Бергер Євген Эмильєвич
доцент, кандидат технічних наук
Херсонський національний технічний університет,
Україна, Херсон
Єфремов Олександр Віталійович
магістр прикладної механіки
Херсонський національний технічний університет,
Україна, Херсон
Анотация: у даній роботі розглядається проектування побутового холодильника з парокомпресійною холодильною машиною за рахунок вдосконалення конструкцій герметичних холодильних компресорів.
Ключевые слова: холодоагент, компресія, випарник, , контур охолодження, холодильний агрегат.
У даній роботі розглядається проектування побутового холодильника з парокомпресійною холодильною машиною. Побутові холодильники призначені для підтримки продуктів харчування людей в свіжому стані протягом тривалих термінів. В останні роки холодильна техніка перестала бути об'єктом розкоші. Виробники побутових холодильників випускають нову модель кожен квартал в надії зайняти лідируючі позиції. З підвищенням конкуренції підвищуються і вимоги до обладнання. Споживач завжди буде купувати найбільш ефективну і надійну модель. У свою чергу ефективність і надійність холодильного агрегату визначається його найбільш важливим вузлом - холодильним компресором [1]. Парокомпресійні машини, які отримали на сьогоднішній день найбільшого поширення, використовують енергію у вигляді механічної роботи.
Виходячи з цього вдосконалення конструкцій герметичних холодильних компресорів, поліпшення їх робочих і енергетичних характеристик, спрощення конструкції і зниження вартості - актуальне завдання.
В сучасних побутових двокамерних холодильниках з верхнім розташуванням морозильної камери (МК) які не оснащені системою NO FROST передбачається ручне або напівавтоматичне відтаювання морозильної камери. Відтаювання холодильної камери (ХК) за рахунок встановлення випарника плачучого типу передбачається автоматичним в періоди зупинки компресора [2]. Суттєвим недоліком таких рішень є або значний час зайнятості споживача процедурою відтаювання морозильної камери при циклі ручного відтаювання, коли для танення снігової шуби використовується теплова енергія навколишнього середовища або використання електроенергії для підігріву випарника при застуванні напівавтоматичного відтаювання.
При напівавтоматичному відтаюванні споживач натисканням кнопки задає початок процесу відтаювання попередньо видаливши заморожені продукти з морозильної камери, після чого компресор зупиняється, вмикаються електронагрівні елементи, як правило плівкові, розташовані на випарнику (потужність 50-80 ВТ.). Закінчення процесу відтаювання системою управління приладом фіксується по підвищенню температури поверхні випарника вище 4-8 С. Після цього вмикається компресор, цикли відтаювання завершується. Утворена під час відтаювання вода відводиться дренажною системою у спеціально передбачений резервуар у під моторній ніші, або під ніжної стінкою холодильної шафи.
З метою зменшення витрат енергії на процес відтаювання МК, та скорочення часу відтаювання нами пропонується використання способу відтаювання гарячими парами холодоагенту. Для нашого холодильного приладу з двокомпресорним холодильним агрегатом ми пропонуємо організувати подачею парів холодоагенту з контуру холодильної камери до випарника морозильної камери під час відтаювання при зупинці компресора морозильної камери.
Для реалізації цього в базову холодильну компресорну схему агрегату з двома контурами циркуляції холодоагенту внесені наступні зміни:
- випарник МК має дві групи каналів і чотири штуцери що приєднуються;
- по одній групі каналів передбачається циркуляція холодоагенту контуру охолодження МК;
- по другій групі каналів здійснюється подача пари холодоагенту з контуру охолодження ХК в режимі відтаювання випарника МК.
Для забезпечення можливості перенаправлення гарячої пари що виходить з компресору ХК на нагнітальній магістралі останнього перед конденсатором ХК встановлений електромагнітний клапан і прокладена додаткова лінія яка з’єднує його та другу групу каналів випарника МК.
Вихідний патрубок другої групи каналів випарника МК з’єднаний трубопроводом з вхідним патрубком фільтра осушувача контуру ХК. Для запобігання потрапляння холодоагенту з магістралі відтаювання у конденсатор ХК при роботі в режимі відтаювання та навпаки в магістраль відтаювання при роботі в штатному режимі контуру ХК після конденсатора ХК та на магістралі відтаювання встановлені зворотні клапани.
Запропонована схема холодильного агрегату для холодильного приладу що розробляється наведена на рис. 1.
Рис.1. Схема холодильного агрегату.
Розрахунок конденсатора для ХК приведено на рис. 2.
Рис 2. Розрахункова схема конденсатора ХК
Визначаємо площу теплопередаючої поверхні конденсатора за формулою:
де Kк – коефіцієнт теплопередачі конденсатора, приймемо
tк – температура конденсації;
tн.в – температура зовнішнього повітря. Для класу N tн.в=32°∁
Qкк- дійсна теплове навантаження на конденсатор, що визначається за формулою для ХК:
де Qк - дійсна теплове навантаження на конденсатор.
Визначаємо споживану площу
Визначаємо ширину конденсатора
Визначимо висоту трубок конденсатора:
Розрахунок конденсатора для МК приведено на рис. 3.
Застосовуємо конструкцію конденсатора проволочно-зварювальну, з вертикальними ходами.
Рис 3. Розрахункова схема конденсатора МК
Визначаємо площу теплопередаючої поверхні конденсатора за формулою:
де Kк – коефіцієнт теплопередачі конденсатора, приймемо 
;
tк – температура конденсації;
tн.в – температура зовнішнього повітря. Для класу N tн.в=32°∁
Qкк- дійсна теплове навантаження на конденсатор, що визначається за формулою для ХК:
де Qк - дійсна теплове навантаження на конденсатор.
Визначаємо споживану площа
Литература:
1. Вейнберг Б.С. Вайн Л.Н. Бытовые компрессионные холодильники. – Пищевая промышленность, 1974. – 272с.
2. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин Кошкин Н. Н., Стукаленко А. К., Бухарин Н. Н. и др. Под ред. Кошкина Н. Н. Л.: Машиностроение (Ленингр. отд.) - 1976 г. - 464 стр.
