Бытовой холодильник Hitachi

ТЭН = 7 Вт; электродвигатели привода (поворотный и подъемный)= 2·12Вт.

Просуммируем  все полученные теплопритоки и рассчитаем  общий теплоприток для холодильного агрегата.

Q₄=2·3,2+2·30+6+7+2·12+250=353,4 Вт

Суммарный теплоприток:

∑Q₀=590.77Вт

С учетом коэффициента запаса К=1,05:

Q₀=∑Q₀·К=390.77·1,05=620.31 Вт.

Примем  итоговую нагрузку на компрессор Q₀=621 Вт

 

     5.Тепловой расчет цикла холодильной машины.

 

 В начале расчета необходимо построить термодинамический цикл работы паровой компрессионной холодильной машины и определить параметры узловых точек:

 

Тепловой  расчет цикла холодильной машины.

      В начале расчета необходимо построить  термодинамический цикл работы паровой  компрессионной холодильной машины и определить параметры узловых  точек:

В качестве фреона используем фреон R600a. Температуру кипения фреона t₀

примем на 5⁰С ниже температуры воздуха в морозильной камере (-24°С), соответственно: t₀= -24-5= -29°C. t_k=35°C.

Исходные  данные для расчета:

-тепловая  нагрузка на компрессор Q=621 Вт;

-температура  кипения t_o= -29°C;

-температура  конденсации  t_k=35°C;

-перегрев  пара в испарителе  19 °С;

-температура  всасывания в компрессор  t_вс=-10°C

Полученные  значения энтальпий: i₇=540 кДж/кг; i₁=570 кДж/кг; i₂=665 кДж/кг;

i₃= 635 кДж/кг;  i₄ =285 кДж/кг;  i₅ =255 кДж/кг;   i₆=255 кДж/кг.

Энтальпию  жидкости в точке 5 (после теплообменника) определяем из

условия теплового  баланса: i₁ – i₇=i₄ – i₅

V₁=1,24 м³/кг

 

Удельная  массовая холодопроизводительность, кДж/кг:

q₀=i₇ – i₆=540 – 255=285 кДж/кг.

Массовый  расход хладагента, кг/сек:

G=Q₀/q₀=0,621/285=0,00218 кг/сек.

Удельная  объемная холодопроизводительность, кДж/м³:

q_v=q₀/v₁=285/1,24=229,84 кДж/м³.

Объемный  расход хладагента, м³/сек:

.

Удельная  работа компрессора, кДж/кг:

L=i₂ – i₁=665– 570=95 кДж/кг.

Удельная  тепловая нагрузка на конденсатор, кДж/кг:

q=i₂ – i₄=665 – 285=380 кДж/кг

Полная  тепловая нагрузка на конденсатор, Вт:

Холодильный коэффициент цикла:

ε=q₀/L=285/95=3

Холодильный коэффициент цикла  Карно при данных условиях:

ε_c=T₀/(T – T₀)=244/(308 – 244)=3,81

Степень обратимости:

η_обр=ε/ε_с=3/3,81=0,78

Коэффициент подачи λ компрессора определяется по формуле:

, где:

λ_i – индикаторный коэффициент подачи;

λ_w – коэффициент подогрева;

λ_пл – коэффициент плотности;

λ_б – коэффициент, учитывающий испарение фреона из масла, возвращающегося в компрессор (балластное доиспарение);

λ_к и λ_вз – коэффициенты, учитывающие потери, вызванные частичной конденсацией и цикличной растворимостью фреона в масле.

Индикаторный  коэффициент подачи λ_i определяется по формуле:

, где

 

Р₀ – давление кипения хладагента, МПа;

ΔР ₀ – депрессия на всасывание (ΔР₀=(0,05÷0,1)Р ₀), МПа;

с –  относительный мертвый объем, (0,02÷0,08);

Р –  давление конденсации хладагента, МПа;

ΔР –  депрессия на нагнетание (ΔР=(0,1÷0,15)Р), МПа;

m – показатель политропы расширения (m=0,95÷1,05).

Р₀=30 кПа=0,030 МПа

Р=270 кПа=0,270 МПа

ΔР ₀=0,06 Р₀ =0,0018 МПа

ΔР=0,1P = 0,027 Мпа

С=0,04

m=1

  -Индикаторный  коэффициент подачи:

 

-Коэффициент  подогрева определяется по формуле:

λ_w=T₀/T=244/308=0,79

-Коэффициент  плотности принимаем λ_пл = 0,97.

-Коэффициент  балластного доиспарения λ_б=1 (в малых холодильных машинах им можно пренебречь).

-Коэффициенты, учитывающие потери, вызванные частичной  конденсацией и цикличной растворимостью  фреона в масле λ_к=1 и λ_вз=0,99.

Коэффициент подачи λ компрессора:

λ=0, 58·0,79·0,97·1·1·0,99=0,44

Объем, описываемый поршнями компрессора, м³/сек:

V_h=V/λ=0,0027 /0,44=0,00614 м³/сек.

Адиабатическая  мощность компрессора, Вт:

N_a=G·L·10³=0,00218 ·95·10³=207 Вт.

Индикаторная мощность определяется по формуле:

N_i=N_a/η_i=N_a/(λ_w + b·t₀), где

η_i – индикаторный к.п.д. компрессора;

λ_w – коэффициент подогрева;

t₀ – температура кипения хладагента;

b – коэффициент (для хладоновых компрессоров 0,0025).

N_i=207/(0,79 + 0.0025·(-29))=288 Вт.

Мощность  трения, Вт:

N_тр=V_h·p_тр=0,00614·20000 Н/м²= 123 Вт.

p_тр - удельное давление трения, p_тр=20000 Н/м²

Эффективная мощность, Вт:

N_e=N_i + N_тр=288 + 123 = 411 Вт.

Мощность  на валу компрессора, Вт:

N_эл=N_e/η_эл=411/0,9 = 457 Вт.

η_эл – к.п.д. электродвигателя, η_эл=0,9

Удельные  энергетические показатели работы компрессора:

Эффективный холодильный коэффициент:

ε_е=Q₀/N_e=621 /411=1,51

Электрический холодильный коэффициент:

ε_эл=Q₀/N_эл=621/457=1,36

 
 
 
 
 
 
 
 
 

                 Подбор компрессора  для агрегата бытового

                                  холодильника.                      

Для подбора  компрессора необходимо произвести пересчет с рабочей холодопроизводительности на стандартную (в каталогах и  справочниках холодопроизводительность компрессоров указывается в стандартных условиях). Стандартную холодопроизводительность компрессора определяют по формуле:

 

Q_{0 СТ}=Q_{0 РАБ}·((q_{v ст}·λ_ст)/(q_{v раб}·λ_раб)), где

 

Q_{0 СТ} – стандартная холодопроизводительность компрессора, Вт;

Q_{0 РАБ} – рабочая холодопроизводительность компрессора, Вт;

q_{v ст} – удельная объемная холодопроизводительность компрессора в стандартных условиях, кДж/м³;

q_{v раб} – удельная объемная холодопроизводительность компрессора

в рабочих  условиях, кДж/м³;

λ_ст – коэффициент подачи компрессора в стандартных условиях;

λ_раб – коэффициент подачи компрессора в рабочих условиях.

Для пересчета  необходимо построить цикл холодильной  машины в стандартных условиях (для  среднетемпературного режима работы компрессора) и определить параметры узловых  точек.

Исходные  данные для построения:

Полученные  значения после построения цикла: i₁=610 кДж/кг;

i₂=692 кДж/кг; i₃=627 кДж/кг; i₄ =272 кДж/кг; i₅ =258 кДж/кг; i₆ =258 кДж/кг; i₇ =554 кДж/кг V=0,90 м³.

Удельная  массовая холодопроизводительность в стандартных  условиях, кДж/кг:

q_{0 СТ}=i₇ – i₆=554 – 258=296 кДж/кг.

 

Удельная  объемная холодопроизводительность в стандартных условиях, кДж/м³:

q_{v ст}=q_{0 СТ}/v_1ст=296/0,9=328,9  кДж/м³.

Коэффициент подачи λ_ст компрессора в стандартных условиях определяется по формуле:

λ_ст=λ_{i ст}·λ_{w ст}·λ_{пл ст}·λ_{б ст}·λ_{к ст}·λ_{вз ст} ,

где:

λ_{i ст} – индикаторный коэффициент подачи;

λ_{w ст} – коэффициент подогрева;

λ_{пл ст} – коэффициент плотности;

λ_{б ст} – коэффициент, учитывающий испарение фреона из масла, возвращающегося в компрессор (балластное доиспарение);

λ_{к ст} и λ_{вз ст} – коэффициенты, учитывающие потери, вызванные частичной конденсацией и цикличной растворимостью фреона в масле.

-Индикаторный  коэффициент подачи λ_{i ст} определяется по формуле:

, где

Р₀ – давление кипения хладагента, МПа;

ΔР ₀ – депрессия на всасывание (ΔР₀=(0,05÷0,1)*Р ₀), МПа;

с –  относительный мертвый объем, (0,02÷0,08);

Р –  давление конденсации хладагента, МПа;

ΔР –  депрессия на нагнетание (ΔР=(0,1÷0,15)*Р), МПа;

m – показатель политропы расширения (m=0,95÷1,05).

Р₀=47 кПа=0,047 МПа

Р=290 кПа=0,29 МПа

ΔР ₀=0,07 Р₀ =0,0033 МПа

ΔР=0,12P=0,0348 МПа

С=0,05

m=1

 

-Коэффициент  подогрева определяется по формуле: