Основні теоретичні положення

Принципову схему компресійної холодильної установки розглянемо на прикладі малої компресійної холодильної установки.

Холодильники такого типу випускають у виді шаф і столів. Зовнішній корпус холодильника виконаний з листової сталі товщиною до 1мм. Внутрішня камера – сталевою, покритою гарячою емаллю або виготовлена з пластмаси. Між зовнішнім і внутрішнім корпусами шафи закладається теплоізоляція для зменшення теплопритоков у внутрішню частину шафи. Матеріал теплоізоляції – скловолокно, пенополистирол, пінополіуретан. Охолодження в малих холодильниках здійснюється компресійними або абсорбційними машинами.

У лабораторній роботі розглядається холодильник обладнананий компресійним агрегатом.

На рис. 1 зображена схема компресійного агрегату для домашнього холодильника. Компресор і електродвигун розміщаються в загальному герметичному корпусі 1. Компресор всмоктує пароподібний фреон з випарника 3 у трубопровод 6. У компресорі пар фреону стискується і по нагнітальному трубопроводі 7 направляється в конденсатор 2. Рідкий холодоагент з конденсатора, проходячи через фільтр 4 по капілярній трубці 5, припаяної до вхідної труби 6, надходить у випарник 3, у якому холодоагент кипить за рахунок відбору тепла від продуктів і повітря усередині холодильника, перетворюється в пару і надходить по всмоктувальному трубопроводі у компресор. Довговічність і надійність таких машин може забезпечуватися тільки при їх цикличной роботі. Ця вимога обумовлює наявність компресора з холодовидатністю значно більшою, ніж необхідна холодовидатність при максимальному тепловому завантаженні холодильнії камери.

Циклічність роботи забезпечується автоматичними пристроями, за допомогою яких відбувається періодичний пуск і зупинка компресора. Періоди роботи компресора різні і залежать від заданих температурних режимів.

Існують основні групи показників, що характеризують технічний рівень холодильників: техніко-експлуатаційні, надійності, технологічні, естетичні і ергономічні, стандартизації й уніфікації, патентно-правові.

Основні техніко-експлуатаційні показники:

1. Об'ємно-масові показники:

- загальний обсяг холодильної камери , дм³ (л);

- обсяг низькотемпературного відділення , дм³ (л);

- маса холодильника ,кг;

- сумарна площа полиць для збереження продуктів , дм².

2. Температурно-енергетичні показники:

- температура у відділенні, ºС:

плюсовому ;

низькотемпературному ;

- номінальна потужність компресора , Вт.

Інші розрахункові показники:

- витрата електроенергії , квт ·год;

- коефіцієнт робочого часу (КРЧ) ;

- теплопроходимість стінок камери , Вт / ºС;

- питома витрата електроенергії , кВт ·ч/л;

- холодовидатність ,Вт;

- холодильний коефіцієнт .

Електрична схема домашнього холодильники зображена на рис.2. Оскільки у герметичних фреоновых агрегатах використовуються однофазні двигуни, в електродвигуна робиться додаткова пускова обмотка 2, що включається пусковим реле 4, катушка якого включена послідовно з робочою обмоткою електродвигуна 1. При замиканні контактів термореле 3 напруга подається на робочу обмотку електродвигуна. При взаємодії пульсуючого магнітного поля статора з магнітним полем ротора обертаючий момент не з'являється й обертання ротора не відбувається. Через робочу обмотку йде струм короткого замикання, значення якого в 3-4 рази перевищує робоче значення струму при нормальній роботі електродвигуна. При зростанні сили струму (приблизно в 2 рази) замикаються контакти пускового реле, включається пускова обмотка електродвигуна і відбувається „розгін” ротора електродвигуна. По мірі розгону струм зменшується і пускове реле відключає пускову обмотку. Тривалість запуску електродвигуна за допомогою пускового реле від моменту включення робочої обмотки до включення пускової обмотки виміряється частками секунди. В електричній схемі передбачене теплове реле 7, що захищає двигун компресора від перевантажень. Електрична лампа 6 призначена для висвітлення внутрішнього обсягу шафи, включається при відкриванні дверцят шафи вмикачем 5, встановленим у прорізі дверцят шафи. Періоди роботи компресора різні і залежать від заданих температурних режимів.

Рис.2 Принципова електрична схема малої компресійної холодильної установки

Основними теплообмінними апаратами холодильної машини є конденсатор та випарник. Під час роботи цих елементів через деякий час експлуатації на їх поверхнях з'являються додаткові термічні опори як з сторони холодоагенту, так і з сторони середовищ, які зовні стикаються з випарником та конденсатором. У домашніх фреонових холодильниках це — виявляється в утворенні снігової шуби на поверхні випарника.

Але в значно більшій мірі забрудненість поверхонь виявляється у промислових холодильниках, особливо аміачних. Це змінює характеристики як теплообмінної апаратури, так і всієї установки в цілому.

Для нормальної роботи у часі таких установок треба враховувати зміни

характеристик обладнання та правильно вибрати площі теплообмінної апаратури при проектуванні установок.

Тепловий розрахунок теплообмінних апаратів холодильних машин зводиться

до визначення площі теплопередачі. Розрахунок виконують за рівнянням теплопередачі

, (1)

де –теплове навантаження на теплообмінний апарат, кВт;

– коефіцієнт теплопередачі, Вт/м²К;

- площа поверхні, що передає теплоту, м²;

середньо логарифмічна різниця температур між середовищами, що передають теплоту, ⁰С.

У табл.1,2 приведено орієнтовні значення коефіцієнтів теплопередачі k конденсаторів та випарників різних конструкцій промислових холодильників.

Коефіцієнт теплопередачі аміачних та розсільних оребрених повітроохолодників в середньому складає k =14…20 Вт/м²К, аміачних трубних неоребрених - k =35…43 Вт/м²К, хладонових оребрених k =12…14 Вт/м²К,

трубних неоребрених аміачних батарей - k =6…12 Вт/м²К, трубних оребрених аміачних батарей - k =3,5…6 Вт/м²К.

Таблиця 1 – Орієнтовні значення коефіцієнтів теплопередачі конденсаторів

Тип конденсатора	, Вт/м²К;
Горизонтальний кожухотрубний для аміаку для хладонів	800-1000 400-580^*
Вертикальний кожухотрубний для аміаку	700-900
Зрошувальний для аміаку	700-900
Випарний для аміаку	465-580
З повітряним охолодженням (примусова циркуляція повітря) для хладонів	20-45^*

* - значення k – визначені для оребрених поверхонь

Таблиця 2 – Орієнтовні значення коефіцієнтів теплопередачі випарників

Тип випарника	, Вт/м²К;
Для охолодження холодоносіїв кожухотрубний для аміаку хладоновий (R12) хладоновий (R22) кожухозмійовиковий хладоновий панельний аміачний	460-580 230-350 350-400^* 290- 1000** 460-580

* - значення k – визначені для оребрених поверхонь

**- значення k – визначені для зовнішньої гладкої поверхні

Середньологарифмічна різниця температур між середовищами, що передають теплоту, визначається за рівнянням:

, (2)