Холодильник (стр. 9 из 13)

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 α_вн = 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 дм³.

Объем камеры определяется по формуле:

V_HTK = α·в·h

Определим высоту камеры:

V_HTK = (0,6-0,08·2)(0,6-0,08·2)·h

h = 0,08/0,1936= 0,4132 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 + (8+5)

h = 41,32 + (8+5) = 45,4= 0,454 м

б) геометрические размеры холодильной камеры (хк)

Внутренний объем ХК:

V_хк = 133 дм³

Объем холодильной камеры определяется по формуле:

V_хк= α·в·h, где

h – действительная высота холодильной камеры

V_хк = 133 дм³ = 0,133 м³ α = 0,6 м в = 0,6 м

Толщина изоляции и перегородки 80 мм = 0,08 м

V_хк = (0,6-0,08·2)(0,6-0,08·2) h

h = 0,133/0,1936 = 0,686 м

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

h₂ = h + (8+5) = 68,6 + 13 = 0,817 м

в) геометрические размеры камеры для хранения овощей и фруктов:

Внутренний объем ХК:

V_хк = 92 дм³

Объем холодильной камеры определяется по формуле:

V_хк= α·в·h, где

h – действительная высота холодильной камеры

V_хк = 92 дм³ = 0,092 м³ α = 0,6 м в = 0,6 м

Толщина изоляции и перегородки 80 мм = 0,08 м

V_хк = (0,6-0,08·2)(0,6-0,08·2) h

h = 0,092/0,1936 = 0,475 м

h₃ = h + (8+5) = 47,5 + 13 = 60,5 м

Общая высота холодильника

H = h₁ + h₂+ h₃ = 0, 454+ 0,817+0,605 = 1,85 м

Расчет площадей поверхностей холодильника

Рассчитываем все площади поверхности холодильника:

а) площадь поверхности морозильной камеры НТК

S_нтк = (α – 0,08)(в – 0,08) + (в – 0,08)(h₁ – (0,04+0,05))·2 + (α – 0,08)( h₁ – (0,04+0,05))·2

S_нтк = 1,215 м²

б) площадь поверхности холодильной камеры:

S_хк = (α – 0,08)(в – 0,08) + (в – 0,08)(h₂ – (0,04+0,05))·2 + (α – 0,04)( h₂– (0,04+0,05))·2

S_хк = 3,1784 м²

в) площадь поверхности камеры для овощей и фруктов:

S_хк = (α – 0,08)(в – 0,08) + (в – 0,08)(h₃– (0,04+0,05))·2 + (α – 0,04)( h– (0,04+0,05))·2

S_хк = 2,3304 м²

д) площадь поверхности перегородки между морозильной камерой и плюсовой

S_п = (α – 0,1)(в – 0,1) = 0,25 м²

г) площадь поверхности между плюсовой и низкотемпературной камерами

S_п2 = (α – 0,08)(в – 0,08) = 0,2704 м²

Теплопритоки через ограждения

а) теплоприток из внешней среды в морозильную камеру НТК

Q΄₁ = k₂ · S_нтк ΔТ

Q΄₁ = 0,537·1,215 (32-(-18)) = 32,623 Вт

б) теплоприток из внешней среды в холодильную камеру

Q"₁ = k₂ · S_нтк ΔТ = 0,765 · 3,1784 (32-5) = 77,8 Вт

в) теплоприток из внешней среды в камеру для хранения овощей и фруктов

Q"’₁ = k₂ · S_нтк ΔТ = 0,765 · 2,3304 (32-0) = 57,05 Вт

Q₁ = общий теплоприток через все ограждения

Q₁ = Q΄₁ + Q"₁ + Q"’₁ =32,623 + 77,8 + 57,05 = 167,48 Вт

Тепловая нагрузка от воздухообмена:

Q₂= 0,05 (Q₁ + Q₃)

Q₂= 0,05 (167,48 + 0,096) = 8,378526 Вт

а) Тепловая нагрузка от воздухообмена в ХК

Q΄₂ = 0,05(Q΄₁+ Q₃΄)

Q΄₂ = 0,05(77,8 + 0,09) = 3,89 Вт

б) Тепловая нагрузка от воздухообмена в НТК

Q"₂ = 0,05(Q"₁ + Q"₃)

Q"₂ = 0,05(32,623 + 6,25 · 10^-4) = 1,63Вт

в) Тепловая нагрузка от воздухообмена в камеру для хранения овощей и фруктов

Q’’΄₂ = 0,05(Q΄₁+ Q₃΄)

Q’’΄₂ = 0,05(57,05 + 0,09) = 2,857 Вт

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 (77,8 + 3,89 + 0,096) = 85,87 Вт

Q΄_{0 х.а} = 77,8 + 3,89 + 0,096 + 86 = 167,66 Вт

а) определяем холодопроизводительность холодильного агрегата для ХК

Q΄_{0 х.а(хк)}= Q₁΄+ Q₂΄+ Q₃΄+ Q₄΄= 167,66 Вт

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

Q"_{0 х.а}= 1,05Σ Q_i=1,05( Q΄_{0 х.а(хк)})=1,05*= 176 Вт

б) определяем холодопроизводительность холодильного агрегата для НТК.

Q΄΄_{0 х.а(нтк)}= Q₁΄΄+ Q₂΄΄+ Q₃΄΄+ Q₄΄΄=34,253Вт

Q"_{0 х.а}= 1,05Σ Q_i=1,05( Q΄΄_{0 х.а(нтк)})=35,96 Вт

в) определяем холодопроизводительность холодильного агрегата для камеры для хранения овощей и фруктов

Q΄΄_{0 х.а(нтк)}= Q₁΄΄+ Q₂΄΄+ Q₃΄΄+ Q₄΄΄=59,9Вт

Q"_{0 х.а}= 1,05Σ Q_i=1,05( Q΄΄_{0 х.а(нтк)})=62,9 Вт

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

Q_{0 х.а}= Q"_{0 х.а} / в

а) холодопроизводительность в (ХК)

Q_{0 х.а}= Q"_{0 х.а(хк)} / в =502Вт

б) холодопроизводительность в (НТК)

Q_{0 х.а}= Q"_{0 х.а(нтк)} / в=102,75 Вт

в) холодопроизводительность в камере для хранения овощей и фруктов

Q_{0 х.а}= Q"_{0 х.а(нтк)} / в=179,721 Вт

К = 1,1 в = 0,35

2.3 Тепловой расчет компрессора.

Исходные данные для расчета:

Q_{0 х.а} = 837,79 Вт, R 134а,

Т_о = -25⁰С ; Т_к = 55⁰С; Т_вс = 10⁰С

Расчет компрессора:

1) удельная холодопроизводительность 1-го килограмма агента

q_o = i₁ – i₄

q_o = 385 – 255 = 130 кДж/кг

2) массовый расход, паро-массовая подача компрессора

М = Q_o_ха/ q_o = 837,79 · 10^-3 / 130 = 0,0064 (кг/с)

3) объемный расход, парообъемная подача компрессора

V_д = M · V'₁ = 0,0064 · 0,15 = 0,00096 (м³/с)

4) коэффициент подачи компрессора в зависимости от степени сжатия Р_к / Р_о

Е = Р_к / Р_о= 1,5 / 0,125 = 12 λ = 0,75

5) описанный объем компрессора

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

- теоретическая мощность компрессора

N_T = M (i₂ – i₁)

N_T = 0,0064 (470 - 385) = 0,544 кВт

- действительная мощность компрессора

N_i = N_T / η_i = 0,544/0,7 = 0,777 кВт

- эффективная мощность компрессора

N_e= N_i / η_м, где

η_м = механический КПД, учитывающий потери на трение ;

η_i– индикаторный КПД компрессора

N_e = 0,777 / 0,85 = 0,914 кВт

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

2.4 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 алюминием; коэффициент теплоотдачи от R 134а к стенкам трубки конденсатора α_х.а = 1030

; коэффициент теплоотдачи от стенки трубки конденсатора окружающей среде α_в = 19,5

; толщина стенки трубки конденсатора δ_i = 0,65 · 10^{-3 м; коэффициент теплопроводности меди λ}_i= 332

;температура конденсации хладона R 134а Т_к = 55⁰С; температура воздуха на входе в конденсатор Т_в1 = 36⁰С; температура воздуха на выходе из конденсатора Т_в2 = 40⁰С.

Площадь конденсатора: F =

, где

Q_k – производительность конденсатора, Вт;

к – коэффициент теплоотдачи, Вт/мК;

Δt_m – средняя логарифмическая разность между температурами холодного агента и окружающей среды.

Производительность конденсатора определяется по формуле:

Q_k = (i₁ – i₃)M, где

М - массовая подача компрессора;

i₁, i₃'– удельная энтальпия в точках 1 и 3'_{_}

Q_k = (385 - 255)·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 :

Δt_m = [(Т_к – Т_в1) – (Т_к – Т_в2)] / 2,3 lg[(Т_к – Т_в1)/ (Т_к – Т_в2)],где

Т_в1, Т_в2 - температуры воздуха на входе и выходе из конденсатора,

Т_к – температура конденсации

Δt_m =