CC BY
5
Рекомендации Российской Гастроэнтерологической Ассоциации диагностике и лечению инфекции Helicobacter pylori у взрослых // Росс. журн. гастроэнтерол. гепатол. колопроктол. 2012; 2: 87-89. 5. СафинаД.Д., Абдулхаков С.Р., Абдулхаков Р.А. Эрадикационная терапия Helicobacter pylori: настоящее и будущее. Эксперимент клин гастроэнтерол 2016; 135(11):84-93.
УДК 621.565.92.001.67
Кожемяченко А. В., доктор технических наук
профессор
факультет техника и технологии ИСОиП (филиал) ДГТУ в г. Шахты
Россия, г. Шахты Никишин В. В. студент магистратуры факультет техника и технологии ИСОиП (филиал) ДГТУ в г. Шахты
Россия, г. Шахты Kozhemiachenko, A. V.Doctor of technical Sciences,
Professor Nikishin V. V. master's student faculty of engineering and technology Isop (branch) of DSTU in Shakhty Russia, Shakhty
компрессорный холодильник с принудительным воздушным охлаждением конденсатора COMPRESSOR REFRIGERATOR WITH FORCED AIR COOLING OF
THE CONDENSER Аннотация: В статье рассмотрена конструкция холодильной техники и в частности малая компрессионная холодильная машина с принудительным охлаждением конденсатора. Материалы статьи могут найти применение при разработке холодильной техники с пониженным энергопотреблением для различных условий эксплуатации: в торговле, в медицине, а также в быту.
Ключевые слова: Компрессионный холодильник, малая холодильная машина, конденсатор, принудительное охлаждение, пониженное энергопотребление, эксплуатация.
Annotation: The article describes the design of refrigeration equipment and, in particular, a small compressor refrigeration machine with forced cooling of a condenser. Materials for use in the development of low-energy refrigeration equipment for various operating conditions: in trade, in medicine, and also in development.
Keywords: Compression fridge, small chiller, condenser, forced cooling, reduced power consumption, operation.
Материалы статьи относятся к холодильной технике, в частности к малым компрессионным холодильным машинам с принудительным охлаждением конденсатора, и могут найти применение при разработке холодильной техники с пониженным энергопотреблением для различных условий эксплуатации: в торговле, в медицине, в быту.
В малых холодильных машинах, содержащих холодильный шкаф, компрессионный холодильный агрегат, теплообменный конденсатор принудительного воздушного охлаждения. Конденсатор обдувается вентилятором, который потребляет электроэнергию на создание воздушного потока[1].
Теоретический анализ холодильного цикла такой холодильной машины показывает, что интенсификация охлаждения поверхности конденсатора улучшает теплоэнергетические показатели работы холодильного агрегата, повышает холодильный коэффициент и снижает удельное энергопотребление холодильника. В то же время затраты электроэнергии на работу вентилятора увеличивают суммарное энергопотребление системы: компрессор плюс вентилятор.
Известные холодильники, в которых используется вентилятор для охлаждения поверхности конденсатора, имеют недостаток, заключающийся в увеличенном энергопотреблении.
Применяются также теплообменные аппараты компрессионных холодильников, в которых поток воздуха от вентилятора используется одновременно для охлаждения поверхности конденсатора и поверхности компрессора [2]. В такой конструкции теплообменного аппарата энергия, затрачиваемая на работу вентилятора, используется для охлаждения компрессора и для охлаждения конденсатора компрессионной холодильной машины.
Для малых компрессионных холодильных машин, в том числе для бытовых компрессионных холодильников, охлаждение поверхности компрессора положительно отражается на его технических показателях, прежде всего, в некотором уменьшении удельного энергопотребления и в увеличении ресурса работы компрессора.
Однако эффективность использования вентилятора для охлаждения компрессора и в этом случае низка, так как энергозатраты на работу вентилятора примерно равны экономии электроэнергии, обусловленной улучшением холодильного цикла.
Частично этот недостаток устраняется при охлаждении конденсатора компрессионного холодильника маломощным вентилятором [3].
В этом техническом решении охлаждение конденсатора компрессионного холодильника выполняется естественной конвекцией, дополненной воздействием потока воздуха от маломощного вентилятора, который получает электроэнергию от термоэлектрического преобразователя.
При этом одна поверхность термоэлектрического преобразователя охлаждается холодом морозильной камеры или один из спаев термоэлектрических преобразователей размещается в морозильной камере или низкотемпературном отделении холодильного прибора, а другая поверхность термоэлектрического преобразователя нагревается теплом поверхности компрессора или другие спаи термоэлектрического преобразователя прикреплены к наиболее нагревающейся части компрессора холодильника. Вырабатываемое термоэлектрическим преобразователем электричество используется для питания маломощного вентилятора, а поток воздуха от вентилятора направлен снизу вверх вдоль поверхности вертикального конденсатора. Этот поток усиливает естественную конвекцию и увеличивает теплоотвод от поверхности конденсатора, что улучшает режим работы компрессора и снижает удельное энергопотребление компрессионного холодильника в целом.
Достоинством такого решения является обеспечение работы вентилятора без дополнительных энергозатрат. Суммарное энергопотребление системы компрессор плюс вентилятор не увеличивается, а поток воздуха от вентилятора в некоторой степени улучшает процесс конденсации хладагента, снижает удельное энергопотребление холодильника и увеличивает ресурс работы компрессора.
Недостатком такого устройства охлаждения конденсатора компрессионного холодильника является относительно малая мощность термоэлектрического преобразователя, которой недостаточно обдувающему вентилятору для обеспечения достаточного воздушного потока. Маломощный вентилятор не обеспечивает необходимый теплоотвод от поверхности конденсатора при увеличенных тепловых нагрузках (при температуре окружающего воздуха выше номинальной), а в номинальных режимах работы компрессионного холодильника его эффективность относительно мала.
При такой схеме питания вентилятора увеличить мощность воздушного потока можно, например, увеличением числа термоэлектрических преобразователей, однако это приведет к увеличению себестоимости компрессионного холодильника, что также является недостатком данного технического решения.
Поэтому возникает задача; заключающаяся в устранении названных недостатков, а именно в увеличении эффективности охлаждения конденсатора компрессионного холодильника с термоэлектрическим преобразователем и принудительным воздушным охлаждением конденсатора.
Поставленная задача решается за счет того, что компрессионный холодильник с принудительным воздушным охлаждением конденсатора, включающий холодильный шкаф, компрессор, терморегулятор, конденсатор, обдуваемый вентилятором, испаритель, термоэлектрический преобразователь, снабжен контролером управления, управляемым
контактом, датчиком температуры окружающего воздуха, электрическим аккумулятором и розеткой для подключения внешнего потребителя электроэнергии от аккумулятора. При этом выход с термоэлектрического преобразователя подключен к электрическому аккумулятору посредством контролера управления, преимущественно постоянно, вентилятор подключен к электрическому аккумулятору посредством контролера управления через управляемый контакт, который замыкается при повышенной нагрузке на конденсатор и/или при включении компрессора и размыкается при температуре окружающего воздуха ниже предельно необходимого значения, или при пониженной тепловой нагрузке на конденсатор и/или в момент остановки компрессора.
Предлагаемая конструкция компрессионного холодильника (Рисунок 1) с принудительным воздушным охлаждением конденсатора состоит из следующих элементов: холодильного шкафа 1, компрессора 2, терморегулятора 3, конденсатора 4, обдуваемого вентилятором 5, испарителя 6, термоэлектрического преобразователя 7, контролера управления 8, управляемого контакта 9, датчика температуры окружающего воздуха 10, электрического аккумулятора 11, розетки для подключения внешнего потребителя электроэнергии 12. Новыми элементами в компрессионном холодильнике с принудительным охлаждением конденсатора являются: контроллер управления 8, управляемый контакт 9, датчик температуры окружающего воздуха 10, электрический аккумулятор 11, розетка для подключения внешнего потребителя электроэнергии 12 и схема соединения этих элементов. При этом аккумулятор 11 подключен к контролеру управления 8, датчик температуры окружающего воздуха 10 подключен к контроллеру управления 8. Выходным элементом контроллера 8 является управляемый контакт 9.
4
6
/
/
/
/
3
/
(О
/-
□
5
12
\
2
Рисунок 1. Схема холодильника с принудительным охлаждением конденсатора
Контролер управления 8 используется для оценки тепловой нагрузки на холодильный агрегат и для включения/отключения вентилятора 5, обдувающего конденсатор 4, а также обеспечивает подзарядку электрического аккумулятора 11 от термоэлектрического преобразователя 7. Датчик температуры окружающего воздуха 10 подключен к контроллеру управления 8 и предназначен для определения температуры окружающего воздуха. Холодильник также снабжен дополнительной розеткой для подключения внешнего потребителя электроэнергии 12 к электрическому аккумулятору 11. Например, для подключения зарядного устройства сотового телефона.
Рисунок 1. Компрессионный холодильник работает следующим образом. После выхода компрессионного холодильника в рабочий режим одновременно с работой холодильного агрегата термоэлектрический преобразователь 7 начинает вырабатывать напряжение - термо-ЭДС. Напряжение с термоэлектрического преобразователя 7 посредством контроллера управления 8 подается на электрический аккумулятор 11, что приводит к его зарядке. При выходе компрессионного холодильника в рабочий режим, в зависимости от тепловой нагрузки на холодильный агрегат, например, от температуры окружающего воздуха, измеряемого датчиком температуры окружающего воздуха 10, контактом 9 под управлением контроллера 8, включается или отключается вентилятор 5, запитанный от электрического аккумулятора 11. При низкой тепловой нагрузке, например при относительно не высокой температуре окружающего воздуха (20-25°С), происходит постоянная подзарядка электрического аккумулятора 11 и накопление электроэнергии, а при экстремальных нагрузках на холодильный агрегат, эта энергия используется для вентилятора 5, который обдувает поверхность конденсатора 4. Также накопленная аккумулятором электроэнергия может использоваться для
других задач функционирования компрессионного холодильника, для которых необходим источник электроэнергии, включая внутренние и внешние светодиодные элементы и различные системы управления основными и дополнительными функциями компрессионного холодильника или для подключения внешних маломощных потребителей электроэнергии посредством розетки.
В период номинальных режимов работы холодильника термоэлектрический преобразователь 7 вырабатывает электричество, которое накапливается и сохраняется в аккумуляторе 11. При повышенной нагрузке на холодильный агрегат, например, когда холодильный шкаф 1 загружается теплыми продуктами, или двери холодильного шкафа находятся в открытом состоянии, или повышается температура окружающего воздуха, которая измеряется датчиком 10, контроллером 8, посредством контакта 9, включается вентилятор 5 и выполняется обдув поверхности конденсатора 4.
В такой схеме электропитания мощность вентилятора 5 может быть увеличена до уровня, соответствующего эффективному охлаждению поверхности конденсатора 4 при повышенной тепловой нагрузке на холодильный агрегат. Питание вентилятора 5, обдувающего конденсатор 4, может быть регулируемым и использоваться рационально, адекватно изменяющейся нагрузке на холодильный агрегат. При полной зарядке аккумулятора 11 контроллер управления 8 может отключать электрический аккумулятор 11 от термоэлектрического преобразователя 7 для уменьшения разрядки аккумулятора. Контроллер содержит программу сравнения фактической температуры окружающего воздуха, измеряемую датчиком температуры окружающего воздуха 10 с номинальной, которая устанавливается на контролере как базовая и которая зависит от модели и класса холодильника.
Достоинством рассматриваемого компрессионного холодильника с принудительным охлаждением конденсатора является то, что охлаждение конденсатора 4 вентилятором 5 может осуществляться эффективно в период увеличенной тепловой нагрузки на него. При этом мощность вентилятора 5 может быть увеличена в 2-3 раза по сравнению с мощностью вентилятора в холодильнике, конструкция которого представлена в работе [2].
Мощность вентилятора 5 зависит от мощности холодильника и размеров конденсатора 4.
Возможность использовать вентилятор для охлаждения конденсатора большей мощности в заявляемом холодильнике обеспечивается тем, что в период стоянки компрессора 2 термоэлектрический преобразователь 7 работает и заряжает электрический аккумулятор 11. В цикле работы агрегата компрессионного холодильника компрессор 2 включается и отключается, при этом в период его работы проявляется наибольшая тепловая нагрузка на конденсатор 4. Например, при температуре окружающего воздуха 25...28С° и работающем компрессоре 2 температура поверхности конденсатора 4 составляет 40-50С°. В период стоянки компрессора 2 тепловая нагрузка на
конденсатор 4 минимальна и после остановки компрессора 2 относительно быстро опускается до температуры окружающего воздуха. Необходимости в работе вентилятора 5 в этот период, как правило, нет. Наибольшее количество теплоты от поверхности конденсатора 4 отводится в период работы компрессора 2, поэтому наиболее рационально использовать обдув поверхности компрессора 2 вентилятором 5 именно в этот период. Достоинством данного устройства также является то, что электроэнергия, затрачиваемая на работу вентилятора 5, охлаждающего конденсатор 4, не потребляется из сети и не увеличивает удельное энергопотребление компрессионного холодильника. При экстремальных режимах его работы, когда необходимо охлаждать конденсатор 4 в большей степени, электрический аккумулятор 11, введенный в состав компрессионного холодильника, обеспечивает возможность работы более мощного вентилятора 5, в результате чего снижаются перегрузки на подсистемы холодильного агрегата, увеличивается ресурс его работы и увеличивается интенсивность охлаждения конденсатора 4. Интенсивное охлаждение конденсатора 4 снижает удельное энергопотребление холодильника, что решает поставленную задачу.
Использованные источники:
1. Гопин С.Р. Воздушные конденсаторы малых холодильных машин / Гопин С.Р., Шавра В.М. - М.: ВО "Агропромиздат", 1987. - 100 с.).
2. Патент №3,500,657 United States Patent Office F25D 17/06; F25b 29/100 John W. (US) от 17.03.1970 г. Air Conditioning Unit.
3. Патент. Устройство охлаждения конденсатора компрессионного холодильника: пат. 2468307. Рос. Федерация. 2010144807/06; опубл. 27.11.2012, МПК F25B1/00 (2006.01)
