Бытовой холодильник Hitachi

Δt – разность температур, °С.

    Произведение  Gr·Pr = 3,35·10⁹·0,702 = 2,352·10⁹

    Расчетная формула: Nu = 0,133·Gr^0,33

Nu = 0,133·(3,35·10⁹)^0,33 = 185

 

    Критерий  Нуссельта определяется по формуле:

Nu = α_{ВЕРТИК ТР}·l/λ_В, где:

 

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

l – определяющий размер, м;

λ_В – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м·К.

    Коэффициент теплоотдачи α_{ВЕРТИК ТР} равен:

 

α_{ВЕРТИК ТР} = Nu· λ_В/l = 185·2,63·10^-2/1,2 = 4,05 Вт/м²·К

 

Для расчёта  коэффициента теплоотдачи  α_{ВЕРТИК ПЛ} используют критериальное уравнение

        Nu =0,133·Gr^0,33= 0,133·(3,35·10⁹)^0,33 = 185

Определяют  критерий Грасгофа для расчёта  α_{ВЕРТИК ПЛ} по формуле

Определяют  коэффициент теплоотдачи α_{ВЕРТИК ПЛ} по формуле

                  α_{ВЕРТИК ПЛ} = Nu· λ_В/l=185·2,63·10^-2/1,1 = 4,42 Вт/м²·К

 

l – определяющий размер пластины, м.

    Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности  конденсатора к 

наружному воздуху:

α_НАР = 4,05+4,42·1,15= 9,13Вт/м²*К

    Для определения коэффициента теплоотдачи  α_ВН используют формулу:

α_ВН = 1,15·(r·ρ²*λ³/μ· H)^0,25, где:

r – скрытая теплота конденсации, r = 216,5 кДж/кг;

ρ – плотность хладагента, ρ = 551 кг/м³;

λ – κоэффициент теплопроводности хладагента, λ = 0,0321 Вт/м·К;

μ – κоэффициент динамической вязкости, μ = 0,206 мПа·с;

Н – определяющий размер, Н = 1.2 м

α_ВН = 1966· _А^-0,25

    Удельный  тепловой поток со стороны конденсирующегося  хладагента

находим из уравнения:

q_A = α_ВН· _A = 1966· _А^-0,25· _A = 1966· _А^0,75

 

    Удельный  тепловой поток со стороны воздуха  находим из уравнения:

 

    Решая совместно три уравнения, получаем разность температур:

 

q_A = 1966· _А^0,75

q_В = 8,94· _В

_А + _В = t_k – t _н

q_В =q_A

8,94·θ_В =1966· _А^0,75

_А + _В = 35-22=15

 

    Разность  температур: _A = 0,028 К

    Теплосъем конденсатора:

         q_F =q_A = 1966· _А^0,75 =1966·0,028^0,75 = 224 Вт/м²

    Коэффициент теплопередачи конденсатора определяем по формуле:

к = q_F/ , где:

 

q_F – удельный теплосъем аппарата, Вт/м²;

– среднелогарифмический температурный  напор, °С.

 

к = 135/10,47 = 12,88Вт/м²·К

 

    Теплопередающая поверхность конденсатора:

F_КД = Q_КД/q_F = 828,4 /224= 3.7м²

 

  8. Подбор капиллярной трубки для холодильного агрегата.

 

В качестве регулирующего устройства в бытовых  холодильниках применяется капиллярная  трубка. Капиллярные трубки относятся  к расширительным устройствам и  представляют собой регулирующий орган  постоянного сечения, в котором  разность давлений конденсации Р_К и кипения Р₀ обеспечивается за счет гидравлического сопротивления по длине.

Определим условия работы капиллярной  трубки:

 
 

Поскольку применение графоаналитического метода определения диаметра капиллярной  трубки невозможно ввиду отсутствия необходимых номограмм, для расчет произведем в программе «Danfoss Capillary Tube Selector», разработанной инженерами компании «Danfoss», Дания.

При вводе  исходных данных (см. выше)программа  выдает несколько вариантов капиллярных  трубок разной длины и диаметра. Выбираем капиллярную трубку L=10,91 м, d_вн=2,50 мм  – оптимальный вариант.

 

                              

                                 9. Расчет трубопроводов.

 

Внутренний диаметр  трубопровода проверяется по допустимому  падению давления на соответствующей  линии. Суммарные потери давления определяются по формуле:

    ΔР=λ_ТР*((L + ΣL_Э)/d_ВН)*(ω²/2)*ρ, где:

 

λ_ТР – коэффициент сопротивления трению по длине трубы (для сухого насыщенного и перегретого пара λ_ТР=0,025, для жидкого хладагента λ_ТР=0,03);

L – длина трубопровода, м;

ΣL_Э – сумма эквивалентных длин трубопровода, м;

d_ВН – внутренний диаметр трубопровода, м;

ω –  скорость движения среды, м/сек;

ρ –  плотность среды, кг/м³.

Рассчитанное  по приведенной формуле падение  давления не должно превышать допускаемого падения давления на соответствующей  линии.

      Внутренний  диаметр трубопровода рассчитывается по формуле:

      V = ((π·d_ВН ²)/4)·ω,

      d_ВН = ((4·V)/(π·ω)) ^1/2, где

 

     d_ВН – внутренний диаметр трубопровода, м;

     ω – скорость движения среды, м/сек;

    V – объемный расход хладагента, м³/сек.

Всасывающий трубопровод: выполняется из медной трубки с внутренним

диаметром d_ВН=7,2 мм и наружным диаметром d_НАР=9 мм.

      d_ВН = ((4·0,0018228)/(3,14·15)) ^1/2 = 7,2 мм

          ΔР_ВСАС = 0,025*((1,6 + 0,43)/0,0072)*(10²/2)*5,13 = 1,81 кПа

 

ΔР_ВСАС < 3,5 кПа, следовательно диаметр трубопровода подобран правильно.

 

Нагнетательный  трубопровод: выполняется из медной трубки с внутренним диаметром d_ВН=7,2 мм и наружным диаметром d_НАР=9 мм.

      d_ВН = ((4·0,0018228)/(3,14·15)) ^1/2 = 7,2 мм 

     ΔР_НАГН = 0,025*((0,8 + 0,32)/0,0072)*(15²/2)*8,58 = 3,75 кПа

ΔР_НАГН < 5 кПа, следовательно диаметр трубопровода подобран правильно.

Жидкостной  трубопровод: выполняется из медной трубки с внутренним

диаметром d_ВН=7,2 мм и наружным диаметром d_НАР=9 мм.

      d_ВН = ((4·0,0018228)/(3,14·15)) ^1/2 = 7,2 мм

      ΔР_ЖИДК = 0,03*((7,2 + 0,8)/0,0072)*(1,25²/2)*1030 = 26,8 кПа

 

ΔР_ЖИДК < 34 кПа, следовательно диаметр трубопровода подобран правильно.

 

                           10. Список литературы.

 

1. Б.С. Бабакин, В.А. Выгодин «Бытовые холодильники и  морозильники», 2005 г.
2. К.П. Венгер, В.В. Мотин «Теплообменные аппараты в холодильных машинах». Учебное пособие. Москва, МГУПБ. 2010 г.
3. В.В. Мотин «Малые холодильные машины». Учебное пособие. Москва, МГУПБ. 2011 г.
4. Г.З. Свердлов, Б.К. Явнель «Курсовое и дипломное проектирование», 1978 г
5. Материалы веб-сайта компании «Danfoss», Дания www.danfoss-russia.com

       6.   Материалы веб-сайта компании «Hitachi», Япония http://www.hitachi.ru/