Проектирование бытового холодильника типа КШМХ – 420/160

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Проектирование бытового холодильника типа кшмх - 420/160

Разработал

Зварыгин О.В.

Херсон 2011

РЕФЕРАТ

бытовой двухкамерный холодильник компрессионный расчет

В курсовой работе спроектирован бытовой двухкамерный холодильник типа КШМХ - 420/160 для которого: выбрана компрессионная фреоновая (R600) холодильная установка с двумя компрессорами с раздельными контурами циркуляции холодильного агента для ХК и МК, проведен расчет изоляции камер охлаждения, выполнен калорический расчет, выбран рабочий режим установки с расчетом холодильного цикла, проведен расчет и подобран компрессора, конденсатора, испарителя и капиллярной трубки.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Литературный и патентный обзор конструкции современного БХП

2. Выбор способа и схемы охлаждения камер

3.обоснование основных конструкторских решений шкафа и агрегата

4. Расчет тепловой изоляции шкафа

5. Расчет размеров шкафа

6. Калорический расчет камер

7. Выбор расчетного рабочего режима холодильного агрегата

8. Построение цикла i lg p диаграммы

9. Расчет и подбор компрессора

10. Расчет испарителей

11. Расчет и проектирование конденсатора

12. Подбор капилярной трубки

13. Описание електрической схемы БХП

Заключение

Список литературы

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Искусственным охлаждением человек пользуется с древнейших времен. Вначале холод применялся только для сохранения пищевых проектов. Источниками его являлись снег, лед и холодная вода. С течением времени искусственный холод нашел большое применение в различных областях человеческой деятельности. В настоящее время трудно назвать такую отрасль хозяйства, в которой не использовалось бы искусственное охлаждение. Оно необходимо и на предприятиях химической, металлурги -ческой, горной, текстильной, строительной, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности. Его успешно используют в сельском хозяйстве, рефрижераторном транспорте, медицине, быту, для получения искусственного льда, кондиционирования воздуха и т.д. Особенно велико значение искусственного холода для сохранения скоропортящихся пищевых продуктов.

Искусственное охлаждение, т.е. процесс понижения температуры источника ниже температуры окружающей среды, можно осуществить двумя путями: 1) используя аккумулированный в ограниченном пространстве естественный холод; 2) используя выработанный в специальных устройствах - холодильных машинах - искусственный холод. Для получения искусственного холода согласно второму закону термодинамики необходимо затратить внешнюю энергию.

Холодильные машины умеренного холода делятся на три основные группы: парокомпрессионные, теплоиспользующие, термоэлектрические.

В данной работе рассматривается проектирование бытового холодильника с парокомпрессионной холодильной машиной. Бытовые холодильники предназначены для поддержание продуктов питания людей в свежем состоянии на протяжении долгих сроков. Парокомпрессионные машины, получившие на сегодняшний день наибольшее распространение, используют энергию в виде механической работы. Основным их элементом является компрессор, сжимающий и перемещающий парообразное рабочее тело - холодильный агент, в нашем случае фреон (R-600).

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ И ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР КОНСТРУКЦИИ СОВРЕМЕННОГО БХП

Сегодня нормой являются модели с суммарным полезным объемом всех камер от 300 л. Увеличение объема чаще всего идет за счет роста - высота холодильника теперь составляет 185-200 см при стандартной ширине 60 см (модели шириной более 70 см принадлежат, как правило, к высшей ценовой категории).

Зонирование камер. Пища не просто не должна испортиться, важно, чтобы она осталась вкусной и здоровой. А поскольку разные продукты сохраняются в разных температурных режимах - современные модели холодильников все сильнее зонируются. Появляются специализированные камеры для овощей и фруктов, отсеки для масла, сыра, морепродуктов. Кроме того, в холодильниках теперь есть встроенные установки для приготовления пищевого льда (ледогенераторы), охлаждения напитков (так называемые диспенсеры) и устранения запахов.

Основной же принцип компоновки не изменился: 80% представленных на рынке моделей - двухдверные «комби» (холодильник + морозильник) с нижним расположением морозильной камеры.

Электронная система управления. Она позволяет с высокой точностью поддерживать заданную температуру и выбирать необходимый режим работы («нормальный», «экономичный», «отпуск» и так далее). Многие холодильники теперь оснащены внешним дисплеем, с помощью которого гораздо проще «контролировать ситуацию».

Класс энергопотребления. Современные холодильники стали тихими и экономичными - в абсолютном большинстве случаев им присвоен класс энергопотребления А или А+ (а на подходе уже и А++).

Классификация бытовых холодильных приборов

Бытовые холодильные приборы классифицируются по следующим признакам:

1. По способу получения холода:

-компрессионные, в которых используется механическая энергия;

-абсорбционные, затрачивающие тепловую энергию;

- термоэлектрические, в которых применяется электрическая энергия.

2. По назначению:

-холодильники (для хранения продуктов в охлажденном состоянии);

-морозильники (для хранения в замороженном состоянии);

-холодильники-морозильники (хранение комплексное).

3. По способу установки:

- напольные вертикальные, типа «шкаф»;

-горизонтальные типа «стол»;

-блочно-встраиваемые.

4. По количеству камер:

-однокамерные;

-двухкамерные;

-трехкамерные.

5. По внутреннему объему(вместимость холодильной камеры):

-малой емкости (до 160 дм³);

-средней емкости (160..200 дм³);

-большой емкости(более 200дм³).

6. По способу оттаивания испарителя:

-ручное;

-полуавтоматическое;

-автоматическое.

7. По способности работать при максимальных температурах окружающей среды , они делятся на климатические классы:

-холодильники:

· SN, N не выше 32є С;

· ST не выше 38є С;

· T не выше 43є С.

-морозильники и холодильники морозильники:

· N не выше 32є С;

· T не выше 43є С.

8. По температуре в низкотемпературном отделении( НТО) можно выделить холодильники:

- с температурой НТО не выше -6є С (маркируется *);

-не выше -12є С (маркируется **);

-не выше - 18є С (маркируется ***);

-ниже -24є С (морозильные камеры маркируются ****).

9. По габаритным размерам(4 группы):

-«узкие» (высота 85..160см; ширина 55см; глубина 60см);

-стандартные (в 170..205см; 60; 60);

-«широкие» (170; более 80; 80);

- холодильники Side-by-Side (двусторонние) (180; до 100; 60…80).

10. По энергоемкости БХП делят на классы(табл. 1):

Таблица 1. Классы энергопотребления бытовых холодильных приборов

Класс энергопотребления	Количество эл. Энергии(%)которое холодильник потребляет на практике
А	Менее 55%
B	75%
C	75%-90%
D	90%-100%
E	100%-110%
F	110%-125%
G	Более 125%

2. ВЫБОР СПОСОБА И СХЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ КАМЕР

Расположение основных частей холодильного агрегата бытового холодильника:

1. Испаритель

2. Конденсатор

3. Фильтр-осушитель

4. Капилляр и теплообменник

5.Компрессор

Теоретической основой, на которой построен принцип работы холодильников, является второе начало термодинамики. Охлаждающий газ в холодильниках совершает так называемый обратный цикл Карно. При этом основная передача тепла основана не на цикле Карно, а на фазовых переходах -- испарении и конденсации. В принципе возможно создание холодильника, использующего только цикл Карно, но при этом для достижения высокой производительности потребуется или компрессор, создающий очень высокое давление, или очень большая площадь охлаждающего и нагревающего теплообменника.

Основными составляющими частями холодильника являются:

- компрессор, создающий необходимую разность давлений;

- испаритель, забирающий тепло из внутреннего объёма холодильника;

- конденсатор, отдающий тепло в окружающую среду;

- терморегулирующий вентиль, поддерживающий разность давлений за счёт дросселирования хладагента;

- хладагент -- вещество, переносящее тепло от испарителя к конденсатору.

Компрессор засасывает из испарителя хладагент в виде пара, сжимает его (при этом температура хладагента повышается) и выталкивает в конденсатор. В бытовых холодильниках используются герметичные поршневые мотор-компрессоры. В таких компрессорах электродвигатель располагается внутри корпуса компрессора, что позволяет предотвратить утечки хладагента через уплотнение вала. Для поглощения вибраций применяется подвеска компрессора. Подвеска компрессора может быть наружной, когда на пружине подвешивается корпус компрессора, или внутренней, когда подвешен двигатель компрессора внутри корпуса. В современных бытовых холодильниках наружная подвеска не применяется, так как она хуже поглощает вибрации компрессора, который к тому же производит больше шума. Для смазки компрессора применяют специальные рефрижераторные масла. Стоит отметить, что масло и хладагент хорошо растворяются друг в друге.

В конденсаторе нагретый в результате сжатия хладагент остывает, отдавая тепло во внешнюю среду, и при этом конденсируется, то есть превращается в жидкость, поступающую в капилляр. В бытовых холодильниках чаще всего применяются ребристо-трубные конденсаторы, в качестве оребрения применяется стальная проволока или стальной лист с прорезями. Охлаждение конденсаторов обычно естественное, за исключением холодильников больших объёмов.

Жидкий хладагент под давлением через дросселирующее отверстие (капилляр или терморегулируемый расширительный вентиль) поступает в испаритель, где за счёт резкого уменьшения давления происходит испарение жидкости и превращение её в пар. При этом хладагент отнимает тепло у внутренних стенок испарителя, за счёт чего происходит охлаждение внутреннего пространства холодильника. Таким образом, в конденсаторе хладагент под воздействием высокого давления конденсируется и переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе под воздействием низкого давления вскипает и переходит в газообразное, поглощая тепло. Испарители бытовых холодильников чаще всего листотрубные, сваренные из пары алюминиевых листов. Испаритель морозильной камеры часто совмещён с её корпусом, в то время как испаритель холодильной камеры (в холодильниках с двумя испарителями) располагают на задней стенке камеры.

Терморегулируемый расширительный вентиль необходим для создания необходимой разности давлений между конденсатором и испарителем, при которой происходит цикл теплопередачи. Он позволяет правильно (наиболее полно) заполнять внутренний объём испарителя вскипевшим хладагентом. Пропускное сечение ТРВ изменяется по мере снижения тепловой нагрузки на испаритель, при понижении температуры в камере количество циркулирующего хладагента уменьшается. В бытовых холодильниках чаще всего вместо ТРВ используется капилляр. Он не меняет своё сечение, а дросселирует определённое количество хладагента, зависящее от давления на входе и выходе капилляра, его диаметра, длины и типа хладагента.

Большое значение имеет чистота хладагента: вода и примеси могут засорить капилляр или повредить компрессор. Примеси могут образовываться в результате коррозии внутренних стенок трубопроводов холодильника, а влага может попасть при заправке холодильника, либо проникнуть через неплотности (особенно в холодильниках с открытым компрессором). Поэтому при заправке тщательно соблюдается герметичность, перед заправкой контур вакуумируется. В каждом холодильнике имеется фильтр-осушитель, который устанавливается перед капилляром.

Обычно также присутствует теплообменник, выравнивающий температуру на выходе из конденсатора и из испарителя. В результате к дросселю поступает уже охлаждённый хладагент, который затем ещё сильнее охлаждается в испарителе, в то время как хладагент, поступивший из испарителя подогревается, прежде чем поступить в компрессор и конденсатор. Это позволяет увеличить производительность холодильника, а также предотвратить попадание жидкого хладагента в компрессор.

В нашем случае двухкомпрессорный холодильник имеет целый ряд технических преимуществ перед своими однокомпрессорными собратьями (можно отключить любую из камер, оставив другую работать; есть возможность раздельной регулировки температурных режимов камер; имеется режим ускоренной заморозки в морозильном отделении и т. д.). С другой стороны, наличие двух компрессоров увеличивает общее энергопотребление подобных аппаратов, кроме того, привело к их усложнению. В подобных аппаратах используется двухконтурный конденсатор, отдельные испарители для каждого контура и раздельные системы автоматического управления.

Рис .1. Схема охлаждения камер

3.ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТОРСКИХ РЕШЕНИЙ ШКАФА И АГРЕГАТА

Со времен появления первых холодильников их внешний вид изменился сильно изменился. Первые модели домашних холодильников появились в США еще в 1910 году. Тогда они представляли собой довольно громоздкую конструкцию: холодильник занимал на кухне площадь, равную 1 мІ, его объем в пять раз превышал емкость холодильной камеры, а компрессор приводился во вращение электродвигателем с ременной передачей. Подшипники электродвигателя требовалось смазывать раз в неделю. Холодильный шкаф такого холодильника был сделан из дерева.

К концу 20-х годов благодаря внедрению цельнометаллических холодильных шкафов холодильники стали герметичными и более компактными и теперь по виду напоминали изящные шкафчики. В начале 30-х годов появляются первые двухкамерные холодильники. Тогда же производители начинают предлагать настенные и встроенные модели. В этот период в моду входят плавные обтекаемые формы изделий, поэтому углы холодильников скругляют, а ножки скрывают за боковыми панелями, доходящими до пола. В качестве украшения для холодильников используются хромированные полоски и отделку из нержавеющей стали. В некоторых моделях низкотемпературное отделение переносят в нижнюю часть. Холодильники больших размеров для удобства оснащаются двумя дверьми, которые в середине 30-х годов стали снабжать полками. В этот период более пристальное внимание начинают уделять экологическому аспекту. Холодильники становятся более безопасными, поскольку в качестве хладагентов в них теперь используют фреоны. В конце 50-х в Европе наметилась тенденция возврата к прямоугольной форме шкафа. Дно холодильной камеры стали располагать почти у самого пола, что позволяло максимально использовать пространство. В 60-е годы в Европе большое распространение получают внутренние камеры, сделанные из пластмассы. В США отдавали предпочтение металлу, поскольку в стране цена на него была относительно невысокой. На стальную камеру холодильника наносили эмаль, гальваническое или пластмассовое покрытие. Также камеры производили из окрашенного алюминия.

В настоящее время большое значение предают форме шкафа. Большой популярностью пользуются встроенные холодильные шкафы. В большинстве подавляющем случаях, холодильники имеют две камеры и их высота обычно составляет около 1.8-2 м. Уделяется внимание внутренней отделке: качеству пластика, материалу полок (полки в настоящее время изготовляют из прочного стекла. Также внимание уделяют дизайну шкафа, внешнему виду таких элементов, как ручка открывания двери или же форме самой двери, ведь в настоящее время на холодильник наносят эмаль на которой можно писать маркерами. Также иногда встраивают LCD телевизоры. Не мало важным остается степень автоматизации холодильного шкафа, способ оттаивания, способ регулировки температур воздуха в камерах.

4. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ШКАФА

На основании проведенного литературного и патентного обзора наиболее рациональным можно считать для нашего случая конструкцию шкафа с наружным корпусом из листовой малоуглеродистой стали (толщиной 0,6мм) с фосфатированием и двухслойным покрытием синтетической эмалью. В качестве материала изоляции выбираем пенополиуретан заливаемый в пространство между стенками шкафа при его изготовлении и обладающий наилучшими тепловыми свойствами (). В качестве вспенивателя ППУ принимаем циклопентан, не наносящий ущерба окружающей среде.

Внутренние стенки шкафа предполагаем изготавливать формованием из ударопрочного полистирола (толщиной стенки 2 мм).

Нормативные коэффициенты теплопередачи рекомендуемые справочной литературой для промышленный конструкций холодильников использовать нельзя. Возможно задаться толщинами слоев изоляции ХК и МК по аналогии с прототипами, либо вести расчет ориентируясь по средним значениям коэффициентов теплопередачи:

для холодильной камеры - К_хк= 0,7 Вт/м²*К°

для морозильной камеры - К_мк= 0,5 Вт/м²*К°

Принимаем такие значения в качестве нормативных и по ним проводим расчет.

коэффициент теплопередачи(К_мк= 0,5 Вт/м²*К°; К_хк=0,7 Вт/м²*К°)

- коэффициенты теплоотдачи, соответственно от воздуха и от внутренней поверхности, Вт/м^2*К°.

Вт/м^2*К°

- толщина слоев материала ограждающих конструкций, м.

- коэффициент теплопроводности материала, Вт/м^*К°.

Поставив, получим для холодильной камеры



для морозильной камеры

В результате расчета толщины основного слоя изоляции принимаем такие толщины стенок холодильника:

Толщина боковой стенки :

для холодильной камеры .

для морозильной камеры .

Толщина задней стенки :

для холодильной камеры .

для морозильной камеры .

Принимаем толщину перегородки =0,045 м.

Рассчитываем действительный коэффициент теплопередачи К:

5. РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ ШКАФА

Холодильник КШМХ 420/160 представляет собой напольный шкаф, изготовленный из панелей прямоугольной формы , который, в свою очередь, состоит из наружного и внутреннего шкафов. Наружный шкаф металлический, а внутренний изготовлен из ударопрочного полистирола; пространство между ними заполнено теплоизоляцией. В качестве теплоизоляции применяют пенополиуритан (ППУ), который жестко соединяет между собой наружный и внутренний шкафы, превращая их в неразборный моноблок.

Передний проем шкафов закрывается двумя дверями. Пространство между внутренними панелями дверей и металлическим корпусом также заполнено пенополиуретановой теплоизоляцией, в связи с чем раздельная замена отдельных элементов дверей невозможна.

Рис.2. Общий вид шкафа

Так как размеры шкафа не указаны в задании, принимаем размеры l=b=600мм=0,6 м.

Рассчитываем внутренние габариты морозильной и холодильной камер.

м

для холодильной камеры

м

Определяем внутреннюю высоту холодильной камеры:

,Определяем внутреннюю высоту морозильной камеры. Для учета объема занятого машинным отделением(под моторной нишей), к объему морозильной камеры в расчете увеличивается на 15-20% или на 20-22 л.:

где - объема занятого машинным отделением(под моторной нишей)

Определяем габаритную высоту холодильника:

где n - высота ножек холодильника n = 30…50 мм.

м

Рис.3. Разрез в плане ХК

Рис.4. Разрез в плане МК(НТО)



Рис.5. Вертикальный боковой разрез шкафа

6. КАЛОРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАМЕР

Из расчета изоляции получаем коэффициенты теплопроводности:

Для боковой стенки холодильной камеры и перегородки:

Для боковой стенки морозильной камеры:

Для задней стенки холодильной камеры:

Для задней стенки морозильной камеры:

Определяем площади ограждений шкафа:

Расчет для холодильной камеры:

для задней стенки:, м²

где В - высота, В=1158 м² = 1,158 мм

Ш - ширина, Ш=555 м² = 0,555 мм

Г - глубина, Г=490 м² = 0,49 мм

м²

м²

Так как применяемая схема охлаждения предусматривает применение двухкомпрессорного холодильного агрегата с раздельными контурами циркуляции холодильного агента для ХК и МК, то холодопроизводитель-ность компрессора считаем раздельно для ХК и МК:

7.ВЫБОР РАСЧЕТНОГО РАБОЧЕГО РЕЖИМА ХОЛОДИЛЬНОГО АГРЕГАТА

Расчетный рабочий режим холодильной установки характеризуется температурами кипения t_о конденсации t_к , всасывания (пара на входе в компрессор) t_вс , и переохлаждения жидкого хладагента перед регулирующим вентилем t_п. Значения этих параметров выбирают в зависимости от назначения холодильной установки и расчетных наружных условий. Температуру кипения в установках с непосредственным охлаждением принимают в зависимости от расчетной температуры воздуха в камере.

Выбор рабочего режима холодильного агрегата для контура МК

Для МК температуру кипения хладогента принимают на 8... 10 °С ниже температуры воздуха в камере:

°С

Для нашего случая принимаем:

°С

Температуру конденсации для установок с конденсатором воздушного охлаждения принимают на 10... 12 °С выше температуры окружающего воздуха:

°С

Для нашего случая t_н = 32°С - расчетная летняя температура , тогда:

°С

Перегрев паров на выходе из испарителя обычно составляет

°С ().

Принимаем:

Сє

В теплообменнике холодные пары, идущие из испарителя в компрессор, нагреваются еще на °С, а жидкий хладагент, идущий из конденсатора к регулирующему вентилю, охлаждается за счет этого на 12-15 °С. С учетом этого, температуру всасываемых паров принимаем. Однако при построении цикла нельзя одновременно задаваться и перегревом паров, и переохлаждением жидкого хладагента. Поэтому обычно принимают величину перегрева паров фреона, а температуру переохлаждения находят по энтальпии жидкости, выходящей из теплообменника, которую в свою очередь находят из его теплового баланса при построении цикла по следующей формуле:

,

где i - энтальпия хладагента в соответствующих точках цикла, кДж/кг.

Выбор рабочего режима холодильного агрегата для контура ХК

При проектировании бытовых холодильных установок в компрессионных холодильных машинах температуру кипения хладогента принимают на 14... 16 °С ниже температуры воздуха в камере:

°С

Для нашего случая принимаем:

°С

Температуру конденсации для установок с конденсатором воздушного охлаждения принимают на 10... 12 °С выше температуры окружающего воздуха:

°С

Для нашего случая t_н = 32°С - расчетная летняя температура , тогда:

°С

Перегрев паров на выходе из испарителя обычно составляет

°С ().

Принимаем:

Сє

В теплообменнике холодные пары, идущие из испарителя в компрессор, нагреваются еще на °С, а жидкий хладагент, идущий из конденсатора к регулирующему вентилю, охлаждается за счет этого на 12-15 °С. С учетом этого, температуру всасываемых паров принимаем:

По аналогии с построением МК, перегрев находим из теплового баланса:

8. ПОСТРОЕНИЕ ЦИКЛА i lg p ДИАГРАММЫ

Построение цикла в диаграмме i -1g р (лист ПХТ.РХФ.050. .02.00 и приложение) выполняем в следующей последовательности:

1. На диаграмму наносим линии постоянного давления (изобары) р₀ и

р_к, соответствующие температурам насыщения при t_о и t_к .

2. На пересечении изобары р_о с изотермой t₁ находим точку 1, характеризующую состояние перегретого пара на входе в компрессор.

3. Через точку 1 проводим линию постоянной энтропии (адиабату) до ее пересечения с изобарой р_к в точке 2. Эта точка характеризует состояние паров хладагента (ХА), выходящих из компрессора.

4. На пересечении изобары р_к с пограничной кривой для жидкости находим точку 3', определяющую состояние жидкого ХА на выходе из конденсатора.

5. Затем продолжаем изобару р_к влево до пересечения с линией постоянной энтальпии в точке 3, которая находится из теплового баланса теплообменника. В нашем случае энтальпия в точке 3:

для холодильной камеры:



для морозильной камеры:

6. Через точку 3 проводим линию постоянной энтальпии, отображающую процесс дросселирования в регуляторе потока, до ее пересечения с изобарой р₀ в точке, характеризующей состояние парожидкостной смеси на входе в испаритель (точка 4)

7. На пересечении линии р₀ с пограничной кривой сухого насыщенного пара лежит точка 1', характеризующая полное превращение жидкости в пар.

8. Для каждой найденной точки цикла по линиям диаграммы определяем значения температуры t, давления р, удельного объема v, энтальпии i, энтропии s и паросодержания х, полученные результаты сводим в табл.2. и табл.3.

Для цикла МК

Точки	t,	Р	V,	i	S	x
цикла	°с	Бар	МПа	м3 /кг	кДж/кг	кДж/кг°С
1'	-32	0,49	0,049	0,7	515	2,31	1
1	-7	0,49	0,049	0,8	555	2,47	Пер.пар
2	65	5,9	0,59	0,088	652	2,47	Пер.пар
2'	43	5,9	0,59	0,078	605	2,33	1
3'	43	5,9	0,59	-	302	1,35	0
3	26	5,9	0,59	-	220	-	Переохл.жид
4	-32	0,49	0,049	0,25	220	1,29	0,35

Для цикла ХК

Точки	t,	Р	V,	i	S	x
цикла	°с	Бар	МПа	м3 /кг	кДж/кг	кДж/кг°С
1'	-10	1,1	0,11	0,33	540	2,3	1
1	15	1,1	0,11	0,37	585	2,45	Пер.пар
2	63	5,9	0,59	0,075	650	2,45	Пер.пар
2'	43	5,9	0,59	0,07	605	2,32	1
3'	43	5,9	0,59	-	302	1,35	0
3	23	5,9	0,59	-	220	-	Переохл.жид
4	-10	1,1	0,11	0,085	220	1,26	0,25

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.

Определяем удельную массовую холодопроизводительность:

для холодильной камеры:

для морозильной камеры:

Находим удельную работу сжатия в компрессоре:

Рассчитываем удельную тепловую нагрузку на конденсатор:

для холодильной камеры:

для морозильной камеры:

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

для холодильной камеры:

для морозильной камеры:

Действительный объем пара, поступающего в компрессор:

для холодильной камеры:

где -- удельный объем всасываемого пара, м³/кг (точка 1 цикла) =0,37м³/кг;

для морозильной камеры:

где -- удельный объем всасываемого пара, м³/кг (точка 1 цикла) =0,8м³/кг;

Объем описываемый поршнями компрессора в единицу времени, определяем по формуле, где -- коэффициент подачи компрессора, определяемый в зависимости от отношения давлений р_к/р_о =5,9/1,1=5,36[1,с. 189, рис.73], принимаем =0,54. Подставив значения, получим:

По объему описанному поршнем компрессора подбираем компрессор:

Определим описанный объем :

для холодильной камеры:

для морозильной камеры:

Принимаем компрессор: для ХК - С-КН60Н5-02; для МК - 105Н6800.

Определяем теоретическую (адиабатическую) мощность сжатия в компрессоре:

Действительная (индикаторная) мощность сжатия рассчитывается по формуле, где - индикаторный к.п.д., для бескрейцкопфных компрессоров = 0,79...0,84 [6, с 117], принимаем = 0,80.

Эффективная мощность (на валу компрессора) определяется следующим образом:

для холодильной камеры:

где - механический к.п.д., учитывающий потери на трение, для бескрейцкопфных компрессоров = 0,82...0,92 [6, с 117], принимаем 0,85.

Тогда

для морозильной камеры:

10. РАСЧЕТ ИСПАРИТЕЛЕЙ

Расчет испарителей сводится к определению площадей испарителей холодильной и морозильной камер.

Для охлаждения ХК принята конструкция плачущего испарителя, располагаемого в верхней части ХК. Приняв его ширину, равную ширине ХК, производим расчет его высоты, опираясь на расчетную схему(рис.6.).

Рис.6. Расчетная схема испарителя ХК

Рассчитываем потребную площадь испарителя холодильной камеры:

где - коэффициент теплопередачи

В практике инженерных расчетов применяют значение коэффициентов теплопередачи в пределах 7…9

- разность температур окружающей среды и температуре в камере ХК

Отсюда

Определяем высоту испарителя:

Производим расчет испарителя морозильной камеры опираясь на расчетную схему(рис.7.)

Рис.7. Расчетная схема испарителя МК

Определяем потребную мощность поверхности испарителя:

где - коэффициент теплопередачи

В практике инженерных расчетов применяют значение коэффициентов теплопередачи в пределах 8…10 . Принимаем 11 Вт/м²*К

- разность температур окружающей среды и температуре в камере ХК

Отсюда

С учетом того, что трубки будут оребрены листовым оребрением зададимся расчетным коэффициентом оребрения

Тогда площадь поверхности трубки испарителя расчитывают:

Определяем длину трубки, если ее диаметр d = 6 мм = 0,006 м

Длина трубки без соединителей равна: - 1,2 = 15,4-1,2=14,2 м

Так как количество полок, то длина трубки в 1 испарительной пластине равна:

Принимая количество ходов трубки в пластине n=12, то находим длину 1-го хода трубки при радиусе колена r =20 мм :

11. РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРОВ

В агрегатах бытовых холодильников в соответствии с условиями их эксплуатации применяют конденсаторы с воздушным охлаждением.

Рис.8. Схема конденсатора

Расчет конденсатора обычно сводится к определению площади поверхности конденсатора:

для холодильной камеры:

где - тепловая загрузка на конденсатор

- коэффициент теплоотдачи конденсатора,

- средний температурный напор (при расчетах принимают близьким к разности температур хладогента и воздуха омывающего конденсатор):

Принято считать, что конденсатором отводится 70% теплоты:

Подставив в формулу,получим:

для морозильной камеры:

Принято считать, что конденсатором отводится 70% теплоты:

Подставив в формулу,получим:

Определяем площадь трубки конденсатора:

для холодильной камеры:

где - коэффициент оребрения трубок конденсатора,

для морозильной камеры:

Определяем длину трубки конденсатора:

Определяем высоту трубок конденсатора и :

где - число трубок конденсатора,

- радиус изгиба трубок конденсатора

- расстояние между трубками конденсатора находим:

где - число трубок конденсатора,

- радиус изгиба трубок конденсатора

- расстояние между трубками конденсатора находим:

Подставляя в формулу, получим:

Округлим и поучим высоту трубок конденсатора и равную 1000 мм.

12. ПОДБОР КАПИЛЛЯРНОЙ ТРУБКИ

Наиболее практичным выбором размеров капиллярной трубки является выбор по номограммам. На рис.9. приведена номограмма для определения длины капиллярной трубки.

Для подбора капиллярной трубки должны быть заданы давление перед трубкой Р_к (кПа), температура Дt (єC) и паро-массовая подача компрессора М(кг/ч). Откладываем на верхнем левом графике давление Р_к = 500 кПа и вверх до пересечения с Дt = 5 єC проводим прямую. Пропускная способность капиллярной трубки равна 1,18 кг/ч и 2,3 кг/ч. Далее под прямым углом продолжаем вести прямую до пересечения с линией требуемого расхода G = 1,18 кг/ч = 2,3 кг/ч. После пересечения проводим линию вертикально вниз, на последнем графике, величину которого выбираем в пределах от 0,7 до 1 мм (в нашем случае выбираем d =0,7 мм). Соответственно длина капиллярной трубки будет равняться:

для холодильной камеры:

для морозильной камеры:

13. ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ БХП

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



Рис.10. Схема электрическая для БХП ДХМ 1 класса защиты от поражения электрическим током

где А1- блок сигнализации и управления;

А2 - блок сигнализации или речевой сигнализатор(РС);

EL - лампа накаливания;

К1,К2 - реле пускозащитное;

М1,М2 - компрессор;

SK1 - датчик - реле температуры МК;

SK2- датчик - реле температуры XК;

SQ - выключатель освещения;

Х - шнур сетевой;

С - конденсатор;

L - фаза; N - ноль; Е - заземление.

В двухкомпрессорных холодильных приборах ХК и МК работают раздельно, каждая от своего компрессора . Использование датчиков - реле температуры SK 1 и SK 2 (с выключателем) позволяет включать и выключать каждую камеру по усмотрению потребителя. Индикация включения сети для ХК осуществляется зеленым светодиодом блока сигнализации (А2), а для МК - зеленой лампочкой блока сигнализации и управления (А1).

При подключении холодильного прибора к электросети черех нормально замкнутые контакты датчика - реле температуры SK 1 и SK 2 подается напряжение в электрическую схему прибора(рис.10.) и задается температура в ХК и МК.

Пускозащитные реле К1 и К2 включают компрессора М1 и М2, которые обеспечивают циркуляцию хладагента в системе и снижение температуры в ХК и МК.

При достижения заданной температуры в ХК и МК нормально замкнутые контакты датчика - реле температуры SK 1 и SK 2 размыкаются и отключают компрессора М1 и М2.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вейнберг Б.С., Вайн Л.Н. Бытовые компрессорные холодильники. - М: Пищевая промышленность, 1974.-272 с.

2. Гиль И.М. и др. Устройство, монтаж, техническое обслуживание и ремонт холодильных установок. - М: Пищевая промышленность, 1973.- 464 с.

3. Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки. - М: Пищевая промышленность, 1979.- 448 с.

4. Костенко Е.М. Устройство, ремонт и обслуживание холодильного оборудования. - К: Основа,2004. - 408с.

5. Румянцев Ю.Д., Калюнов В.С. Холодильная техника: учебник для вузов. - СПб.: Издательство «Профессия», 2003. - 360с.

6. Свердлов Г.З., Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и установок кондиционирования воздуха. - М: Пищевая промышленность, 1972.-382 с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был спроектирован двухкамерный бытовой холодильник типа КШМХ - 420/160.

Для холодильника была выбрана компрессионная фреоновая (R600) холодильная установка с двумя компрессорами с раздельными контурами циркуляции холодильного агента для ХК и МК , проведен расчет изоляции камер охлаждения, выполнен калорический расчет, выбран рабочий режим установки с расчетом холодильного цикла, проведен расчет и подобран компрессора, конденсатора, испарителя и капиллярной трубки.

В результате расчета толщины основного слоя изоляции приняли толщины стенок холодильника:

Толщина боковой стенки :

для холодильной камеры .

для морозильной камеры .

Толщина задней стенки :

для холодильной камеры .

для морозильной камеры .

Принимаем толщину перегородки =0,045 м.

Определили внутреннюю высоту холодильной камеры:1158 м

Определили внутреннюю высоту морозильной камеры. 957 м

Определили габаритную высоту холодильника: 2165,155 м

Определили площади ограждений шкафа:

для холодильной камеры: 2,04 м²

для морозильной камеры: 1,65 м²

Определили холодо производительность компрессора

для холодильной камеры: 75,57 Вт

для морозильной камеры: 134,99 Вт

Определили холодо производительность холодильного агента:

для холодильной камеры: 107,95 Вт

для морозильной камеры: 192,84 Вт

Выбрали температуру кипения для МК °С

Выбрали температуру конденсации для МК °С

Выбрали температуру всасываемых паров для МК °С

Выбрали температуру кипения для ХК °С

Выбрали температуру конденсации для ХК °С

Выбрали температуру всасываемых паров для ХК °С

По объему описанному поршнем компрессора подобрали компрессор:

для ХК- (4,5) С-КН60Н5-02;

для МК - (30,6 ) 105Н6800.

Получив и округлив выбрали высоту трубок конденсатора равную 1000 мм. Для охлаждения ХК и МК приняли конструкцию плачущего испарителя, определили потребную площадь испарителя холодильной камеры: 0,44 и высоту испарителя: 0,86 м. определили потребную площадь испарителя морозильной камеры: 1,46 и длину трубки: 15,4 м.

Размещено на Allbest