Принцип работы рефрижератора

Хранители холода. Конструкции рефрижераторов

Ррефрижератор — это специальный фургон (реже контейнер), оборудованный холодильной установкой.

Типология

Автомобильные холодильные установки можно разделить на четыре типа — с прямым приводом от двигателя автомобиля, с приводом от автономного двигателя, с электродвигателем и аккумуляторами холода (эвтектикой).

Отдельный вид перевозок скоропортящихся грузов, который также нельзя обойти стороной, — работа с изотермическими кузовами без холодильных установок.

Рефрижераторы с приводом от двигателя автомобиля чаще всего устанавливаются на грузовики без прицепа с небольшим внутренним объемом фургона. Привод может быть как от самого двигателя, так и от генератора, который питает электродвигатель холодильной установки.

Среднетоннажные рефрижераторные фургоны один из самых востребованных классов техники для внутригородской дистрибуции «скоропорта»

Тягачи с изотермическими полуприцепами чаще всего комплектуют холодильными установками с собственным дизельным или бензиновым двигателями. Такая конструкция позволяет поддерживать заданную температуру в фургонах большого объема. Кроме этого, такая холодильная камера может долгое время работать автономно, без «поддержки» тягача.

Стена

На сегодняшний день существует огромное количество вариантов изготовления бескаркасных стенок, потолка и пола изотермических фургонов. Кузова такого типа собирают из так называемых «сэндвич-панелей». Они различаются количеством слоев. Каждый крупный производитель, стремясь привлечь клиента, пытается привнести в конструкцию собственные ноу-хау. Но общая суть от этого не меняется — рефрижераторная надстройка собирается из листов высокопрочного пластика, в промежуток между которыми заливают теплоизоляционную пену (пенополиуретан или экструдированный пенополистирол). Эти материалы не теряют своих свойств в течение большого количества лет. Но не стоит путать экструдированный пенополистирол (ППС) с отечественным пенопластом (ПСБ), который также иногда называют пенополистиролом.

Если не брать в расчет «специальные лаки», «технологии соединения склеиванием без заклепок» и другие фирменные «навороты», то качество изотермы зависит в первую очередь от количества слоев и толщины стенок.

Начинка блока управления современной автомобильной холодильной установки напоминает внутренности компьютера. По сути это и есть компьютер

Регистратор температурных режимов. Устройство, по смыслу напоминающее тахограф, только для транспортного холодильника.

Качество уплотнителей, запоров, дверей и дверных петель — важная составляющая любой рефрижераторной надстройки

Не менее важный элемент конструкции — напольное покрытие кузова.

Основные теплопотери рефрижератора приходятся на неправильно оборудованный пол фургона. Алюминиевое «дно» повышает стоимость конструкции, зато имеет неоспоримые преимущества в сравнении с фанерным или резиновым напольным покрытием.

В алюминии практически не образуются микротрещины, а значит, не будут скапливаться частицы перевозимых продуктов. А простой процесс уборки исключит неприятные запахи гниения.

Как это работает?

Принцип работы автомобильных холодильных установок основан на процессе поглощения или выделения тепла.

В замкнутой системе под давлением циркулирует хладагент (фреон).

При помощи компрессора газообразный фреон с низким давлением (около 2 атм.) сжимается до 15-18 атм. и через внутренний клапан направляется в конденсатор.

Под давлением температура хладагента увеличивается.

В конденсаторе фреон отдает тепло во внешнюю среду и конденсируется, то есть превращается в жидкость.

Далее жидкий фреон попадает в ресивер-влагоотделитель, который является резервуаром для жидкого хладагента.

После него фреон попадает в терморегулирующий вентиль, где за счет резкого снижения давления происходит кипение и испарение жидкости при температуре порядка -35° С.

Процесс испарения жидкого хладагента в испарителе сопровождается поглощением тепла, которое отбирается от проходящего через испаритель воздушного потока.

Воздух, находящийся в фургоне, продувается через испаритель и охлаждается.

Влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется на испарителе, либо сливается по дренажным трубкам во внешнюю среду.

Далее газообразный хладагент опять попадает в компрессор, где снова сжимается и нагревается.

С этого момент цикл повторяется.

Виды рефрижераторов по типу охлаждения

Рефрижераторы подразделяются на классы А, В и С.

В рефрижераторах класса А поддерживается температура в диапазоне от +12 до 0°С, класса В -от +12 до — 10°С, класса С — от + 12 до — 20°С при температуре наружного воздуха + 30°С.

Температура внутреннего грузового помещения отапливаемых фургонов до +12°С при температуре наружного воздуха — 10°С для рефрижераторов класса А и — 20°С для рефрижераторов класса В.

Рефрижераторы и отапливаемые фургоны используются для дальних пе­ревозок (до 1000 км) скоропортящихся продуктов.

Термоизоляция кузова обеспечивается применением термо­изоляционных материалов, обладающих малой теплопроводностью и гигроскопичностью, отсутствием запаха, долговечностью, огне­стойкостью, пожаробезопасностью и т.д.

На отечественных фур­гонах наибольшее применение получил пенопласт, который не­гигроскопичен, достаточно прочен, хорошо приклеивается к ме­таллу и остается стабильным по своим свойствам до температуры +60 °С.

Внутреннее охлаждение кузовов-рефрижераторов осуществля­ется с помощью либо временных, либо постоянных источников холода.

Применяемые в рефрижераторах временные источники холода представляют собой устройства, использующие переход опреде­ленного вещества (сухой лед, специальные растворы солей, сжи­женные газы) из твердого и жидкого состояния в газообразное с поглощением теплоты из окружающей среды и тем самым охлаж­дающие ее.

Постоянные источники холода поддерживают необходимую температуру внутри кузова рефрижератора без периодического питания извне. Они представляют собой компрессорные холодиль­ные установки, работа которых основана на испарении сжатых компрессором хладагентов (фреонов).

Привод холодильной уста­новки осуществляется либо от двигателя автомобиля, либо от спе­циального автономного двигателя.

Холодильная установка в реф­рижераторах размещается на передней стенке кузова. Холодильно-силовая часть установки размещается вне кузова, а испаритель с вентилятором устанавливаются внутри кузова. При таком разме­щении частей холодильной установки обеспечивается полное ис­пользование внутреннего пространства кузова и лучший обдув воздухом элементов холодильной установки (компрессора, кон­денсатора) в процессе движения рефрижератора.

Компрессорная холодильная установка может быть использо­вана также для обогрева кузова рефрижератора, что бывает необ­ходимо для перевозки грузов при положительных температурах или для постепенного размораживания грузов после их перевозки в замороженном виде.

При безмашинном способе охлаждения грузовых помещений рефрижера­торов используется твердая углекислота (сухой лед), замороженные эвтекти­ческие растворы, сжиженные газы (жидкая углекислота, азот).

Сублимация сухого льда (переход из твердого состояния в газообразное) позволяет достигать низких температур кузова. Высокая плотность (1500 кг/м3) сухого льда позволяет создавать компактные охлаждаемые установки. Сухой лед помещается в бункера, расположенные под потолком грузового помещения. Бункер загружается через специальный люк без нарушения гер­метичности камеры.

Эвтектические растворы (хлористый натрий, хлористый кальций, водный раствор этиленгликоля и др.) помещаются в емкости (зероторы) и заморажи­ваются в стационарных холодильных установках или другим способом. При оттаивании эвтектических растворов за счет поглощения ими теплоты темпе­ратура в кузове может поддерживаться от — 2 до — 9°С в течение 12. 15 ч.

Использования зероторов и бункеров не позволяет регулировать темпе­ратуру. Более совершенной системой охлаждения является использование жидкой углекислоты. Необходимая температура поддерживается при управ­лении вентилем регулировки подачи углекислоты в грузовое помещение. Не­достатком такого охлаждения является специфическое воздействие углеки­слоты на многие продукты. Относительная стоимость углекислоты довольно высока. В последнее время в качестве хладагента в рефрижераторах все шире применяется жидкий азот.

Азотная система охлаждения (рис.6.8) работает следующим образом.

В кузове ус­танавливается датчик температуры, передающий сигнал на реле, настроенное на определенную температуру.

По команде реле температуры открывается или закрывается электромагнитный вентиль подачи азота в камеру. Жидкий азот из сосуда под давлением поступает в распределительный коллектор. В результате теплообмена со средой в грузовом помещении происходит испаре­ние азота. После охлаждения среды до заданной температуры реле темпера­туры дает сигнал на закрытие вентиля. Система охлаждения блокируется с работой дверей, при открытых дверях система отключается. Это вызвано тре­бованиями безопасности, а также уменьшения расхода азота.

Рис. 6.8. Принципиальная схема системы охлаждения азотом: 1 — наружный кожух сосуда с азотом; 2 — сосуд с жидким азотом; 3 -вентиль; 4 — регулятор давления; 5 — испаритель азота для поддержания постоянного избыточного давления в сосуде; б — вентиль газосброса; 7 — вен­тиль заправки; 8 — регулятор температуры; 9 — вентиль подачи жидкого азота; 10 — распылительный коллектор; 11 — датчик температуры; 12 — пре­дохранительные клапаны; 13 — манометр; 14 — указатель уровня жидкого азота.

При машинном способе охлаждения рефрижераторы снабжаются ком­прессорными холодильными установками. Привод компрессора осуществля­ется от двигателя внутреннего сгорания. Это обеспечивает полную автоном­ность работы рефрижератора, как во время движения, так и на стоянках.

В современных рефрижераторах холодильные установки обычно разме­щают вне фургона — на передней стенке, что обеспечивает полное использо­вание площади и вместимости фургона, а также улучшение обдува компрес­сора во время движения.

Изотермические фургоны, фургоны-рефрижераторы и обогреваемые фур­гоны оборудованы термоизоляцией, которая находится между наружной и внутренней облицовками. Кузов фургона выполняется с каркасом или в бес­каркасном исполнении.

Фургоны с каркасами применяются на рефрижераторах, предназначен­ных для перевозки грузов, подвешиваемых к крюкам на крыше (например, мясных туш). Клепаные каркасы современных фургонов изготавливают из алюминиевого или стального профиля. Элементы крепления внутренних и внешних панелей к каркасу расположены со стороны каркаса и закрываются внешней или внутренней обшивкой. В такой конструкции устраняются «теп­ловые мостики» — места соединения металлического каркаса с облицовкой.

Термоизоляция осуществляется несколькими способами: напылением изоляционного слоя снаружи или изнутри кузова до установки наружной или внутренней облицовок; заполнением полости между обшивками пенообразующим раствором, который при последующем вспенивании расширяется и заполняет все пустоты. Нанесение вспененной композиции до закрепления одной из обшивок позволяет исключить появление пустот в теплоизоляции.

Бескаркасные фургоны обычно изготавливают с использованием термо­изоляционных плит толщиной до 90 мм. В ка­честве теплоизолирующего материала часто используется пенополиуретан. В изоляционных панелях для повышения жесткости помещаются различные вставки из стекловолокна, фанеры и т. п., соединенные между собой специ­альными клеями.

Кузова фургонов оборудуются навесными задними двустворчатыми и боковыми навесными или сдвижными дверями. Двери изготовляются из алю­миниевых сплавов, коррозионно-стойких сталей или композитных материа­лов. Уплотнение дверей обеспечивается двумя прокладками: внешней, контактирующей с атмосферой, и внутренней — теплоизолирующей.

Холодный воздух подается вентилятором от испарителя в верхнюю часть кузова, вдоль двери и пола к вентилятору и обеспечивает равномерное охлаж­дение кузова.

Авторефрижератор представляет собой автомобиль-фургон (прицеп, полуприцеп) с изотермическим кузовом и холодильной установкой.

Большинство холодильных установок авторефрижераторов осуществляют охлаждение и обогрев и называются холодильно-обогревательными установками. Холодильные установки обеспечивают поддержание температурного режима от -25°С до +12 °С в изотермических кузовах автомобилей-фургонов, прицепов и полуприцепов объемом от 2 до 120 м2.

Холодильная установка автомобилей малой и средней грузоподъемности обычно имеет два компрессора: компрессор с приводом от двигателя автомобиля (непосредственно через клиноременную передачу или от автомобильного генератора), который называют дорожным, и стояночный компрессор с приводом от электродвигателя и питанием от внешней электросети. В автомобилях средней и большой грузоподъемности устанавливается один компрессор с приводом от автономного двигателя, обычно дизеля. Для привода компрессора и охлаждения груза на стоянках авторефрижераторы могут дополнительно комплектоваться резервным электродвигателем (напряжение 220, 380 В, мощность 3. 11 кВт) с питанием от внешней электросети.

Холодильные установки имеют два варианта управления: электромеханический и микропроцессорный.

Принцип работы автомобильных рефрижераторов

Дата публикации — 27.05.2020

Ключевое требование к перевозке скоропортящихся продуктов питания, медицинских препаратов и некоторых других видов грузов – поддержание оптимальных температурных условий. Для решения этой транспортной задачи используются автомобильные рефрижераторы. Они различаются грузоподъемностью, мощностью холодильных установок, температурным режимом и другими параметрами.

В этой статье мы расскажем о том, какие бывают рефрижераторы и по какому принципу функционируют. Также мы рассмотрим парокомпрессионный цикл, на котором основана работа большинства холодильных установок.

Устройство рефрижератора

Все виды рефрижераторов состоят из трех основных элементов: шасси, изотермического фургона и холодильной установки.

Шасси

Для транспортировки охлажденных и замороженных товаров на дальние расстояния чаще всего используют седельные тягачи. Некоторые типы рефрижераторов устанавливаются на универсальные грузовые шасси.

Изотермический фургон

Представляет собой герметичную теплоизолированную будку. Бескаркасные изотермические фургоны изготавливают из готовых сэндвич-панелей. Все стыки между ними герметизируются, а внутренние поверхности отделываются пластиком, влагостойкой фанерой, листовым металлом.

Каркасные модели состоят из несущих балок, наружной и внутренней обшивки, между которыми закладывается утеплитель – пенополиуретан или пенополистирол. В каркасных моделях часто используется дополнительный слой отражающей (фольгированной) изоляции. Двери фургона имеют такую же теплоизоляцию, как и стенки кузова, и снабжены эластичными уплотнениями.

Внутреннее пространство некоторых изотермических фургонов разделено перегородками на камеры с разными температурными режимами. В таких кузовах можно одновременно перевозить товары в охлажденном виде и в состоянии глубокой заморозки.

Холодильная установка

Состоит из компрессора, конденсатора, расширительного клапана, испарителя и соединительных трубок. В качестве рабочего тела используется фреон. Холодильная установка представляет собой герметичный замкнутый контур, особенности работы которого мы рассмотрим ниже. Она может быть выполнена в виде моноблока или сплит-системы.

Один из ключевых моментов в устройстве авторефрижератора – конструкция привода холодильной установки. Для вращения вала компрессора могут использоваться:

• Механическая передача. Привод от коробки отбора мощности или непосредственно от коленчатого вала ДВС имеет существенный недостаток: мгновенная мощность холодильной установки зависит от частоты вращения двигателя.
• Электродвигатель. Он включается в электрическую сеть автомобиля, получает питание от генератора, а при заглушенном ДВС – от аккумулятора.
• Независимый дизель-генератор. Такой привод используется в мощных рефрижераторах с фургонами большого объема. Холодильная установка с независимым приводом не влияет на моторесурс ДВС шасси.

Как работает рефрижератор

Автомобильный рефрижератор по принципу работы практически не отличается от бытового холодильника. Холодильная установка отбирает низкопотенциальное тепло из изотермической камеры, преобразует в высокопотенциальное, а затем рассеивает в атмосферу.

Принцип работы рефрижератора построен на парокомпрессионном цикле:

1. Газообразный фреон сжимается компрессором и переходит в жидкое состояние. При этом его температура повышается выше 100 °C.
2. Жидкость поступает в конденсатор, который представляет собой теплообменник. Здесь он охлаждается за счет обдува воздухом. Обратите внимание: часто блок с конденсатором устанавливается на крышу кабины или прицепа, чтобы ничего не преграждало путь потоку воздуха во время движения транспортного средства.
3. Фреон поступает в испаритель, который тоже представляет собой теплообменник. Здесь он переходит в газообразное состояние. В процессе кипения фреон поглощает большое количество тепловой энергии. Испаритель расположен внутри фургона и обдувается вентилятором.
4. После испарителя газообразный фреон снова идет в компрессор.

Чтобы фреон закипел в испарителе, необходимо снизить давление на этом участке системы. Для этого используются терморегулирующий и соленоидный вентили, а также регулятор давления.

Автоматическое регулирование и контроль температуры в рефрижераторе выполняются микропроцессором. Заданные параметры поддерживаются с точностью до 0,1 ° C.

Большинство рефрижераторов умеет работать реверсивно: вырабатывать и холод, и тепло, как бытовые климатические системы. Холодильная установка работает «на тепло», когда в фургоне перевозятся грузы, требующие положительной температуры, а за бортом – мороз.

Как выбрать рефрижератор

При выборе рефрижератора нужно отталкиваться от планируемых объемов грузов, расстояний, на которые они будут перевозиться, и необходимых температурных режимов.

По грузоподъемности и объему кузова такие автомобили разделяют на следующие категории:

• Малотоннажные грузовики. Их грузоподъемность составляет до 1,5 тонн, а объем фургона – до 12 м 3 . Чаще всего их используют для доставки охлажденных и замороженных грузов в черте города. Компактные грузовики с хорошей маневренностью хорошо показывают себя в условиях плотной застройки и интенсивного дорожного движения.
• Среднетоннажные рефрижераторы способны перевозить до 5 тонн в кузовах до 20 м 3 . Их можно использовать для перевозок как в черте города, так и между соседними населенными пунктами.
• Крупнотоннажные грузовики грузоподъемностью до 15 тонн и кузовом до 60 м 3 используются для междугородних перевозок.
• Полуприцепы. Крупные партии замороженных продуктов (до 40 тонн) перевозят на дальние расстояния в рефрижераторах объемом до 80 м 3 .

Мощность (холодопроизводительность) холодильных установок выбирают исходя из объемов груза, температурных условий его перевозки и климатических особенностей региона.