaleur à l'intérieur et la transfère à l'extérieur.

Le cycle de fonctionnement du système se répète jusqu'à ce que les valeurs de température fixées par les programmes du système soient atteintes, et reprend lorsque leur augmentation est enregistrée.

Après refroidissement aux paramètres requis, le thermostat arrête le moteur, ouvrant le circuit électrique.

Lorsque la température dans les chambres commence à augmenter, les contacts se referment et le moteur du compresseur est activé relais de démarrage de protection. C'est pourquoi, pendant le fonctionnement du réfrigérateur, le bourdonnement du moteur apparaît constamment puis s'apaise à nouveau.

Recommandations d'utilisation et d'entretien

Il n'y a rien de compliqué dans le fonctionnement de l'équipement : il fonctionne automatiquement 24 heures sur 24. La seule chose à faire lorsque vous l'allumez pour la première fois et que vous l'ajustez périodiquement pendant le fonctionnement est de définir le régime de température optimal dans des circonstances spécifiques.

La température souhaitée est réglée thermostat. Dans un système électromécanique, les valeurs sont fixées à l'œil nu ou en tenant compte des recommandations précisées dans les instructions du fabricant.Dans ce cas, vous devez prendre en compte le type et la quantité d’aliments conservés au réfrigérateur.

En règle générale, le bouton de commande est un mécanisme rond à plusieurs divisions ou, dans les modèles plus modernes et plus chers, le contrôle peut être effectué à l'aide d'un écran tactile.

Afin d'évaluer le degré de gel, les experts conseillent de placer d'abord le régulateur en position médiane et, après un certain temps, si nécessaire, de le tourner vers la droite ou la gauche.

Chaque repère sur une telle poignée correspond à un certain régime de température : plus la division est grande, plus la température est basse. L'unité électronique vous permet de régler la température avec une précision maximale jusqu'à 1 degré à l'aide d'un contrôleur rotatif ou de boutons.

Par exemple, réglez le compartiment congélateur à -14 degrés. Tous les paramètres saisis seront affichés sur l’affichage numérique.

Pour maximiser la durée de vie de votre réfrigérateur domestique, vous devez non seulement comprendre sa structure, mais également en prendre soin correctement. Un manque d’entretien approprié et un fonctionnement inapproprié peuvent entraîner une usure rapide de pièces importantes et un mauvais fonctionnement.

Vous pouvez éviter des conséquences indésirables en respectant un certain nombre de règles :

1. Nettoyer régulièrement le condenseur de la saleté, de la poussière et des toiles d'araignées dans les modèles dotés d'une grille métallique ouverte sur la paroi arrière. Pour ce faire, vous devez utiliser un chiffon ordinaire légèrement humide ou un aspirateur muni d'un petit accessoire.
2. Installer correctement l'équipement. Assurez-vous que la distance entre le condenseur et le mur de la pièce est d'au moins 10 cm, cette mesure contribuera à assurer une circulation sans entrave des masses d'air.
3. Décongeler en temps opportun, empêchant la formation d'une couche excessive de neige sur les parois des chambres. Dans le même temps, pour éliminer les croûtes de glace, il est interdit d'utiliser des couteaux et autres objets tranchants qui peuvent facilement endommager et désactiver l'évaporateur.

Vous devez également tenir compte du fait que le réfrigérateur ne doit pas être placé à côté d'appareils de chauffage ou dans des endroits où un contact direct avec la lumière du soleil est possible. L'influence excessive de la chaleur externe a un effet néfaste sur le fonctionnement des composants principaux et sur les performances globales de l'appareil.

Pour nettoyer les pièces du produit en acier inoxydable, seuls les produits spéciaux recommandés par le fabricant dans la notice de l'appareil conviennent.

Si vous envisagez de transporter d'un endroit à l'autre, il est préférable de transporter le matériel dans un camion équipé d'un fourgon haut, en le fixant dans une position strictement verticale.

De cette manière, il est possible d'éviter les pannes et les fuites d'huile du compresseur entrant directement dans le circuit de circulation du liquide de refroidissement.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo n°1. Comment fonctionne le groupe frigorifique :

Vidéo n°2. Explication détaillée de la structure des réfrigérateurs à compression :

Vidéo n°3. Informations sur le fonctionnement des machines à absorption :

Même si les équipements de réfrigération fonctionnent correctement, les consommateurs s’intéressent rarement à leur conception. Toutefois, ces connaissances ne doivent pas être négligées. Ils sont très précieux car ils permettent de déterminer rapidement la cause de la panne et de localiser la zone à problème, évitant ainsi des dysfonctionnements graves.

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