Холодильный агент — это вещество, переходящее при низких температурах в парообразное состояние. Он должен обладать умеренным давлением при кипении, высоким коэффициентом теплопроводности, иметь как можно более низкую температуру затвердевания и как можно более высокую критическую температуру. К тому же он должен быть безвредным для организма и не вызвать коррозии металла. Именно поэтому самыми распространенными хладагентами являются фреоны и аммиак.
Холодильный агрегат бытового холодильника представляет собой мотор-компрессор, испаритель, конденсатор, систему трубопроводов, фильтр-осушитель. Как правило, компрессор располагается снизу, конденсатор на задней стенке, испаритель образует небольшое морозильное отделение в верхней части камеры.
Компрессор обеспечивает циркуляцию холодильного агента в системе. Он приводится в движение электрическим двигателем. Принцип работы компрессора заключается в следующем: электрический двигатель приводит в движение поршень, который передвигает клапан. При этом создается разряжение, и часть холодильного агента поступает в камеру всасывания через всасывающий клапан. При дальнейшем движении клапана создается давление, от которого закрывается всасывающий клапан, и холодильный агент уходит из камеры всасывания в трубопровод. Это общий принцип действия для любого компрессора, независимо от варианта исполнения.
Электродвигатель холодильника работает циклично, т. е. периодически включается и выключается. Чем меньше промежутки, тем ниже температура морозильных камер, тем больше потребление энергии, и наоборот. Периодичность работы электродвигателя обеспечивается датчиком-реле температуры, который поддерживает в морозильных камерах определенную температуру.
Конденсатор холодильника является теплообменным аппаратом, через который хладагент отдает тепло окружающей среде. Охлаждение происходит за счет воздуха, а потому змеевик конденсатора принято делать с металлическими ребрами, усиливающими процесс. Конденсаторы принято делать из меди или алюминия, так как эти металлы отличаются высокой теплопроводностью. Холодильный агент, охлаждаясь, переходит в жидкое состояние и поступает в испаритель.
В испарителе хладагент поглощает тепло из охлаждаемой камеры. Как правило, в холодильнике он располагается над морозильной камерой. Испарители имеют каналы различной конфигурации и различаются по способу крепления к морозильной камере.
Подача жидкого холодильного агента из конденсатора в испаритель осуществляется капиллярной трубкой, которая имеет низкую проходимость и, соединяя части установки с высоким и низким давлением, создает перепад давления между конденсатором и испарителем, пропуская в ограниченном количестве жидкий холодильный агент.
Фильтр располагается у входа в капиллярную трубку для предохранения от засорения твердыми частицами. Он представляет собой металлический корпус, наполненный бронзовыми шариками диаметром 0,3 мм или имеющий внутри латунную сетку.
Для очистки рабочей среды от влаги и кислот применяются различные адсорбенты, которыми заполняются фильтры-осушители. В качестве фильтрующего материала используются синтетические цеолиты, минеральные адсорбенты (силикагель, альмулюгель и др.). Благодаря кристаллической структуре, синтетические цеолиты хорошо адсорбируют влагу и почти полностью поглощают холодильный агент и машинное масло.
Фильтр, адсорбирующий влагу, которая может замерзнуть в капиллярной трубке, называется осушительным патроном, который устанавливают перед входом в капиллярную трубку, а потому часто совмещают с фильтром-осушителем. Осушительный патрон также заполняется синтетическим цеолитом. Иногда вместо осушительного патрона применяется метиловый спирт. В таком случае влага не выводится из системы, просто понижается температура ее замерзания. Количество метилового спирта составляет 1–2 % от количества холодильного агента. Однако метиловый спирт не применяется в случае, если конденсатор выполнен из алюминия, так как взаимодействие веществ приводит к разрушению алюминия и утечке хладона.
В общем процесс работы компрессионного охладительного агрегата заключается в следующем. Из испарителя отсасываются компрессором пары хладона, которые при этом охлаждают обмотку электродвигателя. Сжатые в компрессоре пары хладона поступают в конденсатор, где охлаждаются и переходят в жидкое состояние. Жидкий хладон поступает через фильтр и капиллярную трубку в испаритель. Там под воздействием низкого давления (98 кПа) он начинает кипеть, забирая тепло из морозильной камеры. Из испарителя пары хладона снова поступают в компрессор. Электродвигатель включается и выключается пускозащитным реле, которое в свою очередь включается датчиком-реле, автоматически поддерживающим температуру.