Методические указания по выполнению курсовго проекта (стр. 3 из 19)

Знаменатель формулы (4) представляет собой сумму термических сопротивлений плоской многослойной стенки, включая сопротивление тонкого слоя воздуха, непосредственно прилегающего к наружной и внутренней поверхности. Термическое сопротивление отдельного материала равно отношению

, а сопротивление слоя воздуха на обеих сторонах теплопередающей поверхности представляет собой отношение 1/ .

Расчет термических сопротивлений стен наружного и внутреннего шкафа холодильника производится с учетом теплофизических свойств материала из которых они изготовлены.

Наружные шкафы бытовых холодильников изготавливают в основном из листовой стали толщиной 0,8 …1мм. Двери наружных шкафов изготавливают из стального листа толщиной 0,8 мм, в некоторых моделях холодильников их выполняют из древесностружечной плиты или ударопрочного полистирола. Коэффициент теплопроводности для стали в расчетах можно принять pавным 20 Вт/м*К, для древесностружечной плиты - 0,087 Вт/м*К, для полистирола - 0,038 Вт/м*К.

Внутренние шкафы в настоящее время изготавливают в основном из ударопрочного полистирола методом вакуумного формования, толщина листа составляет 2…3 мм. В некоторых моделях бытовых холодильников применяют металлические внутренние шкафы из стального листа толщиной 0,7…0,9 мм.

Термическое сопротивление изоляции рассчитывается на основе заданной толщины слоя теплоизоляции соответствующей теплопередающей поверхности и свойств применяемого теплоизоляционного материала. В качестве теплоизоляционного материала наиболее ,широко применяется пенополиоретан с коэффициентом теплопроводности, равным 0,029…0,035 Вт/м*К, и пенополистирол с коэффициентом теплопроводности, находящимся в пределaх 0,038…0,041 Вт/м*К.

Расчет коэффициентов теплоотдачи наружных и внутренних стенок теплопередающих поверхностей ,холодильника производится на основе уравнения, теплового баланса:

(5)

где

- температура окружающего воздуха на расстоянии 5…10 мм от i-ой теплопередающей поверхности;

- температура наружной стенки i-ой теплопередающей поверхности

- температура воздуха внутри соответствующей камеры на расстоянии 5…10 мм от внутренней стенки i-ой поверхности;

- температура внутренней стенки i-ой теплопередающей поверхности;

- плотность теплового потока через 1-ю теплопередающую поверхность.

При проведении расчетов температура

принимается равной заданной температуре окружающей среды ( ) для большинства теплопередающих поверхностей бытового холодильника. В случае расположения конденсатора вдоль задней стенки холодильника при применении естественной циркуляции охлажденного воздуха в камерах значение температуры для данной поверхности следует принимать, в среднем, на 1…3 градуса выше значения . Для компрессионного отделения принимаемое значение на 2…4 градуса превышает температуру окружающей среды. При расчетах поверхности дна холодильника температура задается на 1..3 градуса выше температуры . При применении системы охлаждения с принудительной циркуляцией охлажденного воздуха ( No frost) температура для задней стенки холодильника равна температуре окружающей среды, значение для компрессионного отделения принимается на 1…3 градуса выше .

Значение температуры воздуха внутри соответствующей камеры

при расчётах большинства теплопередающих поверхностей принимается равным заданным температурам внутри соответствующих камер ( , , ).

В случае, если поверхность испарителя непосредственно прилегает к внутренней стенке теплопередающей поверхности, значение

соответствует температуре воздуха на расстоянии 5…10 мм от поверхности испарителя и принимается на 0,5…2;0 градуса ниже заданной температуры внутри камеры. При расчетах холодильной камеры для поверхности двери на 0,5…1,5 градуса выше , а при нижнем расположении холодильной камеры для поверхностей компрессионного отделения и дна значение может на 0,5…1,5 градуса превышать величину температуры .

Определение значений температур наружных и внутренних стенок камер холодильника производится расчетным путем с учетом сопротивления слоя воздуха, прилегающего к данным поверхностям. Для этого вычисляются предварительные значения термического сопротивления наружного (

) и внутреннего ( ) слоя воздуха:

; (6)

где

- толщина слоя воздуха, прилегающего к наружной и внутренней стенке i-ой теплопередающей поверхности.

- коэффициенты теплопроводности слоя наружного воздуха и слоя воздуха внутри соответствующей камеры.

При проведении расчетов термических сопротивлений

и принимается допущение о том, что толщина воздушной прослойки, прилегающей к наружной стенкe i-ой теплопередающей поверхности, равна толщине слоя воздуха, прилегающего к внутренней стенке ( = ), и составляет 0,005 м для вертикальных поверхностей и 0,01 м для горизонтально ориентированных поверхностей. Значения коэффициентов теплопроводности воздуха и выбираются из таблицы ( приложение 5 ) в зависимости от значений температур , и относительной влажности наружного воздуха в расчетах принимается равной 50…70% для воздуха внутри холодильной камеры = 70…80 %, для низкотемпературной и морозильной , камер = 80…90%.

Суммарное термическое сопротивление i-ой теплопередающей поверхности (

) с учетом принятых допущений определяется суммой термических сопротивлений ее элементов:

(7)

где

- термическое сопротивление соответственно стенки наружного шкафа, слоя теплоизоляции и стенки внутреннего шкафа i-ой теплопередающей поверхности.

Разность температур по обе стороны каждого из элементов i-ой теплопередающей поверхности (

) пропорциональна термическому сопротивлению данного элемента ( ):

(8)