Анализ эффективности работы саморазмораживающейся холодильной машины



Первый бытовой холодильник с автоматическим регулированием температуры в камере охлаждения, появился в США в 1918 г [1]. Современная саморазмораживающаяся система или система “NoFrost” (без инея) — обеспечивает принудительную циклическую прокачку воздухом всего пространства холодильной камеры. Это осуществляется с помощью нагревательного элемента и вентилятора (рис. 1).

Рис. 1. Схема бытовой холодильной машины: а — без саморазмораживающейся системы; б — с саморазмораживающейся системой: 1-фильтр — осушитель, 2-испаритель, 3-конденсатор, 4-рекуператор(рекупиративный теплообменник), 5-вход в компрессор, 6-дросель(ТРВ), 7-компрессор, 8-вход в конденсатор, 9-вентилятор, 10-ТЭН

Для экспериментального исследования особенностей работы холодильной машины (ХМ) с указанной системой саморазмораживания нами использовалась logp-i диаграмма фреона R600a и электронные контроллеры для измерения температуры. Известно, что значения давления однозначно определяются по показаниям датчиков температуры (контроллеров) только в области испарения и конденсации фреона [2].Поэтому абсолютные значения давления р_к конденсации и давления р_и испарения, полученные нами (с некоторой погрешностью), определяются равенствами р_к=8,195 бар, р_и=1,048 бар. Используя logр-i диаграмму, построим теперь изобары в области испарения и конденсации (линии 3–4 и 6–7 на диаграмме, рис 2), так как в указанных областях изобары будут совпадать с изотермами.

По показаниям контроллеров определяем температуру на входе и выходе в компрессор, конденсатор и испаритель:

Т_вх.к=-5 ^◦С Т_{вх.конд.}= 57 ^◦С Т_вх.исп=-1 ^◦С

Т_вых.к=79 ^◦С Т_{вых.конд.}= 27 ^◦С Т_{вых.исп}=-11 ^◦С

Построим цикл ХМ с саморазмораживающейся системой (рис. 2).

Рис. 2. logр-i диаграмма фреона R 600 а

Используя данные цикла, рассчитаем основные эксплуатационные параметры исследуемой ХМ [3]:

Электрическую мощность, подводимую к компрессору, определим по паспорту ХМ или, маркировке на компрессоре, используя формулу:

Холодопроизводительность установки определяем:

Используя коэффицент :

Удельная холодопроизводительность:

Массовый расход хладагента:

Удельная работа компрессора:

Полезная мощность компрессора:

Степень повышения давления в компрессоре:

Мощность тепла, отводимого от охлаждаемых тел в холодильной камере БХМ:

Коэффицент полезного действия:

Холодильный коэффициент равен:

Экспериментально определим площадь теплообмена конденсатора с окружащей средой:

Измерив длину и диаметр трубки конденсатора, найдем площадь. В нашем случае длина 14370 мм,а радиус трубки 2,625 мм:

Мощность компрессора N = , цикл его работы составляет 20мин/час, тогда энергопотребление компрессора за один цикл:

Электропотребление компрессора за сутки, до установленной системы NoFrost:

Электропотребление компрессора за месяц, до установленной системы NoFrost:

)

После встраивания саморазмораживающейся системы в ХМ, ТЭН включается один раз в двенадцать часов на 20 мин. Его мощность равна N =130 Вт.

С установленным ТЭНом и компрессором энергопотребление за сутки:

С установленным ТЭНом и компрессором энергопотребление за месяц:

Выводы:

1. Установлено, бытовая холодильная машина с установленной саморазмораживающейся системой потребляет на 2604 (Вт/мес) больше, чем холодильная машина без системы NoFrost. Достижение уровня комфортности происходит за счет минимальной электрической энергии обогрева.
2. Экспериментально определена площадь теплообмена конденсатора с окружающей средой, S= 0,23 м². Теоретически рассчитана площадь теплообмена конденсатора с окружающей средой, S= 0,27 м², погрешность в исследовании составляет 14 %.

Литература:

1. Доссат Рой Дж. Основы холодильной техники. Пер с англ.- М.: Легкая и пищекая пром-ть, 1984–520 с.
2. Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учеб. Пособие для вузов.-3-е изд., испр. и доп. — М.: Высш.школа, 1980.-469 с.
3. Кругляк И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт). Учеб. пособ.М., Легкакя индустрия, 1974, 205с.