Холодильник (стр. 8 из 13)

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является холодильник подобного назначения,содержащий теплоизолированную камеру с полками и дверью, испаритель, вентилятор, панель с отверстиями, установленную вдоль одной из стенок с образованием вертикального канала для прохода охлажденного воздуха.

Однако и в этом холодильнике температура по объему камеры распределена неравномерно, поскольку отепленный продуктами воздух возвращается в зону испарителя вдоль внутренней панели двери, поэтому близлежащие продукты имеют более высокую температуру, чем в других зонах камеры.

Цель изобретения - обеспечение равномерного распределения температуры по объему камеры холодильника путем отделения отепленного воздуха от остальной его массы.

Цель достигается тем, что в холодильнике, содержащем теплоизолированную камеру с полками и дверью, испаритель, вентилятор, панель с отверстиями, установленную вдоль одной из стенок с образованием вертикального канала для прохода охлажденного воздуха, вдоль стенки, противоположной панели, установлена дополнительная; панель с отверстиями с образованием канала для прохода отепленного воздуха, сообщенного с зоной размещения испарителя, при этом отверстия в панелях выполнены под вышерасположенными полками.

Кроме того, дополнительная панель имеет выступы под вышерасположенными полками, а отверстия выполнены на этих выступах.

Основная панель установлена вдоль задней стенки холодильника, дополнительная панель - вдоль двери и в ней в зоне размещения испарителя выполнены отверстия, а под ним ребро для перекрытия доступа воздуха непосредственно из камеры в зону испарителя.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый холодильник, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид спереди без дверей.

Холодильник содержит, камеру 1, образованную теплоизолированным шкафом 2 и дверью 3. В камере 1 установлены полки 4 для размещения продуктов, а в верхней ее части расположены испаритель 5 и вентилятор
6, отделенные от охлаждаемого объема теплоизолированным блоком 7. Вдоль задней стенки шкафа 2 установлена панель 8 с отверстиями 9, кромки которой находятся вблизи боковых стенок, образуя зазоры 10 для прохода воздуха в объем камеры 1. Воздушный вертикальный канал 11 между задней стенкой шкафа 2 и панелью 8 сообщен с зоной размещения испарителя 5 и вентилятора 6. Вдоль двери 3 холодильника установлена другая панель 12 с отверстиями 13 с образованием воздушного канала 14, который связан с зоной размещения испарителя 5 через отверстия 15, выполненные в верхней части панели 12. Последняя имеет также выступы 16 с отверстиями 13 под вышерасположенными полками 4 и ребро 17 для перекрытия доступа воздуха непосредственно из объема камеры 1 в зону испарителя 5.

При работе холодильника охлажденный воздух от испарителя 5 посредством вентилятора 6 поступает в канал 11, а отсюда через отверстия 9 и зазоры 10 в объем камеры 1, при этом продукты на полках 4 омываются охлажденным воздухом как с боков, так и сверху. Отепленный воздух из камеры 1 через отверстия 13, выполненные на выступах 16 панели 1.2, проходит в канал 14, откуда через отверстия 15 в верхней части панели 1.2 поступает к испарителю 5.

Использование в предлагаемом холодильнике дополнительного канала 14 для отвода отепленного воздуха из камеры 1 в зону испарителя 5, наличие отверстий 9 и 13, выполненных соответственно на панелях 8 и 12, позволяет существенно повысить равномерность распределения температур по объему камеры и тем самым улучшить условия хранения биологических продуктов. В описываемом холодильнике отклонения от заданной температуры по всему объему камеры находятся в пределах ±1С, в то время как в прототипе температурная неравномерность составляет ±2 С.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Холодильник, содержащий теплоизолированную камеру с полками и дверью, испаритель, вентилятор, панель с отверстиями, установленную вдоль одной из стенок с образованием вертикального канала для прохода охлажденного воздуха, отличающийся тем, что, с целью обеспечения равномерного распределения температуры по объему камеры путем отделенияотепленного воздуха от остальной его массы, вдоль стенки противоположной панели, установлена дополнительная панель с отверстиями с образованием канала для прохода отепленного воздуха, сообщенного с зоной размещения испарителя, при этом отверстия в панелях выполнены под вышерасположенными полками. Холодильник по п. 1, отличающийся тем, что дополнительная панель имеет выступы под вышерасположенными полками, а отверстия выполнены на этих выступах.

2. Холодильник по п. 1, отличающийся тем, что основная панель установлена вдоль задней стенки, дополнительная панель — вдоль двери, а в ней в зоне размещения испарителя выполнены отверстия, а под ним ребро для перекрытия доступа воздуха непосредственно из камеры в зону испарителя.

2.Расчет основных элементов конструкции холодильника

2.1 Расчет теоретического цикла.

В основе работы бытовой компрессионной холодильной машины лежит теоретический цикл, которой называется циклом с регенеративным теплообменником.

Перед расчетом теоретического цикла выполняется построение теоретического цикла холодильной машины в одной термодинамических диаграмм состояния холодильного агента.

Для построения теоретического цикла используется исходные данные и диаграмма состояния i-lgp хладагента R134a. Исходные данные:

Хладагент R 134a

Температура кипения To= -25 C

Температура конденсации Tk= 55 C

Температура всасывания Tвс = -10 C

Удельная энтальпия точки 3 определяется из уравнения теплового баланса по формуле:

I3 - i3 = i1 - i1

i3 = i3 - i1 + i1

По известным термодинамическим параметрам состояния определяется величины характеризующие цикл, и сводятся в таблицу.

По формуле находим i3.

I3 = 280 - (410 - 385,4) = 255,4 кДж/кг

Эта энтальпия соответствует температуре 40 С.

По известным параметрам состояния таблицы производиться расчет теоретического цикла.

- дельная массовая холодопроизводительность:

q_o = i₁ – i₄ = 385 – 255 = 130 (кДж/кг)

- Удельная объемная холодопроизводительность:

q_v = q_o / v_i= 130 / 0,185 = 702,7 (кДж/м)

- Количество теплоты, отводимой из конденсатора:

q_k = i₂ – i₃ = 470 – 283 = 187 (кДж/кг)

- Работа компрессора в адиабадическом процессе сжатия:

L = i₂ – i₁ = 470 – 412 = 58 (кДж/кг)

- Холодильный коэффициент:

E = q_o / L = 130 / 58 = 2,24 ; 2 < E < 6 – цикл эффективный

Параметры хладагента.

№ Т	t , °C	P, мПа	V, м3/кг	i, кДж/кг	S, кДж/кгК
1	-25	0,127	0,160	385	1,73
1΄	10	0,127	0,185	412	1,85
2	55	0,640	0,014	470	1,72
2΄	95	0,640	0,017	440	1,85
3	55	0,640	-	283	-
3΄	40	0,640	-	255	-
4	-25	0,127	-	255	0,40

Теоретический цикл для хладагента R 134a

2.2 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ХОЛОДИЛЬНОГО АГРЕГАТА

Проектирование бытовых холодильников ведется на основе теплового расчета учитывающего виды теплопритоков, которые могут повлиять на изменения температурного режима в камере холодильника.

Исходные данные для расчета:

Компрессионный холодильник КШД 133/80 .

Внутренний рабочий объем 305 дм³.

Внутренний объем холодильной камеры 133 дм³.

Внутренний объем низкотемпературной камеры 80 дм³.

Тип исполнения холодильника УХЛ для умеренных широт:

t_окр.ср. = 32°С

t_НТК = -18°С

t_хк = 0…+5°С

Холодильный агент R 134А

Т_о = -25°С

Т_к = 55°С

Т_вс = 10°С

Изоляционный материал – пенополиуритан.

Наружный шкаф – углеродистая листовая сталь (Ст3).

Внутренний шкаф – полистирол.

Теплопритоки через стенку охлаждаемой камеры холодильника.

Q₁ = kFΔT, где

Q₁ – теплоприток, Вт;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/мК;

ΔT – разность температур по обе стороны стенки, К;

F – площадь наружной поверхности ограждения, м³.

Коэффициент теплопередачи

k = 1/ (1/α _н + δ₁/ λ₁ + δ₂ / λ₂ + …+ δ _n / λ_n + 1 / α_вн) (*), где

α _н – коэффициент теплопередачи с внешней поверхности ограждения, Вт/мК;

α_вн – коэффициент теплопередачи с внутренней поверхности ограждения, Вт/мК;

δ – толщина отдельных слоев конструкции ограждения;

λ – коэффициент теплопроводности изоляционного материала.

Расчет производится в следующей последовательности:

Рассчитаем все возможные коэффициенты теплопередачи.

а) коэффициент теплопередачи холодильной камеры по формуле (*)

t₁ – температура окружающей среды

t₂ –температура внутренней холодильной камеры

δ₁ – толщина внешней поверхности

δ₂ – толщина изоляции

δ₃ – толщина внутренней поверхности

λ₁ – коэффициент теплопроводности стали

λ₂ – коэффициент теплопроводности пенополиуритана

λ₃ – коэффициент теплопроводности полистирола

α_н = 22,7 Вт/мК α_вн = 9 Вт/мК

λ₁ = 81 Вт/мК

λ₂ = 0,029 Вт/мК

λ₃ = 0,14 Вт/мК

Все остальные данные возьмем с учетом проектирования