Содержание

Введение

1.Аналитическая часть

1.1 Анализ бытовых холодильников

1.2 Физический 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

3.5 Анализ 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, тоони 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 сложныйпо 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 азотпод 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 жевремя, 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 bможно 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.

Нагретый до температуры воздух выходит в окружающую среду через регулировочный дроссельный вентиль.

Температура холодного и горячего потоков воздуха зависит от конструкции и параметров трубки, от начальных параметров поступающего воздуха (его влажности, температуры и давления), от соотношения масс потоков, регулируемых дроссельным вентилем. При работе вихревой трубки на сухом воздухе с начальным давлением 0,5 мН/м² , температурой 20°С и массовой доле холодного потока 0,3-0,35 температура холодного потока может достигать 50°С.

Однако, низкая экономичность термодинамических процессов, происходящих в вихревой трубке, вследствие их необратимости и значительных потерь на трение, ограничивает практическую возможность использования вихревого эффекта в бытовых холодильниках.

В настоящее время наибольшее распространение в бытовой холодильной технике получили так называемые паровые холодильные машины (агрегаты) компрессионного и абсорбционного действия. В качестве рабочего вещества в них используют жидкости, кипящие при отрицательных температурах.

Принцип действия основан на том, что теплота охлаждаемой жидкости передается жидкому хладагенту и расходуется на его парообразование при отрицательной температуре. Пары хладагента подаются в теплообменный аппарат, расположенный в окружающей среде, где они отдают поглощенное тепло и превращаются в жидкость.

Жидкий хладагент вновь возвращается в охлаждаемую среду и этот круговой процесс повторяется.

Таким образом, в этих холодильных машинах рабочее вещество не расходуется, а только циркулирует в герметичной системе, изменяя свое агрегатное состояние. Это позволяет получать необходимое охлаждение в течение длительного времени при небольшом количестве рабочего вещества.

Принципиальное отличие компрессионных паровых холодильных машин от абсорбционных машин заключается в том, что во-первых циркуляция рабочего вещества осуществляется при работе компрессора, а во вторых вследствие процесса абсорбции и работы термонасоса.

Все более широкое применение получает термоэлектрическое охлаждение, основанное на явлении Пельтье.

Сущность явления заключается в том, что при пропускании постоянного тока через цепь, состоящую из термоэлементов, одни спаи охлаждаются, поглощая тепло из окружающей среды, а другие нагреваются, отдавая тепло окружающей среде.

Таким образом, роль хладагента в термоэлектрическом холодильнике выполняет электрический ток, который переносит тепло от холодных спаев к горячим.

Простота процесса охлаждения, а соответственно, и конструкции термоэлектрических холодильников делают термоэлектрическое охлаждение весьма перспективным для применения в быту.

Кроме перечисленных способов искусственного охлаждения имеются и другие способы, но они не имеют практического применения в холодильниках бытового назначения.

1.3.Классификация

Современные бытовые холодиль­ники и морозильники — это сложные бытовые приборы, работа­ющие в специфических условиях — в жилых (кухонных) поме­щениях, поэтому к ним предъявляют высокие требования: фун­кционирование в автоматическом режиме, пользователь, если и выполняет, то только простейшие операции по уходу за ними; минимальный уровень шума; высокий уровень надежности; пол­ная безопасность функционирования; возможно малые габарит­ные размеры при определенной полезной вместимости, неболь­шая стоимость и малые эксплуатационные расходы.

По типу холодильной машины бытовые холодильники быва­ют компрессорными (охлаждаемые компрессорной холодильной машиной), абсорбционными (охлаждаемыми абсорбционной хо­лодильной машиной) и полупроводниковыми (охлаждаемые по­лупроводниковыми батареями), а морозильники — компрессор­ными и абсорбционными.

Компрессорные холодильники составляют значительную долю в ассортименте бытовой холодильной техники — свыше 90 %.

По способу установки холодильники подраз­деляются на напольные, настенные и встроенные.

Напольные холодильники, устанавливаемые на полу помещения, являются самым массовым типом холодиль­ников и в нашей стране и за рубежом. Среди них можно выделить модели, выполненные в виде столика; высота их такая же, как и ку­хонных столов — 850 мм, а сверху имеется изготовленная из специального вида пластика сервировочная поверх­ность для размещения кухонной утвари и продуктов. Настенные холодильни­ки, подвешиваемые к стене помещения, не занимают площади пола, что важно для малогабаритных квар­тир

Встроенные холодильни­ки — аппараты, входящие в конструкцию мебельного блока и заключенные в об­щую с ним оболочку. Блок может быть кухонным или гостиным, как, например, сервант и бар.

По климатическим условиям эксплуатации холодильники делятся на изделия исполнений У и Т. Первые холодильники предназначены для эксплу­атации в районах с умеренным климатом, т. е. на тер­ритории, где средний из ежегодных абсолютных макси­мумов температуры воздуха не превышает 40° С, а сред­ний из минимумов ниже —45° С. К районам с умеренным климатом относится большая часть территории Совет­ского Союза и европейских стран. Изделия исполнения У, эксплуатируемые в жилых помещениях, должны обес­печивать требуемые параметры при температуре окружа­ющего воздуха от 10 до 35° С. ГОСТ 16317—70 «Холо­дильники бытовые электрические» предусматривает бо­лее узкий диапазон значений климатических факторов: 16—32° С; предельное значение температуры окружаю­щего воздуха при эксплуатации* этим стандартом не ого­варивается. Обычно для изделий исполнения У верхнее предельное значение принимается равным 40°С.

Холодильники исполнения Т эксплуатируются в рай­онах с тропическим климатом, к которым относятся Ближний и Средний Восток, Индия, Индонезия, Вьетнам, значительная часть Африки и Латинской Америки, Куба, юго-восток и дальний запад США и ряд других районов. В России холодильники в тропическом исполнении изго­тавливаются для экспорта в указанные страны. Для из­делий исполнения Т, эксплуатируемых в жилых помеще­ниях, предельные и рабочие значения температур окружающего воздуха совпадают: от 10 до 45°С; Междуна­родной организацией по стандартизации (ИСО) и СЭВ установлен температурный диапазон от 18 до 43°С. К хо­лодильникам в тропическом исполнении предъявляются повышенные требования в отношении применяемых ма­териалов, защитных покрытий, заземления, герметиза­ции шкафа и проборов автоматики.

По функциональному признаку различают холодильники для хранения свежих продуктов и свежих и замороженных продуктов. Аппараты для хранения све­жих продуктов не имеют низкотемпературного отделения. Они выпускаются в незначительном количестве в некото­рых странах. Возможность хранения замороженных про­дуктов обеспечивается только в том случае, если в низко­температурном, отделении поддерживается температура не выше —6°С; чем ниже температура в отделении, тем длительнее срок хранения.

В соответствии с международными и отечественными стандартами принято деление холодильников на три ка­тегории: для краткосрочного (несколько дней) хранения замороженных продуктов — температура не выше —6°С; для среднесрочного хранения (до двух недель) — темпе­ратура не выше —12°С; для длительного хранения (до трех месяцев) — температура не выше —18°С. Соответ­ственно маркируют холодильники одной, двумя или тремя звездочками. Модели с двумя и тремя звездочками назы­ваются двухтемпературными. В США, Канаде и Австралии марки­ровка звездочками не применяется. По стандартам этих стран двухтемпературные холодильники должны обеспе­чивать в низкотемпературном отделении температуру не выше —15° С.

По конструктивному исполнению двух­температурные холодильники бывают однокамерные, двухкамерные и многокамерные. В двухкамерных имеет­ся теплоизоляционная перегородка между низкотемпе­ратурным и плюсовым отделениями; каждое отделение снабжено отдельной дверью. Многокамерные холо­дильники имеют для хранения различных продуктов несколько (по крайней мере три) камер с отдельными дверьми.

Циркуляция воздуха в камерах может осуществлять­ся естественным путем или с помощью вентилятора либо комбинированно: в низкотемпературной камере принуди­тельным способом, а в плюсовой — естественным.

Холодильники с естественной циркуляцией воздуха в камере могут иметь один (обычная конструкция) или два испарителя (конструкция с «плачущим» испарите­лем).

В моделях с естественной циркуляцией воздуха низ­котемпературная камера расположена вверху; в холо­дильниках с принудительной циркуляцией она может быть размещена также внизу или рядом с плюсовой.

Холодильники различаются также по способу от­ таивания испарителя: применяют оттаивание вручную, полуавтоматическое и автоматическое (частич­но или полностью). При первом способе потребитель сам определяет момент начала и окончания процесса, а так­же вручную удаляет талую воду. При полуавтоматичес­ком — потребитель определяет только начало оттаива­ния, окончание процесса — автоматическое; талая вода удаляется вручную или автоматически через дренажную систему. Оттаивание является автоматическим в том слу­чае, если управление процессом и удаление талой воды происходит без участия потребителя.

Частично автоматическое оттаивание — это автомати­ческое оттаивание одной из двух охлаждающих поверх­ностей. Например, испаритель плюсового отделения отта­ивается автоматически в каждом цикле, а испаритель низкотемпературного отделения — вручную раз в не­сколько месяцев. Полностью автоматическое оттаива­ние — это автоматическое оттаивание всех охлаждающих поверхностей.

Полностью автоматизировать процесс оттаивания можно только в холодильниках с принудительной циркуляцией воздуха, в остальных конструкциях применение автоматической системы оттаивания (из-за ее частого срабатывания) привело бы к порче замороженных про­дуктов.

Применяют три способа обогрева испарителя во вре­мя оттаивания: окружающим воздухом; горячим паром фреона, подаваемым компрессором в испаритель, минуя конденсатор; электронагревателем. При оттаивании вручную применяется естественный обогрев окружаю­щим воздухом, при полуавтоматическом и частично ав­томатическом — все три вида нагрева. Естественный обо­грев испарителя в случае частично автоматического отта­ивания происходит в течение нерабочей части каждого цикла. При полностью автоматическом оттаивании при­меняется интенсивный обогрев испарителя горячим па­ром фреона или электронагревателем.

Принятая система охлаждения, т. е. наличие одного или двух испарителей, естественной или принудительной циркуляции воздуха, в значительной мере определяет эк­сплуатационные и конструктивные особенности холо­дильников. Поэтому далее в этой главе будут рассмотре­ны (как основные типы) холодильники с одним испарите­лем, включая двухтемпературные, холодильники с двумя испарителями, а также холодильники с принудительной циркуляцией воздуха.

По ГОСТ 16317-87 бытовые холодильники подразделяются по способу получения холода на:

компрессионные (К);

абсорбционные (А);

по способу установки на:

напольные типа шкафа (Ш);

напольные типа стола (С);

по числу камер на:

однокамерные;

двухкамерные (Д);

трехкамерные (Т).

В двух камерных холодильниках имеется теплоизоляционная перегородка между НТО и плюсовым отделением.

По способности работать при максимальных температурах окружающей среды холодильники подразделяются на классы:

УХЛ - не выше 32 ⁰ С;

Т - не выше 43 ⁰ С.

Камеры холодильных приборов по назначению подразделяются на:

камеру для хранения свежих овощей и фруктов;

холодильную камеру для охлаждения и хранения охлажденных продуктов;

низкотемпературную камеру для хранения замороженных продуктов (НТК);

морозильную камеру для замораживания и хранения замороженных продуктов (МК);

универсальную камеру для хранения продуктов в свежем, охлажденном или замороженном состоянии.

Однокамерные холодильники подразделяют:

по наличию НТО на:

однокамерные с НТО;

однокамерные без НТО;

по температуре в НТО на:

с температурой не выше –6 ⁰ С;

с температурой не выше –12 ⁰ С;

с температурой не выше –18 ⁰ С.

Температура в НТО не выше -6⁰ С обеспечивает краткосрочное хранение в течение нескольких дней, не выше -12⁰ С в течение двух недель и не выше -18⁰ С в течение трех месяцев.

1.4 Конструкция бытовых холодильников

Основными структурными блоками холодильников (рис. 1.2) и морозиль­ников являются теплоизолированный шкаф и холодильный аг­регат (машина). Шкаф состоит из наружного 7 и внутреннего корпусов, разделенных теплоизоляционным слоем 9. Наружный корпус является несущим и представляет собой сварную конструк­цию из низкоуглеродистого стального листа толщиной 0,6-1,0 мм. Снаружи корпус шкафа покрыт синтетической эмалью. Внутрен­ний корпус образует холодильную камеру 2. Он может быть ме­таллический (сталь, алюминий) или пластмассовый (ударопроч­ный полистирол). Внутренняя поверхность холодильной камеры, выполненная из низкоуглеродистой стали, покрыта синтетичес­кой эмалью.

Низкотемпературные камеры многокамерных холодильников и камеры морозильников выполняют из сплава алюминия или коррозионно-стойкой стали. Металлические камеры более долговечны и гигиеничны, но увеличивают массу холодильника и морозильни­ка. Пластмассовые камеры более технологичны в изготовлении и сборке, имеют меньшую теплопроводность и массу. Однако они быстрее теряют товарный вид, менее прочны и долговечны по срав­нению с металлическими. Шкаф закрывается дверью 8, которая удерживается в закрытом положении при помощи затвора. Герме­тичность соединения корпуса шкафа с дверью обеспечивается уп­лотнителем 6, закрепленным на внутренней панели двери. В верхней зоне холодильной камеры размещается испаритель 14. Внутренний объем испарителя образует низкотемпературное отделение 5. Под испарителем находится поддон 4, имеющий окна для циркуляции воздуха. Нижняя часть наружного корпу­са обычно отводится для размещения компрессора 11 или части аппаратов абсорбционной машины. Для размещения аппаратов также используется задняя поверхность холодильного шкафа; на рис.1.4. на ней находится конденсатор 10.

Рис.1.2. Устройство бытового холодильника:

1 — сосуд для хранения продуктов; 2 — холодильная камера; 3 — полка; 4 — поддон; 5 — низкотемпературное отделение; 6 — уплотнитель; 7 — наружный корпус; 8 — дверь; 9 — теплоизоляция; 10 — конденсатор; 11 — герметичный компрессор; 12 — регулятор температуры; /3 — ручка; 14 — испаритель

Холодильная камера закрывается дверью 8 с ручкой 13; плот­ность прилегания двери обеспечивается резиновой окантовкой, которая при закрывании двери прижимается к передней плоско­сти шкафа. Внутри камеры находится регу­лятор температуры 12.

Корпус является несущей конструкцией, поэтому должен быть достаточно жестким. Его изготовляют из листовой стали тол­щиной 0,6...1,0 мм. Герметичность наружного шкафа обеспечива­ется пастой ПВ-3 на основе хлорвиниловой смолы. Поверхность шкафа фосфотируют, затем грунтуют и дважды покрывают белой эмалью ПЛ-12-01, ЭП-148, МЛ-242, МЛ-283 или др. Выполняют это с помощью краскопультов или в электростатическом поле.

В последнее время для изготовления корпусов холодиль­ников все чаще применяют ударопрочные пластики. Благодаря этому сокращается расход металла и уменьшается масса холо­дильного прибора.

Внутренние шкафы холодильников, или как их еще назы­вают, холодильные (морозильные) камеры изготовляют из сталь­ного листа толщиной 0,7...0,9 мм методом штамповки и сварки и эмалируют горячим способом силикатно-титановой эмалью.

Пластмассовые камеры изготовляют из АБС-пластика или ударопрочного полистирола методом вакуум-формирования. АБС-пластик (акрилбутадиеновый стирол) обладает высокими механическими свойствами и стойкостью по отношению к хладону (фреону).

Камеры у морозильников и камеры низкотемпературных отделений холодильников металлические — из алюминия или нержавеющей стали. Стальные камеры более долговечны, гигиеничны, но они увеличивают массу холодильника.

К преимуществам пластмассовых камер относятся технологичность изготовления, малый коэффициент теплопроводности, меньшая масса. Однако такие камеры быстрее стареют, со временем теряют товарный вид, менее долговечны и менее прочны по сравнению с металлическими.

Двери изготовляют из стального листа толщиной 0,8 мм методом штамповки и сварки. В некоторых моделях холодильников двери изготовлены из ударопрочного полистирола.

Дверь холодильника состоит из наружной и внутренней панелей, теплоизоляции между ними и уплотнителя. В большинстве моделей холодильников предусмотрена возможность пере­навески двери, т. е. открывание двери слева направо и справа налево.

Дверь холодильника должна плотно прилегать к дверному проему, иначе теплый воздух будет проникать в камеру. Для обеспечения герметичности внутреннюю сторону двери по всему периметру окантовывают магнитным уплотнителем раз­ного профиля.

Магнитные затворы представляют собой эластичную магнитную вставку, помещен­ную в уплотнительный профиль. При закреплении двери она плотно притягивается к металлическому корпусу. Изготовленные ленты эластичного магнита намагничивают в магнитном поле.

Теплоизоляцию применяют для защиты холодильной ка­меры от проникновения тепла окружающей среды и прокладыва­ют по стенкам, верху и дну холодильного шкафа и холодильной камеры, а также под внутренней панелью двери. От теплоизоля­ционных материалов требуется, чтобы они обладали низким ко­эффициентом теплопроводности, небольшой объемной массой, малой гигроскопичностью, влагостойкостью, были огнестойки­ми, долговечными, дешевыми, биостойкими, не издавали запа­ха, а также были механически прочными Для теплоизоляции шкафа и двери холодильников применяют штапельное стеклово­локно МТ-35, МТХ-5, МТХ-8, минеральный войлок, пенополистирол ПСВ и ПСВ-С и пенополиуретан ППУ-309М.

Минеральный войлок изготовляют из минеральной ваты путем обработки ее растворами синтетических смол. Исходным сырьем для получения минеральной ваты служат минеральные породы (доломит, доломитоглинистый мергель), а также метал­лургические шлаки.

Стеклянный войлок — разновидность искусственного ми­нерального войлока. Он состоит из тонких (толщина 10... 12 мкм) коротких стеклянных нитей, связанных синтетическими смола­ми. Теплоизоляция из стеклянного войлока и супертонкого во­локна биостойка, не имеет запаха, обладает водоотталкивающим свойством, удобно укладывается и поэтому часто применяется.

Пенополистирол — синтетический теплоизоляционный ма­териал. Он представляет собой легкую твердую пористую газона­полненную пластмассу с равномерно распределенными замкну­тыми порами. Теплоизоляцию из пенополистирола получают вспениванием жидкого полистирола непосредственно в простен­ках холодильной камеры и корпуса шкафа холодильника.

Пенополиуретан — пенопласты мелкопористой жесткой структуры, полученные путем вспучивания полиуретановых смол с применением соответствующих катализаторов и эмульгато­ров. Для повышения теплозащитных свойств в качестве вспучи­вающего газа применяют хладон-11 и др. Процесс пенообразования и затвердевания пены происходит в течение 10... 15 мин при температуре до 5°С.

Пенополиуретан обладает малой объемной массой, низким коэффициентом теплопроводности, влагостоек. Его можно вспенивать непосредственно в холодильном шкафу. При этом он равномерно и без воздушных полостей заполняет все пространство в простенках, хорошо склеивается со стенками, повышая прочность шкафа.

В зависимости от качества теплоизоляционных материалов толщина изоляции в стенках шкафа холодильника может быть от 30 до 70 мм, в двери — от 35 до 50 мм. Замена теплоизоляции из стекловолокна изоляцией из пенополиуретана позволяет при одних и тех же габаритах корпуса увеличить объем холодильника на 25%.

К электрическому оборудованию бытовых холодильников относятся следующие приборы:

-электрические нагреватели: для предохранения дверного проёма низкотемпературной (морозильной) камеры от выпадения конденсата (запотевания) на стенках; для обогрева испарителя при полуавтоматическом и автоматическом удалении снежного покрова;

-электродвигатель компрессора;

-проходные герметичные контакты для соединения обмоток электродвигателя с внешней электропроводкой холодильника через стенку кожуха мотор-компрессора;

-осветительная аппаратура, предназначенная для освещения холодильной камеры;

-вентиляторы: для обдува конденсатора холодильного аг­регата воздухом (при использовании в холодильниках конденса­торов с принудительным охлаждением) и для принудительной циркуляции воздуха в камерах холодильников.

К приборам автоматики бытовых холодильников относят­ся:

-датчики-реле температуры (терморегуляторы) для под­держания заданной температуры в холодильной или низкотем­пературной камере бытовых холодильников;

-пусковое реле для автоматического включения пусковой обмотки электродвигателя при запуске;

-защитное реле для предохранения обмоток электродви­гателя от токов перегрузки;

-приборы автоматики для удаления снежного покрова со
стенок испарителя.

Электродвигатели для привода герметичных компрессо­ров и работы в среде хладагента и масла применяются однофаз­ные асинхронные встраиваемые электродвигатели с короткозамкнутым ротором, без подшипниковых щитов и вала. Они выпускаются на номинальное напряжение 127 или 220 В (допус­тимое отклонение напряжения от -15 до +10%) мощностью 60, 90, 120 Вт. Частота вращения 1500 и 3000 мин ^-1 .

Электродвигатели предназначены для работы в среде хла­дагента — хладона (фреона)-12 или хладона (фреона)-22 — и ре­фрижераторного масла. В бытовых холодильниках применяются следующие электродвигатели: ЭД, ЭД-21, ЭД-23, ЭДП-24, ЭДП-125, ДМХ-2-120, ДХМ-5 и др., а также электродвигатели, работающие в среде озонобезопасного хладагента.

Коэффициент полезного действия электродвигателя приноминальной мощности:

60 Вт — 0,6 (частота вращения 3000 и 1500 мин ^-1 );

90 Вт — 0,67 (частота вращения 3000 мин ^-1 ) и 0,62 (часто­та вращения 1500 мин ^-1 );

120 Вт — 0,68 (частота вращения 3000 мин ^-1 ) и 0,64 (часто­та вращения 1500 мин ^-1 ).

Для пуска электродвигателей и защиты их в аварийных режи­мах предусматривается применение пускозащитной аппаратуры.

Электродвигатель холодильника в нормальных условиях работает циклично, т. е. через определенные промежутки време­ни включается и выключается. Отношение части цикла, в продол­жение которой электродвигатель работает, к общей продолжи­тельности цикла называют коэффициентом рабочего времени. Чем он больше (при постоянной температуре в помещении), тем ниже температура в холодильной камере и тем больше будет среднечасовой расход электроэнергии. Определенную циклич­ность в работе холодильника (коэффициент рабочего времени) обеспечивает датчик-реле температуры — прибор, с помощью которого регулируется температура в шкафу холодильника.

Озонобезопасные хладагенты. На Международном со­вещании в Копенгагене (ноябрь 1992 г.) было принято решение о прекращении производства с 1 января 1996 года озоноопасных хладагентов R11, R12 и R502.

В переходный период допускалось применение хладагента R134a (C₂ H₂ F₄ ), который не воспламеняется во всем диапазоне температур эксплуатации.

Хладагент R134a имеет эксплуатационные характеристи­ки, близкие к R12. Его рекомендовалось применять в бытовых хо­лодильниках и он может быть использован при переводе холо­дильных систем бытовых холодильников с R12 на R134a.

Холодильный агрегат бытового холодильника состоит из мотор-компрессора, испарителя, конденсатора, системы трубопроводов и фильтра-осушителя.

В наиболее распространенных бытовых холодильниках компрессор установлен внизу, под шкафом, конденсатор — на задней стенке, а испаритель образует небольшое морозильное отделение в верхней части камеры. Иногда применяется иная компоновка: компрессор устанавливают на шкафу, горизонтальный и частично наклонный конденсатор — над ним, а испаритель, как и в предыдущем случае, — в верхней части камеры, т. е. под компрессором (рис. 1.3).

В напольных холодильниках различают три типа агрегатов: агрегаты с испарителем, который устанавливают через люк зад­ней стенки шкафа; агрегаты с испарителем, который монтируют через дверной проем; несъемные холодильные агрегаты, уста­новленные в шкаф и залитые пенополиуретаном.

Компрессоры по конструкции подразделяют на исполне­ния:

ХКВ — с кривошипно-кулисным механизмом;

ХШВ — с шатунным механизмом.

Компрессоры выпускаются без устройства дополнитель­ного охлаждения и с ним (М).

Структура условного обозначения компрессора выглядит так:

XXX МТ ГОСТ 17008—85

1 2 3 4 5 6

где

1- компрессор хладоновый герметичный;

2- описанный объем (см³ /1 ход);

3- напряжение и частота тока;

4- устройство для дополнительного охлаждения имеется;

5- климатическое исполнение (только для исполнения Т);

6- обозначение стандарта.

Пример условного обозначения компрессора хладонового, герметичного, кулисного, с вертикальной осью вращения, описанного объема 5 см³ /1 ход, для сети с напряжением 220 В и частотой 50 Гц, без устройства дополнительного охлаж­дения, климатического исполнения УХЛ:

ХКВ 5—1 ГОСТ 17008—85.

Примечания: 1. Описанный объем — объем, который вы­тесняется поршнем за единицу времени или за один ход при но­минальной частоте вращения.

2. УХЛ — для условий эксплуатации в районе с тропичес­ким климатом.

Рис.1.3. Компоновка холодильных агрегатов бытовых холодильников с нижним (а) и верхним (б) расположением компрессора

Кривошипно-кулисный мотор-компрессор (рис. 1.4.) с вертикальным расположением вала подвешен на пружинах 23 (рис. 1.5.) внутри герметичного кожуха 1. В зависимости от кон­струкции подвески пружины работают на сжатие или растяжение и служат для гашения колебаний, возникающих при работе ком­прессора.

Электродвигатель однофазный, асинхронный, с пусковой обмоткой. Для пуска двигателя и защиты его от перегрузок при­меняют пускозащитное реле, соединенное с двигателем при помощи клеммной колодки, закрепленной на проходных контак­тах пластинчатой скобой. Реле установлено на раме.

Ротор 2 электродвигателя помещен непосредственно на валу 21 компрессора. Статор 3 электродвигателя прикреплен к корпусу 6 компрессора четырьмя винтами 4. Обмотка статора двухполюсная, четырехкатушечная. Корпус компрессора чугунный, одновременно служащий опорой вала. Цилиндр 16 отлит вместе с глушителями. Он установлен на корпусе мотор-ком­прессора по четырем контрольным штифтам 8 и прикреплен ккорпусу двумя винтами. Для уменьшения инерционных масс поршень 18 изготовлен полым из листовой стали. Ползун 20 кулисы чугунный. На торце цилиндра установлена прокладка 15 всасывающего клапана и сам клапан 14 по двум установоч­ным цилиндрическим штифтам 8. Нагнетательный клапан 12 вместе с ограничителем прикреплен к седлу заклепками. Кла­паны установлены на штифты 8. На тех же штифтах имеются ско­бы, которые ограничивают подъем клапана. Высота подъема всасывающего клапана 0,5 мм, нагнетательного — 1,18 мм. Диа­метр всасывающего отверстия 5 мм, нагнетательного — 3,4 мм. Подъем клапана ограничен, чтобы не было чрезмерных переги­бов и стуков.

Седло 13 клапанов и головка 10 цилиндра отлиты из чугуна. Вал ротора вращается в подшипнике корпуса компрессора. Ко­жух изготовлен из листовой стали.

Рис. 1.4 Общий видкривошипно-кулисного мотор-компрессора:

1-нагнетательный патрубок; 2-операционный патрубок, 3-всасывающий патрубок, 4-патрубки устройства для дополнительного охлаждения

Рис. 1.5. Конструкция кривошипно-кулисного мотор-компрессора (в сборе):

1 — герметичный кожух в сборе; 2 — ротор электродвигателя; 3 — ста­тор электродвигателя; 4, 5 — винты; 6 —корпус компрессора; 7 — крышка кожуха; 8 — штифты; 9 — винт; 10 — головка цилиндра; 11 — прокладка клапана нагнетания; 12 — нагнетательный клапан; 13 — сед­ло клапанов; 14 — клапан всасывающий; 15 — прокладка всасывающе­го клапана; 16, 17 — цилиндры; 18 — поршень; 19 — обойма; 20 — ползун; 21 — вал; 22 — трубка нагнетательная; 23 — пружина буферная; 24 — шпилька.

Трущиеся части компрессора смазываются под действием центробежной силы через косое отверстие в нижнем торце коренной шейки вала. При вращении вала 21 масло, попадая в на­клонный канал, поднимается вверх и поступает к трущейся парс вал 21 — корпус 6 компрессора. Пара поршень 18 — цилиндр 16 смазывается разбрызгиванием. Пары хладона всасываются из кожуха в цилиндр 16 через глушитель всасывания и нагнетаются в трубку 22. Змеевик нагнетательной трубки 22 способствует гашению колебаний мотор-компрессор, корпус которого опирается на три буферные пружины 23. Пружины предохраняет oт выпадения шпилька 24.

Кожух 1 закрыт сверху крышкой 7, приваренной по фланцу и ограничивающей перемещение мотор-компрессора вверх.

Конденсатор холодильного агрегата является теплообменным аппаратом, в котором хладагент отдает тепло окружаю­щей его среде. Пары хладагента, охлаждаясь до температуры конденсации, переходят в жидкое состояние. Конденсатор пред­ставляет собой трубопровод, изогнутый в виде змеевика, внутрь которого поступают пары хладона. Змеевик охлаждается снару­жи окружающим воздухом. Наружная поверхность змеевика обычно недостаточна для отвода тепла воздухом, поэтому по­верхность змеевика увеличивают за счет большого количества ребер, креплением змеевика к металлическому листу и другими способами.

Широкое распространение получили конденсаторы кон­вективного охлаждения с проволочным оребрением (рис. 1.6, а). Конденсатор представляет собой змеевик из медной трубки с приваренными к ней с обеих сторон (друг против друга) ребра­ми из стальной проволоки диаметром 1,2...2 мм. Применяются также конденсаторы щитовые с завальцованной трубкой.

В холодильниках старых моделей применялись листотрубчатые конденсаторы. Листотрубчатый щитовой конденсатор (рис. 1.6, б) состоит из змеевика, который приварен, припаян или плотно прижат к металлическому листу, выполняющему роль сплошного ребра. В листе иногда делают прорези с отбортовкой по типу жалюзи. Это увеличивает теплопередающие поверхнос­ти за счет торцов отогнутых металлических язычков и циркуля­ции воздуха. Диаметр труб 4,75...8 мм, шаг 35...60 мм, толщина листа 0,5...1 мм.

Трубы змеевика на листе обычно располагают горизон­тально в некоторых листотрубчатых конденсаторах их распола­гают вертикально, чтобы последние витки трубопровода не на­гревались от кожуха компрессора. Длина трубопровода конденсатора составляет 6500...14 000 мм.

Листотрубчатый прокатно-сварной конденсатор (рис. 1.6, в) изготовлен из алюминиевого листа толщиной 1,5 мм с разду­тыми в нем каналами змеевика. Конденсатор имеет форму сплюснутой трубы и закреплен на задней стенке шкафа холо­дильника. При сравнительно небольших размерах конденсатор работает эффективно благодаря высокой теплопроводности алюминия и теплопередачи через однородную среду. Для более эффективной циркуляции воздуха в щите сделаны сквозные про­сечки. Конденсатор с одной стороны соединен трубопроводами с нагнетательной линией компрессора, а с другой через фильтр и капиллярную трубку - с испарителем. Для защиты от коррозии конденсатор окрашивают черной эмалью.

Рис. 1.6. Конструкция конденсаторов холодильного агрегата: а — с про­волочным оребрением; б — листотрубчатый; в — прокатно-сварной

Испаритель. В испарителе происходит передача тепла от охлаждаемо­го объекта к испаряющемуся (кипящему) вследствие этого холо­дильному агенту. По принципу действия испарители аналогичны конденсаторам, но отличаются тем, что в конденсаторе холо­дильный агент отдает тепло окружающей среде, а в испарителях поглощает его из охлаждаемой среды.

Испарители имеют каналы различной конфигурации и от­личаются способом крепления в холодильной камере. В некото­рых холодильных агрегатах испарители отличаются тем, что сис­тема каналов у них имеет вместо двух выходных отверстии для присоединения капиллярной и всасывающей трубки лишь одно. У таких агрегатов капиллярная трубка проходит внутри всасыва­ющей. Конец всасывающей трубки приваривают в торце выход­ного канала испарителя, а капиллярная трубка проходит через выходной канал во входной, где ее обжимают, чтобы не было пе­ретекания хладона из входного канала в выходной.

Испарители выпускают различных конструкций. Широкое распространение в холодильниках ранних выпусков имели испарители, изготов­ленные в виде перевернутой буквы П (рис. 1.7, а), часто вытяну­той во всю ширину камеры, с полкой для продуктов. В современных холодильниках с морозильными отделениями во всю шири­ну камеры испарители делают в виде вытянутой буквы О (рис. 1.7, б) или повернутой вверх буквы С. Испаритель крепят к по­толку или боковым стенкам камеры.

Рис. 1.7. Конструкция испарителей: а — в виде перевернутой буквы П; б — 0-образной формы; в — листотрубчатый (вид снизу)

В настоящее время в некоторых моделях двухкамерных хо­лодильников применяют листотрубчатые (рис. 1.7, в) секцион­ные испарители, плоские, расположенные на задней стенке ка­меры холодильника или устанавливаемые горизонтально (в этом случае испаритель одновременно является полкой). Трубопро­вод испарителя диаметром 8 мм прикреплен к металлическому листу с внутренней стороны. Для крепления трубопровода и цир­куляции воздуха на листе сделаны просечки.

В холодильниках ранних выпусков («ЗИЛ-Москва», «Саратов-2» и др.) применялись стальные испарители из двух сварен­ных листов нержавеющей стали. Стальные испарители отлича­ются относительно небольшими размерами и большой прочностью.

Капиллярная трубка в сборе с отсасывающей служит ре­гулирующим устройством для подачи жидкого хладагента в испаритель. Она представляет собой медный трубопровод с внут­ренним диаметром 0,5...0,8 и длиной 2800...3000 мм (в зависи­мости от модели холодильника), соединяющий стороны высоко­го и низкого давления в системе холодильного агрегата. Имея небольшую проходимость (5,6...8,5 л/мин), капиллярная трубка является дросселем и создает перепад давления между конден­сатором и испарителем и подает в испаритель определенное ко­личество жидкого хладона. К преимуществам капиллярных трубок по сравнению с другими дросселирующими устройствами (например, с терморегулирующими вентилями) следует отнести простоту конструк­ции, отсутствие движущихся частей и надежность в работе.

Недостатком капиллярной трубки является невозможность необходимого регулирования подачи хладона в испаритель при разных температурных условиях эксплуатации холодильника. Для улучшения теплообмена между отсасывающими хо­лодными парами и теплым жидким хладагентом, которые дви­жутся противотоком, капиллярную и отсасывающую трубки спа­ивают между собой на большом участке. В некоторых холодильниках капиллярную трубку наматывают на отсасывающую или помещают внутри нее.

Фильтр устанавливают у входа в капиллярную трубку для предохранения ее от засорения твердыми частицами. Фильтры изготовляют из мелких латунных сеток или металлокерамики Металлокерамический фильтр состоит из бронзовых шариком диаметром 0,3 мм, сплавленных в столбик конусообразной фор мы, заключенный в металлический корпус. Капиллярную трубку припаивают к металлокерамическому фильтру под углом 30 В большинстве холодильников фильтр смонтирован в одном корпусе с осушительным патроном. По краям корпуса расположены сетки, а между сетками — адсорбент (применяют для очистки рабочей среды хладоновых холодильных машин от влаги и кислот).

Осушительный патрон служит для поглощения влаги из хладагента и предохранения регулирующего устройства (капил­лярной трубки) от замерзания в нем воды. Корпус 2 (рис. 1.8, а) осушительного патрона состоит из металлической трубки дли­ной 105... 135 мм и диаметром 12... 18 мм с вытянутыми концами, в отверстия которых впаивают соответствующие трубопроводы холодильного агрегата.

Внутри корпуса патрона помещают 10...18 г. адсорбента (синтетического цеолита). Адсорбенты имеют простую кристал­лическую структуру. Мельчайшие поры соединены узкими кана­лами. Благодаря такой структуре возникает избирательная ад­сорбция, т. е. свойство молекулярного щита, когда в полости пор проникают лишь те молекулы, размер которых меньше диаметра каналов. Поэтому вся активная поверхность и объем пор используются для удержания молекул воды и не засоряются прочими веществами с более крупными молекулами (в частности, хладоном и маслом).

1.5. Основные показатели качества бытовых холодильников.

Европейская организация по контролю качества разработала следующие определения. Качества есть степень, до которой оно удовлетворяет требования потребителя. Для промышленной продукции качества представляет собой сочетание качества проекта и качества изготовления.

Качество проекта. Потребительская стоимость изделия, предусмотренная проектом, мера соответствия проекта требованиям потребителя.

Качество соответствия. Мера соответствия готового изделия проекту.

Важнейшим показателем качества является потребительские показатели качества, оценивающие потребительские свойства товаров широкого потребления.

К потребительским показателем качества относятся следующие группы показателей социального назначения, функциональные, надежности в потреблении, экономические, эстетические, безопасность потребления.. экологические.

Показатели социального назначения характеризуют соответствие совокупности товаров массового спроса определенного назначения сложившейся структуре общественных потребителей, а также способность этих товаров удовлетворять эту потребность в конкретных условиях потребления.

Функциональные показатели качества изделия характеризуют его использование по назначению как предмета потребления и включает показатели, определяющие. Выполнение основной функции и сопутсвующих ей операций, показателем универсальности и показателем совершенства выполнения вспомогательных операций.

Показатели надежности изделий в потреблении характеризуют сохранение основных параметров его функционирования во времени и в пределах, соответствующих данным условия потребления. Эти показатели включают показатели безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемое.

Эргономические показатели качества изделий характеризует их эстетическую ценность и способность удовлетворять эстетические потребности человека.

Показатели безопасности потребления изделия характеризует степень защищенности человека от воздействия опасных и вредных факторов, возникающих при его потреблении.

Экологические показатели качества изделий характеризуют его воздейсвие на окружающую среду в процессе потребления.

Оценка уровня качества бытовых холодильников.

Результатом повышения качества изделий является приращение величины полезного эффекта, получаемого от нового изделия, либо за единицу времени, либо за срок службы.

Показателем полезного эффекта для товаров широкого потребления служит обобщенный показатель качества, объединяющий в одном показателе все важные с точки зрения потребителей свойства изделия. Обобщенный показатель качества представляет собой функцию от единых показателей качества изделия.

Обобщенный показатель качества может быть выражен:

- главным показателем, определяющим основное назначение изделий;

- интегральным показателем качества изделий;

- средневзвешенным показателем качества.

Показатели, характеризующие качество холодильников и используемые при сравнении их технического уровня, разделяют на 6 основных групп: технико-эксплуатационные, надежности, технологические, эстетические и эргономические, стандартизации и унификации, патентно-правовые.

I. Технико-эксплуатационные показатели

1. Объемно-весовые показатели

Общая емкость - Vобщ

Полезная емкость – Vп

Емкость плюсового отделения – Vпл

Емкость низкотемпературного отделения – Vнт

Площадь поверхностей для хранения продуктов – F х р

Габаритные размеры

Габаритные размеры при эксплуатации

Габаритный объем –V г б

Масса –M

Коэффициент использования габаритного объема – j

Коэффициент использования занимаемой аппаратом площади пола – f

Коэффициент использования емкости – v

Относительная емкость низкотемпературного отделения – v н т

Удельная масса – m

2. Температурно-энергетические показатели

Температура в плюсовом отделении – t п л

Температура в низкотемпературном отделении – t н т

Расход электроэнергии – W

Коэффициент рабочего времени (к. р. в.) – b

Теплопроходимость – kF

Удельный расход электроэнергии – w

II . Показатели надежности

Вероятность безотказной работы.

Параметр потока отказов.

Срок службы.

III . Технологические показатели

Трудоемкость.

Коэффициент сборности.

IV. Эстетические и эргономические показатели

Эстетические показатели

Взаимосвязь изделия со средой.

Рациональность формы.

Целостность композиции.

Соответствие современным художественным тенденциям.

Товарный вид.

2. Эргономические показатели

Гигиенические – уровень шума и вибрации.

Антропометрический – соответствие размерам тела человека.

Физиологические и психофизиологические – соответствие силовым и зрительным психофизиологическим возможностям человека.

Психологические – соответствие закрепленным и вновь формируемым навыкам человека.

V . Показатели стандартизации и унификации

Коэффициент применяемости.

Коэффициент повторяемости.

VI . Патентно-правовые

Показатели патентной защиты.

Показатели патентной чистоты.

1.6 Анализ основных технических решений.

Исследование патентов

1. Морозильник с обледеневающей охлаждающей поверхностью (6), нагревательным устройством (10) для обогрева охлаждающей поверхности (6) и схемой управления (11) работой нагревательного устройства (10) в зависимости от таймера (14), отличающийся тем, что схема управления (11) выполнена с возможностью блокировки работы нагревательного устройства (10) в течение заданного таймером (14) интервала времени.

2. Морозильник по п.1, отличающийся тем, что задаваемый таймером интервал времени является интервалом суточного времени.

3. Морозильник по п.2, отличающийся тем, что интервал времени длится, по меньшей мере, от 9:00 до 22:00, а предпочтительно, по меньшей мере, от 5:00 до 1:00 следующего дня.

4. Морозильник по п.2 или 3, отличающийся тем, что средняя холодопроизводительность охлаждающей поверхности (6) за пределами интервала суточного времени выше, чем в пределах интервала суточного времени.

5. Морозильник по п.1, отличающийся тем, что таймер (14) соединен с датчиком (17), контролирующим открытие двери (2) морозильника, и что задаваемый таймером (14) интервал отсчитывается от времени открытого положения двери (2).

6. Морозильник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что таймер (14) имеет генератор частоты, в особенности кварцевый генератор.

7. Морозильник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что таймер (14) имеет приемник радиосигналов.

8. Морозильник по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что таймер (14) имеет интерфейс для связи с информационной сетью.

9. Морозильник по п.1, отличающийся тем, что схема управления (11) выполнена с возможностью учета, по меньшей мере, одного коррелирующего с толщиной наледи на охлаждающей поверхности (6) эксплуатационного параметра морозильника и включения нагревателя вне заданного интервала времени, если параметр превысил предельное значение.

10. Морозильник по п.9, отличающийся тем, что одним из эксплуатационных параметров является время, истекшее после последнего рабочего цикла нагревательного устройства (10).

11. Морозильник по п.9 или 10, отличающийся тем, что одним из эксплуатационных параметров (опора) является время работы компрессора (7) морозильника после последнего рабочего цикла нагревательного устройства (10).

12. Морозильник по п.9 или 10, отличающийся тем, что одним из эксплуатационных параметров является отношение рабочего времени к времени простоя компрессора (7) морозильника.

13. Морозильник по п.9, отличающийся тем, что в нем имеется дверь и датчик (17), контролирующий открытое положение двери , и что одним из эксплуатационных параметров является количество открытий двери со времени последнего рабочего цикла нагревательного устройства (10).

14. Морозильник по п.9, отличающийся тем, что схеме управления (11) придан управляющий элемент (12) для ввода команды на включение нагревательного устройства (10).

15. Способ управления морозильником с обледеневающей охлаждающей поверхностью (6) и нагревательным устройством (10) для подогрева охлаждающей поверхности (6), включающий следующие операции:

задают блокирующий интервал времени, в течение которого оттаивание охлаждающей поверхности (6) не разрешено,

обнаруживают необходимость произвести оттаивание (S1, S19, S20, S35) охлаждающей поверхности (6),

если момент обнаружения лежит в блокирующем интервале (S2, S21, S35), ожидают окончания блокирующего интервала (S3, S22) и по окончании блокирующего интервала:

включают нагревательное устройство (S4, S23).

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что необходимость оттаивания обнаруживают

посредством ввода команды пользователем (S1),

посредством контроля, по меньшей мере, одного из коррелирующих с толщиной обледенения эксплуатационных параметров морозильника (S13-S18; S31-S34; S41) и регистрации необходимости (S19, S35, S44), если, по меньшей мере, один из эксплуатационных параметров превышает предельное значение.

(54) КОРПУС ХОЛОДИЛЬНИКА

1. Корпус холодильника, содержащий наружную коробку (1) корпуса, окружающую внутреннее пространство, и по меньшей мере одно, установленное во внутреннем пространстве промежуточное днище (4) с предварительно отформованным из твердого пеноматериала сердечником (12), укрепленным на внутренней стенке коробки (1) корпуса, отличающийся тем, что сердечник (12) снабжен на своих боковых торцах (15) средствами для уплотнения между образованными промежуточным днищем пространствами, а именно верхней камерой (5) и нижней камерой (6).

2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что сердечник (12) и его боковые торцы (15) снабжены утолщениями, которые деформируются при вдвигании промежуточного днища (4) во внутреннее пространство.

3. Корпус по п.1, отличающийся тем, что на боковых торцах (15) сердечника (12) расположена уплотнительная лента (30).

4. Корпус по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что промежуточное днище (4) задвинуто по меньшей мере в один паз или надвинуто по меньшей мере на один выступ, которые выполнены на внутренней стенке коробки (1) корпуса.

5. Корпус по п.4, отличающийся тем, что паз или выступ для удержания промежуточного днища (4) на внутренней стенке коробки (1) корпуса предусмотрен на обеих боковых торцах промежуточного днища (4).

6. Корпус по п.4, отличающийся тем, что паз или выступ для удержания промежуточного днища (4) на внутренней стенке коробки (1) корпуса предусмотрен на обеих боковых торцах сердечника (12).

7. Корпус по п.1, отличающийся тем, что промежуточное днище (4) снабжено по меньшей мере одним плотным покрывающим листом (18, 20), расположенным на верхней стороне (17), и/или на передней стороне (14), и/или на нижней стороне сердечника (12).

8. Корпус по п.7, отличающийся тем, что покрывающий лист (18, 20) удерживается на сердечнике посредством шипового или зажимного соединения.

9. Корпус по любому из пп.1, 2, 3, 5, 6, 7, отличающийся тем, что на передней стороне сердечника (12) сформована по меньшей мере одна канавка для приема нагревательных устройств.

10. Корпус по любому из пп.1, 2, 3, 5, 6, 7, отличающийся тем, что на нижней стороне (20) промежуточного днища образовано по меньшей мере одно ребро (25), окружающее поверхность (26) нижней стороны, под которой расположен вентилятор.

11. Корпус по любому из пп.1, 2, 3, 5, 6, 7, отличающийся тем, что сердечник сформован из пенополистирола.

3аявлено 20.08.80

2974823/28-13 с присоединением заявки № -

Опубликовано 15.07.82, бюллетень № 26 Дата опубликования описания 15.07.82

Авторы изобретения: В. Н. Валялкин и М. А. Малкин

Заявитель: Минский завод холодильников

ХОЛОДИЛЬНИК

Изобретение относится к холодильному обо­рудованию, а именно к холодильникам с при­нудительной циркуляцией воздуха, преимущест­венно, для хранения крови и других биоло­гических продуктов.

Известен холодильник для хранения биома­териалов с принудительной циркуляцией воз­духа, включающий теплоизоляционную камеру. размещенный в ней воздухоохладитель и свя­занный с ним воздуховод, коробчатой формы, в боковых стенках которого имеются отвер­стия для поступления охлажденного возду­ха в камеру холодильника.

Однако конструкция данного холодильника не обеспечивает равномерного распределения температуры по всему объему камеры, в ре­зультате чего продукты, находящиеся в непо­средственной близости от воздуховода, охлаж­даются значительно в большей степени, чем остальные.

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.

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

t = 32°С t₂ = 0° С δ₁ = 0,6 мм

δ₂ = 33 мм δ₃ = 2 мм

k₁ = Вт/мК

б) рассчитывается коэффициент теплопередачи низкотемпературной камеры

t = 32°С t₂ = -20° С δ₁ = 0,6 мм

δ₂ = 44 мм δ₃ = 2 мм α_вн = 3,5 Вт/мК

k₂ = Вт/мК

Геометрические размеры холодильника

а) геометрические размеры температурной камеры

где h₁ – высота морозильной камеры,

в – глубина морозильной камеры

Внутренний рабочий объем НТК – 80 дм³ .

Объем камеры определяется по формуле:

V_HTK = α·в ·h

Определим высоту камеры:

V_HTK = (0,6-0,08·2)(0,6-0,08·2)·h

h = 0,08/0,1936= 0,4132 м

Определим габаритный размер камеры НТК с учетом изоляции и перегородок и учитывая то, что высота отсчитывается от средней линии в перегородке

1 – внутренняя и внешняя стенка

2 – изоляционный слой

h = h + (8+5)

h = 41,32 + (8+5) = 45,4= 0,454 м

б) геометрические размеры холодильной камеры (хк)

Внутренний объем ХК:

V_хк = 133 дм³

Объем холодильной камеры определяется по формуле:

V_хк = α·в ·h, где

h – действительная высота холодильной камеры

V_хк = 133 дм³ = 0,133 м³ α = 0,6 м в = 0,6 м

Толщина изоляции и перегородки 80 мм = 0,08 м

V_хк = (0,6-0,08·2)(0,6-0,08·2) h

h = 0,133/0,1936 = 0,686 м

Определим габаритный размер холодильной камеры, с учетом изоляции перегородок и учитывается то, что высота отсчитывается с учетом средней линии:

h₂ = h + (8+5) = 68,6 + 13 = 0,817 м

в) геометрические размеры камеры для хранения овощей и фруктов:

Внутренний объем ХК:

V_хк = 92 дм³

Объем холодильной камеры определяется по формуле:

V_хк = α·в ·h, где

h – действительная высота холодильной камеры

V_хк = 92 дм³ = 0,092 м³ α = 0,6 м в = 0,6 м

Толщина изоляции и перегородки 80 мм = 0,08 м

V_хк = (0,6-0,08·2)(0,6-0,08·2) h

h = 0,092/0,1936 = 0,475 м

Определим габаритный размер холодильной камеры, с учетом изоляции перегородок и учитывается то, что высота отсчитывается с учетом средней линии:

h₃ = h + (8+5) = 47,5 + 13 = 60,5 м

Общая высота холодильника

H = h₁ + h₂ + h₃ = 0, 454+ 0,817+0,605 = 1,85 м

Расчет площадей поверхностей холодильника

Рассчитываем все площади поверхности холодильника:

а) площадь поверхности морозильной камеры НТК

S_нтк = (α – 0,08)(в – 0,08) + (в – 0,08)(h₁ – (0,04+0,05))·2 + (α – 0,08)( h₁ – (0,04+0,05))·2

S_нтк = 1,215 м²

б) площадь поверхности холодильной камеры:

S_хк = (α – 0,08)(в – 0,08) + (в – 0,08)(h₂ – (0,04+0,05))·2 + (α – 0,04)( h₂ – (0,04+0,05))·2

S_хк = 3,1784 м²

в) площадь поверхности камеры для овощей и фруктов:

S_хк = (α – 0,08)(в – 0,08) + (в – 0,08)(h₃ – (0,04+0,05))·2 + (α – 0,04)( h– (0,04+0,05))·2

S_хк = 2,3304 м²

д) площадь поверхности перегородки между морозильной камерой и плюсовой

S_п = (α – 0,1)(в – 0,1) = 0,25 м²

г) площадь поверхности между плюсовой и низкотемпературной камерами

S_п2 = (α – 0,08)(в – 0,08) = 0,2704 м²

Теплопритоки через ограждения

а) теплоприток из внешней среды в морозильную камеру НТК

Q΄₁ = k₂ · S_нтк ΔТ

Q΄₁ = 0,537·1,215 (32-(-18)) = 32,623 Вт

б) теплоприток из внешней среды в холодильную камеру

Q"₁ = k₂ · S_нтк ΔТ = 0,765 · 3,1784 (32-5) = 77,8 Вт

в) теплоприток из внешней среды в камеру для хранения овощей и фруктов

Q"’₁ = k₂ · S_нтк ΔТ = 0,765 · 2,3304 (32-0) = 57,05 Вт

Q₁ = общий теплоприток через все ограждения

Q₁ = Q΄₁ + Q"₁ + Q"’₁ =32,623 + 77,8 + 57,05 = 167,48 Вт

Тепловая нагрузка от воздухообмена:

Q₂ = 0,05 (Q₁ + Q₃ )

Q₂ = 0,05 (167,48 + 0,096) = 8,378526 Вт

а) Тепловая нагрузка от воздухообмена в ХК

Q΄₂ = 0,05(Q΄₁ + Q₃ ΄)

Q΄₂ = 0,05(77,8 + 0,09) = 3,89 Вт

б) Тепловая нагрузка от воздухообмена в НТК

Q"₂ = 0,05(Q"₁ + Q"₃ )

Q"₂ = 0,05(32,623 + 6,25 · 10^-4 ) = 1,63Вт

в) Тепловая нагрузка от воздухообмена в камеру для хранения овощей и фруктов

Q’’΄₂ = 0,05(Q΄₁ + Q₃ ΄)

Q’’΄₂ = 0,05(57,05 + 0,09) = 2,857 Вт

Определяем холодопроизводительность холодильного агрегата для холодильника

Общая тепловая нагрузка:

Q΄_{0 х.а} = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ , где

Q₄ = 1,05 (Q₁ + Q₂ + Q₃ )

Q₄ = 1,05 (77,8 + 3,89 + 0,096) = 85,87 Вт

Q΄_{0 х.а} = 77,8 + 3,89 + 0,096 + 86 = 167,66 Вт

а) определяем холодопроизводительность холодильного агрегата для ХК

Q΄_{0 х.а(хк)} = Q₁ ΄+ Q₂ ΄+ Q₃ ΄+ Q₄ ΄= 167,66 Вт

Результаты расчета для надежности увеличиваются на 5-10%. Это зависит от достоверности данных, применяющихся при расчете тепловой нагрузки.

Q"_{0 х.а} = 1,05Σ Q_i =1,05( Q΄_{0 х.а(хк)} )=1,05*= 176 Вт

б) определяем холодопроизводительность холодильного агрегата для НТК.

Q΄΄_{0 х.а(нтк)} = Q₁ ΄΄+ Q₂ ΄΄+ Q₃ ΄΄+ Q₄ ΄΄=34,253Вт

Результаты расчета для надежности увеличиваются на 5-10%. Это зависит от достоверности данных, применяющихся при расчете тепловой нагрузки.

Q"_{0 х.а} = 1,05Σ Q_i =1,05( Q΄΄_{0 х.а(нтк)} )=35,96 Вт

в) определяем холодопроизводительность холодильного агрегата для камеры для хранения овощей и фруктов

Q΄΄_{0 х.а(нтк)} = Q₁ ΄΄+ Q₂ ΄΄+ Q₃ ΄΄+ Q₄ ΄΄=59,9Вт

Результаты расчета для надежности увеличиваются на 5-10%. Это зависит от достоверности данных, применяющихся при расчете тепловой нагрузки.

Q"_{0 х.а} = 1,05Σ Q_i =1,05( Q΄΄_{0 х.а(нтк)} )=62,9 Вт

Учитывая, что холодильный агрегат бытового холодильника с некоторым коэффициентом рабочего времени в, равным 0,35 холодопроизводительность холодильного агрегата определяется по формуле:

Q_{0 х.а} = Q"_{0 х.а} / в

а) холодопроизводительность в (ХК)

Q_{0 х.а} = Q"_{0 х.а(хк)} / в =502 Вт

б) холодопроизводительность в (НТК)

Q_{0 х.а} = Q"_{0 х.а(нтк)} / в= 102,75 Вт

в) холодопроизводительность в камере для хранения овощей и фруктов

Q_{0 х.а} = Q"_{0 х.а(нтк)} / в= 179,721 Вт

К = 1,1 в = 0,35

2.3 Тепловой расчет компрессора.

Исходные данные для расчета:

Q_{0 х.а} = 837,79 Вт, R 134а,

Т_о = -25⁰ С ; Т_к = 55⁰ С; Т_вс = 10⁰ С

Расчет компрессора:

1) удельная холодопроизводительность 1-го килограмма агента

q_o = i₁ – i₄

q_o = 385 – 255 = 130 кДж/кг

2) массовый расход, паро-массовая подача компрессора

М = Q_{o ха} / q_o = 837,79 · 10^-3 / 130 = 0,0064 (кг/с)

3) объемный расход, парообъемная подача компрессора

V_д = M · V'₁ = 0,0064 · 0,15 = 0,00096 (м³ /с)

4) коэффициент подачи компрессора в зависимости от степени сжатия Р_к / Р_о

Е = Р_к / Р_о = 1,5 / 0,125 = 12 λ = 0,75

5) описанный объем компрессора

V = V_д / λ = 0,00096 / 0,75 = 0,00128 м³

- теоретическая мощность компрессора

N_T = M (i₂ – i₁ )

N_T = 0,0064 (470 - 385) = 0,544 кВт

- действительная мощность компрессора

N_i = N_T / η_i = 0,544/0,7 = 0,777 кВт

- эффективная мощность компрессора

N_e = N_i / η_м , где

η_м = механический КПД, учитывающий потери на трение ;

η_i – индикаторный КПД компрессора

N_e = 0,777 / 0,85 = 0,914 кВт

По эффективной мощности и холодопроизводительности подбираем компрессор ХКВ8 – 1ЛМ УХЛ.

2.4 Расчет конденсатора.

Конденсатор холодильного агента является теплообменным аппаратом, в котором хладагент отдает тепло охлаждающей его среде.

В агрегатах бытовых холодильников в соответствии с условием их эксплуатации применяют конденсаторы с воздушным охлаждением.

Исходные данные для расчета: конденсатор изготовлен из медных трубок оребренных листовым алюминием; коэффициент теплоотдачи от R 134а к стенкам трубки конденсатора α_х.а = 1030 ; коэффициент теплоотдачи от стенки трубки конденсатора окружающей среде α_в = 19,5 ; толщина стенки трубки конденсатора δ_i = 0,65 · 10^{-3 м; коэффициент теплопроводности меди λ} _i = 332;температура конденсации хладона R 134а Т_к = 55⁰ С; температура воздуха на входе в конденсатор Т_в1 = 36⁰ С; температура воздуха на выходе из конденсатора Т_в2 = 40⁰ С.

Площадь конденсатора: F = , где

Q_k – производительность конденсатора, Вт;

к – коэффициент теплоотдачи, Вт/мК;

Δt_m – средняя логарифмическая разность между температурами холодного агента и окружающей среды.

Производительность конденсатора определяется по формуле:

Q_k = (i₁ – i₃ )M, где

М - массовая подача компрессора;

i₁ , i₃ '– удельная энтальпия в точках 1 и 3'_{_}

Q_k = (385 - 255)·0,0064 = 0,832 кДж/с = 715,52 ккал/час

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

к = = 19,13

Средняя логарифмическая разность между температурами холодильного агента и окружающей среды определяется :

Δt_m = [(Т_к – Т_в1 ) – (Т_к – Т_в2 )] / 2,3 lg [(Т_к – Т_в1 )/ (Т_к – Т_в2 )],где

Т_в1 , Т_в2 - температуры воздуха на входе и выходе из конденсатора,

Т_к – температура конденсации

Δt_m =

По формуле определяем площадь конденсатора:

F= Q₀ /k* Δt_m , где

Q₀ – производительность конденсатора, Вт

F = , где

Тепловая нагрузка на конденсатор

Q_кон = Q_o · K_{Q сж} , где

К_{Q сж} – коэффициент сжатия;

К_{Q сж} = 1,64

Q_кон = 837,79 · 1,64 = 1373,9 Вт

2.5 Расчет испарителя.

Испаритель – это устройство, которое абсорбирует тепло в холодную систему. Испаритель устанавливают в охлаждаемом пространстве. Тепло поглощается в результате кипения хладагента в каналах испарителя.

а) испаритель холодильной камеры (ХК)

Листотрубный испаритель. Поверхность испарителя определяется по формуле: f = ПdLφ , где

f- поверхность испарителя , м²

d- наружный диаметр змеевикового трубопровода испарителя ,м

L- длина змеевикового трубопровода, м

φ- коэффициент оребрения, равный отношению оребренной поверхности к поверхности, как если бы оребрения не было

φ = (2n + Пd + 2d)/Пd, где

n – расстояние между ветвями змеевика

d = 0,008 м; n = 0,032 м

φ = (2*0,032+3,14*0,008+2*0,008)/(3,14*0,008) = 4,185

Длину змеевикового трубопровода определяют по формуле:

L = Q`₁ /[[Пdφ(t-t_n ){A((t-t_n )/0,5Пdφ)^1/4 +0,98*5,7*[(((t+ 273)/100)⁴ -((t_n + 273)/100)⁴ )/( t-t_n )]]

L = 3,33 м

Определяем поверхность испарителя холодильной камеры

f=3,14*0,008*3,33*4,185=4,4 м²

Площадь поверхности определяется по формуле

S=(n+d)L

S= (0,032+0,008)*3,33=0,13 м²

б) испаритель морозильной камеры (НТК)

Листотрубный испаритель. Поверхность испарителя определяется по формуле: f = ПdLφ , где

f- поверхность испарителя , м²

d- наружный диаметр змеевикового трубопровода испарителя ,м

L- длина змеевикового трубопровода , м

φ- коэффициент оребрения , равный отношению оребренной поверхности к поверхности , как если бы оребрения не было.

φ = 4,185

Длина змеевикового трубопровода L=7,9 м

f =0,83 м²

Площадь поверхности оребрения

S=(0,032+0,008)*0,83=0,04 м²

в ) испаритель в камере для хранения овощей и фруктов

Листотрубный испаритель. Поверхность испарителя определяется по формуле: f = ПdLφ , где

f- поверхность испарителя , м²

d- наружный диаметр змеевикового трубопровода испарителя ,м

L- длина змеевикового трубопровода, м

φ- коэффициент оребрения, равный отношению оребренной поверхности к поверхности, как если бы оребрения не было

φ = (2n + Пd + 2d)/Пd, где

n – расстояние между ветвями змеевика

d = 0,008 м; n = 0,032 м

φ = (2*0,032+3,14*0,008+2*0,008)/(3,14*0,008) = 4,185

Длину змеевикового трубопровода определяют по формуле:

L = Q`₁ /[[Пdφ(t-t_n ){A((t-t_n )/0,5Пdφ)^1/4 +0,98*5,7*[(((t+ 273)/100)⁴ -((t_n + 273)/100)⁴ )/( t-t_n )]]

L = 3,33 м

Определяем поверхность испарителя холодильной камеры

f=3,14*0,008*3,33*4,185=4,4 м²

Площадь поверхности определяется по формуле

S=(n+d)L

S= (0,032+0,008)*3,33=0,13 м²

3 Конструкторская часть

3.1 Усовершенствованный терморегулятор

У многих дома имеются холодильники STINOL-104, которые служат очень долго, но выявлена характерная особенность для этого типа холодильников, выход из строя терморегулятора с периодичностью один раз в 2 - 3 года. Замена терморегулятора на новый в мастерской по обслуживанию холодильников данную проблему не решает так как он выйдет из строя через этот срок. Приобрести новый терморегулятор, чтобы установить его самостоятельно, не удалось - его продавали по совершенно неприемлемой цене, включающей стоимость установки.

Поэтому столкнувшись с такой проблемой, и решил занялся усовершенствованием холодильника STINOL-104. Предлагаемое вниманию самодельное устройство не просто заменяет штатный терморегулятор. Предусмотрены дополнительные функции, призванные защитить холодильник во многих аварийных ситуациях, случающихся во время эксплуатации. Слабое место всех компрессорных холодильников — перегрузка электродвигателя, приводящего в действие компрессор, при его повторном через короткое время после остановки включении. Причина перегрузки — довольно долго сохраняющееся в конденсаторе холодильного агрегата высокое давление хладоагента.

Руководство по эксплуатации холодильника STINOL требует, чтобы длительность выдержки между выключением и повторным включением компрессора была не менее 3 мин. Но при характерных сегодня неожиданных отключениях и повторных включениях электроэнергии выполнить это требование, не «призвав на помощь» электронику, не представляется возможным. Для защиты электродвигателя в холодильниках имеется тепловое реле. Обычно оно совмещено с пусковым реле и называется пускозащитным [1]. Однако практика свидетельствует о неэффективности подобной защиты.

Как и любой другой электроприбор, холодильник полезно защитить и от значительных отклонений напряжения сети от номинальных 220 В. Большое число публикаций на эту тему (например, [2, 3]) свидетельствует об актуальности проблемы как в сельских районах, так и в больших городах.

Предлагаемый блок управления выполняет следующие функции:

· включая и выключая компрессор, поддерживает в холодильной камере заданную температуру, заменяя штатный терморегулятор, причем имеется возможность регулировать гистерезис — разность температуры включения и выключения компрессора;

· принудительно выключает компрессор при значительном отклонении напряжения в сети от нормы;

· не допускает повторного включения компрессора ранее 5 мин после выключения по любой причине, в том числе после вызванного отклонением сетевого напряжения от нормы или инициированного терморегулятором.

Последнее особенно важно, так как опасную ситуацию легко спровоцировать, сразу же после выключения компрессора резко повернув регулятор температуры в сторону ее понижения или открыв дверь холодильной камеры. Предусмотрена индикация состояния блока управления светодиодами «Работа» (компрессор включен), “Пауза” (компрессор выключен), «Блокировка» (не истек пятиминутный запрет включения), «<» (напряжение в сети ниже минимально допустимого), «>» (напряжение в сети выше максимально допустимого).

3.1 Устройство и работа усовершенственного терморегулятора

Он состоит из узла терморегулятора на микросхеме DA2, таймера задержки включения на транзисторе VT1 и элементах DD1.1, DD1.2, узла контроля напряжения сети на элементах DD1.3, DD1.4 и микросхеме DD2, исполнительного устройства на транзисторах VT2, VT3. Соединенные параллельно контакты реле К1 включены в цепь двигателя компрессора вместо контактов штатного терморегулятора холодильника.

Узел питания блока состоит из трансформатора Т1, выпрямителя (диодный мост VD1) и интегрального стабилизатора DA1 на напряжение 9 В. Чтобы изменение нагрузки на выпрямитель при срабатывании и отпускании реле К1 не влияло на работу узла контроля напряжения, предусмотрен резистор R27, подключаемый транзистором VT3 к выпрямителю, когда обмотка реле обесточена. Сопротивление резистора равно сопротивлению обмотки реле, поэтому потребляемый от выпрямителя ток остается неизменным.

Допустим, блок включен в сеть при номинальном напряжении 220В и узел контроля напряжения не оказывает влияния на его работу. Транзистор VT1 закрыт, конденсатор С2 разряжен, логический уровень на выходе элемента DD1.2 низкий, диод VD3 открыт, поэтому терморегулятор на ОУ DA2 заблокирован в состоянии, соответствующем низкой температуре в холодильной камере, следовательно, выключенному компрессору. Транзистор VT2 закрыт, реле К1 обесточено. Горят светодиоды HL1 «Блокировка» и HL5

Через 5 мин после зарядки конденсатора С2 через резистор R2 до порога переключения триггера Шмитта на элементах DD1.1, DD1.2 уровень на выходе последнего станет высоким, диод VD3 будет закрыт и терморегулятор получит возможность работать. Светодиод HL1 погаснет. «Пауза».

С повышением температуры в холодильной камере сопротивление терморезистора RK1 и падение напряжения такова, что напряжение на инвертирующем входе ОУ DA2 меньше, чем на неинвертирующем, уровень на выходе ОУ — высокий, что приводит к открыванию транзистора VT2 и срабатыванию реле К1, включающего компрессор. Светодиод HL4 светится, HL5 — нет. С понижением температуры в холодильной камере напряжение на инвертирующем входе ОУ растет, что приводит к изменению состояния ОУ и выключению компрессора. Светодиод HL4 гаснет, HL5 — светится.

Перепад напряжения на коллекторе транзистора VT2 в момент отпускания реле вызывает зарядку конденсатора С6 и кратковременное (на 20 мс) открывание транзистора VT1 импульсом зарядного тока. Разряженный через открывшийся транзистор конденсатор С2 вновь, как после подключения блока к сети, начинает медленно заряжаться, что приводит к пятиминутному запрету включения компрессора. Диод VD2 защищает эмиттерный переход транзистора VT1 от отрицательного импульса при разрядке конденсатора С6 через открывшийся в момент включения реле К1 транзистор VT2.

Необходимую температуру в холодильной камере устанавливают с помощью переменного резистора R16. Ширину петли гистерезиса терморегулятора регулируют переменным резистором R20. Необходимость изменения гистерезиса в процессе эксплуатации спорна, однако при первоначальной регулировке без этого не обойтись. Гистерезис должен быть достаточным для того, чтобы компрессор не включался слишком часто, а в перерывах его работы температура стенок холодильной камеры достигала положительного значения, и образовавшийся на них иней таял, не накапливаясь. Рассмотрим работу узла контроля сетевого напряжения. Если оно находится в допустимых пределах, напряжение на входах элемента DD1.3 ниже, а на входах элемента DD2.1 выше порога их переключения. Уровни на обоих входах элемента DD2.3 высокие, а на его выходе — низкий, дающий возможность всем другим узлам блока работать описанным выше образом

При напряжении в сети меньше допустимого элемент DD2.1 изменит состояние. Логический уровень на его выходе станет высоким, такой же будет и на выходах элементов DD2.3, DD2.4. Светодиод HL3 зажжется, а транзистор VT1, открытый напряжением, поступающим на его базу через резистор R19, разрядит конденсатор С2, чем заблокирует компрессор. С восстановлением нормального напряжения светодиод HL3 погаснет, транзистор VT1 будет закрыт и через необходимое для зарядки конденсатора С2 время будет разрешена работа терморегулятора.

При напряжении в сети, превышающем допустимое, низкий уровень на выходе элемента DD1.3 приведет к установке высокого на выходах элементов DD1,4 и. DD2.3. Далее все происходит так же, как при понижении напряжения, только вместо светодиода HL3 светится HL2.

Значения сетевого напряжения, при которых срабатывает защита, рекомендуется установить равными 242 (подстроечным резистором R5) и 187В (подстроечным резистором R6). Перерыв в подаче электроэнергии блок воспримет как недопустимое понижение напряжения. Важно, чтобы повторное включение компрессора было запрещено, если длительность перерыва превысила требующуюся для его остановки. Однако реакция не должна быть и слишком быстрой — возрастет вероятность ложных срабатываний (например, вызванных включением в ту же сеть мощных электроприборов).

Время срабатывания описываемого устройства при скачкообразном уменьшении напряжения в сети — приблизительно 65 мс — складывается из требующегося на разрядку конденсатора С1 до напряжения, соответствующего допустимому минимуму, и времени разрядки конденсатора С2 через открывшийся транзистор VT1. Время реакции на скачкообразное повышение напряжения в сети меньше — 25...40 мс. Оно расходуется на дозарядку конденсатора С1 до установленного порога и разрядку конденсатора С2.

3.2 Конструкция и детали

Все элементы блока управления, за исключением реле К1, переменных резисторов R16 и R20, терморезистора RK1 и плавкой вставки FU1, размещены на односторонней печатной плате.

Конденсаторы С4, С5 — КМ-6 или другие керамические, остальные — оксидные импортные, причем конденсатор С2 — серии LL (с малым током утечки). Допустимое напряжение конденсаторов С1 и С6 (25 В) выбрано с запасом на случай аварийного повышения напряжения сети.

Подстроечные резисторы R5 и R6 — СП4-1, постоянные — МЛТ. Переменные резисторы R16 и R20 — СПЗ-12 с линейной (А) зависимостью сопротивления от угла поворота вала. Главным критерием в пользу выбора именно этих резисторов стало то, что резьба на их крепежной втулке такая же, как у штатного терморегулятора холодильника.

Светодиоды HL1—HL3 — красного, a HL4 и HL5 — зеленого цвета свечения. Кроме указанных на схеме, подойдут и другие светодиоды, в том числе отечественного производства, подходящих размеров и цвета свечения. Микросхему КР140УД608А можно заменить на КР140УД608Б или на КР140УД708.

Трансформатор Т1 следует выбирать небольшой высоты, чтобы его можно было разместить в приборном отсеке холодильника (см. ниже). Автором применен готовый трансформатор диаметром 40 и высотой 28 мм на тороидальном магнитопроводе со вторичной обмоткой на 12В при токе 0,3А. Из серийно выпускаемых подойдут, например, трансформаторы ТП-321 -5 и ТПК2-22.

Следует учитывать, что в аварийном режиме напряжение в сети иногда возрастает до 380 В. Так бывает, например, при обрыве нулевого провода магистрального кабеля. Если трансформатор Т1, не выдержав такого напряжения, выйдет из строя, это не приведет к нежелательному в данной ситуации включению дорогостоящего компрессора. Уберечь трансформатор от возгорания, призвана плавкая вставка FU1 (ВП1-1). На ее качество следует обратить особое внимание и ни в коем случае не заменять суррогатной.

Терморезистор — ММТ-1 или ММТ-4. Если его номинальное сопротивление отличается от указанного на схеме, необходимо во столько же раз изменить номинал резистора R12. Однако применять терморезистор сопротивлением более 3.. .4 кОм не стоит, это ухудшит помехозащищенность терморегулятора.

Реле К1 — РП-21-004 с обмоткой на 24В постоянного тока. Проверка показала, что для его срабатывания достаточно и 12В, а при напряжении 16В реле работает вполне надежно. Можно применить и другое реле, например, РЭНЗЗ. При подборе замены следует обратить особое внимание на способность контактов реле выдержать пусковой ток компрессора, достигающий нескольких ампер.

Смонтированную печатную плату и реле К1 размещают внутри служебного отсека в верхней части холодильника. Соединенные параллельно контакты реле подключают взамен основной контактной группы штатного терморегулятора. Его вторую контактную группу, предназначенную для выключения холодильника на длительное время, заменяют перемычкой. Теперь холодильник можно отключить от сети только одним способом — вынув сетевую вилку из розетки. По мнению автора, это обеспечивает наибольшую электробезопасность при профилактических и ремонтных работах.

В унифицированной передней панели отсека предусмотрены отверстия для двух терморегуляторов. Однако второй имеется только в двухкомпрессорных холодильниках, в обычном однокомпрессорном здесь удобно установить переменный резистор R20. Переменный резистор R16 устанавливают на место удаленного штатного терморегулятора.

В передней панели служебного отсека придется просверлить еще пять отверстий, в которые войдут смонтированные на плате блока управления светодиоды. Рядом с ними на панель можно нанести пояснительные надписи.

Выводы первичной обмотки трансформатора Т1 (один из них — через впаянную в разрыв провода плавкую вставку FU1) соединяют с сетевыми проводами, идущими в холодильнике к лампе-индикатору включения.

Экранированный провод, соединяющий датчик температуры — терморезистор RK1 — с платой блока управления, помещают в изоляционную, например, полихлорвиниловую трубку и прокладывают по трассе удаленной металлической трубки сильфона штатного терморегулятора. Сам терморезистор устанавливают внутри холодильной камеры там, где заканчивалась трубка сильфона. Он должен быть хорошо изолирован и защищен от влаги и инея.

3.3 Настройка

Налаживание блока управления начинают с регулировки узла контроля сетевого напряжения. Для этого с помощью регулируемого автотрансформатора (ЛАТР) понижают напряжение до 187В. Вращая движок подстроечного резистора R6, добиваются неустойчивого свечения («мигания») светодиода HL3. Затем повышают напряжение до 242В и аналогичным образом регулируют подстроечный резистор R5, ориентируясь на состояние светодиода HL2. После регулировки движки подстроечных резисторов следует законтрить нитрокраской.

Далее, отключив блок от сети, переводят переменный резистор R16 в положение минимального, a R20 — максимального сопротивления. Устанавливают (с помощью ЛАТР) сетевое напряжение равным 220В и включают блок. Должны зажечься светодиоды HL1 и HL5, спустя приблизительно 5 мин светодиод HL1 должен погаснуть. Продолжительность его свечения и блокировки пуска компрессора при необходимости изменяют, подбирая резистор R2.

Для облегчения дальнейшей регулировки входы элемента DD1.1 (выводы 8, 9) временно соединяют перемычкой с цепью +9 В, например, с выводом 14 микросхемы DD1. Терморезистор RK1 погружают в тающий лед. После стабилизации его температуры плавно увеличивают сопротивление переменного резистора R16, добиваясь срабатывания реле К1, зажигания светодиода HL4 и погасания HL5. Обратное переключение должно произойти при небольшом уменьшении сопротивления резистора R16.

Гистерезис (разница положений движка переменного резистора R16 при срабатывании и отпускании реле) должен расти с уменьшением сопротивления переменного резистора R20. По окончании проверки ранее установленную временную перемычку удаляют.

Перед включением холодильника с новым блоком управления движки переменных резисторов R16 и R20 устанавливают в средние положения. Дав холодильнику поработать достаточное для стабилизации температурного режима время, следует убедиться, что иней, образующийся на задней стенке холодильной камеры во время работы компрессора, оттаивает в паузе. Если этого не происходит, нужно переменным резистором R20 увеличить гистерезис.

Среднюю температуру в камере изменяют переменным резистором R16. Если с помощью переменных резисторов нужного температурного режима добиться не удается, следует подобрать резисторы R14 и R15.

В некоторых холодильниках предусмотрено автоматическое оттаивание морозильной камеры — через каждые 8...10 ч работы автоматика принудительно отключает компрессор на некоторое время, в течение которого работают специально установленные нагревательные элементы. В этом режиме компрессор не работает даже при сработавшем реле К1 и горящем светодиоде HL4. Подобную ситуацию не следует путать с возникающей при срабатывании теплового реле защиты двигателя компрессора, которую сопровождают те же признаки. Отличить “плановое” отключение компрессора от аварийного довольно просто. В последнем случае установленный в морозильной камере вентилятор продолжает работать (при закрытой двери).

Блок можно устанавливать и в компрессорные холодильники других моделей, изменив с учетом их особенностей размещение термодатчика, органов регулировки и индикации, а при необходимости и размеры печатной платы.

Удалив элементы терморегулятора — терморезистор RK1, микросхему DA2, диод VD3, резисторы R12—R16, R20, R21, конденсаторы С4, С5 — и соединив левый по схеме вывод резистора R23 с выходом элемента DD1.2, блок можно использовать для защиты любых электроприборов от колебаний сетевого напряжения.

4.1. Описание конструкции холодильника

Устройство холодильника-морозильника. Холодильник-моро­зильник «Stinol-104» КШТ-305 (NF3304T) трехкамерный (см. таблицу 1) и состоит из холодильной, морозильной и вы­движной (для хранения овощей и фруктов) камер.

Общий вид холодильника-морозильника приведен на рисунке 1 Морозильная камера (МК), расположенная в верхней части холодильника, оборудована системой «без инея» (NoFrost) с циркуляцией холодного воздуха и автоматическим оттаиванием испарителя. Холодильная камера (ХК) охлаждается от испарителя.

Рисунок. 1 Холодильник КШТ-305

1— панель управления; 2—аккумулятор холода; 3— ванночки для льда; «/—отделение для замораживания свежих продуктов; 5—плафон с лампой; 6—полки холодильной камеры; — отделение для парного мяса;8— рычажок для регулирования температуры в камере для фруктов и овощей; 9—третья выдвижная камера для хранения овощей и фруктов; 10, 12, 13— полки панели двери; 11—подвижный упор; 14— съемная емкость; 15 — индикатор температуры

Под холодильной камерой находится выдвижная камера-кон­тейнер для хранения овощей и фруктов, охлаждение которой осу­ществляется благодаря попаданию в нее холодного воздуха через отверстие в задней части холодильной камеры и эжекции его обратно в холодильную камеру через дефлектор, расположенный в нижней передней части холодильной камеры. Холодильник вы­полнен в виде прямоугольного теплоизолированного шкафа.

Корпус холодильника состоит из наружного металлического панельного типа и внутреннего (из ударопрочного полистирола) шкафов. Пространство между шкафами заполнено теплоизоля­цией — пенополиуретаном (ППУ), которая жестко соединяет между собой наружный и внутренний шкафы, превращая их в неразборный моноблок.

Дверные панели также заполнены теплоизоляцией — пенопо­лиуретаном.

Передний проем шкафа закрывается тремя дверями. Плотное прилегание дверей обеспечивается с помощью магнитных уплот­нителей, закрепленных на внутренней панели дверей.

Двери холодильной и морозильной камер представляют собой неразборные моноблоки, раздельная замена отдельных конструк­тивных элементов дверей (кроме съемных сервировочных при­надлежностей) невозможна.

Дверь контейнера для хранения овощей и фруктов, также «запененную» пенополиуретаном (ППУ), можно отделить от уп-лотнительной прокладки и самого контейнера.

Охлаждение камер холодильника осуществляется холодиль­ным агрегатом, выполненным по двухиспарительной схеме аналогично холодильнику «Stinol-101».

Испаритель холодильной камеры, выполненный из медной трубки, закреплен и запенен ППУ между задними стенками на­ружного и внутреннего шкафов. Такая конструкция делает его несъемным, однако химические особенности материала трубки испарителя — меди делают утечку из-за коррозии маловероятной.

Испаритель радиаторного типа морозильной камеры 22 (см. рисунок 2) является основным элементом системы охлажде­ния «без инея» («NoFrost»).

Рисунок 2 Морозильная камера холодильника-морозильника « Stinol -104» КШТ-305:

1— электродвигатель; 2 — направляющая планка; 3 — прокладка электродвигателя; 4— пере-городная камера; 5— ось; 6— крыльчатка электровентилятора; 7, 11 — винты самонарезные; 8—верхний ящик испарителя; 9 —тепловое реле электронагревателя испарителя; 10 — теп­ловое реле включения вентилятора; 12— нижний ящик испарителя; 13— электронагреватель поддона испарителя; 14 — изоляционная обшивка; /5—обшивка сепаратора; 16— выключа­тель; /7— футляр; 18— крышка соединительная; 19 — таймер; 20— крышка; 21 — направ­ляющая обшивка сепаратора; 22— испаритель морозильной камеры; 23 — электронагреватель испарителя; 24 — скоба

Для обеспечения циркуляции возду­ха между ребрами испарителя и морозильной камерой в верхней части ее за испарителем находится электровентилятор с крыль­чаткой б, засасывающий воздух из камеры через панель возврата воздуха 5 (рисунок 3). На испарителе закреплен электронагрева­тель (сопротивление оттаивания испарителя) 23 (см. рисунок 2), который автоматически через 10...12 ч работы компрессора холо­дильного агрегата, обслуживающего МК, включается, вызывая разогрев и оттаивание испарителя. Автоматическое оттаивание обеспечивается таймером 19, реле термозащиты 9 и электрона­гревателем поддона каплепадения 13. Последний обеспечивает стекание растаявшей влаги в дренажную систему МК. Снизу, под блоком воздухоохлаждения, находится эвтектический акку­мулятор холода, сглаживающий колебания температуры в МК, вызванные цикличной работой его холодильного агрегата, и ока­зывающий

прямое воздействие на охлаждаемые продукты.

1— шкаф; 2— ванночка для пищевого льда; 3—направляющая крышки; 4— аккумулятор холода; 5—панель возврата воздуха; 6—винт самопарезноп; 7—направляющая боковой крышки:8 —верхняя дверца; 9— направляющая; 10— боковая панель; 11—поддон; 12 — крышка поперечины; 13— панель; 14— противоконденсатный электронагреватель; /5 — нижняя навеска; 16— болт; 17—боковая панель; 18—накладка; 19— прокладка; 20 — прижим; 21 —боковой упор; 22— поперечина; 23 — декоративная планка; 24 —декоративная пластина; 25 — решетка

Компрессор 9 (рисунок 4) холодильного агрегата расположен на металлической траверсе 11 в машинном отделении в задней части шкафа. На задней стенке шкафа закреплен конденсатор 4. Роль дросселирующего устройства играет капиллярная трубка внутренним диаметром 0,71 мм. Наличие такого элемента в схеме агрегата делает его чувствительным к попавшим во внут­реннюю систему влаге и другим загрязнениям. В агрегате для очистки и осушки его системы предусмотрен фильтр-осушитель. Однако при значительных количествах влаги и загрязнений, по­павших в систему (при утечках фреона на стороне всасывания), установка нового фильтра-осушителя может быть недостаточна.

Рисунок 4 Узел крепления компрессора холодильника- морозильника « Stinol -104»КШТ-305:

1-шкаф; 2-винт самонарезной; 3-крышка холодильника-морозильника; 4-конденсатор; 5-трубопроводдля слива конденсата; 6-винт; 7-ванночка для приема талой воды; 8-прокладка; 9-компрессор; 10-шнур электрический; 11-металлическая траверса; 12-амортизатор; 13-прижим; 14-фильтр-осушитель

По контуру дверного проема МК у холодильников данной модели проложена специальная трубка, по которой теплый хлад­агент подается на конденсатор. Трубка обогревает дверной проем, препятствуя конденсации влаги и примерзанию дверей к шкафу. Эта трубка запенена ППУ.

В холодильной камере на правой ее стороне закреплен блок освещения с лампочкой 20 (рисунок 5) и дверной выключатель 14. В верхней части холодильника на лицевой стороне шкафа расположена панель управления 7. Терморегулятор 8 предназна­чен для управления ХК и МК, а индикаторная зеленая светосиг­нальная лампочка 6 указывает на подключение к электросети каждой из камер.

Рисунок 5 Пульт управления холодильником « Stinol – 104» КШТ-305

1-шкаф; 2-самонарезной винт; 3-пластина; 4-основание панели управления; 5-верхняя навеска двери; 6- светосигнальная лампочка; 7-панель управления; 8-терморегулятор; 9-ручка терморегулятора; 10-трафаретный профиль; 11-боковая пластина; 12-центральпая навеска; 13-планка; 14-дверной выключатель; 15-футляр; 16-блок освещения; 17,23-проьки; 18-патрон; 19-крышка плафона; 20-лампочка; 21-плафон; 22-нижнее основание холодильника-морозильника; 24-ьолт; 25-заглушка; 26-винт; 27-нижняя опорная пластина

Оттаивание в холодильной камере происходит автоматически: во время нерабочей части цикла работы холодильника вода по дренажной системе выводится наружу и испаряется.

Электрическая схема хо­лодильника-морозильника

« Stinol - 104» КШТ-305.

Электрическая схема (рисунок 6) обеспечивает работу холо­дильника в полностью автоматическом режиме. При замыкании цепи терморегулятора ТН1 напряжение подается на контакты 2 — 3 таймера TIМ, через них — в электроцепь компрессора С01, электродвигателя вентилятора MV , электродвигателя тайме­ра М. Компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента в систе­ме холодильного агрегата и снижение температуры испарителей МК и ХК.

Рисунок 6 Электрическая схема хо­лодильника-морозильника « Stinol - 104» КШТ-305:

L— сеть; N — нейтральная фаза; TH 1— терморегулятор холодильного отделения; RH 1 — тепловое реле компрессора; RA 1 — пусковое реле компрессора; SLI — сиг­нальная лампа сети; ILI — выключатель лампы; LI — лампа холодильного отделе­ния; ТR1 —тепловое реле включения вен­тилятора; TR 2 — тепловое реле электрона­гревателя испарителя; IMV — выключатель вентилятора; MV — илектродвигатель вен­тилятора; R1— электронагревательподдо­на испарителя; R 2 — электронагреватель испарителя; ТУ —тепловой плавкий предохранитель; СО1 — компрессор; R 3 — Противоконденсатныйэлектронагреватель; М— электродвигатель таймера; TIM — таймер

При снижении температуры испарителя МК до -10 "С реле TR 1 (замедлитель вращения крыльчатки вентилятора) 10 (см. рисунок 2), закрепленное на испарителе, включает электро­двигатель вентилятора, который обдувает ребристый испаритель и подает воздух в МК, тепловое реле Т R 2 также замыкается, обеспечивая включение электродвигателя М таймера, который начинает отсчет времени работы компрессора.

Таймер Т1М через определенный отрезок времени работы ком­прессора (8...10 ч) отключает электродвигатели компрессора, вен­тилятора, таймера и включает электронагревательные сопротивле­ния R 2 (оттаивания испарителя) и R 1 (нагревателя поддона испа­рителя). Если контакты терморегулятора ТН1 замкнуты, идет процесс оттаивания слоя инея с испарителя МК. При достижении испарителем температуры 10 °С реле TR 2 отключает электрона­гревательные сопротивления Rl , R 2 и обеспечивает по электри­ческой цепи ТН1,Т1М, R 2, М, RH1, СО1, RA 1 работу электродви­гателя таймера. Контакты таймера переключаются, при этом от­ключаются нагревательные сопротивления R 1 и R 2 и включаются цепи электродвигателей компрессора, вентилятора и таймера. Контакты реле TR 1 и TR 2 при этом разомкнуты. Начинается ох­лаждение испарителя МК, через некоторое время срабатывает реле TR1, включается электродвигатель вентилятора. При откры­вании двери МК выключатель IMV отключает вентилятор.

Если по какой-либо причине температура испарителя МК достигает 60 С, то расплавляется термопредохранитель TF , рас­положенный в одном корпусе с тепловым реле электронагревате­ля испарителя TR 2, и вся электросхема, обеспечивающая работу холодильного агрегата, отключается, кроме R 3 (нагреватель пере­городки ХК и отделение для хранения фруктов и овощей).

Противоконденсатный электронагреватель 14 (см. рисунок 3). предотвращающий образование конденсата, постоянно прогрева­ет поперечину между холодильной камерой и выдвижной каме­рой для хранения фруктов и овощей.

5. Технологическая часть.

5.1 Технологические основы производства и ремонта

компрессионных герметичных агрегатов.

5.1.1 Основные требования к производству и ремонту агрегатов.

Производство и ремонт холодильных агрегатов компрессионного типа отличаются значительной технологической сложностью но сравнению с ремонтом другихэлектробытовых изделий. Сложность производства и ремонта таких агрегатов объясняется необходимостью тщательного обезвоживания всех материалов, деталей и изделий, входящих в герметичную систему агрегата, обеспечения надежной герметизации, удаления воздуха из агре­гата и пр. При этом следует учитывать, что эффективно выполнить некоторые технологические операции в условиях ремонта намного сложнее, чем в условиях производства (например, осушка агрегата).

Разбирать и собирать герметичные агрегаты можно только при помощи сварки и паяния. Поэтому все предшествующие операции должны быть исполнены высококачественно, чтобы не било надобности в распайке и разрезке агрегата для его исправления.

В холодильных агрегатах по сравнению с другими электробытовыми изделиями намного сложнее определять неисправности. Объясняется это отсутствием у них внешне видимых движущихся частей, неисправность которых могла бы быть легко обнаружена, а также тем, что нарушение работоспособности холодильного аг­регата связано с отклонениями в происходящих в нем термодинамических процессах.

К основным условиям, определяющим качественное изготовление и ремонт компрессионных герметичных агрегатов, следует отнести следующие:

1) обеспечение тщательной чистоты и антикоррозионной защиты всех деталей, входящих в агрегат;

2) обеспечение прочности соединений;

3) надежную герметизацию агрегата;

4) тщательную осушку всех узлов и деталей, входящих в агрегат;

5) полное удаление воздуха из агрегата;

6) тщательную электроизоляцию токопроводящих частей;

7) большую точность изготовления и высокую чистоту обработки трущихся поверхностей деталей компрессора , а также обеспечение оптимальных зазоров и натягов при сборке компрессора.[5]

Список литературы.

1. Холодильная техника и технология: Учебник под ред. А.В.Руцкого.-М.:ИНФРА-М,2000.-286 с.-(Серия «Высшее образование»).

2. Свердлов Г.З., Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Пищевая промышленность,1978 – 264 с.

3. Основы холодильной техники и холодильной технологии: Мещеряков Ф.Е.-М., 1975-изд. «Пищевая промышленность», 559 с.

4. Якобсон В.Б. Малые холодильные машины. – М.: Пищевая промышленность,1977. – 368 с.

5. Зеликовский И.Х., Каплан Л.Г.Малые холодильные машины и установки: Малые холодильные установки. – 2-е изд., перераб и доп. – М.: Пищевая промышленность,1979.–448 с.

6. Кондрашова Н.Г., Лашутина Н.Г. Холодильно-компрессорные

машины и установки. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа,1984 – 335 с.

7. Лепаев Д.А. Бытовые электроприборы. – М.: Легкая индустрия,1979 – 336с.

8. Лесников В.В. Бытовые компрессионные холодильники (методическое указание по дисциплине «Бытовые машины и приборы») Уфа 1998-47с.

9. Доссат Р.Дж. Основы холодильной техники.

Пер. с англ. – М.: Легкая и пищевая промышленность,1984 – 520 с.

10. Вейнберг Б.С. Вайн Л.Н. Бытовые компрессионные холодильники. – М.: Пищевая промышленность ,1972. – 272 с.

11. Ресурсы Internet