Расчет основных элементов конструкции бытового компрессионного холодильника

Величина коэффициента теплопроводности зависит от конструкции и материала испарителя, площади смачивания внутренней поверхности, скорости движения потока и теплопроводности хладагента в испарителе, количества масла в испарителе, состояния наружной поверхности испарителя и охлаждаемой среды, отношения наружной площади поверхности к внутренней, скорости циркуляции среды.

Любое загрязнение наружной или внутренней поверхности испарителя играет роль теплоизоляции, уменьшая коэффициент теплоотдачи стенок испарителя, а также интенсивность теплопередачи. Загрязнение внутренней поверхности труб испарителя вызывается избыточным количеством масла в испарителе или низкой скоростью движения хладагента.

Среднюю логарифмическую разность температур приблизительно можно вычислить с помощью следующего уравнения:

(28)

где и - средняя арифметическая разность температур;

TВ1, TВ2 - температура воздуха на входе и выходе из испарителя соответственно, К;

Т0 - температура кипения хладагента, К.

Величина средней арифметической разности температур незначительно отличается от действительной средней логарифмической разности температур. При расчетах испарителей можно в формуле (26) можно использовать полученные по уравнению (28) значения температуры.

В конструкции проектируемого холодильника с электромагнитным клапаном используем 2 листотрубных испарителя.

Исходными данными для расчета испарителей являются Q0 = 244,94 кВт; k = 28; TВ1 = 32 ⁰C; ТВ2 = - 12 ⁰C; T0 = -19 ⁰C.

Определяем среднюю арифметическую разность температур

= 10 ⁰C

Общая площадь испарителей определяется по формуле

= 0,875 м² (29)

Принимаем площадь испарителя морозильной камеры равной 0,54 м², тогда площадь испарителя высокотемпературной камеры Fхол.кам. = 0,874 - 0,54 = 0,335 м².

Рисунок - 2.6 Габариты испарителей

2.6 Расчет конденсатора

Конденсатор холодильного агента является теплообменным аппаратом, в котором хладагент отдает тепло охлаждающей его среде. В процессе отвода тепла от парообразного хладогента высокого давления происходит его конденсация.

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

В общее количество теплоты, поглощаемой в конденсаторе охлаждающей средой, входит теплота, поглощенная хладагентом в испарителе, и теплота эквивалентная работе сжатия. Любая теплота, поглощенная всасываемым паром, также становится частью нагрузки конденсатора.

Величина работы сжатия на единицу холодопроизводительности зависит от степени сжатия, а количество теплоты, отведенной в конденсаторе на единицу холодопроизводительности - от рабочих параметров системы. Нагрузку конденсатора QK можно определить, умножая величину производительности компрессора Q0 на коэффициент сжатия kQсж

 (30)

Для расчета нагрузки конденсатора применяют уравнение (для холодильных агрегатов с герметичным компрессором):

(31)

где NЭ - подводимая мощность, Вт.

Теплопередача через стенки конденсатора осуществляется за счет теплопроводимости. Поэтому производительность конденсатора определяют по основному уравнению теплопередачи:

(32)

где QK - производительность конденсатора, Вт;

F - площадь поверхности конденсатора, м;

k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м» К);

Дtm - средняя логарифмическая разность между температурами конденсации холодильного агента и окружающей среды, К.

В воздушных конденсаторах вся теплота, отдаваемая конденсирующимся хладагентом, расходится на повышение температуры окружающей среды.

Поэтому разность температур охлаждающей среды прямо пропорциональна нагрузке конденсатора и обратно пропорциональна массовому расходу и удельной теплоемкости охлаждающей среды:

(33)

где Дt - разность температур охлаждающей среды в конденсаторе, К;

QK - теплота, отведенная в конденсатор, Bт;

m - массовый расход воздуха в конденсаторе, кг/с;

с - удельная теплоемкость охлаждающей среды, Дж/(кг*К).

Средняя логарифмическая разность температур определяется по формуле:

где TВ1, ТВ2 - температура воздуха на входе и выходе из конденсатора, К;

Тк - температура конденсации, К.

Исходными данными для расчета испарителей являются Q0 = 244,94 кВт; k = 65; TВ1 = 33 ⁰C; ТВ2 = 38 ⁰C; TК = 43 ⁰C; i2 = 460,34 кДж/кг; i3' = 245,88 кДж/кг; Gд = 0,00177 кг/с.

1) Производительность конденсатора определяется по формуле

= 0,379 кДж/с = 325,94 ккал/час (34)

2) Средняя логарифмическая разность температур для проектного варианта холодильника

= 7,222

3) Площадь конденсатора

= 0,7 м² (35)

Рисунок - 2.7 Конденсатор холодильника

F_K = 0,52*1,34 = 0,7 м².

4) Тепловая нагрузка на конденсатор

= 244,944 + 145 = 389,94 Вт

2.7 Расчет капиллярной трубки

Капиллярная трубка - это простейший регулятор потока хладагента, используемый в холодильных системах. Она ограничивает или регулирует поток жидкого холодильного агента из конденсатора в испаритель и поддерживает заданную рабочую разность давлений между этими двумя аппаратами вследствие высокого сопротивления из-за трения. В трубке возникает дроссельный эффект, при котором снижается давление жидкого хладагента и образуется пар.

При любых определенных длине и диаметре сопротивление является постоянной величиной. Поэтому расход жидкости через трубку пропорционален разности давлений в ней, причем указанная разность - это разность между давлениями конденсации и кипения в холодильном агрегате.

Капиллярная трубка и компрессор соединены в системе последовательно, в связи с чем расход хладагента через трубку должен быть равен объемной производительности компрессора. Следовательно, чтобы холодильный агрегат работал эффективно и сбалансировано при расчетных условиях, расход хладагента через трубку определенной длины и диаметра при расчетных давлениях кипения и конденсации должен точно соответствовать объемной производительности компрессора при этих условиях.

Капиллярная трубка имеет простую конструкцию и низкую стоимость. Давления хладагента уравниваются через капиллярную трубку во время нерабочей части цикла, и компрессор после остановки включается в разгруженном состоянии. Это позволяет использовать электродвигатели с малым пусковым моментом.

В холодильных системах с капиллярной трубкой важно, чтобы система была защищена от грязи и посторонних веществ. Обычно для этих целей перед капиллярной трубкой устанавливается фильтр.

Капиллярные трубки, как правило, изготавливают внутренним диаметром от 0,5 до 2 мм и длиной от 0,5 до 5 м. Наибольшее распространение получили трубки с d = 0,8 +1 мм.

Трубки изготавливают из меди М2 или МЗ внутренним диаметром 0,80; 0,82 и 0,85 мм, наружным диаметром 2,1 ± 0,1 мм. Трубки должны выдерживать испытание на герметичность (под водой) давлением 4-5 МПа.

Размеры капиллярных трубок для холодильных машин предварительно определяют с помощью номограмм и уточняют на основе специальных испытаний при различных температурах окружающей среды и охлаждаемого объекта.

Для проектного варианта холодильника капиллярную трубку рассчитываем в программе Danfoss Capillary Tube Selector. Исходные данные: хладагент R134a; теплосодержание системы Q = 244,94 Вт; T0 = -19 ⁰C; ТК = 43 ⁰C; ТВС = 11⁰C.

Рисунок - 2.8 Подбор капиллярной трубки

Подбираем капиллярную трубку длиной 2,07 м, dтрубки = 1,12 мм, расход хладагента 25,3 л/мин.

2.8 Расчет электромагнитного клапана

Для проектного варианта холодильника электромагнитный клапан в программе CoolCat 2005. Исходные данные: хладагент R134a; теплосодержание системы Q = 244,94 Вт; T0 = -19 ⁰C; ТК = 43 ⁰C; U = 220 - 230 В, f = 50 Гц.

Из предложенных программой клапанов выбираем клапан EVR 2.

Соленоидные вентили типа EVR предназначены для установки в жидкостные и всасывающие линии, а также трубопроводы горячего газа с фторсодержащим хладагентом.

Принцип работы - прямое срабатывание: магнитное поле соленоидной катушки приводит в движение поршень и таким образом открывает седло вентиля. Срабатывание с помощью сервопривода: магнитное поле соленоидной катушки используется только для открытия седла пилотного вентиля. Необходимая сила для срабатывания поршня или диафрагмы для открытия седла основного вентиля создается потоком хладагента, что приводит к падению давления. Основным управляющим воздействием на электромагнитные клапаны служит электрический ток, которой питает катушку.

Рисунок - 2.10 Электромагнитный клапан EVR 2 (Нормально закрытый)

4 - катушка, 16 - сердечник, 18 - вентильный клапан, 28 - подкладка, 36 - заглушка Din, 37 - втулка Din, 40 - предохранительная крышка / клеммная коробка, 49 - корпус вентиля, 83 - посадочное седло вентиля, 90 - крепежное отверстие.

Список литературы

1. Доссат Рой Дж. Основы холодильной техники. Пер. с англ. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984 - 520 с.

2. Свердлов Г.З. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. - 2.е изд., перераб и доп./ Г.З. Свердлов, Б.К. Явнель. - М.: Пищевая промышленность, 1978. - 264 с.

3. Лесников В.В. Бытовые компрессионные холодильники (Вопросы и задачи): Методические указания по дисциплине «Бытовые машины и приборы». Уфимск. технол. ин-т сервиса. - Уфа, 1998. - 47 с.

4. Вейнбург Б.С. Бытовые компрессионные холодильники/ Б.С. Вейнбург, Л.Н. Вайн. - М.: Пищевая промышленность, 1974. - 272 с.

5. С.А. Лавров Основы проектирования бытовой техники / С.А. Лавров и др. Уфимск. технол. ин-т сервиса. - Уфа, 2000. - 306 с.

6. Кондрашова Н.Г., Лашутина Н.Г. Холодильно-компрессорные

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

7. Лепаев Д.А. Бытовые электроприборы. - М.: Легкая индустрия, 1979 - 336 с.

8. Холодильная техника и технология: Учебник под ред. А.В. Руцкого.-М.:ИНФРА-М, 2000. - 286 с.

9. Якобсон В.Б. Малые холодильные машины. - М.: Пищевая промышленность, 1977. - 368 с.

10. Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки: Малые холодильные установки. - 2-е изд., перераб и доп. - М.: Пищевая промышленность, 1979. - 448 с.

12. http://holden.com.ua/price.php? id_brand=&id_group=25

Размещено на Allbest.ru