Холодильник

Содержание

Введение

1.Аналитическая часть

1.1 Анализ бытовых холодильников  

1.2Физический принцип действия

1.3. Классификация

1.4. Конструкция бытовых холодильников

1.5 Основные  показатели качества бытовых холодильников

1.6. Анализ основных технических решений

2. Расчет основных элементов конструкции холодильника

    2.1. Расчет теоретического цикла

    2.2. Расчет холодпроизводительности холодильного агрегата

    2.3. Тепловой расчет холодильной машины

     2.4.  Расчет конденсатора

       2.5.  Расчет испарителя

3. Конструкторская часть

3.1 Усовершенствованый  терморегулятор

3.2 Устройство и работа усовершенственного терморегулятора

3.3 Конструкция и детали

3.4 Настройка терморегулятора

3. Анализ конструкции холодильника

       3.1.Описание конструкции холодильника

       4 Технологическая часть

4.1 Технологические основы производства и ремонта компрессионых герметичных агрегатов

4.1.1 Основные требования к производству и ремонту агрегатов

Список литературы

Введение

Среди многочисленных бытовых приборов, облегчающих труд и повышающих культуру домашнего хозяйства особо важное значение имеют холодильники. Только при наличии в доме холодильника может быть обеспечено полноценное, сбалансированное питание свежими и быстрозамороженными высококачественными продуктами. Вместе с тем можно реже посещать магазины, закупать продукты более крупными партиями и, следовательно, экономить не только время в домашнем хозяйстве, а также время и затраты труда работников торговли. За последние годы было создано массовое производство бытовых холодильников – одного из сложнейших бытовых приборов. Однако для успешного решения проблемы полноценного питания населения наряду с увеличением производства холодильников необходимо установить и их оптимальные характеристики:

Оптимальный уровень температур, обеспечивающий одновременное хранение различных продуктов; Емкости холодильников разных типов, применительно к потребностям различных категорий населения;

Соотношение емкостей с положительными и отрицательными температурами.

Вопрос об оптимальной емкости холодильников для тех или иных групп населения нельзя решать, исходя только из опыта или опросов потребителей. Навыки пользования холодильниками и наблюдающееся у нас стремление к приобретению все более крупных холодильников должны подкрепляться непрерывным совершенствованием форм торговли пищевыми продуктами и развитием производства быстро размороженных продуктов. По мере успешного решения проблем производства и торговли соответственно будет расти спрос на крупные холодильники с все более емкими низкотемпературными отделениями и с все более низкими отрицательными температурами.

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.АНАЛИЗ  БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ

Холодильные агрегаты бытовых холодильников выполняют роль холодильных машин, т. е. служат для отвода тепла из холодильной камеры и передачи его в более теплую окружающую среду. Агрегат может быть демонтирован из шкафа и заменен другим, предназначенным для холодильников данного типа. Конструкции отдельных, узлов и деталей холодильных агрегатов различных холодильников с одной холодильной камерой и дверцей могут несколько отличаться друг от друга, однако принципиальная схема их одинакова .

Холодильный процесс осуществляется следующим образом. При работе мотор-компрессора жидкий хладагент из конденсатора по капиллярной трубке подается в испаритель. При этом давление и температура жидкого хладагента понижаются за счет ограниченной пропускной способности капиллярной трубки и охлаждения холодными парами хладагента, идущими навстречу по всасывающей трубке из испарителя. При температуре – 10 – 20 °С и давлении 0 –1 атм жидкий хладагент в испарителе кипит, поглощая тепло из холодильной камеры. Чтобы обеспечить постоянное кипение хладагента в испарителе при определенном давлении, холодные пары его отсасываются компрессором через всасывающую трубку. При движении паров к компрессору температура их повышается за счет теплообмена с теплым жидким хладагентом, движущимся по капиллярной трубке, и окружающей средой. При входе в кожух мотор-компрессора температура паров равна примерно 15 °С.

Так как температура обмоток электродвигателя и цилиндра компрессора значительно выше 15 °С, то они охлаждаются парами хладагента, что улучшает условия работы электродвигателя и компрессора в герметичном кожухе. Подогретые пары хладагента нагнетаются компрессором в конденсатор, который охлаждается воздухом  окружающей среды. При этом давление паров повышается до 8 – 11 атм в зависимости от температуры окружающей среды. При таком давлении температура конденсации насыщенных паров хладагента становится выше температуры окружающего воздуха, поэтому в последних витках конденсатора пары хладагента превращаются в жидкость. Процесс конденсации паров сопровождается выделением тепла, которое отдается окружающему воздуху. Жидкий хладагент, имеющий температуру на

10 – 15 °С выше температуры окружающей среды, проходит через фильтр, совмещенный с осушительным патроном, и далее по капиллярной трубке вновь поступает в испаритель. Описанный круговой холодильный процесс работы агрегата повторяется пока работает мотор-компрессор.

Рис. 1.  Схема компрессионного холодильного агрегата:

I – пары высокого давления; II – пары низкого давления; III – жидкий хладагент; IV – масло; 1 – осушительный патрон; 2 – испаритель; 3 – конденсатор; 4 – капиллярная трубка; 5 – всасывающая трубка; 6 – фильтр; 7 – ресивер; 6 – нагнетателная трубка

За рубежом широкое распространение имеют двухкамерные двухдверные холодильники с раздельным регулированием температурных режимов холодильной и морозильной камер. В этих холодильниках иногда применяют два автономных холодильных агрегата для обеих камер. Однако чаще используют один холодильный агрегат с одним общим компрессором, но с двумя испарителями. Испарители могут соединяться последовательно и параллельно. Верхний испаритель коробчатой формы предназначается для охлаждения морозильной камеры, а нижний плоский – для холодильной. Принцип работы такого холодильного агрегата ничем не отличается от вышеописанного.

В случае параллельного соединения испарителей они присоединяются к общему компрессору двумя капиллярными трубками. На входе в капиллярную трубку испарителя холодильной камеры вмонтирован специальный соленоидный клапан, который открывает путь жидкому хладагенту по сигналу датчика температуры холодильной камеры. Установленная температура в морозильной камере в этом случае поддерживается периодической работой мотор-компрессора с помощью отдельного терморегулятора. Такой более сложный по конструкции холодильный агрегат требует большей точности в изготовлении и потому широкого применения не имеет.

Отдельные узлы и детали холодильных агрегатов зарубежных бытовых холодильников иногда имеют свои конструктивные особенности, однако в общей компоновке рассмотренные схемы холодильных агрегатов можно считать типовыми для всех бытовых компрессионных холодильников.

По компоновке электродвигателя с компрессором компрессионные холодильные агрегаты бытовых холодильников относятся к агрегатам закрытого типа. Закрытый тип холодильного агрегата отличается от открытого тем, что в нем компрессор с электродвигателем имеют один общий вал и размещаются в герметичном кожухе. Такая компоновка упрощает конструкцию привода компрессора, делает агрегат компактным и обеспечивает более надежную герметичность его без применения специальных уплотняющих сальников.

С целью повышения эффективности производства и облегчения ремонта холодильных агрегатов сейчас проводится работа по унификации отдельных элементов: мотор-компрессора, конденсатора, испарителя и др.

По расположению мотор-компрессора в шкафу холодильника различают компрессионные холодильные агрегаты верхнего и нижнего расположения. Агрегаты верхнего расположения конструктивно выполняются более компактно, но с точки зрения общей компоновки в напольных холодильниках они неудобны. Поэтому агрегаты с верхним расположением мотор-компрессора применяются в настоящее время только в настенных холодильниках.

Агрегаты с нижним расположением мотор-компрессора, хотя и уступают первым по компактности, в напольных холодильниках обеспечивают уменьшение габаритов шкафа и более удобную компоновку холодильной камеры.

Условия длительной эксплуатации бытовых холодильников и специфические свойства хладагента налагают на конструкцию и изготовление компрессионного холодильного агрегата определенные требования. Основными из этих требований являются: надежная герметичность, отсутствие в системе агрегата воздуха, воды и механических примесей (загрязнений).

Необходимость надежной герметичности агрегата вызывается длительным сроком эксплуатации холодильника, а также следующим обстоятельством. Компрессионные холодильные агрегаты бытовых холодильников заполняются сравнительно небольшим количеством (140 – 400 г) фреона-12. Поэтому даже незначительная утечка фреона существенно сказывается на холодопроизводительности и экономичности агрегата. Кроме того, фреон-12 способен проникать через мельчайшие поры в металле.

Надежная герметичность холодильного агрегата обеспечивается тщательным изготовлением отдельных его деталей и узлов, плотным неразъемным соединением их сваркой или твердой пайкой, а также тщательным контролем. Контроль герметичности холодильного агрегата при изготовлении или ремонте осуществляется многократно и различными способами. Предварительная проверка герметичности отдельных узлов и собранного агрегата осуществляется обычно методом опрессовки. В проверяемый узел или агрегат нагнетают сухой воздух или азот под давлением 10 – 18 атм. Затем узел погружают в ванну с водой и по выходящим пузырькам определяют места неплотности, которые чаще всего бывают в соединениях. Окончательно герметичность холодильного агрегата проверяют после заправки его маслом и фреоном. Для этого используют специальный электронный течеискатель, обнаруживающий утечку фреона до 0,5 г в год.

Наличие воздуха в агрегате резко ухудшает его работу. Неконденсируемый воздух на выходе конденсатора перед капиллярной трубкой создает воздушную пробку, которая препятствует поступлению жидкого фреона в испаритель. Вследствие этого повышается давление в системе агрегата, что влечет за собой увеличение потребляемой мощности и расхода электроэнергии. Наличие воздуха в агрегате приводит также к нежелательному окислению масла и коррозии металлических частей.

Перед заполнением агрегата маслом и фреоном воздух из него удаляют тщательным вакуумированием до давления порядка 0,1 мм рт. ст.

Наличие в холодильном агрегате воды даже в самых малых количествах (15 – 20 мг) может серьезно нарушить его работу или вывести из строя. Вследствие плохой растворимости воды во фреоне она может замерзнуть в капиллярной трубке и прекратить поступление фреона в испаритель. Кроме того, вода вызывает порчу масла, коррозию деталей агрегата, особенно клапанов компрессора, разложение изоляции обмоток электродвигателя, засорение фильтра и т. п. Влагу из агрегата при изготовлении или ремонте удаляют путем тщательной сушки как масла и фреона, так и всего собранного агрегата. Перед сушкой все узлы агрегата обезжиривают, так как оставшееся на поверхности деталей масло при температуре свыше 100 °С пригорает, образуя прочную пленку.

Сушат холодильные агрегаты в специальных сушильных шкафах, продувая сухим воздухом. При этом вода, попавшая в агрегат, превращается в пар, который затем удаляется сухим горячим воздухом и вакуумированием.

Механические примеси, попавшие в агрегат извне или образовавшиеся в нем, могут засорить капиллярную трубку и нарушить тем самым нормальную циркуляцию хладагента. Вредное влияние попавших в холодильный агрегат влаги и механических примесей устраняется осушительным патроном и фильтром.

Надежность и долговечность работы компрессионного холодильного агрегата во многом зависит от обеспечения указанных требований. Поэтому изготовление компрессионных холодильных агрегатов требует высокой технической культуры производства.

Выполняя роль холодильной машины, холодильный агрегат бытового холодильника должен обеспечить требуемый уровень охлаждения в течение длительного времени. Для этого он должен иметь холодопроизводительность Q0, которая при цикличной работе должна быть больше суммы теплопритоков в холодильную камер за одно и то же время, т. е. должно иметь место неравенство Q0 > SQ.

Цикличность работы холодильного агрегата характеризуется коэффициентом рабочего времени b, который определяется отношением времени работы агрегата в цикле (от включения до выключения) к времени цикла (от включения до следующего включения агрегата в работу).

Очевидно, чем больше коэффициент рабочего времени, тем больше будет износ трущихся пар в компрессоре и тем меньше будет долговечность холодильного агрегата. С увеличением коэффициента рабочего времени увеличивается и расход электроэнергии на единицу емкости холодильной камеры. Поэтому при проектировании новых: холодильников величиной b можно задаться, исходя из условия обеспечения требуемой долговечности и экономичности.

С учетом цикличной работы холодильного агрегата при стационарных температурных условиях работы холодильника имеет месте соотношение SQ = bQ0 из которого следует, что при заданной величине коэффициента рабочего времени требуемая холодопроизводительность холодильного агрегата определяется суммой теплопритоков в холодильную камеру в единицу времени.

1.2Физический принцип действия

Охлаждением называют процесс понижения темпера­туры охлаждаемого тела. Понизить температуру вещест­ва можно путем уменьшения его внутренней энергии. Поэтому для искусственного охлаждения создают такие условия, при которых тепловая энергия (тепло) отводит­ся от охлаждаемого тела (охлаждаемой среды) и вос­принимается другим, более холодным телом. Для дли­тельного охлаждения необходимо, чтобы восприятие теп­ла охлаждающим телом происходило без повышения его температуры, так как иначе температуры обоих тел (ох­лаждаемого и охладителя) станут одинаковыми и охлаж­дение прекратится. Таким свойством обладают тела при некоторых изменениях своего состояния, например, твер­дые тела могут воспринимать внешнее тепло без повы­шения своей температуры при плавлении или таянии; жидкие — в процессе испарения или кипения.

В основе современных промышленных способов ох­лаждения лежат процессы испарения или кипения, плав­ления или таяния и сублимации. Все эти процессы про­текают с поглощением тепла из окружающей среды.

При переходе тела из твердого состояния в жидкое (плавление или таяние) тепло, воспринимаемое им из­вне, затрачивается на изменение связей между молекула­ми вещества, на ослабление сил его молекулярного сцеп­ления. Когда тело переходит из жидкого состояния в па­рообразное (испарение или кипение), тепло расходуется также на преодоление сил молекулярного сцепления жидкого тела и работу его расширения. В случае перехо­да тела из твердого состояния непосредственно в газо­образное (сублимация), тепло расходуется на преодоле­ние сил сцепления молекул вещества и внешнего давле­ния, препятствующего этому процессу.

На свойстве тел поглощать внешнее тепло при плав­лении или таянии основано охлаждение льдом и льдосоляными смесями.

Охлаждение посредством поглощения внешнего теп­ла при кипении летучих жидкостей осуществляется холо­дильными машинами. Свойство тел поглощать внешнее тепло при их сублимации используется для охлаждения так называемым сухим льдом. Наиболее распространен­ным в настоящее время является охлаждение холодиль­ными машинами.

  Более широкое применение получили различные способы машинного охлаждения.

  Простейшим из таких способов является способ дросселирования сжатых газов. Если газ при температуре окружающей среды подвергнуть сильному сжатию, а затем обеспечить процесс адиабатического расширения при резком понижении давления, то температура газа понизится  и его можно использовать в качестве охладителя

  Однако получение низких температур таким способом связано с большими энергетическими затратами.

  Одним из способов машинного охлаждения является охлаждение вихревым эффектом. Этот способ осуществляется в вихревой трубке Ранка, представляющей собой цилиндрическую трубку небольшой длины, внутренняя полость которой разделена на две полости диафрагмой  с центральным отверстием. Через сопло, расположенное в непосредственной близости от диафрагмы и направленное по касательной к внутреннему диаметру, в трубу подается сжатый воздух температуры окружающей среды. При завихрении воздуха в центре трубы создается разряжение и соответственно понижается температура. Холодный воздух с tх через отверстие диафрагмы выходит в охлаждаемую среду. Значительная часть кинетической энергии завихрения воздуха расходуется на трение в его внешних слоях, вследствие чего воздух в этих слоях нагревается.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8