Бытовые холодильники предназначены для кратковременного хранения скоропортящихся пищевых продуктов, пищевых полуфабрикатов и готовых блюд в охлажденном виде, а при наличии морозильного отделения — также замороженных продуктов. Однако не менее успешно обычные бытовые холодильники используют еще и во многих медицинских учреждениях для хранения различных медикаментов и многого другого. Использование бытовых холодильников не по назначению происходит в результате малого финансирования, а также по причине незнания о существовании специальных холодильников.
Номенклатура выпускаемых холодильников разнообразна. Общие технические условия на бытовые холодильники определены в ГОСТ 16317-76.
По типу охлаждающего устройства домашние холодильники бывают:
Компрессионные (охлаждаемые компрессионными холодильными машинами)
Абсорбционные (охлаждаемые абсорбционными машинами непрерывного действия)
Термоэлектрические (охлаждаемые термоэлектрическими батареями)
В соответствии с ГОСТ 16317-76, компрессионные холодильники обозначаются буквой — К, абсорбционные — А, абсорбционные с газовым подогревом генератора — АГ.
Наибольшее распространение на сегодняшний день имеют бытовые компрессорные холодильники. Практически все холодильники выпускаются компрессионного типа. Холодильники этого типа дешевы в изготовлении, безопасны в эксплуатации, просты в ремонте. В качестве хладагента в бытовых компрессионных холодильниках применяются газы в большинстве случаев — фреоны, и в последнее время — изобутаны.
По конструктивному исполнению, два последних типа холодильников могут быть одно-, двух- и многокамерными.
Холодильники классифицируются также по конструкции системы охлаждения:
с естественной циркуляцией воздуха
с принудительной циркуляцией
с комбинированной системой
Оттаивание испарителя может осуществляться за счёт естественного отепления воздуха, полуавтоматически или автоматически.
Холодильники выпускаются на номинальное напряжение 127 или 220 В. Уровень звука на расстоянии 1 м от наружного контура холодильника не должен превышать 42 дБА.
На дверках низкотемпературного отделения холодильника наносится маркировка: при температуре — 6°С— *
при температуре — 12 °С — * *
при температуре — 18 °С — * * *
Для холодильников с металлической камерой допускается увеличение расхода электроэнергии до 10 % от указанных выше значений. Допускается также увеличение нормы расхода электроэнергии для холодильников с номинальной температурой в низкотемпературном отделении: -12 °С — на 5%, -18°С— на 10%.
«Бытовые машины и приборы») Уфа 1998-47с
... типовыми для всех бытовых компрессионных холодильников. По компоновке электродвигателя с компрессором компрессионные холодильные агрегаты бытовых холодильников относятся к агрегатам закрытого типа. Закрытый тип холодильного агрегата ... температура в морозильной камере в этом случае поддерживается периодической работой мотор-компрессора с помощью отдельного терморегулятора. Такой более сложныйпо ...
1. Описание конструкции бытового холодильника
Холодильник выполнен в виде шкафа, на задней стенке которого расположен холодильный агрегат. В верхней части шкафа холодильника расположены низкотемпературное отделение, в нижней — холодильное соответственно с теплоизоляциями из пенополиуретана и пенополистирола.
Низкотемпературная камера выполнена в виде отдельного металлического шкафа и крепится к нижнему шкафу четырьмя болтами. Холодильная камера состоит из корпуса, облицованного снаружи металлическими панелями, а изнутри — пластмассой.
В холодильной и низкотемпературной камерах имеются съемные решетчатые полки 4 и 7 (рис. 1).
Холодильный агрегат имеет два испарителя 5 и 9, обеспечивающих температуру в низкотемпературной камере не выше минус 18°С, а в холодильной камере от 0 до 5°С.
Рис. 1.Холодильник «Смоленск-6»: 1 — сосуды для овощей и фруктов; 2 — стеклянная полка; 3 — лоток для слива талой воды; 4, 7 — решетчатые полки; 5 — испаритель холодильной камеры; 6 — пробка сливной трубки; 8 — ванночка для льда; 9 — испаритель низкотемпературной камеры; 10 — сервировочная плоскость; 11 — решетка; 12, 13 — терморегулятор и электролампочка; 14 — уплотнитель двери низкотемпературной камеры; 15 — крышка; 16 — уплотнитель двери холодильной камеры; 17 — магнитный уплотнитель; 20 — барьер; 18 — переставные полки; 19 — панель двери; 21 — фильтр-осушитель; 22 — прокладка; 23 — конденсатор; 24 — задняя стенка; 25 — задний упор; 26 — винт крепления конденсатора; 27 — болт; 28 — ванночка для сбора и испарения талой воды; 29 — герметичный компрессор; 30 — клеммная колодка; 31 — пускозащитное реле.
Обе камеры имеют индивидуальные двери. Плотность прилегания дверей обеспечивается уплотнителями 14 и 16,с магнитной вставкой, которые являются одновременно и запирающим устройством дверей.
Охлаждение воздуха и хранящихся продуктов в камерах холодильника осуществляется закрепленным на задней стенке холодильным агрегатом, представляющим собой герметичную систему, внутри которой циркулирует хладагент — хладон-12. Охлаждение испарителя достигается дросселированием циркулирующего в системе холодильного агрегата хладона при помощи капиллярной трубки и кипением его в каналах испарителей при низком давлении. Поддержание необходимой температуры в холодильной камере обеспечивается периодическим включением мотор-компрессора 29, осуществляемым терморегулятором 12, датчик которого реагирует на изменение температуры стенки испарителя и холодильной камеры.
Оттаивание испарителя 5 холодильной камеры осуществляется автоматически в цикле (во время останова мотор-компрессора) с отводом талой воды в ванночку 8 на задней стенке холодильника и с последующим ее испарением. Оттаивание испарителя низкотемпературной камеры естественное (по мере надобности).
Режим работы холодильника задается установкой соответствующего деления шкалы на ручке терморегулятора против указателя. Для предотвращения засорения капиллярной трубки и замерзания в ней влаги, случайно попавшей в систему холодильного агрегата перед капиллярной трубкой установлен фильтр-осушитель 21.
2. Расчёт теплопритоков в шкаф бытового холодильника
Проводим расчёт теплопередающих поверхностей холодильного шкафа.
Внешние размеры: 1250?600?570
Толщина панелей: толщина двери 30 мм;
- толщина потолка и пола 40 мм;
- толщина задней стенки 40 мм.
а) Площадь боковой стенки: м2
м2
б) Площадь дна: м2
в) Площадь потолка: м2
г) Площадь задней стенки: м2
м2
д) Площадь задней накл. стенки: м2
е) Площадь двери: м2
м2
Расчёт перепада температур.
tо.с.=32 оС.
tх.к.=4 оС.
tм.к.=-18 оС.
?tх.к.= tо.с.- tх.к.=32-4=28 оС.
?tм.к.= tо.с.- tм.к.=32-(-18)=50 оС.
Определяем коэффициенты теплопередачи окружающих конструкций холодильника.
- коэффициент теплоотдачи охлаждаемой среды к внутренней поверхности.
- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности к окружающей среде.
= 1,7 Вт/м2·К = 6 Вт/м2·К
= 2,1 Вт/м2·К = 10 Вт/м2·К
= 45,4 Вт/м·К — коэффициент теплопроводности стали
= 0,0465 Вт/м·К — коэффициент теплопроводности полистирола
= 0,021 Вт/м·К — коэффициент теплопроводности ППУ
= 1 мм = 4 мм = 25 и 35 мм
Вт/м2·К. — коэффициент теплоотдачи боковой стенки.
Вт/м2·К.- коэффициент теплоотдачи дна.
Вт/м2·К.- коэффициент теплоотдачи потолка.
Вт/м2·К. — коэффициент теплоотдачи задней стенки.
Вт/м2·К.- коэффициент теплоотдачи двери.
Проверка поверхностей на условие конденсации.
tо.с.= оС, ц ? 80?85%
kmax·(tо.с.- tх) = ·(tо.с.- tр).
где
tр — температура точки росы.
tх — температура холодильника.
По диаграмме при tо.с.= 32оС tр= 27 оС.
Стенка: Вт/м2·К.
Вт/м2·К.
Дно: Вт/м2·К.
Потолок: Вт/м2·К.
Задняя стенка: Вт/м2·К.
Вт/м2·К.
Дверь: Вт/м2·К.
Вт/м2·К.
Во всех пяти случаях max, следовательно, конденсация не происходит.
Определяем теплопритоки через отдельные элементы ограждения холодильника.
Qi= ki·?t·Fi, Bт.
Боковая стенка: Вт
Вт
где ?tм.к=tо.с.-tм.к. = 32 оС — (-18) оС.
?tх.к=tо.с.-tх.к. = 32 оС — 2 оС.
Дно Вт
Потолок: Вт
Задняя стенка:
Вт
Вт
Дверь: Вт
Вт
суммарная величина теплопритоков ограждения:
Определяем теплопритоки от термической обработки продуктов.
Мсут — суточное хранение продуктов, кг.
При максимальном коэффициенте эксплуатации морозильная камера заполняется говядиной на 50%, холодильная камера заполняется говядиной на 20%.
|
t |
-18 |
-12 |
-6 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
32 |
|
|
iгов |
4,6 |
22,2 |
50,7 |
232,5 |
235,9 |
238,8 |
242,2 |
245,5 |
248,5 |
251,8 |
255,2 |
258,5 |
261,5 |
264,8 |
329 |
|
Вт
Вт
Вт
Определяем теплоприток при открывании двери.
Число открываний в сутки: nх.к=25; nм.к=4.
Вт
Вт
Вт
Теплоприток от электроприборов.
Вт
где Nэл — мощность лампочки, Вт
ф- время открывания, с
Суммарные потери
3. Тепловой расчет холодильной машины
холодильник бытовой двухкамерный компрессионный
В данном холодильнике рабочим хладагентом является фреон.
Принимается в холодильнике с естественной циркуляцией:
- температура кипения фреона.
- температура конденсации.
По и определяем давление кипения и конденсации .
По таблице свойств фреона:
Схема холодильника
Строим рабочий цикл холодильной машины с учётом следующего:
Процесс 1-1′ — подогрев паров хладагента в мотор-компрессоре. Давление в точке 1 есть давление кипения Р0.
ав — нагревание ХА за счёт теплообмена со стенками цилиндра.
вс — сжатие ХА с отдачей теплоты стенками цилиндра.
где — потеря давления на всасывающих клапанах.
где — потеря давления на нагнетательных клапанах.
Определяем положение точки 4
Для определения положения точки 4 используем уравнение теплового баланса.
где — коэффициент, учитывающий долю при регенерации в процессе перегрева.
кДж/кг
Заполняем таблицу основных параметров рабочих точек цикла.
|
№ точки |
Р, МПа |
t, 0С |
h, кДж/кг |
х, м3/кг |
|
|
а |
0,85 |
-30 |
380 |
0,225 |
|
|
1 |
0,816 |
32 |
430 |
0,295 |
|
|
1′ |
0,816 |
40 |
437 |
0,3 |
|
|
2 |
1,221 |
129 |
514 |
0,024 |
|
|
3 |
1,221 |
47 |
265 |
0,0127 |
|
|
4 |
1,221 |
— |
225 |
0,0127 |
|
|
5 |
0,85 |
-30 |
225 |
0,07 |
|
Рассчитываем следующие параметры:
1. удельную массовую холодопроизводительность.
кДж/кг
2. удельную объёмную холодопроизводительность.
кДж/м3
3. удельную теплоту отводимую в конденсаторе.
кДж/кг.
4. удельную изотропную работу цикла.
кДж/кг.
5. массовый расход рабочего тела ХА.
кг/с
где Вт.
6. теплоту, отводимую от конденсатора.
Вт
7. изотропную мощность компрессора.
Вт
8. холодильный коэффициент цикла.
4. Расчёт поршневого компрессора
Определяем объёмный расход ХА в компрессоре.
м3/с.
Определяем составляющие коэффициента подачи и рассчитываем коэффициент подачи л.
где
- объёмный коэффициент.
mр = 0.9 ? 1.05 — политропа расширения конечных параметров; mр=1,05.
Gm = 0,02 ? 0,05 — относительный мёртвый объём; Gm = 0,02.
- коэффициент дросселирования; .
- индикаторный коэффициент.
- коэффициент плотности; .
- коэффициент подогрева.
Теоретическая объёмная производительность компрессора.
м3/с.
По объёмной производительности подбирается марка холодильного компрессора (компрессор — ХКВ8-1ЛМТ)
Вычисляем диаметр и ход поршня.
где
S — ход поршня;
- n — частота вращения (n=48с-1);
- D — диаметр поршня;
- Cср — средняя скорость движения поршня (Cср =1,8м/с).
Энергетические потери и мощность компрессора
Ni — индикаторная мощность, затрачиваемая на сжатие паров ХА в действительном компрессоре.
Вт
где Ns — изоэнтропная мощность;
- зi =0,7 ? 0,85 — индикаторный КПД для малых холодильных компрессоров.
зi =0,8.
Nтр — мощность на преодоление сил трения.
Вт
где — удельное давление трения;
- Определяем эффективную мощность или мощность на валу компрессора.
Вт
Потери, связанные с трением учитываются механическим КПД:
Эффективный КПД.
Для того, чтобы перейти от эффективной мощности Nе компрессора к мощности, потребляемой электродвигателем из сети Nэ необходимо учесть КПД электродвигателя.
Вт,
где .
Электрический КПД.
При сопоставлении различных компрессоров и их технических характеристик используют их эффективный холодильный коэффициент ее и общий или электрический коэффициент .
5. Расчёт теплообменных аппаратов
Расчёт производится на основе известной рассчитанной нагрузки на аппарат. (Q0 и Qк).
Расчёт и подбор конденсатора.
Определяем среднелогарифмическую разность температур между воздухом и ХА и коэффициент теплопередачи от ХА к воздуху.
?tн, ?tк — разность температур потоков на входе и выходе из ТО аппарата.
К — коэффициент теплопередачи от воздуха к ХА.
К=9 ? 12 Вт/м2К (для конденсатора) Кк=11.
К=3,5 ? 7 Вт/м2К (для испарителя) Ки = 5.
Среднелогарифмический перепад температур.
оС.
Определяем площадь поверхности конденсатора.
м2
Действительная площадь конденсатора.
Площадь трубки:
Диаметр трубки d = 6 мм = 0,006 м
Длина трубки:
Площадь прутков:
Длина прутков
Радиус прутков
Подбор и расчёт испарителя.
, м2,
где
Среднелогарифмический перепад температур:
6. Расчёт капиллярной трубки
Обычно это медная трубка.
- Принимаем
При заданном внутреннем диаметре вычисляем длину.
µ — динамическая вязкость ХА. (Па·с).
µ = 0,204·10-3 — динамическая вязкость ХА. (Па·с).
При t=32оC
7. Обоснование выбора основных материалов
Ограждение холодильника — трёхслойное. Наружный слой выполняется из металла — Ст 10, толщиной 1 мм; промежуточный — пенополиуретан ППУ-309М ТУ 2226-214-00244147-2001, толщиной от 35 до 45 мм; внутренний слой — ударопрочный полистирол УПС-0803Л, толщиной 4 мм ГОСТ 28250-89;
- Трубки конденсатора выполняются из меди диаметром 6 мм. К змеевику под прямым углом к трубам приварены прутки из стальной проволоки диаметром 1,5 мм ГОСТ 2246-70;
- Испаритель О-образный изготавливается из нержавеющей стали;
- Капиллярная трубка и фильтр-осушитель выполняются из меди. На капиллярные трубки существует ГОСТ 2624-77 «Трубки капиллярные медные и латунные»;
- Уплотнители для дверей поливинилхлоридные ТУ 6-55-12-88;
- Герметичность шкафа холодильника обеспечивается пастой ПВ-3 на основе хлорвиниловой смолы. Поверхность шкафа фосфарируют, затем грунтуют и дважды покрывают эмалью МЛ-12-01;
— Эмаль М4-123 чёрная ТУ6-19-979-84 и лак МЛ-133 для холодильника.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/na-temu-dvuhkamernyie-holodilniki/
1. Бабакин Б.С., Выгодин В.А. Бытовые холодильники и морозильники: Справ.: Учеб.пособие для вузов.-2-е изд. испр. и доп. — М.: Колос, 2000.-656, [1]с.:ил.
2. Лепаев Д.А. Ремонт бытовых холодильников: Справочник -2-е изд. испр. и доп. — М.: Легпромиздат, 1989.-304,[1]с.:ил.
3. Мааке В. И др. Польманн:Учебник по холодильной технике. Основы — комплектующие — расчёты. Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание холодильных установок / В. Мааке, Г.-Ю. Эккерт, Жан-Луи Коршен-М.:Изд-во Моск. ун-та, 1998.-1142с.:ил.
