Расчет и конструирование холодильного шкафа

 

 

 

 

Таблица.2

Термодинамические параметры хладагента R134a.

№ Т	t , °C	P, мПа	V, м3/кг	i, кДж/кг	S, кДж/кгК	x
1΄	-25	1,1	0,18	381	1,74	1
1	+20	1,1	0,22	420	1,88	Пер.пар
2	111	15	0,018	490	1,88	Пер.пар
2΄	55	15	0,018	425	1,7	1
3΄	55	15	-	281	1,35	1
3	32	15	-	246	-	Переохл.жид
4	-25	1,1	0,075	246	1,2	0,35

 

 

 

 

Цикл холодильной  установки в I- lg p диаграмме (R134a) показан на рис. 5.

 

Рис.5 Цикл холодильной установки в I- lg p диаграмме (R134a).

 

9. РАСЧЕТ И ПОДБОР КОМПРЕССОРА

 

Исходные данные для теплового  расчета: требуемая холодопроизводительность машины, принимаемая равной тепловой нагрузке на компрессор; расчетная (структурная) схема холодильной машины; расчетный температурный режим.

Рассчитываем удельную тепловую нагрузку на конденсатор

кДж/кг

Определяем массовый расход циркулирующего хладагента, требуемый для отвода теплопритоков (в кг/с),

для холодильной  камеры:

где — требуемая холодопроизводительность компрессора по калорическому расчету, Вт.

 

Действительный объем пара, поступающего в компрессор:

для холодильной  камеры:

где — удельный объем всасываемого пара, м³/кг (точка 1 цикла) =0,22м³/кг;

Объем описываемый поршнями компрессора  в единицу времени, определяем по формуле:

для холодильной  камеры:

 

где — коэффициент подачи компрессора, определяемый в зависимости от отношения давлений р_к/р_о принимаем =0,6.

Определяем  объем описаний поршнем компрессора за 1 ход

где n-частота вращения вала компрессора об/мин.

По этому  объему подбираем компрессор для ХА R134a

Выбераем компрессор Danfass N серии напр. 220…240В, для 50Гр для хладагента R134a

с  объемом    NL11F

_{Характеристики  компрессора приведены в табл. 3}

Таблица 3

Технические характеристики подобранного компрессора

Общие
Компрессор, марка, производитель	NL11F, Danfoss
Номер	105G6900
Температурный режим	-35ºС до -10ºС
Рабочее напряжение в сети, В	198-254 /50
Тип мотора	RSIR/CSIR
Максимальна температура	60ºС
Описываемей объем	11,15 см3
Оббьем масла	320 см3
Потребляемая мощность	225Вт.
Размеры компрессора
Высота мм.	203
Ширина мм.	254
Всасующий патрубок  мм.	8,2
Нагнетательный патрубок мм.	6,2
Заправочный патрубок мм.	6.2

 

Определяем  теоретическую(адиабатную) мощность в компрессоре:

Действительная  мощность сжатия в компрессоре рассчитывается по формуле:

.                                

Ŋ_i=0.79…0.84 принимаем 0,8- индикатор к.п.д. для безкрейцкопфных компрессоров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. РАСЧЕТ  ИСПАРИТЕЛЕЙ

 

Расчет  испарителей сводится к определению  площадей испарителей морозильной камер.

Рис.6 Расчетная схема испарителя НТО

 

Определяем  площадь испарителя

 

Рассчитываем  потребную площадь испарителя холодильной  камеры:

где  - коэффициент теплопередачи

В практике инженерных расчетов применяют значение коэффициентов теплопередачи 10,4

- разность температур окружающей  среды и температуре в камере  ХК

 

11. РАСЧЕТ  КОНДЕНСАТОРОВ

 

Применяем конструкцию конденсатора: проволочно-сварной, с вертикальными ходами и горизонтальными проволочно сварными ребрами.

Расчетная схема проволочно-сварного конденсатора

 

Рис.7 Схема конденсатора

Определяем  площадь конденсатора по формуле:

_{где KK- коэффициент тепло передачи конденсатора KK=11,6;}

_{tк- температура конденсации tк=55ºС;}

_{tвс- температура всасывания tвс=38ºС;}

        _{QК- дествительная тепловая нагрузка на конденсатор;}

Определяем площадь трубки по формуле:

где  – коэффициент оребрения трубок конденсатора,

Определяем длину трубки конденсатора:

Диаметр трубки принимают равным 0,006м

Определяем  шах между секцыями конденсатора

Определяем  радиус калачей;

Опредиляем длину калачей

Определяем  высоту трубок конденсатора и :

где – число трубок конденсатора,

 –  радиус  изгиба трубок конденсатора 

 

 

 

 

 

12. ПОДБОР  КАПИЛЯРНОЙ ТРУБКИ

Для расчёта  капиллярной трубки пользуемся програмай разработана компанией Danfoss по названию Dancap

Длины и диаметры трубок для разных диаметров рассчитанные программой DanCap приведены ниже в табдице.4 :

Таблица.4

 Размеры капиллярной трубки  определенные программой.

 

Длина капиллярной трубки  1,92м

Диаметер капиллярной трубки 0,9мм

 

 

 

 

 

 

 

13. ОПИСАНИЕ ЕЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ БХП

 

Для проектируемого бытового холодильника принимаем типовую электрическую схему для БХП 1 класса защиты от поражения электрическим током, приведенную на рис.10. и работающей следующим образом.

Рис.8 Электрическая схема для БХП 1 класса защиты от поражения электрическим током

 

EL- лампа накаливания, К - реле пускозащитное, М - компресор, SK - датчик-реле температуры, SQ - выключатель освещения.

При подключении холодильного прибора к электросети через  нормально замкнутые контакты датчика-реле температуры подается напряжение в  электрическую схему прибора  и задается температура в ХК и  НТО.

Пускозащитное реле К включает компрессор М, который обеспечивает циркуляцию хладогента в системе и снижение температуры в ХК и НТО, а также выключает его при перегрузке или неисправности.

При достижении заданной температуры в ХК и НТО нормально  замкнутые контакты датчика-реле температуры  SK размыкаются и отключают компрессор М.

Оттаивание в ХК происходит автоматически. Нагреватель поперечины EK потстоянно включен в электрическую схему холодильного прибора и служит для предотвращения образования влаги на поперечине.

 

 

 

14.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ХОЛОДИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

Для определения  основных параметров работы холодильного агрегата во всем диапазоне возможных  режымов необходимо найти его статические характеристики.

Особенности работы агрегата с капиллярной трубкой (КТ) связаны с тем, что испаритель характеризуется большой степенью саморегулирования: при снижении уровня жидкости в нем автоматически  снижается нагрузка на испаритель вследствие уменьшения теплопередающей поверхности; одновременно увеличивается регулирующее воздействие – подача жидкости через  КТ. Последнее вызывается тем, что  уменьшение уровня жидкости в испарители сопровождается (при отсутствии ресивера) повышением его в конденсаторе. Уменьшение теплопередающей поверхности конденсатора приводит к повышению в нем  давления и увеличению расхода жидкости через КТ. Степень заполнения конденсатора зависит от его емкости.

Уровень жидкости в испарители уменьшается  лишь в том случае, если производительность КТ меньшепроизводительности компрессора, то вся сконденсированная жидкость успевает проети через КТ. При этом в конденсаторе остается пар, производительность Кт резко падает (почти до нуля) и в конденсаторе пояляется жидкостной затвор, который затем снова проталкивается через КТ.

Таким образом, КТ подает жидкость в испаритель отдельными порциями, причем часовая производительность КТ равна производительности компрессора.

Для определения  установившихся режимов рассмотрим случай:

Холодопроизводительность компрессора в первом приближении можно представить в виде симейства прямых(рис.6) вида:

где : А, а, б – коэффициенты;

то и tк – температуры кипения и конденсации, ºС.

Рис.9 Графическое решение системы уравнений холодильной машины с капиллярной трубкой при

Для определения  A, a, b – берем производильные три точки из характеристики компрессора подставляя их значения в уравнение (2), получаем систему из трех уравнений с трех уравнений с тремя неизвесными.

Холодопроизводительность капиллярной трубки:

(2)

где: К –  безразмерный коэффициент находится  из условия, что при номинальном  режиме (при выбранных значиниях pk и po) ;

pk и po – давления конденсации и кипения.

Для определения  статической характеристики агрегата характеристику конденсатора удобнее  строить в координатахQ_K-t_o, где Q_K - холодопроизводительность, которую может обеспечить данный конденсатор, т. е. тепловая нагрузка конденсатора Q_K за вычетом теплового эквивалента работы компрессора:

(3)

где: q_o/q_k – отношение холодопроизводительностей 1 кг. Агента в испарителе и конденсаторе; берется из расчота цикла и в широком диапазоне примерно равно 0,8;

k_K – коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м²*С);

F_Kн –наружная поверхность конденсатора, м²;

t_k,t_окр- температуры конденсации и наружного воздуха, ºС;

F_k/F_Kd – отношение внутренней поверхности части конденсатора не заполненной жидкостью, ко всей его внутренней поверхности;

Холодопроизводительность испарителя:

(4)

где : k_u – коэффициент теплопередачи испарителя, отнесенный к полной наружной поверхности;

F_ин – наружная поверхность испарителя;

Cоотношение между теплопередающими и внутренними поврхностями конденсатора F_k  и испарителя F_u определяются уравнением:

(5)

где: а и б коэффициенты, определяемые соотношением емкости испарителя и конденсатора.