Расчет холодопроизводительности холодильного агрегата

      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