Проектирование Бытовых машин и приборов : Совершенствование Холдильника Кшд 280-80. Защита компрессора

метки: Холодильник, Проектирование, Испаритель, Камера, Холодильный, Компрессор, Объем, Машин

Среди многочисленных бытовых приборов, облегчающих труд и повышающих культуру домашнего хозяйства особо важное значение имеют холодильники. Только при наличии в доме холодильника может быть обеспечено полноценное, сбалансированное питание свежими и быстрозамороженными высококачественными продуктами. Вместе с тем можно реже посещать магазины, закупать продукты более крупными партиями и, следовательно, экономить не только время в домашнем хозяйстве, а также время и затраты труда работников торговли. За последние годы было создано массовое производство бытовых холодильников – одного из сложнейших бытовых приборов. Однако для успешного решения проблемы полноценного питания населения наряду с увеличением производства холодильников необходимо установить и их оптимальные характеристики:

Оптимальный уровень температур, обеспечивающий одновременное хранение различных продуктов;

Емкости холодильников разных типов, применительно к потребностям различных категорий населения;

Соотношение емкостей с положительными и отрицательными температурами.

Вопрос об оптимальной емкости холодильников для тех или иных групп населения нельзя решать, исходя только из опыта или опросов потребителей. Навыки пользования холодильниками и наблюдающееся у нас стремление к приобретению все более крупных холодильников должны подкрепляться непрерывным совершенствованием форм торговли пищевыми продуктами и развитием производства быстро размороженных продуктов. По мере успешного решения проблем производства и торговли соответственно будет расти спрос на крупные холодильники с все более емкими низкотемпературными отделениями и с все более низкими отрицательными температурами.

В данном содержатся описание, анализ конструкции и модернизация двухкамерного холодильника КШД 280/80, а также защита установленно в нём компрессора.

Классификация холодильников

По способу установки холодильники подраз­деляются на напольные, настенные и встроенные.

Напольные холодильники, устанавливаемые на полу помещения, являются самым массовым типом холодиль­ников и в нашей стране и за рубежом. Среди них можно выделить модели, выполненные в виде столика («Нистру», «Смоленск» и др.); высота их такая же, как и ку­хонных столов — 850 мм, а сверху имеется изготовленная из специального вида пластика сервировочная поверх­ность для размещения кухонной утвари и продуктов.

«Бытовые машины и приборы») Уфа 1998-47с

... проблем производства и торговли соответственно будет расти спрос на крупные холодильники с все более емкими низкотемпературными отделениями и с все более низкими отрицательными температурами. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.АНАЛИЗ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ Холодильные агрегаты бытовых холодильников ...

Настенные холодильни­ки, подвешиваемые к стене помещения, не занимают площади пола, что важно для малогабаритных квар­тир. В Советском Союзе вы­пускается в небольшом ко­личестве настенный холо­дильник «Визма», модернизированный вари­ант «Лиги».

Встроенные холодильни­ки — аппараты, входящие в конструкцию мебельного блока и заключенные в об­щую с ним оболочку. Блок может быть кухонным или гостиным, как, например, сервант «Снайге-4» и бар «Снайге-9».

По климатическим условиям экcплyaтации холодильники делятся на изделия исполнений У и Т. Первые холодильники предназначены для эксплу­атации в районах с умеренным климатом, т. е. на тер­ритории, где средний из ежегодных абсолютных макси­мумов температуры воздуха не превышает 40° С, а сред­ний из минимумов ниже —45° С. К районам с умеренным климатом относится большая часть территории Совет­ского Союза и европейских стран. Изделия исполнения У, эксплуатируемые в жилых помещениях, должны обес­печивать требуемые параметры при температуре окружа­ющего воздуха от 10 до З5° С. ГОСТ 16317—70 «Холо­дильники бытовые электрические» предусматривает бо­лее узкий диапазон значений климатических факторов: 16—З2° С; предельное значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации этим стандартом не ого­варивается. Обычно для изделий исполнения У верхнее предельное значение принимается равным 40° С.

Холодильники исполнения Т эксплуатируются в рай­онах с тропическим климатом, к которым относятся Ближний и Средний Восток, Индия, Индонезия, Вьетнам, значительная часть Африки и Латинской Америки, Куба, юго-восток и дальний запад США и ряд других районов. В СССР холодильники в тропическом исполнении изго­тавливаются для экспорта в указанные страны. Для из­делий исполнения Т, эксплуатируемых в жилых помеще­ниях, предельные и рабочие значения температур окружающего воздуха совпадают: от 10 до 45° С; Междуна­родной организацией по (ИСО) и СЭВ установлен температурный диапазон от 18 до 43° С. К холодильникам в тропическом исполнении предъявляются повышенные требования в отношении применяемых ма­териалов, защитных покрытий, заземления, герметиза­ции шкафа и проборов автоматики.

По функциональному признаку различают холодильники для хранения свежих продуктов и свежих и замороженных продуктов. Аппараты для хранения све­жих продуктов не имеют низкотемпературного отделения. Они выпускаются в незначительном количестве в некото­рых странах. Возможность хранения замороженных продуктов обеспечивается только в том случае, если в низко­температурном отделении поддерживается температура не выше —6° С; чем ниже температура в отделении, тем длительнее срок хранения.

В соответствии с международными и отечественными стандартами принято деление холодильников на три ка­тегории: для краткосрочного (несколько дней) хранения замороженных продуктов — температура не выше —6° С; для среднесрочного хранения (до двух недель) — темпе­ратура не выше —12° С; для длительного хранения (до трех месяцев) — температура не выше —18° С. Соответ­ственно маркируют холодильники одной, двумя или тремя звездочками. Модели с двумя и тремя звездочками назы­ваются двухтемпературными. Из отечественных холо­дильников маркировку двумя звездочками имеют холо­дильники ЗИЛ моделей 62 и 63, «Бирюса-2», «Бирюса-5», «Бирюса-6» и «Минск-10», «Минск-11», тремя звездочка­ми — «Минск-7». В США, Канаде и Австралии марки­ровка звездочками не применяется. По стандартам этих стран двухтемпературные холодильники должны обеспе­чивать в низкотемпературном отделении температуру не выше —15° С.

Механизированное хранение продуктов на предприятиях мясной и ...

... Группу специального оборудования составляют морозильные аппараты с интенсивным движением воздуха, плиточные морозильные аппараты и криогенные морозильные агрегаты и линии. Это оборудование не предназначено для хранения продукции, а осуществляет ... и большую часть вкусовых качеств свежего мяса в процессе длительного хранения продукта. Замороженное мясо имеет температуру в толще мышц бедра не выше ...

По конструктивному исполнению двухтемпературные холодильники бывают однокамерные, двухкамерные и многокамерные. В двухкамерных имеет­ся теплоизоляционная перегородка между низкотемпе­ратурным и плюсовым отделениями; каждое отделение снабжено отдельной дверью. В СССР выпускается двух­камерный холодильник «Минск-7». Многокамерные холо­дильники имеют для хранения различных продуктов несколько (по крайней мере, три) камер с отдельными дверьми.

Циркуляция воздуха в камерах может осуществлять­ся естественным путем или с помощью либо комбинированно: в низкотемпературной камере принудительным способом, а в плюсовой — естественным. В настоящее время в нашей стране выпускаются холодильни­ки первого типа. Аппараты с принудительной циркуляци­ей воздуха находятся в стадии разработки.

Холодильники с естественной циркуляцией воздуха в камере могут иметь один (обычная конструкция) или два испарителя (конструкция с «плачущим» испарите­лем).

В моделях с естественной циркуляцией воздуха низкотемпературная камера расположена вверху; в холодильниках с принудительной циркуляцией она может быть размещена также внизу или рядом с плюсовой.

Холодильники различаются также по способу оттаивания испарителя: применяют оттаивание вручную, полуавтоматическое и автоматическое (частич­но или полностью).

При первом способе потребитель сам определяет момент начала и окончания процесса, а так­же вручную удалят талую воду. При полуавтоматичес­ком — потребитель определяет только начало оттаивания, окончание процесса — автоматическое; талая вода удаляется вручную или автоматически через дренажную систему. Оттаивание является автоматическим в том слу­чае, если управление процессом и удаление талой воды происходит без участия потребителя.

Частично автоматическое оттаивание — это автоматическое оттаивание одной из двух охлаждающих поверхностей. Например, испаритель плюсового отделения отта­ивается автоматически в каждом цикле, а испаритель низкотемпературного отделения — вручную раз в не­сколько месяцев. Полностью автоматическое оттаива­ние — это автоматическое оттаивание всех охлаждающих поверхностей.

Полностью автоматизировать процесс оттаивания можно только в холодильниках с принудительной циркуляцией воздуха, в остальных конструкциях применение автоматической системы оттаивания (из-за ее частого срабатывания) привело бы к порче замороженных продуктов.

Применяют три способа обогрева испарителя во вре­мя оттаивания: окружающим воздухом; горячим паром фреона, подаваемым компрессором в испаритель, минуя конденсатор; электронагревателем. При оттаивании вручную применяется естественный обогрев окружаю­щим воздухом, при полуавтоматическом и частично ав­томатическом — все три вида нагрева. Естественный обо­грев испарителя в случае частично автоматического отта­ивания происходит в течение нерабочей части каждого цикла. При полностью автоматическом оттаивании применяется интенсивный обогрев испарителя горячим па­ром фреона или электронагревателем.

Принятая , т. е. наличие одного или двух испарителей, естественной или принудительной циркуляции воздуха, в значительной мере определяет эк­сплуатационные и конструктивные особенности холо­дильников. Поэтому далее будут рассмотре­ны (как основные типы) холодильники с одним испарите­лем, включая двухтемпературные, холодильники с двумя испарителями, а также холодильники с принудительной циркуляцией воздуха.

В настоящее время искусственный холод получил самое широкое применение. Бытовые холодильники обеспечивают сбалансированное питание свежими и быстрозамороженными высокого качества продуктами.

Бытовые компрессионные холодильники относятся к наиболее энергоемкой и массовой длительного пользования (15-20 лет).

По ГОСТ бытовые холодильники подразделяются по способу получения холода на:

• компрессионные (К);
• (А);

по способу установки на:

• напольные типа шкафа (Ш);
• напольные типа стола (С);

по числу камер на:

• однокамерные;
• двухкамерные (Д);
• трехкамерные (Т).

В двух камерных холодильниках имеется теплоизоляционная перегородка между НТО и плюсовым отделением.

По способности работать при максимальных температурах окружающей среды холодильники подразделяются на классы:

• УХЛ — не выше 32 0С;
• Т — не выше 43 0С.

Камеры холодильных приборов по назначению подразделяются на:

• камеру для хранения свежих овощей и фруктов;
• холодильную камеру для охлаждения и хранения охлажденных продуктов;
• низкотемпературную камеру для хранения замороженных продуктов (НТК);

морозильную камеру для замораживания и хранения замороженных продуктов (МК);

• универсальную камеру для хранения продуктов в свежем, охлажденном или замороженном состоянии.

Однокамерные холодильники подразделяют:

по наличию НТО на:

• однокамерные с НТО;
• однокамерные без НТО;

по температуре в НТО на:

• с температурой не выше –6 0С;
• с температурой не выше –12 0С;
• с температурой не выше –18 0С.

Расчет основных элементов конструкции холодильника, Расчет теоретического цикла.

• Удельная массовая холодопроизводительность:

qo = i1 – i4 = 385 – 255 = 130 (кДж/кг)

• Удельная объемная холодопроизводительность:

qv = qo / vi = 130 / 0,185 = 702,7 (кДж/м)

• Количество теплоты, отводимой из конденсатора:

qk = i2 – i3 = 470 – 283 = 187 (кДж/кг)

• Работа компрессора в адиабадическом процессе сжатия:

L = i2 – i1 = 470 – 412 = 58 (кДж/кг)

• Холодильный коэффициент:
• E = qo / L = 130 / 58 = 2,24 ;
• 2 <
• E <
• 6 – цикл эффективный

№ Т	t, °C	P, мПа	V, м3/кг	i, кДж/кг	S, кДж/кгК
1	-25	0,127	0,160	385	1,73
1΄	10	0,127	0,185	412	1,85
2	55	0,640	0,014	470	1,72
2΄	95	0,640	0,017	440	1,85
3	55	0,640	—	283	—
3΄	40	0,640	—	255	—
4	-25	0,127	—	255	0,40

Расчет холлодопроизводительности холодильного агрегата

Проектирование бытовых холодильников ведется на основе теплового расчета учитывающего виды теплопритоков, которые могут повлиять на изменения температурного режима в камере холодильника.

Исходные данные для расчета:

Компрессионный холодильник КШД 280/80 .

Внутренний рабочий объем 280.

Внутренний объем холодильной камеры 200.

Внутренний объем низкотемпературной камеры 80.

Тип исполнения холодильника УХЛ для умеренных широт:

tокр. ср. = 32°С

tНТК = -20°С

tхк = 0…+5°С

Холодильный агент R 134А

То = -25°С

Тк = 55°С

Твс = 10°С

Изоляционный материал – пенополиуритан.

Наружный шкаф – углеродистая листовая сталь (Ст3).

Внутренний шкаф – полистирол.

Теплопритоки через стенку охлаждаемой камеры холодильника.

Q1 = kFΔT, где

Q1 – теплоприток, Вт;

• k – коэффициент теплопередачи, Вт/мК;
• ΔT – разность температур по обе стороны стенки, К;
• F – площадь наружной поверхности ограждения, м3.

Коэффициент теплопередачи

k = 1/ (1/α н + δ1/ λ1 + δ2 / λ2 + …+ δ n / λn + 1 / αвн) (*), где

α н – коэффициент теплопередачи с внешней поверхности ограждения, Вт/мК;

• αвн – коэффициент теплопередачи с внутренней поверхности ограждения, Вт/мК;
• δ – толщина отдельных слоев конструкции ограждения;
• λ – коэффициент теплопроводности изоляционного материала.

Расчет производится в следующей последовательности:

Рассчитаем все возможные коэффициенты теплопередачи.

а) коэффициент теплопередачи холодильной камеры по формуле (*)

t1 – температура окружающей среды

t2 –температура внутренней холодильной камеры

δ1 – толщина внешней поверхности

δ2 – толщина изоляции

δ3 – толщина внутренней поверхности

λ1 – коэффициент теплопроводности стали

λ2 – коэффициент теплопроводности пенополиуритана

λ3 – коэффициент теплопроводности полистирола

αн = 22,7 Вт/мК αвн = 9 Вт/мК

λ1 = 81 Вт/мК

λ2 = 0,029 Вт/мК

λ3 = 0,14 Вт/мК

Все остальные данные возьмем с учетом проектирования

t = 32°С t2 = 0° С δ1 = 0,6 мм

δ2 = 33 мм δ3 = 2 мм

k1 = Вт/мК

б) рассчитывается коэффициент теплопередачи низкотемпературной камеры

t = 32°С t2 = -20° С δ1 = 0,6 мм

δ2 = 44 мм δ3 = 2 мм αвн = 3,5 Вт/мК

k2 = Вт/мК

Геометрические размеры холодильника

а) геометрические размеры температурной камеры

где h1 – высота морозильной камеры,

в – глубина морозильной камеры

Внутренний рабочий объем НТК – 80.

Объем камеры определяется по формуле:

VHTK = α

• в ·h

Определим высоту камеры:

VHTK = (0,6-0,046·2)(0,6-0,046·2)·h

h = 0,08/0,258 = 0,31 м

Определим габаритный размер камеры НТК с учетом изоляции и перегородок и учитывая то, что высота отсчитывается от средней линии в перегородке

1 – внутренняя и внешняя стенка

2 – изоляционный слой

h = h + (4,6+2,1)

h = 31 + (4,6+2,1) = 37,7 = 0,377 м

б) геометрические размеры холодильной камеры (хк)

Внутренний объем ХК:

Vхк = 200 дм3

Объем холодильной камеры определяется по формуле:

Vхк = α

• в ·h, где

h – действительная высота холодильной камеры

Vхк = 200 дм3 = 0,2 м3 α = 0,6 м в = 0,6 м

Толщина изоляции и перегородки 35 мм = 0,035 м

Vхк = (0,6-0,035·2)(0,6-0,035·2) h

h = 0,2/0,28 = 0,714 м

Определим габаритный размер холодильной камеры, с учетом изоляции перегородок и учитывается то, что высота отсчитывается с учетом средней линии:

h2 = h + (3,5+2,1) = 71,4 + 5,6 = 0,77 м

Общая высота холодильника

H = h1 + h2 = 0,377 + 0,770 = 1,147 м

Расчет площадей поверхностей холодильника

Рассчитываем все площади поверхности холодильника:

а) площадь поверхности морозильной камеры НТК

Sнтк = (α – 0,046)( в – 0,046) + (в – 0,046)(h1 – (0,023+0,021))·2 + (α – 0,046)( h1 – (0,023+0,021))·2

Sнтк = 1,845 м2

б) площадь поверхности холодильной камеры:

Sхк = (α – 0,035)( в – 0,035) + (в – 0,035)(h1 – (0,0175+0,0175))·2 + (α – 0,035)( h1 – (0,0175+0,0175))·2

Sхк = 2,791 м2

в) площадь поверхности перегородки между морозильной камерой и плюсовой

Sп = (α – 0,042)( в – 0,042) = 0,311 м2

г) площадь поверхности между плюсовой и низкотемпературной камерами

Sп2 = (α – 0,035)( в – 0,035) = 0,319 м2

Теплопритоки через ограждения

а) теплоприток из внешней среды в морозильную камеру НТК

Q΄1 = k2

• Sнтк ΔТ

Q΄1 = 0,537·1,= 49,538 Вт

б) теплоприток из внешней среды в холодильную камеру

Q»1 = k2

• Sнтк ΔТ = 0,765
• 2,791(32-0) = 68,323 Вт

Q1 = общий теплоприток через все ограждения

Q1 = Q΄1 + Q»1 = 49,538 + 68,323 = 117,861 Вт

Тепловая нагрузка от продуктов.

Если продукты, помещенные в холодильные камеры имеют температуру выше температуры в камере, то они отдают тепло воздуху до тех пор, пока не охладятся до температуры в камере.

Когда температура в холодильной камере поддерживается выше точки замерзания продукта, теплоприток от продуктов определяется по формуле:

Q΄3 = m

• c ·ΔT/(τ
• Кv)

где Q΄3 – количество теплоты от продуктов при охлаждении, Вт;

• m – масса продукта, кг;

с – удельная теплоемкость продукта, Дж/кг·К

τ – время охлаждения, сек;

• Кv – коэффициент скорости охлаждения.

Количество теплоты, отдаваемое продуктами при замерзании, рассчитывается по формуле:

Q»1 = m r / τ

где m – масса продукта, кг;

r – скрытая теплота продуктов, Дж/кг

Исходные данные для расчетов:

• а) в холодильной камере хранятся продукты: 1 кг яблок, 1 кг , 1 кг огурцов, 1 кг сыра, 1 кг колбасы, 1 литр молока, 2 кг спаржи, 1 кг масла. Время охлаждения τ = 5 часов = 1800 сек;
• коэффициент скорости охлаждения Кv = 0,67;

• ΔТ = 320С.

Удельная теплоемкость продуктов:

Яблоки	С = 3,72	КДж/кг К
Абрикосы	С = 3,85	КДж/кг К
Огурцы	С = 3,89	КДж/кг К
Спаржа	С = 3,6	КДж/кг К
Колбаса	С = 2,51	КДж/кг К
Молоко	С = 3,77	КДж/кг К
Сыр	С = 2,68	КДж/кг К
Сливки	С = 3,56	КДж/кг К
Масло	С = 2,68	КДж/кг К

б) в морозильной камере хранятся продукты: 5кг говядины, 5 кг свинины, 5кг баранины. Время замораживания τ = 10 часов = 36000 сек

Говядина	r = 1,67	КДж/кг К
Свинина	r = 1,59	КДж/кг К
Баранина	r = 1,26	КДж/кг К

По формуле Q΄3 = m c ΔT/(τ

• Kv)

Определим теплопритоки от продуктов в холодильной камере.

а) теплоприток от яблок

Q΄3 = m c ΔT/(τ

• Kv)

Q΄3 = 1

• 3,72
• 32/1800
• 0,67 = 9,87Вт

б) от абрикос

Q΄3 = 1

• 3,85
• 32/1800
• 0,67 = 0,01 Вт

в) от огурцов

Q΄3 = 1

• 3,89
• 32/1800
• 0,67 = 0,01 Вт

г) от спаржи

Q΄3 = 1

• 3,6
• 32/1800
• 0,67 = 0,191 Вт

д) от колбасы

Q΄3 = 1

• 2,51
• 32/1800
• 0,67 = 6,6 Вт

е) от молока

Q΄3 = 1

• 3,77
• 32/1800
• 0,67 = 0,01 Вт

ж) от сыра

Q΄3 = 1

• 2,68
• 32/1800
• 0,67 = 7,1 Вт

з) от сливок

Q΄3 = 1

• 3,56
• 32/1800
• 0,67 = 9,4 Вт

и) от масла

Q΄3 = 1

• 2,68
• 32/1800
• 0,67 = 7,1 Вт

Общий теплоприток от всех продуктов в холодильной камере:

Q΄3 общ = Q΄3 я + Q΄3 а + Q΄3 о + Q΄3 с + Q΄3 к + Q΄3 м + Q΄3 с + Q΄3 сл + Q΄3 м

Q΄3 общ = 0,09 Вт

Теплоприток от продуктов в морозильной камере определяется по формуле:

Q»3 = m r / τ

а) от говядины

Q»3 = 5

• 1,67 / 3600 = 2,3
• 10-4 кВт

б) от свинины

Q»3 = 5

• 1,59 / 3600 = 2,2
• 10-4 кВт

в) от баранины

Q»3 = 5

• 1,26 / 3600 = 1,75
• 10-4 кВт

Общий теплоприток от всех продуктов в морозильной камере определяется по формуле:

Q»3 общ = Q»3 г + Q»3 св + Q»3 б

Q»3 общ = 6,25

• 10-4 кВт

Тепловая нагрузка от продуктов определяется по формуле:

Q3 = Q΄3 общ + Q»3 общ

Q3 = 0,09 + 6,25

• 10-4 = 0,096 Вт

Тепловая нагрузка от воздухообмена:

Q2 = 0,05 (Q1 + Q3)

Q2 = 0,05 (117,86 + 0,096) = 5,89 Вт

а) Тепловая нагрузка от воздухообмена в ХК

Q΄2 = 0,05(Q΄1+ Q3΄)

Q΄2 = 0,05(49,538 + 0,09) = 2,52 Вт

б) Тепловая нагрузка от воздухообмена в НТК

Q»2 = 0,05(Q»1 + Q»3)

Q»2 = 0,05(68,323 + 6,25

• 10-4) = 3,42Вт

Определяем холодопроизводительность холодильного агрегата для холодильника

Общая тепловая нагрузка:

Q΄0 х. а = Q1 + Q2 + Q3 + Q4, где

Q4 = 1,05 (Q1 + Q2 + Q3)

Q4 = 1,05 (117,86 + 5,89 + 0,096) = 130 Вт

Q΄0 х. а = 117,86 + 5,89 + 0,096 + 130 = 253,88 Вт

а) определяем холодопроизводительность холодильного агрегата для ХК

Q΄0 х. а(хк)= Q1΄+ Q2΄+ Q3΄+ Q4΄= 253,88 Вт

Результаты расчета для надежности увеличиваются на 5-10%. Это зависит от достоверности данных, применяющихся при расчете тепловой нагрузки.

Q»0 х. а = 1,05 Σ Qi=1,05( Q΄0 х. а(хк))=1,05*253,88=266,574 Вт

б) определяем холодопроизводительность холодильного агрегата для НТК.

Q΄΄0 х. а(нтк)= Q1΄΄+ Q2΄΄+ Q3΄΄+ Q4΄΄=93,4Вт

Результаты расчета для надежности увеличиваются на 5-10%. Это зависит от достоверности данных, применяющихся при расчете тепловой нагрузки.

Q»0 х. а = 1,05 Σ Qi=1,05( Q΄΄0 х. а(нтк))=47,85 Вт

Учитывая, что холодильный агрегат бытового холодильника с некоторым коэффициентом в, равным 0,35 холодопроизводительность холодильного агрегата определяется по формуле:

Q0 х. а = Q»0 х. а / в

а) холодопроизводительность в (ХК)

Q0 х. а = Q»0 х. а(хк) / в = 321,9 Вт

б) холодопроизводительность в (НТК)

Q0 х. а = Q»0 х. а(нтк) / в= 280,2 Вт

К = 1,1 в = 0,35

Тепловой расчет компрессора.

Исходные данные для расчета:

Q0 х. а = 837,79 Вт, R 134а,

То = -250С ; Тк = 550С; Твс = 100С

Расчет компрессора:

1) удельная холодопроизводительность 1-го килограмма агента

qo = i1 – i4

qo = 385 – 255 = 130 кДж/кг

2) массовый расход, паро-массовая подача компрессора

М = Qoха / qo = 837,79

• 10-3 / 130 = 0,0064 (кг/с)

3) объемный расход, парообъемная подача компрессора

Vд = M

• V’1 = 0,0064
• 0,15 = 0,00096 (м3/с)

4) коэффициент подачи компрессора в зависимости от степени сжатия Рк / Ро

Е = Рк / Ро = 1,5 / 0,125 = 12 λ = 0,75

5) описанный объем компрессора

V = Vд / λ = 0,00096 / 0,75 = 0,00128 м3

• теоретическая мощность компрессора

NT = M (i2 – i1)

NT = 0,0= 0,544 кВт

• действительная мощность компрессора

Ni = NT / ηi = 0,544/0,7 = 0,777 кВт

• эффективная мощность компрессора

Ne = Ni / ηм, где

ηм = механический КПД, учитывающий потери на трение ;

ηi – индикаторный КПД компрессора

Ne = 0,777 / 0,85 = 0,914 кВт

По эффективной мощности и холодопроизводительности подбираем компрессор ХКВ8 – 1ЛМ УХЛ.

Расчет конденсатора.

Конденсатор холодильного агента является теплообменным аппаратом, в котором хладагент отдает тепло охлаждающей его среде.

В агрегатах бытовых холодильников в соответствии с условием их эксплуатации применяют конденсаторы с воздушным охлаждением.

Исходные данные для расчета: конденсатор изготовлен из медных трубок оребренных листовым ; коэффициент теплоотдачи от R 134а к стенкам трубки конденсатора αх. а = 1030 ; коэффициент теплоотдачи от стенки трубки конденсатора окружающей среде αв = 19,5 ; толщина стенки трубки конденсатора δi = 0,65

• 10-3 м;
• коэффициент теплопроводности меди λi = 332;температура конденсации хладона R 134а Тк = 550С;
• температура воздуха на входе в конденсатор Тв1 = 360С;
• температура воздуха на выходе из конденсатора Тв2 = 400С.

Площадь конденсатора: F = , где

Qk – производительность конденсатора, Вт;

• к – коэффициент теплоотдачи, Вт/мК;
• Δtm – средняя логарифмическая разность между температурами холодного агента и окружающей среды.

Производительность конденсатора определяется по формуле:

Qk = (i1 – i3)M, где

М — массовая подача компрессора;

i1, i3 ‘– удельная энтальпия в точках 1 и 3’_

Qk = (·0,0064 = 0,832 кДж/с = 715,52 ккал/час

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

к = = 19,13

Средняя логарифмическая разность между температурами холодильного агента и окружающей среды определяется :

Δtm = [(Тк – Т в1 ) – (Тк – Тв2 )] / 2,3 lg [(Тк – Тв1 )/ (Тк – Тв2 )],где

Т в1 , Тв2 — температуры воздуха на входе и выходе из конденсатора,

Тк – температура конденсации

Δtm =

По формуле определяем площадь конденсатора:

F= Q0/k* Δtm, где

Q0 – производительность конденсатора, Вт

F = , где

Тепловая нагрузка на конденсатор

Qкон = Qo

• KQ сж, где

КQ сж – коэффициент сжатия;

КQ сж = 1,64

Qкон = 837,79

• 1,64 = 1373,9 Вт

Расчет испарителя.

Испаритель – это устройство, которое абсорбирует тепло в холодную систему. Испаритель устанавливают в охлаждаемом пространстве. Тепло поглощается в результате кипения хладагента в каналах испарителя.

а) испаритель холодильной камеры (ХК)

Листотрубный испаритель. Поверхность испарителя определяется по формуле: f = ПdLφ , где

f — поверхность испарителя, м2

d — наружный диаметр змеевикового трубопровода испарителя, м

L — длина змеевикового трубопровода, м

φ- коэффициент оребрения, равный отношению оребренной поверхности к поверхности, как если бы оребрения не было

φ = (2n + Пd + 2d)/Пd, где

n – расстояние между ветвями змеевика

d = 0,008 м; n = 0,032 м

φ = (2*0,032+3,14*0,008+2*0,008)/(3,14*0,008) = 4,185

Длину змеевикового трубопровода определяют по формуле:

L = Q`1/[[Пdφ(t-tn){A((t-tn)/0,5Пdφ)1/4+0,98*5,7*[(((t+ 273)/100)4-((tn+ 273)/100)4 )/( t-tn )]]

L = 3,33 м

Определяем поверхность испарителя холодильной камеры

f=3,14*0,008*3,33*4,185=4,4 м2

Площадь поверхности определяется по формуле

S=(n+d)L

S= (0,032+0,008)*3,33=0,13 м2

б) испаритель морозильной камеры (НТК)

Листотрубный испаритель. Поверхность испарителя определяется по формуле: f = ПdLφ , где

f — поверхность испарителя, м2

d — наружный диаметр змеевикового трубопровода испарителя, м

L — длина змеевикового трубопровода, м

φ- коэффициент оребрения, равный отношению оребренной поверхности к поверхности, как если бы оребрения не было.

φ = 4,185

Длина змеевикового трубопровода L=7,9 м

f =0,83 м2

Площадь поверхности оребрения

S=(0,032+0,008)*0,83=0,04 м2

направлений в модернизации.

Двухкамерные холодильники занимают ведущее положение в мировом выпуске бытовых компрессионных холодильников. Их преимущество перед однокамерными холодильниками с одним испарителем бесспорно. Они обеспечивают быстрое и качественное замораживание продуктов, длительное хранение большого количества замороженных продуктов разнообразного ассортимента без ухудшения качества, поддержание необходимой холодильной камеры и т. д.

В настоящее время применяются четыре основных схемных решений двухкамерных компрессионных холодильников.

1 наиболее распространенным, является схемное решение холодильника с агрегатом, имеющим два последовательно соединенных испарителя. Различают две разновидности схемных решений: с подачей хладона сначала в испаритель низкотемпературной камеры, а затем в испаритель холодильной камеры (прямая подача), либо наоборот (обратная подача).

2 решение – холодильники, в которых каждая холодильная камера охлаждается автономным холодильным агрегатом.

3 решение – холодильники с принудительной циркуляцией воздуха вентилятором ( “No frost”).

Вентилятор обеспечивает циркуляцию теплового воздуха через испаритель, установленный в перегородке между камерами или за задней стенкой низкотемпературной камеры, и подачу его охлажденным по специальным каналам камеры.

4 решение – холодильники, в которых холодильные агрегаты с одним компрессором имеют специальное устройство, позволяющее автоматически отключать охлаждение камеры при работающем компрессоре. Это устройство представляет собой запорный с набором дополнительных трубопроводов. Регулирование температуры в холодильной камеры производится по температуре испарителя путем открывания и закрывания клапанов, в морозильной камере – включением и отключением компрессора в зависимости от температуры воздуха или испарителя.

1) (19) SU

(А1

(51)5 F25 D 21/00

(21)4469436/06

(22)01.08.88

(Бюл. N 8.

(72) . и .

и Вайн ком­прессорные холодильники. М.: Пищевая промышленность. 1974. с. 229-230.

(54) ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА (57) Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в бытовых хо­лодильниках, а также в воздухоохладительных машинах климатических камер. Цель изобретения — повышение эксплуатацион­ной надежности при естественном охлажде­нии конденсатора. Для этого в холодильной машине, включающей циркуляционный кон­тур с испарителем 5, компрессором 2, ка­пиллярной трубкой 4 и конденсатором 3 естественного охлаждения, последний снабжен на наружной поверхности электро­нагревателем 6 в виде высокоомного изоли­рованного проводника. При возникновении на испарителе 5 снеговой шубы включают электронагреватель 6, который нагревает трубки конденсатора 3. компенсируя тем са­мым естественное охлаждение последнего. В результате горячие пары хладагента, не конденсируясь в конденсаторе 3, поступают в испаритель 5 и обеспечивают своим теп­лом оттаивание снеговой шубы.

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в быто­вых холодильниках, а также в воздухоохладительных машинах климатических камер.

Известна холодильная установка, со­держащая циркуляционный контур с после­довательно установленными испарителем, компрессором, конденсатором и регулиру­ющим вентилем и размещенный в конден­саторе электронагреватель.

Недостатком известной холодильной установки является ее низкая эксплуатаци­онная надежность вследствие возможности перегорания электронагревателя, разме­щенного а среде хладагента.

Известна также холодильная маши­на, содержащая циркуляционный контур с последовательно соединенными испари­телем, компрессором, конденсатором есте­ственного охлаждения и регулирующим вентилем, а также электронагреватель.

Недостатком такой холодильной маши­ны является ее низкая эксплуатационная надежность вследствие возможного попа­дания влаги конденсата на токопроводящую часть электронагревателя во время оттайки испарителя.

Цель изобретения — повышение эксплу­атационной надежности при естественном охлаждении конденсатора.

Цель изобретения достигается тем, что в холодильной машине, содержащей цирку­ляционный контур с последовательно сое­диненными испарителем, компрессором, конденсатором естественного охлаждения и регулирующим вентилем, а также электро­нагреватель, последний в виде высокоомного изолированного проводника прикреплен к змеевику конденсатора.

На чертеже схематично представлена холодильная машина.

Холодильная машина содержит ох­лаждающий циркуляционный контур 1, выполненный из трубопроводов, с последо­вательно включенными в него компрессо­ром 2, конденсатором 3 естественного охлаждения, выполненным в виде змееви­ка, регулирующим вентилем в виде капил­лярной трубки 4 и испарителем 5. На конденсаторе 3 в виде высокоомного изо­лированного проводника навит электро­нагреватель 6, который подключен через выключатель в виде замыкающего контакта 7 и пускорегулирующий аппарат 8 к питаю­щей сети.

Холодильная машина работает следую­щим образом.

В режиме охлаждения компрессор 2 по­дает горячие пары хладагента в конденса­тор 3, где они конденсируются, отдавая тепло конденсации наружному воздуху. Об­разовавшийся в нижней части конденсато­ра 3 жидкий хладагент поступает, дросселируясь через капиллярную трубку 4 в испаритель 5, где жидкий хладагент кипит, забирая тепло от стенок испариИз испарителя 5 пары хладагента огсасываются компрессором 2.

При возникновении на испарителе 5 снеговой шубы сверх нормы по команде

датчика инееобразования, или реле време­ни, или вручную замыкается контакт 7. Электронагреватель 6 нагревается, нагревая в свою очередь поверхность трубопроводов змеевика конденсатора 3,компенсируя тем самым его естественное охлаждение. Кон­денсатор 3 перестает конденсировать пары хладагента, и они через капиллярную трубку 4 попадают в испариНагревая по­верхность испарителя 5, пары хладагента охлаждаются и частично могут конденсиро­ваться. Несконденсированные пары хлада­гента из испарителя 8 отсасываются компрессором 2. Цикл оттаивания продол­жается до тех пор, пока полностью не рас­тает на поверхности испарителя 5 снеговая шуба. После этого процесс оттайки прекра­щается путем размыкания контакта 7 и отключения электронагревателя 6, и холодильная машина переходит в обычный режим работы — на охлаждение.

Формула изобретения :

Холодильная машина, содержащая цир­куляционный контур с последовательно со­единенными испарителем, компрессором, конденсатором естественного охлаждения и регулирующим вентилем, а также электро­нагреватель, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной на­дежности при естественном охлаждении конденсатора, электронагреватель в виде высокоомного изолированного проводника прикреплен к змеевику конденсатора.

2) (

(22) Заявлено 03.04/28-13

Опубликовано 07.12.82. Бюллетень №45

Дата опубликования описания 17.12.82

(51) М. Кл3 F25 25 D 11/00

(53) УДК 621.5

Заявитель: Московский технологический институт мясной (71) и молочной промышленности.

(54) БЫТОВОЙ ХОЛОДИЛЬНИК.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к холодильникам бытово­го назначения.

Известен бытовой холодильник, вклю­чающий теплоизолированный корпус, с раз­мешенным внутри него в верхней части зам­кнутым испарителем, представляющим со­бой морозильное отделение [1].

Однако такой холодильник не обеспечи­вает достаточно низкие температуры в мо­розильном отделении и равномерное рас­пределение температур в холодильной ка­мере.

Наиболее близким к изобретению по тех­нической сущности и достигаемому резуль­тату является бытовой холодильник, содер­жащий теплоизолированный корпус, внут­ренний объем которого разделен перегород­кой на холодильное и морозильное отделе­ния.

В морозильном отделении установлен зам­кнутый испари

Недостаток данного холодильника заклю­чается в том, что в процессе его работы возможны отклонения от оптимального интервала температур в холодильном отделении.

Цель изобретения — более точное поддержание заданного температурного ре­жима в холодильном отделении.

Цель достигается тем, что в бытовом хо­лодильнике, содержащем теплоизолированный корпус, внутренний объем которого раз­делен перегородкой на холодильное и морозильное отделения, перегородка представля­ет собой биметаллическую пластину, консольно укрепленную в стенке корпуса, при этом на поверхности пластины, обращенной к холодильному отделению, выполнены реб­ра.

На фиг. 1 изображен предлагаемый хо­лодильник, вид спереди, разрез; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — испаритель с внешним кожухом и внутренним каркасом; на фиг. 4 — испаритель с внешним кожу­хом в аксонометрии; на фиг. 5 — то же, с внутренним каркасом в аксонометрии.

Бытовой холодильник содержит теплоизолированный корпус 1, внутренний объем которого разделен перегородкой 2 на холо­дильное 3 и морозильное 4 отделения с раз­мещенным в нем испарителем 5 замкнутого типа. Вокруг испарителя 5 установлен на герметичных прокладках 6 металлический

кожух 7, покрытый поли­мером. Внутри испарителя 5 расположен с зазорами к его стенкам каркас 8 из метал­лической сетки для размещения продуктов.

Перегородка 2 укреплена в одной из стенок корпуса 1 и выполнена в виде би­металлической пластины, верхний слой ко­торой, обращенный к испарителю 5, изго­товлен из металла с малым коэффициентом линейного расширения, а нижний слой, об­ращенный к холодильному отделению, пред­ставляет собой рифленый лист металла с большим коэффициентом линейного рас­ширения и имеет теплообменные ребра.

В процессе работы холодильника в слу­чае превышения заданного температурного режима в холодильном отделении зазор меж­ду испарителем 5 и перегородкой 2 умень­шится благодаря увеличению длины ее ниж­него оребренного слоя. В результате приток холода из морозильного отделения 4 в хо­лодильное 3 повысится, температура в по­следнем начнет снижаться до заданной ве­личины, а перегородка 2 выпрямляться.

Таким образом, использование в качест­ве перегородки 2 биметаллической пластины даст возможность осуществить более точ­ное поддержание заданного температурного режима в холодильном отделении 3 и обеспечит тем самым оптимальные условия хра­нения продуктов в предлагаемом бытовом холодильнике.

Формула изобретения

Бытовой холодильник, содержащий теплоизолированный корпус, внутренний объем которого разделен перегородкой на холо­дильное и морозильное отделения, отличаю­щийся тем, что, с целью более точного под­держания заданного температурного режима в холодильном отделении, перегородка пред­ставляет собой биметаллическую пластину, консольно укрепленную к стенке корпуса, при этом на поверхности пластины, обра­щенной к холодильному отделению, выпол­нены ребра.

1. X. и др. Справочник по малым холодильным машинам и установ­кам. М„ «Пищевая промышленность», 1968, с. 226-228.

• и др. Бытовые ком­прессионные холодильники. М., «Пищевая промышленность», 1974, с. 26—31, рис. 126 (прототип).

Также патентные исследование дали понять, что основные направления в совершенствовании холодильников ведутся по следующим направлениям:

• Надёжность
• Облегчение при транспортировке
• Уменьшение издаваемого изделием шума
• Уменьшение габаритных размеров
• Повышение эксплутационных качеств
• Снижение трудоёмкости при изготовлении холодильников
• Повышение экономичности
• Защита отдельных элементов и частей от повреждений
• Точность в температурном режиме

Обоснование разработки защиты компрессора

В целях упрочнения конструкции холодильника предлагается защита компрессора и трубок теплообменника при помощи специально изготовляемой пластины, которая крепится к корпусу болтами.

Данная конструкция будет иметь следующие преимущества и недостатки:

Достоинства конструкции:

— Конструкция имеет рукоятки для держания при транспортировке холодильника, что значительно упрощает его транспортировку т. к. при переносе холодильника на руках можно брать холодильник как с передней его части, так с помощью новых мест держания холодильника и с задней.

• При транспортировке трубки испарителя идущие от компрессора надёжно защищены данной пластиной..
• Защита компрессора от возможных непреднамеренных ударов сзади в ходе неправильной его эксплотации
• Данная пластина является гарантом того, что холодильник не будет прижат своей задней частью достаточно близко к стене, что может вызвать неправильный теплообмен радиатора с окружающей средой.
• Защитная пластина не будет помехой функционированию теплообмена холодильника с окружающей средой.

Недостатки конструкции:

• Дороговизна конструкции, что в конечном счёте скажется на стоимости продукции.
• Усложнение существующих модификаций.

Список литературы.

[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/proektirovanie-holodilnika/

1. Дж. Основы холодильной техники.

Пер. с англ. – М.: Легкая и ,1984 – 520 с.

2., Явнель и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Пищевая промышленность,1978 – 264 с.

3.Вейнберг компрессионные холодильники. – М.: Пищевая промышленность,1972. – 272 с.

4.Якобсон холодильные машины. – М.: Пищевая промышленность,1977. – 368 с.

5., Малые холодильные машины и установки: Малые холодильные установки. – 2-е изд., перераб и доп. – М.: Пищевая промышленность,1979. – 448 с.

6., Лашутина -компрессорные

машины и установки. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа,1984 – 335 с.

7. Лепаев электроприборы. – М.: Легкая индустрия,1979 – 336с.

8. Лесников компрессионные холодильники (методическое указание по дисциплине «Бытовые машины и приборы») Уфа 1998-47с.

9., Буль аппараты автоматики. — М.: Высшая школа,1988 – 303c.

1.Холодильные установки под редакции профессора . 3 изд., перераб. и доп. – М. : агропром. Издат., 1991.

2.Холодильные компрессионные машины и установки: Учебник для машиност. техникум. – 3 изд., и доп. – М: . 1984.

3.Автоматизированное проектирование в системе Auto CAD LT. , . УТИС, УФА, 1996, 101с.

4.Методические указания к по курсу «Основы патентоведения» для студентов заочной формы обучения. . ГАСБУ, УТИС, УФА, 1995, 33с.

5.Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Проектирование бытовых машин и приборов» ГАСБУ, УТИС. , , . УФА, 2001, 56с.

4. Вейнберг компрессионные холодильники.– М.:Пищевая промышленность ,1972. – 272с.

5. Дж. Основы холодильной техники.

6. Пер. с англ. – М.: Легкая и пищевая промышленность,1984 – 520 с.

7. , холодильно – компресионные машины и установки.– М.: Высшая школа, 1984 – 335с.

8. , Ворошилов машины – М.: Энергоатомиздат, 1989 – 288с.

9. , , и др. Холдильные машины – Л.: Машиностроение, 1985 – 510с.

10. , Явнель и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:Пищевая промышленность,1978 – 264с.

11. Якобсон холодильные машины. – М.: Пищевая промышленность,1977. – 368 с.

формат	зона	Поз.	Обозначение.	Наименование.	Кол.	примечание
				детали
А1		1		корпус	1
		2		Ведущий вал	1
		3		Ведомый вал	1
		4		Шатун	2
		5		Поршень	2
		6		Нагнетательный трубопровод	1
		7		Всасывающий трубопровод	1
		8		Нагнетательный клапан	2
		9		Всасывающий клапан	2
		10		Электромагнит	1
		11		Рычаг включения муфты	1
		12		Подшипники валов	4
		13		Масляной червячный насос	1
		14		Каналы смазки
		15		Емкость для масла	1
		16		Шкив	1
		17		Полумуфта не подвижная	1
		18		Фрикционная накладка	2
		19		Полумуфта подвижная	1
		20		Подшипники масляного насоса	2