Бытовой двухкамерный компрессионный холодильник

Курсовая работа

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%.

38 стр., 18849 слов

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

... 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 конструкции ...

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.