Бытовой холодильник Hitachi

λ_w=T₀/T=253/303=0,83

-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_ст компрессора:

λ_ст=0,63·0,83·0,97·1·1·0,99=0,50

Стандартная холодопроизводительность компрессора, Вт:

Q_{0 СТ}= Вт

Подбираем компрессор фирмы «Danfoss» модель TLX4KK тип

пуска RSIR/RSCR, 220~240 В/ 50 Гц, Мощность электродвигателя 175 Вт,

масса холодильного агента R600a – 150 г, количество масла – 270 см³

                    6. Расчет прибора охлаждения.

Расчет испарителя.

Испаритель  данного холодильника относится  к типу  испарителей с системой     «No-Frost» (использование вентилятора), что позволяет отнести его к классу высокотемпературных воздухоохладителей с пластинчатым оребрением. Задача данного расчета сводится к определению площади его теплопередающей поверхности.

Для выполнения расчета задаются следующими параметрами:

-тепловая  нагрузка на воздухоохладитель  Q=621 Вт

-температура  воздуха после воздухоохладителя  t_в1 =-24 ⁰С

-температура  кипения t₀=-29 ⁰С

-скорость  движения воздуха  ω_в=4 м/c

-скорость  движения холодильного агента  ω_a=0,3 м/с

-материал  труб и их характеристики:

число рядов u=4, внутренний диаметр d_вн=0,0075 м, внешний диаметр d_н=0,009 м.

Расчет  осуществляется следующим образом.

По известному значению температуры воздуха после воздухоохладителя (t_в1) и принятой разности температур (2÷4 ⁰С), определяют температуру воздуха перед воздухоохладителем:

По известным  значениям температур воздуха и  температуры кипения определяют температурный напор воздухоохладителя:

Определяют  среднюю температуру воздуха:

С учетом конструктивных характеристик воздухоохладителя (L, d_э) и теплофизических характеристик охлаждаемого воздуха определяют коэффициент теплоотдачи от воздуха к направлению поверхности теплообмена

и приведенный  коэффициент теплоотдачи с учетом конструктивных параметров оребренной поверхности: 

 
 

W-множитель, учитывающий геометрические параметры оребренной трубы

λ_в=0,02280 -коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м²К)

 

Re- критерий Рейнольдса

ω_в-скорость воздуха, м/с

d_э=эквивалентный диаметр воздушного канала

ν_в-коэффициент кинетической вязкости воздуха, м²/с

    n,m-показатели степени

L-длина поверхности воздухоохладителя в направлении потока воздуха

 

u- число рядов труб число рядов труб

h-высота ребра

    S₁=S₂-шаг между трубами, м

S_р-шаг между ребрами, м

δ_р-толщина ребра

 

 

   

F_р1-поверхность одного метра трубы, занятой ребрами, м²/м

F_вн1-внутренняя поверхность одного метра трубы, м²/м

F_мр1-поверхность одного метра трубы, не занятой ребрами, м²/м

 

  F_н1-наружная поверхность одного метра оребренной трубы, м²/м

F_пн1-полная поверхность одного метра оребренной трубы

На основании полученных данных определяют следующие конструктивные параметры:

   коэффициент оребрения-β

наружная степень  оребрения-φ_н

 

коэффициент, учитывающий соотношения  труб в пучке-ρ

условная высота ребра-h’

 
 
 

где th(m*h’)-гиперболический тангенс значения

m-приведенный показатель эффективности обдува пучка оребренных труб

 

где λ_р-теплопроводность ребра из алюминия (200 Вт/(м*К)

 

    Плотность теплового потока со  стороны воздуха определяется  из уравнения

Ньютона - Рихмана:

 

  Δt_в=(t_{в m}-t_ст), t_ст-температура стенки трубы

 

     Коэффициент теплоотдачи при  кипении в трубах определяется  следующим образом:

 

где q_a-плотность теплового потока со стороны хладагента, Вт/м²

ω_a-скорость хладагента, м/с

ρ_a-плотность хладагента, кг/м³

 

Конечная формула  для определения плотности теплового  потока со стороны хладагента:

 

При определении  действительного коэффициента теплоотдачи  необходимо учитывать термические сопротивления загрязнений и снеговой шубы. Значения допускаемой толщины загрязнений и снеговой шубы устанавливают на основании сравнения расчетных коэффициентов теплопередачи с действительными. Значения действительных коэффициентов определяют при испытании воздухоохладителей в нормальных условиях эксплуатации или при непосредственном наблюдении.

Для учета  сопротивления снеговой шубы уравнение  теплового потока со стороны воздуха  приводится к виду:

Где δ_i/λ_i-термическое сопротивление снеговой шубы.

Примем  толщину снеговой шубы 5 мм, а ее теплопроводность 0,19 Вт/(м*К).

Тогда термическое сопротивление будет  равно 0,026316 (м²*К)/Вт

По результатам  расчета строятся графические зависимости  в координатах q-t.

Точка пересечения кривых даст расчетную удельную тепловую нагрузку на воздухоохладитель и расчетную температуру стенки. По найденному графически значению удельной тепловой нагрузки рассчитывают площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителя:

                                       

 

Аналогично, рассчитывается площадь теплопередающей поверхности  для льдогенератора:

И для холодильной камеры и зона сохранения свежести:

 
 
 

                                      7. Расчет конденсатора.

 

    Исходные  данные для расчета:

    Площадь теплопередающей поверхности конденсатора определяется по

    формуле:

F = Q_ОБ/q_F, где:

 

Q_ОБ – тепловая нагрузка на конденсатор, Вт;

q_F – удельный теплосъем аппарата, Вт/м².

    Для определения удельного теплосъема конденсатора q_F необходимо найти коэффициент теплопередачи аппарата к.

    Для определения коэффициента теплопередачи  к необходимо определить коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности конденсатора к наружному воздуху α_НАР и коэффициент теплоотдачи от хладагента к внутренней поверхности конденсатора α_ВН.

     Коэффициент теплоотдачи α_НАР будет равен:

α_НАР = α_{ВЕРТИК ТР}+ α_{ВЕРТИК ПЛАСТ} · Е, где:

α_{ВЕРТИК ТР} – коэффициент теплоотдачи при свободном движении воздуха у вертикальной трубы, Вт/м²*К;

α_{ВЕРТИК ПЛАСТ} – коэффициент теплоотдачи при свободном движении воздуха у

плоской вертикальной пластины, Вт/м²·К;

 

Е – коэффициент тепловой эффективности оребрения.

 

Для определения  коэффициента теплоотдачи α_{ВЕРТИК ТР} используют

критериальные уравнения:

- ламинарный  режим (10³<Gr·Pr<10⁹): Nu = 0,695·Gr^0,25

- турбулентный  режим (Gr·Pr>10⁹): Nu = 0,133·Gr^0,33

    Физические  параметры воздуха зависят от температуры у поверхности конденсатора:

 

t_В = (t_ПОВ + t_НАР)/2, где:

t_ПОВ – температура поверхности конденсатора, °С;

t_НАР – температура наружного воздуха, °С.

t_В = (35° + 22°)/2 = 29°С

    Физические  параметры воздуха при температуре  t_В = 29°С определяются по справочным таблицам:

 

Критерий  Грасгофа определяется по формуле:

Gr = (g·l³/n²)·β·Δt, где:

 

g – ускорение свободного падения, м/с²;

l – определяющий размер, м;

n – коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с;

β – κоэффициент температурного расширения воздуха, 1/К;