Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является холодильник подобного назначения,содержащий теплоизолированную камеру с полками и дверью, испаритель, вентилятор, панель с отверстиями, установленную вдоль одной из стенок с образованием вертикального канала для прохода охлажденного воздуха.
Однако и в этом холодильнике температура по объему камеры распределена неравномерно, поскольку отепленный продуктами воздух возвращается в зону испарителя вдоль внутренней панели двери, поэтому близлежащие продукты имеют более высокую температуру, чем в других зонах камеры.
Цель изобретения - обеспечение равномерного распределения температуры по объему камеры холодильника путем отделения отепленного воздуха от остальной его массы.
Цель достигается тем, что в холодильнике, содержащем теплоизолированную камеру с полками и дверью, испаритель, вентилятор, панель с отверстиями, установленную вдоль одной из стенок с образованием вертикального канала для прохода охлажденного воздуха, вдоль стенки, противоположной панели, установлена дополнительная; панель с отверстиями с образованием канала для прохода отепленного воздуха, сообщенного с зоной размещения испарителя, при этом отверстия в панелях выполнены под вышерасположенными полками.
Кроме того, дополнительная панель имеет выступы под вышерасположенными полками, а отверстия выполнены на этих выступах.
Основная панель установлена вдоль задней стенки холодильника, дополнительная панель - вдоль двери и в ней в зоне размещения испарителя выполнены отверстия, а под ним ребро для перекрытия доступа воздуха непосредственно из камеры в зону испарителя.
На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый холодильник, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид спереди без дверей.
Холодильник содержит, камеру 1, образованную теплоизолированным шкафом 2 и дверью 3. В камере 1 установлены полки 4 для размещения продуктов, а в верхней ее части расположены испаритель 5 и вентилятор
6, отделенные от охлаждаемого объема теплоизолированным блоком 7. Вдоль задней стенки шкафа 2 установлена панель 8 с отверстиями 9, кромки которой находятся вблизи боковых стенок, образуя зазоры 10 для прохода воздуха в объем камеры 1. Воздушный вертикальный канал 11 между задней стенкой шкафа 2 и панелью 8 сообщен с зоной размещения испарителя 5 и вентилятора 6. Вдоль двери 3 холодильника установлена другая панель 12 с отверстиями 13 с образованием воздушного канала 14, который связан с зоной размещения испарителя 5 через отверстия 15, выполненные в верхней части панели 12. Последняя имеет также выступы 16 с отверстиями 13 под вышерасположенными полками 4 и ребро 17 для перекрытия доступа воздуха непосредственно из объема камеры 1 в зону испарителя 5.
При работе холодильника охлажденный воздух от испарителя 5 посредством вентилятора 6 поступает в канал 11, а отсюда через отверстия 9 и зазоры 10 в объем камеры 1, при этом продукты на полках 4 омываются охлажденным воздухом как с боков, так и сверху. Отепленный воздух из камеры 1 через отверстия 13, выполненные на выступах 16 панели 1.2, проходит в канал 14, откуда через отверстия 15 в верхней части панели 1.2 поступает к испарителю 5.
Использование в предлагаемом холодильнике дополнительного канала 14 для отвода отепленного воздуха из камеры 1 в зону испарителя 5, наличие отверстий 9 и 13, выполненных соответственно на панелях 8 и 12, позволяет существенно повысить равномерность распределения температур по объему камеры и тем самым улучшить условия хранения биологических продуктов. В описываемом холодильнике отклонения от заданной температуры по всему объему камеры находятся в пределах ±1С, в то время как в прототипе температурная неравномерность составляет ±2 С.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Холодильник, содержащий теплоизолированную камеру с полками и дверью, испаритель, вентилятор, панель с отверстиями, установленную вдоль одной из стенок с образованием вертикального канала для прохода охлажденного воздуха, отличающийся тем, что, с целью обеспечения равномерного распределения температуры по объему камеры путем отделенияотепленного воздуха от остальной его массы, вдоль стенки противоположной панели, установлена дополнительная панель с отверстиями с образованием канала для прохода отепленного воздуха, сообщенного с зоной размещения испарителя, при этом отверстия в панелях выполнены под вышерасположенными полками. Холодильник по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная панель имеет выступы под вышерасположенными полками, а отверстия выполнены на этих выступах.
2. Холодильник по п. 1, отличающийся тем, что основная панель установлена вдоль задней стенки, дополнительная панель — вдоль двери, а в ней в зоне размещения испарителя выполнены отверстия, а под ним ребро для перекрытия доступа воздуха непосредственно из камеры в зону испарителя.
2.Расчет основных элементов конструкции холодильника
2.1 Расчет теоретического цикла.
В основе работы бытовой компрессионной холодильной машины лежит теоретический цикл, которой называется циклом с регенеративным теплообменником.
Перед расчетом теоретического цикла выполняется построение теоретического цикла холодильной машины в одной термодинамических диаграмм состояния холодильного агента.
Для построения теоретического цикла используется исходные данные и диаграмма состояния i-lgp хладагента R134a. Исходные данные:
Хладагент R 134a
Температура кипения To= -25 C
Температура конденсации Tk= 55 C
Температура всасывания Tвс = -10 C
Удельная энтальпия точки 3 определяется из уравнения теплового баланса по формуле:
I3 - i3 = i1 - i1
i3 = i3 - i1 + i1
По известным термодинамическим параметрам состояния определяется величины характеризующие цикл, и сводятся в таблицу.
По формуле находим i3.
I3 = 280 - (410 - 385,4) = 255,4 кДж/кг
Эта энтальпия соответствует температуре 40 С.
По известным параметрам состояния таблицы производиться расчет теоретического цикла.
- дельная 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
Параметры хладагента.
№ 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 |
Теоретический цикл для хладагента R 134a
2.2 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ 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 133/80 .
Внутренний рабочий объем 305 дм3.
Внутренний объем холодильной камеры 133 дм3.
Внутренний объем низкотемпературной камеры 80 дм3.
Тип исполнения холодильника УХЛ для умеренных широт:
tокр.ср. = 32°С
tНТК = -18°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