Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время оснащенность населения нашей страны бытовыми компрессионными холодильными машинами достигла высокого уровня. Несмотря на постоянное,- совершенствование основных показателей качества холодильников, морозильников и комбинированных холодильников-морозильников, энергетические затраты на производство холода в быту остаются высокими.
Дальнейший рост энергопотребления обусловлен тенденциями развития бытовой холодильной техники, направленными- на увеличение внутренних объемов камер, расширение функциональных возможностей и создание моделей .ропического исполнения, предназначенных для эксплуатации при повышенных температурах окружающей среды. Совокупность перечисленных факторов и значительных потерь в основных термодинамических процессах холодильного агрегата является причиной низкой энергетической эффективности бытовых холодильников. В этих условиях проблема повышения их энергетической эффективности является актуальной и имеет важное практическ -> значение.
Одним из наиболее значимых конструктивных элементов, определяющих энергетические показатели холодильника, является герметичный компрессор. Применяемые в кастояшл j ' время герметичные хладоновые высокооборотные компрессоры тк~а ХКВ имеют сравнительно низкие теплоэнергетические характеристики, обусловленные несовершенством их конструктивного исполнения и высоким температурным уровнем. Используемые для снижения темпераг'пного уровня компрессора системы охлаждения недостаточно эффективны, а их влияние- на температурно - энергетические показатели холодильного агрегата практически не изучено.
Повышение технического уровня бытовых холодильников связано с дальнейшим проведением комплекса теоретических и экспериментальных исследований рабочих процессов холодильных агрегатов с системами
-4-охлаждения компрессора и выбором метода повышения степени их термодинамического совершенства. Решение указанной задачи связано с создание .і ночых конструктивных решений холодильных агрегатов с системами охлаждения компрессора. Реализация выбранного направления повышения энергетических показателей бытовых холодильников, в том числе тропического исполнения, f применением в качестве рабочего вещества хладагентов R 12, R 701 и озоноб ^опасного хладагента R 134а, предъявляет дополнительные требования к теоретическим, экспериментальным исследованиям, конструктивным разработкам и определяет научную новизну и знг 'имость работы.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей диссертационной работы является разработка метода повышения энергетической эффективности бытовых холодильников на основе исследования. рабочих процессов и совершенствования конструктивных реик лий агрегатов с системами охлаждения компрессора жидким холодильным агентом под давлением конденсации.
В соответствии с целью работы были поставлены и решены следующие основные задачи исследований:
- проведение теоретических исследований, направленных на по
вышение степени термодинамического совершенства цикла холодильного
агрегата путем промежуточного охлаждения компрессора;
- изучение влияния интенсивности охлг кдения на рабочие процессы
и теплочнергетические характеристики компрессора, холодильного агрегата
и холодильника;
установление критериев, определяющих эффективность систем охлаждения герметичных компрессоров;
эк периментальный выбор эффективной системы охлаждения компрессора, работающего на перспективных хладагентах R 701 и R 134а;
создание измерительных средств и разработка методик исследования компрессора с системами охлаждения, холодильного агрегата и
-5-холодильн'ика;
- определение температурно-энергетических показателей холодильного агрегата и холодильника с предложенной системой охлаждения компрессора;-
выполнение производственной апробации и внедрение результатов работы.
Объект исследований. В качестве объекта исследований выбран холодильник с двухиспарительнои системой охлаждения "Минск-15" КШД 260 П.
Методика исследований. При выполнении работы применены теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические исследования прове„ены с использованием теории термодинамики, теплообмена, гидродинамики. Экспериментальные исследования осуществлены на оригинальных стендах на основе разработанных методик исследования рабочих процессов и теплоэнергетических характеристик компрессора с различными системами охлаждения, температурно-энергетических показателей холодильного агрегата и холодильника. Теоретические расчеты и обработка экспериментальных результат1"1, выполнены с применением ЭВМ, оценки- погрешностей результатов осуществлена методами математической статистики. Достоверность полученных результатов подтверждена протоколами и актами испытаний, проведенных ла производственных предприятиях.
Научная новизна. Разработан и обоснован метод повышения энерге-ти' гской эффективности бытовых холодильников, основанный на применении циклически повторяющихся процессов кипения и конденсации холодильного агента под давлением нагнетания в нескольких последовательно соединенных системах охлаждения компрессора. Установлено, что интенсивный отвод теплоты от герметичного компрессора в цикле холодильного агрегата не приводит процесс сжатия к изотермическому. Исследовано влияние промежуточного охлаждения на повышение показа-
-6-телей качества компрессоров, температурно-энергетические характеристики холо"чльных агрегатов и холодильников, предназначенных для эксплуатации в условиях умеренного и тропического климата при применении в качестве рабочего вещества хладагентов R 12, R 701 и R 134а. Предложены критерии оценки эффективности систем охлаждения герметичных компрессоров. Разработаны методики и созданы технические средства для исследования рабочих процессов и теплоэнергетических параметров компрессоров с различными системами охлаждения и холодильных агрегатов. Новизна технического решения по конструкции калориметрического стенда защищена авторским свидетельством на изобретение ( А.с. N 1054571 ).
Практическая ценность. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны конструктивные решения холодильных агрегатов с эффективными системами охлаждения компрессора, новизна которых защищена авторскими свидетельствами на изобретения ( А.с. N 951025, 1000693 ).
Предложены зависимости для расчета критериев эффективности различных систем охлаждения компрессора, позволяющие осуществлять обоснованный выбор оптимальных конструктивных решений.
Разработаны алгоритмы и программы расчета объемных и энергетических показателей герметичных компрессоров с системами охдаждегия, учи ывающие реальные термодинамические свойства применяемых холодильных агентов.
Созданы и внедрены в производство технические средства и методики испытаний герметичных компрессоров, холодильных агрегатов и холодильников. Использование созданных стендов и методик экспериментальных исследований позволяет производить достоверную оценку эффективности применения систем охлаждения компрессора и их влияния на энергетнческ показатели бытового холодильник..
Реализация результатов работы. . Основные результаты диссер-
-7-тационной» работы внедрены и испотьзуются на Мажейкском заводе компрессоров, КНПО "Веста", АМО "ЗИЛ". Внедрение результатов исследований привело к повышению энергетической эффективности, надежности и долговечности герметичных компрессоров и бытовых холодильников. Годовой экономический эффект составил соответственно 504800 рублей в ценах 1990 года.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждены и получили положительную оценку на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Государственной академии сферы быта и услуг в 1978-1993 годах, на НТС Киевского научно-производственного объединения "Bet га" в 1987-1992 годах, на НТС Мажейкского завода компрессоров в 1981, 1986, 1991 годах.
Созданные в ходе выполнения диссертационной работы экспериментальные образцы компрессоров с системами охлаждения, холодильных агрегатов и холодильников экспонировались на выставках "Служба быта-Ы", "НТТМ-85", "НТП-85", "НТТМ-86"; "НТТМ-87" ВДНХ СССР.
За проведенные теоретические экспериментальные исследования, разработку технических решений и методических рекомендаций по повышению энергетической эффективности герметичных компрессоров и бытовых холодильников, создание экспериментальных стендов с расширенными функциональными возможностями авт<;г данной работы награжден золотой, серебряной и бронзовой медалями ВДНХ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, получено 5 авторских свидетельств на изобретения.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов. В приложениях приведены программы и фрагменты расчетов на ЭВМ объемных, энергетических и теплоэнергетических показателей герметичных компрессоров, холодильных агрегатов, холодильников, акты внедрения, расчеты экономической эффективности и
-8-протоколы испытаний.
