Работа № 5 Испытание бытового холодильника

Введение.Искусственный холод широко применяется в различных отраслях промышленности, в сельском хозяйстве ( например, для ох­лаждения мясомолочных продуктов, помещений ),строительном деле при строительстве подземных железных дорог, при проходке шахт ), в медицине, в быту и т.д.

Достижение температуры в каком-либо помещении или у какого-либо тела ниже окружающей среды и непрерывное поддержание этой темпера­туры осуществляется в холодильных установках. Для этого необходимо отнимать тепло от тела, имеющего более низкую температуру, и пере­давать это тепло в окружающую среду с более высокой температурой.

Рис. 1. Схема паровой компрессорной холодильной установки:1 – компрессор; 2 – кондиционер; 3 – дроссельный клапан; 4 – испаритель

Рис. 2. Теоретический цикл компрессионной холодильной установки

Теоретически цикл холодильных установок является обратным цик­лом Карно. В реальных условиях из-за трудностей, связанных с осу­ществлением цикла Карно, его не применяют.

Для получения искусственного холода применяются различные уста­новки, а именно: компрессионные, пароэжекторные и абсорбционные. В настоящее время наибольшее распространение получили компрессион­ные холодильные установки. По роду работающих в них холодильного агентов они делятся в свою очередь на воздушные и паровые; в последних рабочим телом или холодильным агентом являются пары различ­ных жидкостей, кипящих при низких температурах.

Холодильное действие происходит в то время, когда эти жидкости (холодильный агент) испаряются и отнимают при этом от окружающей среды теплоту, необходимую для парообразования. Во время парообра­зования, а следовательно, и отнятия теплоты температура самого хо­лодильного агрегата остается постоянной.

Наибольшее распространение в качестве холодильного агента полу­чили аммиакNH₃и фреоны - фторохлоропроизводные углеводорода ти­паС_mH_xF_yClz_.Из фреонов чаще всего применяются дихлордифторматанСF₂Cl₂(фреон-12), хлорметилCH₃Clдр. Достоинством фреонов является низкие температуры в конце сжатия и при его затвердевании. В зависимости от химического состава температура кипения фреонов колеблется в широком интервале, что позволяет использовать их в хо­лодильной технике для различных целей.Ввоздушных компрессионных холодильных установках, холодильным агентом в которых является воздух, понижение температуры рабочего тела происходит при его расширении с производством внешней работы. При таком расширении, особенно в условиях адиабатного процесса, температура рабочего тела значительно может снизиться. Преимуществом воздушной компрессионной холодильной установки является распространенность и безвредность рабочего тела (воздуха). Основным недостатками этой установки, из-за которых они в настоящее время не при­меняются, являются низкие значения холодильного коэффициента и сложность конструкции вследствие необходимости иметь специально конструктивно сложный расширительный цилиндр.

Ограничимся рассмотрением цикла паровой компрессионной холодиль­ной установки, которые в настоящее время получили наибольшее приме­нение.

На рис. 1 приведена простейшая схема паровой компрессионной холодильной установки и на рис. 2 - теоретический цикл компрессионной холодильной установки в РVиТSдиаграммах.

Компрессор 1 засасывает влажный пар холодильного агента из испари­теля 4 (рефрижератора) и сжимает его адиабатно (линия 1-2). В кон­це сжатия может. быть как сухой, так и перегретый пар. Сжатый холо­дильной агент поступает в конденсатор 2 (охладитель), где пары кон­денсируются в жидкость, передавая теплоq₁при постоянном давлении (линия 2-2-3) до превращения в кипящую жидкость с температуройТ_к. Из конденсатора холодильный агент (кипящая жидкость) проходит че­рез дроссельный клапан 3, превращается во влажный пар более низко­го давления и температуры. При этом происходит частичное испарение жидкости. Этот процесс дросселирования, как необратимый и на диаграмме изображен условно (линия 3-4). Энтальпия до и после дросселивания одинаковы; давление и температура понижаются. В зависимости от степени открытия дроссельного клапана в испаритель поступает оп­ределенное количество холодильного агента в соответствии с заданной холодопроизводительностью.

После дросселя холодильный агент поступает в охлаждаемое помещение (испаритель) - 4, где при неизменном давлении и температуре (линия 4-1) расширятся и подсушивается, отнимая тепло q₂от по­мещения (холодильной камеры - 4). Холодильный агент с состоянием в точке 1 засасывается компрессором 1 и цикл повторяется.

Количество тепла q₂ отнимаемого от охлаждаемого помещения, равное полученному теплу однимкгхолодильного агента в испарителе, называется холодопроизводительностью и графически изображаются в диаграмме площадью 1-1-4-4- , (в определенном масштабе).

Автоматически записывается:

Абсолютная величина тепла q₁, отдаваемого одним кг холодильного агента в конденсаторе, равна:

т.к. i₃=i₄(дросселирование) и графически на диаграммеТS тепло и отображаются площадью 3-3-2-2-1-3 ( в масштабе).

Тепло, эквивалентное затраченной работе на 1 кг холодильного агента, равно:

Уравнение (1) показывает, что работа, затрачиваемого в холодильной установке, равна работе сжатия холодильного агента в идеальном компрессоре.

Если энтальпию в точке 5 принять за нуль, то вТS-диаграмме энтальпияi₂изображается площадью 5-5-1-1-5 и энтальпияi₁изобра­жается площадью 5-5-3-2-2-1-5 (в масштабе), а тепло, эквивалентное затраченной работеl_ц =i₁ - i₂изображается (в масштабе) площадью 5-3-2-2-1-5.

Степень термодинамичного совершенства работы холодильной установки оценивается холодильным коэффициентом - .

Цель проведения работы. Знакомство с устройством и принципом работы холодильной установки и методами оценки его эффективности.

Объект испытаний. Бытовой холодильник с парокомпрессорной холодильной установкой «ЗИЛ-МОСКВА».

Описание бытового холодильника «ЗИЛ-МОСКВА» и его краткие технические данные.

Шкаф холодильника цельнометаллический, сварной конструкции. Внутри шкафа находится холодильная камера/между стенками наружного шкафа и холодильной камеры находится слой теплоизоляционного мате­риала, предотвращающего проникновение в камеру тепла извне. Охлаждение холодильной камеры и находящихся в ней пищевых продуктов осуществляется холодильным агрегатом. Холодильный агрегат герметического компрессионного типа, рассчитан на многолетний период работы. Он состоит из поршневого компрессора и, однофазного электродвигателя переменного тока, конденсатора, испарителя, системы трубопроводов, а также включает в себя пусковую защитную и терморегулирующую автоматическую аппаратуру.

Компрессор и электродвигатель заключены в общий герметический кожух. Все соединения трубопроводов, неразборные. Для уменьшения шума во время работы холодильника кожух электродвигателя и компрес­сора подвешены на пружинах.

Алюминиевый конденсатор прокатно-сварного типа соединен трубо­проводами с одной стороны с нагнетательной линией компрессора, а с другой стороны через специальный фильтр и длинную капиллярную трубку с алюминиевым испарителем (замораживателем). Испаритель соединен проводом с внутренней полостью кожуха компрессора.

Система холодильного агрегата заполнена холодоагентом фреоном-12. Компрессор смазывается специальным маслом залитым в кожух. Холодоагент и масло не меняются в течение всего времени эксплуатации хо­лодильника.

Холодильный агрегат работает следующим образом: компрессор засасывает пары фреона из кожуха компрессора, сжимают их и нагнетает в конденсатор. В конденсаторе пары фреона превращаются в жидкий фреон, который через капиллярную трубу поступает в испаритель. Капиллярная трубка создает необходимый для работы перепад давления между конденсатором и испарителем (выполняет роль дроссельного клапана). Так как давление в испарителе ниже, чем в конденсаторе, поступающий в испаритель жидкий фреон испаряется, отнимая тепло от стенок испарителя и соприкасающегося с ним воздуха. Пары фреона из испарителя отсасываются в кожух компрессора и цикл повторяется. Для поддержания требуемого теплового режима внутри холодильной камеры холодильный агрегат работает периодически, включаясь и выключаясь при помощи автоматически действующего терморегулятора (тер­мостат), который реагирует на изменение температуры стенки испарителя.

Компрессор приводится в действие однофазным электродвигателем переменного тока. Электродвигатель включается пусковым реле, предназначенным для защиты электродвигателя от перегрузок.