Исследование эффективности работыавтоматически размораживающихся бытовых холодильных машин Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.56-1/-9

UDC 621.56-1/-9

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКИ РАЗМОРАЖИВАЮЩИХСЯ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

Г. А. Галка, А. А. Романов

Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация

[email protected]

[email protected]

Рассматривается проблема

размораживания бытовых холодильных машин. Холодопроизводительность установки снижается вследствие намерзания инея в морозильном контуре и снижения плотности тепловых потоков. Решение данной проблемы осуществляется установкой дополнительного термоэлектрического нагревателя вентилятора. В работе произведены термодинамические расчеты плотности тепловых потоков из окружающей среды к испаряющемуся фреону без учета модификации бытовой холодильной машины и с учетом дополнительно установленного оборудования.

Ключевые слова: иней, бытовая холодильная машина, система no frost, эффективность работы, плотность теплового потока, эксплуатационные характеристики.

RESEARCH ON OVERALL PERFORMANCE OF HOUSEHOLD REFRIGERATORS WITH AUTOMATIC DEFROST

G. A. Galka, A. A. Romanov

Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation

[email protected] [email protected]

This article deals with the problem of household refrigerators defrosting. Freezing capacity decreases due to ice accretion in the refrigeration circuit and the decreasing of heat flux density. The solution to this problem is in installing the additional thermoelectric fan heater. The paper provides thermodynamic calculations of heat flux density from the environment to the evaporating Freon without taking into account household refrigerating machine modifications, and in accordance with the specified additional hardware.

Keywords: accumulated frost, household refrigerator, no frost system, overall performance, heat flux density, operational characteristics.

Первая бытовая холодильная машина с автоматическим регулированием температуры в охлаждаемой камере появилась в США в 1918 г [1]. Современная система "no frost" (без инея) обеспечивает принудительную циклическую прокачку воздухом всего пространства холодильной камеры. Это осуществляется с помощью нагревательного элемента (ТЭНа) и вентилятора (рис. 1).

а

Рис.1. Схема бытовой холодильной машины: а — без саморазмораживающейся системы; б — с саморазмораживающейся системой.

1 — фильтр-осушитель; 2 — испаритель; 3 — конденсатор;

4 — рекуперативный теплообменник; 5 — вход в компрессор;

6 — дросель(ТРВ); 7 — компрессор; 8 — вход в конденсатор; 9 — вентилятор; 10 — ТЭН

Для экспериментального исследования особенностей работы холодильной машины (ХМ) с указанной системой саморазмораживания была использована 1о§р-1 диаграмма фреона Я600а и электронные контроллеры для измерения температуры. Известно, что значения давления однозначно определяются по показаниям датчиков температуры (контроллерам) только в области испарения и конденсации фреона [2]. Поэтому абсолютные значения давления конденсации рк и давления испарения ри, полученные с некоторой погрешностью, определяются равенствами рк=8,195 бар, ри=1,048 бар. Используя 1о§р-1 диаграмму, построены изобары в области испарения и конденсации (линии 3-4 и 6-7 на диаграмме, рис. 2). В указанных областях изобары будут совпадать с изотермами.

По показаниям контроллеров определяется температура на входе и выходе в компрессор, конденсатор и испаритель:

Твх.к 5 С Твх.конд. 57 С Твх.исп 1 С

Твых.к 79 С Твых.конд. 27 С Твых.исп 11 С

Построим цикл ХМ с саморазмораживающейся системой (рис. 2).

50.00 40.00

30.00 20.00

Reí :W.C.Reyrwldí: ТЬштйупяш Properties iri SI

RóOOa

DTU, Department of Eheigy aigmeering s in [kJ/|Jfg K)]. v m pnft3Ag]. T in [eC] M.J. Showup & HJ.H lümdsen. 03-03-0Í

1 = 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 O.SO s = 0.80 1.00 1.20 1.« 1.60 1.80 2.00 2.20

40 -20

100 120 140

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850

Enthalpy [kJ/kg]

Рис. 2. 1о§р-1 диаграмма фреона R 600а Используя данные цикла, рассчитаем основные эксплуатационные параметры исследуемой

ХМ [3].

Удельная холодопроизводительность. Я = 540 - 263 = 377

ИГ

Массовый расход хладагента.

Используя холодопроизводительность установки (из паспортных данных БХМ) (? = 3?3 (Вт)

393 _ кг

тп = ^ - = 1,42 * (—) 277 * 1СГа у с '

Удельная работа компрессора. I = 660 - = 10

кг

Полезная мощность компрессора. Я = 105 * 1Л2 * 10_а = 149(Вт)

Электрическую мощность, подводимую к компрессору, определим по паспорту ХМ или маркировке на компрессоре, используя формулу: / - 0,9 (А) ¡/-ЗЗесВГ)

= 0,9 « 220 = 19Щ&Г}

Коэффицент полезного действия ХМ:

Г = = 143/19В =

Степень повышения давления в компрессор: Ра 8Д95

Мощность тепла, отводимого от охлаждаемых тел в холодильной камере БХМ:

= Ч = 277 * М2* 1<Га = 393(Бт) Мощность тепла, поступающего в помещение от БХМ:

Я^ю = - = 447(Вт)

Холодильный коэффициент £ БХМ равен: а — ^неп/^ктип

Теоретический расчет площади теплообмена конденсатора с окружащей средой [4]: д = а * (А£)

Вт

о? —коэффициент теплоотдачи; дих всщзгхэ а = 5,6 (—г——)

и * К

— раано-ьть иежду 1к 447

'кпкнет И 'кпнд

5 =

= 0,27 (и*)

* 234

Экспериментальный расчет площади теплообмена конденсатора с окружащей средой:

Измерив длину и диаметр трубки конденсатора, найдем площадь. В нашем случае длина 14 370 мм, а радиус трубки 2,625 мм:

5 = 2 * 3,14 * 2ДО5 * 14370 = 0,25 {и*)

Определим плотность теплового потока воздуха из морозильной камеры к испаряющемуся фреону с установленными элементами (ТЭН, вентилятор): Средняя температура морозильной камеры Г^ :

Тв

п--11 С и Твх.исп--1 С

Вт

* и- * К

В— = им А_ = 204

Вт

и* * К

= 200

Вт

иа *К

(-6)-(-11) Вт

4

5&000 ' 304 ' 30»

Найдем плотность теплового потока воздуха из морозильной камеры к испоряющемуся фреону с учетом слоя инея на стенках без указанных элементов [5]:

Выводы:

1. Экспериментально определена площадь теплообмена конденсатора с окружающей средой — S=0,23м2. Теоретически рассчитана площадь теплообмена конденсатора с окружающей средой — S= 0,27м2. Погрешность в исследовании составляет 14%.

2. Термодинамически расчитана плотность теплового потока в морозильной камере до установки термоэлектрического нагревателя и вентилятора — = 4Э4,41? (и после их

установки — =

3. Установлено, что слой инея, намерзающий на змеевике испарителя, в 2 раза уменьшает плотность теплового потока и холодопроизводительность установки.

Библиографический список.

1. Доссат, Рой Дж. Основы холодильной техники / Рой Дж. Доссат. Перевод с англ. — Москва : Легкая и пищевая пром., 1984 — 520 с.

2. Нащокин, В. В. Техническая термодинамика и теплопередача: учеб. пособие для вузов / В. В. Нащокин. — Москва : Высш.школа, 1980 .— 469 с.

3. Кругляк, И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт) : учеб. пособие / И. Н. Кругляк. — Москва : Легкая индустрия, 1974. — 205с.

4. Теоретические основы теплотехники : учеб. пособие / Ю. И. Бабенков [ и др.] — Ростов-на-Дону : Издательский центер ДГТУ, 2010. — 290 с.

5. Розенфельд, Л. М. Холодильные машины и аппараты / Л. М. Розенфельд, А. Г. Ткачев. — Москва : Госуд. Изд-во торг. лит-ры, 1960. — 651 с.