автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Научные основы повышения эффективности бытовых холодильников компрессионного типа

На правах рукописи

ПЕТРОСОВ Сергей Петрович

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ КОМПРЕССИОННОГО ТИПА

05.02.13 «Машины, агрегаты и процессы (коммунальное хозяйство и бытовое обслуживание)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-2007

Работа выполнена в ГОУВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса».

Официальные оппоненты:

профессор

доктор технических наук, Жаворонков Александр Иванович

профессор

доктор технических наук, Дарда Игорь Владимирович

доцент

Ведущая организация:

Учреждение «Институт экологии, ресурсосбережения и оборудования сервиса»

Защита диссертации состоится « 16 » марта 2007 г. в 10.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.150.05 в Московском государственном университете сервиса по адресу: 141221, Московская область, Пушкинский район, пос. Черкизово, ул. Главная, 99, ауд. 1207.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета сервиса.

Отзывы и замечания просим направлять по адресу университета.

Автореферат разослан « 12 » февраля 2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.150.05,

доктор технических наук,

ПелевИн Федор Викторович

Пашковский И.Э.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Применение искусственного холода в быту позволяет обеспечить длительное и кратковременное хранение продуктов животного и растительного происхождения, а также рационально организовать питание и снизить затраты труда на ведение домашнего хозяйства. Бытовые холодильные приборы (БХП) являются основными потребителями электроэнергии в быту, на предприятиях сферы обслуживания и др. Современные тенденции развития БХП характеризуются увеличением их внутреннего объема и снижением температур в камерах, что приводит к росту энергетических затрат на производство холода и повышению температурного уровня герметичного компрессора.

Вследствие этого возникает проблемная ситуация, суть которой заключается в необходимости повышения эффективности бытовых холодильников (БХ) при снижении их энергопотребления. В данной диссертационной работе уделяется внимание теоретическим вопросам совершенствования бытовых холодильников компрессионного типа на основе использования модернизированных и принципиально новых конструкций сборочных единиц холодильных агрегатов, позволяющих повысить эффективность БХ.

Анализ исследований в данной области показывает, что решение проблемы, в первую очередь, может быть достигнуто при повышении эффективности теплообменных процессов в испарителе и конденсаторе, улучшении характеристик герметичного компрессора холодильного агрегата при общем снижении теплопотерь шкафа БХП.

Патенты РФ № 2162576, № 2234645 определяют направление совершенствования БХП посредством применения в конструкции холодильного агрегата испарительного конденсатора и постоянно действующего аккумулятора холода (аккумуляционного испарителя). Повышение теплоизоляционных свойств шкафа БХП может быть достигнуто снижением потерь от теплового излучения. Характеристики герметичного компрессора в значительной мере зависят от оптимального функционирования клапанной группы.

Однако в настоящее время теоретические вопросы повышения эффективности БХ компрессионного типа с испарительным конденсатором и аккумуляционным испарителем изучены недостаточно. Отсутствуют теоретические основы процессов теплообмена в такой конструкции БХП и методики расчета конструктивных элементов холодильника. Анализ публикаций по исследованию динамики самодействующих клапанов малых холодильных герметичных компрессоров показывает, что в настоящее время практически отсутствуют конкретные рекомендации по выбору параметров и методам расчета клапанов высокооборотных герметичных компрессоров для БХ.

Решение приведенного выше комплекса вопросов позволит получить научное обоснование повышения эффективности БХ компрессионного типа.

Итак, объективные потребности населения, а также отсутствие у промышленности возможностей для их удовлетворения, явились причиной возникновения научной проблемы - необходимости разработки теоретического обоснования повышения эффективности бытовых холодильных приборов, реализующих процессы, основанные на новых, выходящих за рамки достигнутых, знаниях.

Учитывая суть проблемной ситуации, тема диссертационной работы является актуальной и своевременной и обладает элементами экономической и социальной значимости.

Объектом исследования в данной диссертационной работе является БХ компрессионного типа и его составные элементы.

Предметом исследования являются методы расчета и прогнозирования конструкций основных сборочных единиц бытовых компрессионных холодильников, базирующихся на принципиально новых технических решениях.

Целью диссертационной работы является разработка научных основ повышения эффективности конструкции бытовых холодильников компрессионного типа для создания бытовых холодильных приборов со сниженным энергопотреблением.

Для реализации поставленной цели определены следующие задачи исследования:

1. Анализ современного состояния теории и практики в области технического совершенствования БХ, с точки зрения снижения их энергопотребления;

2. Разработка научных основ повышения эффективности бытовых холодильных приборов путем проведения теоретико-экспериментального исследования конструкции БХ с испарительным конденсатором, включающего:

• теоретическое исследование тепловых процессов в холодильном агрегате с испарительным конденсатором, в том числе:

- математическое моделирование испарительного конденсатора в холодильных агрегатах бытовых холодильников;

- аналитическое решение математической модели для двух и трех зон испарительного конденсатора;

- получение методики оценки влияния охлаждения холодильного агента в конденсаторе на эффективность работы холодильника;

- разработка методов интенсификации теплообмена в испарительном

конденсаторе с использование тепловлагопроводного пористого покрытия;

• разработку методики, измерительных средств и стенда для экспериментального исследования холодильного агрегата с испарительным конденсатором;

• проверку теоретических положений путем экспериментального исследования характеристик холодильного агрегата БХ с испарительным конденсатором.

3 Разработка научных основ повышения эффективности бытовых холодильных приборов путем проведения теоретического исследования конструкции БХ с аккумуляционным испарителем, включающего:

• разработку методики оценки влияния аккумуляционного испарителя на эффективность работы холодильника;

• разработку методики определения технических характеристик аккумуляционного испарителя для БХП;

• разработку методики прогнозирования технических характеристик электродвигателей при изменении режима их работы путём исследования пускового режима компрессора и методики определения энергопотребления БХ с аккумулятором холода;

• разработку методики расчета усиленной теплоизоляции шкафа БХ для обеспечения снижения потерь холода, методики расчета потока тепловой энергии при наличии экрана, расчет числа экранов.

4 Разработка теоретико-экспериментальной методики расчета БХ компрессионного типа с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором (с получением математических моделей холодопроиз-водительности и энергопотребления, позволяющей прогнозировать эти основные потребительские показатели), включающей:

• выбор и разработку экспериментального образца БХП с испарительным конденсатором, аккумуляционным испарителем и усиленной теплоизоляцией, обоснование методики экспериментального исследования;

• экспериментальное исследование БХ с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором с использованием методики рационального планирования эксперимента, включая:

- анализ и исследование факторов процесса получения холода;

- определение, с использованием методики рототабельного планирования второго порядка, оптимальных режимов процесса получения холода в новой конструкции БХ;

• разработку рекомендаций для внедрения и практического использования результатов исследования, включая разработку исходных требований на новую конструкцию БХ и ее экономическое обоснование;

5 Разработка научных основ повышения эффективности клапанов герметичных компрессоров бытовых холодильников, включающих:

• разработку математической модели для расчета рабочего цикла клапанов лепесткового типа высокооборотных компрессоров с кри-вошипно-кулисным механизмом;

• разработку методики исследования влияния параметров клапанного механизма, таких как жесткость, масса пластины, коэффициент давления потока, коэффициент восстановления скорости, коэффициент демпфирования, на эффективность работы компрессора;

• разработку методик, измерительных средств и стендов для экспериментального исследования рабочих процессов и пусковых режимов герметичных компрессоров, определения газодинамических характеристик клапанов;

• проверку теоретических положений путем экспериментального исследования характеристик клапанов лепесткового типа в рабочем процессе компрессора;

• определение значений конструктивных параметров клапанного механизма, обеспечивающих снижение объемных и энергетических потерь в рабочем цикле компрессора и повышение его безотказности.

В диссертационной работе использованы такие методы исследования, как эмпирический и теоретический, а также методы абстрагирования, анализа и синтеза, индукции и дедукции, физико-математического моделирования. Также применены методы статистического анализа, программирования и логической алгоритмизации, методика рационального планирования эксперимента.

Достоверность результатов исследовалия обеспечивается: использованием в качестве теоретической и методологической базы диссертационного исследования фундаментальных трудов отечественных и зарубежных авторов по вопросам исследования процессов в цикле БХ; использованием современных методов исследования, оборудования и приборов для подготовки и проведения экспериментов, применением ПК и пакета специальных и прикладных программ в программной оболочке Windows-98 для обработки полученных результатов; апробацией теоретических выводов и методических рекомендаций на научных конференциях различного уровня, в том числе - международного, а также в опубликованных работах, хорошим совпадением (до 9 %) аналитических и экспериментальных исследований с производственными данными по повышению эффективности работы БХП (5 %).

Научная новизна работы заключается в том, что в ней: -выполнено теоретическое исследование процесса получения холода в БХ новой конструкции - с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором; - показана возможность расчета основных параметров процесса охлаждения и конструкций сборочных единиц агрегата; -разработана методика расчета усиленной теплоизоляции холодильного шкафа;

-выполнен анализ холодильного коэффициента и коэффициента рабочего времени (КРВ) БХ с аккумуляционным испарителем и охлаждением конденсатора испарением; -разработана методика расчета конденсатора и предложена конструкция конденсатора с испарительным охлаждением; -разработана методика определения энергопотребления БХ с аккумуляционным испарителем на основе исследования пускового режима герметичного компрессора при цикличной работе БХГ1; -экспериментально установлены и практически подтверждены математические модели для определения холодопроизводительности и энергопотребления, позволяющие прогнозировать технические характеристики БХ с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсаторм и, тем самым, получать научно обоснованные исходные требования для его проектирования; - разработана методика расчета клапанов лепесткового типа высоко-обротных герметичных компрессоров БХП и выбора их рациональных параметров, обеспечивающих повышение энергетической эффективности и безотказности компрессоров и БХП в целом; -разработаны и подтверждены практически на стендах методики теплоэнергетических испытаний БХП с аккумулятором холода и испарительным конденсатором, холодильных агрегатов с испарительным конденсатором и герметичных компрессоров БХП с исследованием рабочих процессов-в цилиндре и работы клапанного механизма.

Практическая значимость и реализация результатов работы заключается в том, что в ней:

1) предложен ряд конструктивных изменений в БХП, позволяющих снизить их энергопотребление, которые защищены патентами РФ;

2) разработано научное обоснование для расчета новых конструктивных изменений БХП;

3) разработано научное обоснование для формулирования исходных требований на новую конструкцию БХ с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором, защищенную патентом РФ, которое позволит сократить сроки проектирования при создании новой холодильной техники;

4) показан путь создания бытовых холодильников со сниженным энергопотреблением;

5) разработаны технические средства и стенды для экспериментального исследования БХП, холодильных агрегатов БХП и герметичных компрессоров с учетом внесенных в них конструктивных изменений. Результаты работы реализованы на предприятиях Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краёв, Минском заводе «Атлант», что подтверждено 14 актами внедрения и 2 актами производственных испытаний.

Новые расчетные методики, технические средства измерения и стенды реализованы в учебных курсах «Бытовые машины и приборы», «Проектирование бытовых машин и приборов», «Диагностика и сервис бытовых машин и приборов» (3 акта внедрения в учебный процесс).

Результаты диссертации могут быть использованы в научно-исследовательских организациях отрасли как в России, так и за рубежом для повышения эффективности БХП путем снижения их энергопотребления.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены и получили положительную оценку на научно-технических конференциях: межвузовских конференциях ЮРГУЭС (г. Шахты, 1986-2006 гг.), III Международной научно-технической конференции ЮРГТУ, г. Новочеркасск, 2000; Международных научно-техническ их конференциях «Наука -сервису», МГУС (2000, 2001 гг.); Всесоюзной научно-практической конференции «Интенсификация производства и применения искусственного холода», ЛТИХП, г. Ленинград (1986 г.); Межреспубликанских научно-технических конференциях «Научно-технический прогресс в сфере услуг», г. Уфа (1982, 1988, 1990 гг.); научно-технических семинарах МДНТП, г. Москва (1982-1988 гг.); на научно-технических советах Ма-жейкляйского завода компрессоров и Минского завода холодильников «Атлант» (1977, 1979, 1981, 1983 гг.) и конференциях МГУС, МУПК (1984-2000 гг.), расширенном заседании кафедры «Машины и аппараты бытового назначения» ЮРГУЭС (2006 г.).

Материалы диссертации опубликованы в 41 печатной работе, в том числе: 3 монографиях, 1 учебнике, 3 учебных пособиях, 8 авторских свидетельствах и патентах РФ, 26 статьях, тезисах ряда докладов на конференциях различного уровня, в том числе в 5 реферируемых.

Личное участие автора в получении результатов. Основные результаты работы получены автором самостоятельно. Определена цель исследования, проведен обзор и анализ публикаций по теме исследований и поставлены задачи; выбраны методы исследований. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены положения по интенсификации процессов в теилообменных аппаратах холодильного агрегата компрессионного бытового холодильника. Разработаны методики прогнозирования технических характеристик И расчета конструктивных элементов БХП с улучшенными теплоэнергетическими показателями. Разработана методика расчета рабочего цикла высокооборотного компрессора БХ с учетом влияния клапанного механизма на рабочий процесс компрессора. Разработаны и внедрены технические средства, стенды и методики экспериментальных исследований БХП и их составных элементов (холодильного агрегата, герметичного компрессора). Проведена экспериментальная проверка эффективности полученных теоретических положений, направленных на повышение эффективности БХП компрессионного типа. Разработаны новые главы учебных дисциплин.

Основные положения, выводы и рекомендации, выносимые на защиту

1. Научное обоснование для формирования исходных требований на новую конструкцию БХП компрессионного типа с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

2. Методика прогнозирования теплоэнергетических характеристик и расчета конструкции герметичного холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором.

3. Методика расчета и результаты исследования высокооборотных герметичных компрессоров бытовых холодильников с учетом влияния работы органов газораспределения на рабочий процесс компрессора.

4. Технические средства и стенды для обеспечения экспериментальных исследований.

Струстура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, содержащего 189 наименований, и 16 приложений. Объем диссертации составляет 309 страниц текста, включает 97 рисунков и 11 таблиц. Приложения содержат 65 с.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы ее цель и задачи, выбраны объект и предмет исследования, определены направления и методы исследования. Рассмотрены вопросы научной новизны, практической и конструкторской значимости, обоснована достоверность исследований.

В первой главе выполнен анализ современного состояния науки и техники в области технического совершенствования бытовых холодильных приборов.

Краткий анализ современных направлений технического совершенствования БХ показал, что общемировой тенденцией является снижение их энергопотребления при обеспечении требуемой холодопроизводительности. На решение этой задачи направлены усилия ученых и конструкторов бытовой холодильной техники (БХТ) всех стран-производителей.

За основной показатель энергетической эффективности работы холодильника обычно принимают суточное потребление электроэнергии, определяемое из выражения:

Е = 0,024 ■ wigr iQx), кВт-ч/сут. (1)

где W~ мощность, потребляемая компрессором, Вт; QT - внешний тепло-приток в шкаф холодильника, Вт; Qx - холодопроизводительность агрегата» Вт.

С учетом того, что

^ = (2) где с0 - электрический холодильный коэффициент, уравнение (1) можно записать в виде:

Е = 0,024 Шг/е3) (3)

Как видно из (1)-(3), основными параметрами, определяющими энергетическую эффективность работы холодильника, являются величина теп-лопритока в шкаф и величина холодильного коэффициента, зависящего от степени совершенства компрессора и реального цикла холодильного агрегата. Поэтому в работе основное внимание уделено снижению величины теплопритока и улучшению характеристик реального цикла холодильного агрегата, то есть повышению величины £э.

Анализ литературных источников показал, что снижение потребления электроэнергии возможно в результате различных технических решений. На рис. 1 в виде гистограммы приведены значения процентов экономии электроэнергии, достигаемые в случае реализации различных технических мероприятий.

Как следует из гистограммы, наибольший эффект, с точки зрения экономии электроэнергии, позволяют получить технические решения по модернизации БХ, связанные с улучшением теплоизоляции; с разработкой устройств, препятствующих образованию инея; устройств, обеспечивающих снижение температурного напора при кипении и конденсации. Значительную экономию электроэнергии дают технические решения, связанные с использованием аккумуляторов холода и модернизацией компрессора. Большое влияние на энергопотребление оказывает также температура окружающего воздуха.

1 2345678910 11

Рис. 1. Гистограмма технических решений, позволяющих снизить потребление электроэнергии: 1 - замена стекловолокнистой изоляции вспененным

полиуретаном; 2 - повышение толщины теплоизоляции до 75 мм; 3 - наличие устройства для снижения инеобрааования; 4 - наличие устройства, препятствующего образованию инея; 5 - повышение КПД компрессора с 50 до 60 %; 6 - увеличение поверхности испарителя; 7 - увеличение поверхности теплоотдачи конденсатора на 20 %; 8 - модернизация компрессора; 9 - переход с температуры кипения -27 °С на - 20°С; 10 - правильная эксплуатация бытового холодильного прибора; 11 - использование съёмного аккумулятора

На основе анализа многообразия отечественных и известных зарубежных конструкторских решений БХТ установлена необходимость поиска наиболее эффективного схемного решения конструкции агрегата, способствующего минимальному изменению конструкции холодильника в целом, при достижении максимальной холодОпроизводительности и минимальном потреблении энергии. Этому условию отвечают БХ с аккумулятором холода, с улучшенной теплоизоляцией шкафа и теплоотдачей конденсатора, а также с повышенным КПД компрессора. Установлено, что данный комплекс вопросов во взаимосвязи до сих пор никем не исследован.

Поскольку в данной работе предполагается снизить потребление электроэнергии холодильником за счет применения постоянно действующего аккумулятора холода (с размещением внутри него испарителя), то такое мероприятие повлечет за собой изменение режима работы электродвигателя компрессора, увеличит нагрузку на конденсатор и испаритель, значительно увеличит количество тепловой энергии, отводимой из шкафа БХ. Следовательно, необходима разработка мероприятий По интенсификации теплообмена в конденсаторе и испарителе, улучшению теплоизоляции шкафа, рациональное конструирование и подбор аккумуляционного испарителя, который, вероятно, оказывает определяющее влияние на новые характеристики холодильника. Для обеспечения возможности научно обоснованного выбора Методов расчета и прогнозирования новых характеристик БХ в главе 1 рассматривается современное состояние теории по этим вопросам.

Анализ современного состояния теоретических разработок по физическим основам аккумулирования показал, что частным случаем аккумулирования тепловой энергии является аккумулирование холода, в теоретическом аспекте разработанное значительно хуже, чем аккумулирование тепла. Исходя из современных предстаблений, под процессом аккумулирования холода (в нашем случае, для БХТ) понимается накопление тепловой энергии в аккумуляторе при температуре рабочего вещества ниже температуры окружающей среды.

С общих позиций холод может аккумулироваться вследствие понижения температуры аккумулирующего вещества, его фазового перехода или в результате химических превращений, то есть

= та\ 7[ с¡йТ + АНф + Т\с2<1Т 1 (4)

V Т1 ТЧ> У

где Qж - количество аккумулйруемого холода; так - масса аккумулирующего вещества; Т, и Т2 - температура аккумулирующего вещества до и после процесса аккумулирования; Тф ~ температура фазового перехода; сх и с2 - удельные теплоемкости аккумулирующего вещества соответственно до и после фазового перехода; АНф - энтальпия фазового перехода или химйческого превращения.

Главный критерий эффективности известных способов аккумулирования холода - плотносгь энергии, накопленной рабочим веществом: ^ЯшМ^ав (ЗДесь в - объем аккумулирующего вещества). У веществ, не

претерпевших физико-химических изменений при аккумулировании энергии, она, в основном, зависит от удельной теплоемкости. Плотность энергии, накопленной рабочим веществом, при емкостном способе определяют как

ъ

сI \cclT

=т J__(5)

с1Уаа ~ " агав

Известные данные однозначно показывают, что в настоящее время наибольшее внимание как в области теоретических и экспериментальных исследований, так и при практической реализации уделяется емкостному и латентному способам аккумулирования энергии. Однако, учитывая то, что речь идет о БХ, в которых необходимо обеспечить требования сашгтарной гигиены, и то, что такое конструктивное решение БХ разрабатывается впервые, в данной работе рекомендуется к использованию емкостной способ аккумулирования холода как наиболее простой и легко реализуемый на практике.

Улучшение теплоизоляции холодильного шкафа, очевидно, приводит к снижению энергопотребления БХ любой конструкции. На практике зарубежные фирмы идут по пути увеличения толщины стенки холодильного шкафа до 85 мм. Однако если количество тепловой энергии, отводимое от шкафа, резко возрастет (из-за наличия аккумулятора), то данный технический прием окажется не только дорогостоящим, но и малоэффективным. В 1 главе показано, что с теоретической точки зрения имеются реальные предпосылки значительного снижения теппопритоков путем использования свойств явления лучистого теплообмена.

Показано, что лучистый теплообмен - это сложный процесс многократных затухающих поглощений и отражений. Часть энергии, будучи излучена, вновь возвращается на первоисточник, тормозя этим процесс теплообмена. Показано, например, что установка только одного экрана со степенью черноты е,=0,1 между поверхностями со степенью черноты е,=0,8 снижает лучистый теплообмен примерно в 14 раз. Именно поэтому данный вопрос рассмотрен в работе как в теоретическом, так и в практическом аспектах.

Поставленная в работе цель привела к необходимости поиска новых путей интенсификации процесса отвода тепла при конденсации хладагента. В работе рассмотрены пути увеличения теплоотдачи конденсатора на основе процесса охлаждения испарением. Показано, что испарение с пористых поверхностей обладает высокой эффективностью, в связи с чем и находит все большее применение. На практике охлаждение пористых

структур достигается нагнетанием жидкости или газа через капилляры твердого материала. В случае теплообмена с наличием пористого охлаждения твердое тело снижает температуру, так как оно по существу пропитано охлаждающей жидкостью. Следовательно, во влажном контакте с твердым материалом находится бблыиая часть охлаждающей жидкости, чем в случае простого поверхностного охлаждения, где твердое тело соприкасается с охлаждающей жидкостью только лицевыми или свободными поверхностями.

Известно, что в холодильных агрегатах бытовых компрессионных холодильников используются исключительно герметичные поршневые компрессоры со встроенным электродвигателем, конструктивное совершенство которых в значительной мере определяет технический уровень бытовых холодильников в целом. Рабочий цикл поршневого компрессора состоит из периодически повторяющихся процессов обратного расширения, всасывания, сжатия и нагнетания. Регулирование всасывания и нагнетание газа в цилиндр выполняется с помощью клапанов. От безупречной работы клапанов зависит не только производительность и экономичность (КПД), но и надежность компрессора и, тем самым, холодильной машины в целом. Ввиду исключительной важности обеспечения эффективной и безотказной работы клапанов их по праву называют центральным механизмом компрессора. Анализ публикаций по исследованию динамики самодействующих клапанов показывает, что в настоящее время вопросы, связанные с выбором конструктивных параметров клапанного механизма, обеспечивающих высокую эффективность и безотказность работы компрессора, мало изучены, а конкретные рекомендации по выбору параметров и методам расчета клапанов высокооборотных герметичных компрессоров для БХ практ ически отсутствуют.

Анализ современного состояния теории и практики в области технического совершенствования бытовых холодильных приборов позволил определить задачи и наметить пути дальнейших исследований и, тем самым, перейти ко второму этапу исследований.

Вторая глава посвящена решению теоретических и практических вопросов повышения эффективности холодильных агрегатов с испарительным конденсатором.

Анализ термодинамических основ и общих положений охлаждения в БХП позволил найти теоретический подход для решения задачи повышения эффективности холодильных агрегатов.

Основной показатель эффективности работы холодильника — холодильный коэффициент, выраженный через температуры источников, определяется как: ес= Тхи!(Тос - Тх„). Как видно, е^. зависит от уровня температур холодного источника Тхи и окружающей среды Тос. Чем ниже температура окружающей среды и ближе между собой температурные границы цикла, тем меньше работа, необходимая для его осуществления, и, следо-

вательно, затраты энергии. Отсюда очевидным становится путь совершенствования БХ. При разработке эффективной конструкции необходимо стремиться к увеличению количества отводимой теплоты и сужению температурных границ цикла. Имеются два наиболее простых теоретических подхода к повышению эффективности холодильника: это уменьшение разности температур Тт - Тт и повышение коэффициента теплопередачи к, Вт/м2 град. Таким образом, если увеличить эффективность работы конденсатора так, чтобы, например, его наружная поверхность имела температуру ниже температуры окружающей среды, то при прочих равных условиях возрастет количество отводимой им теплоты. Позволяет достичь желаемого процесс испарения. При постоянстве холодопроизводительно-сти сужение температурных границ цикла приведет к меньшим затратам работы в цикле, а следовательно, и к меньшему потреблению электроэнергии таким БХП. Это направление и реализовано в данном разделе работы.

Из-за отсутствия до настоящего времени теории расчета испарительного конденсатора в составе герметичного агрегата с учетом массы испаряемой воды, на первом этапе, приняв некоторые допущения, позволяющие осуществить расчеты, разработана математическая модель. Модель представляет собой систему дифференциальных уравнений, описывающих процесс тепломассообмена в конденсаторе и на его поверхности, покрытой тепловлагопроводным пористым материалом.

Приняты следующие ограничения, значительно упрощающие расчеты: коэффициент теплоотдачи от стенок к пленке воды а'в и температура конденсации имеют постоянные значения; поле скоростей и температур потока воздуха равномерно по фасадному сечению конденсатора; вода равномерно распределяется по поверхности конденсатора. При этом уравнение теплообмена для элемента поверхности змеевика и наружной поверхности панели конденсатора имеет вид:

где к„ —

коэффициент теплопередачи от конденсирующегося хладагента к плбнке воды, отнесённый к наружной поверхности конденсатора, кВт/м2-град.; Р - площадь поверхности конденсатора, м2; (к - температура конденсации, град; - температура воды, град.

Уравнение теплообмена для элемента поверхности конденсатора: ¿0а-Ов'Ср*'Жв> где С}„ - массовый расход воды, в конденсаторе, кг/с; ср„ — теплоемкость воды, кДж/кг.

Количество теплоты переданной водой воздуху за счёт испарительного охлаждения: с1()в=А -оД/, -¡)ЛР„, где а/„ - коэффициент испарения, кг/с; А - поправочный коэффициент; /с, и /- энтальпия воды и воздуха.

Уравнение теплового баланса: dQk+dQ,¡=dQoa или в другой форме: К„(ь -1е)4Р„=Ао)п(1в -¡№Р„+Ов СрЛ*

Для потока воздуха уравнение теплового баланса имеет вид:

где С„ - массовый расход воздуха, кг/с.

Для зон поддонного и форсуночного лотков уравнение теплообмена имеет вид:

А -а,-О, -1)й¥=Сп-сРв<ке, <х„ 0'„ -¡)с!Р=С„ с1и

где ¥ - площадь поддонного и форсуночного пространств лотков, м2; С„ -массовый расход воды поддонного пространства лотка, кг/с; сгу - коэффициент испарения пространств лотков, кг /м2-с.

Аналитическое решение систем уравнений переноса теплоты и массы для испарительного конденсатора БХП дает:

<№к В В В Вк В

<и = Ум ■ а [ с ам .

'

где В = Св-Сря - водяной эквивалент, кВт/град.

После преобразований, вместо системы уравнений получили дифференциальное уравнение второго порядка относительно (в

¿'К к А-а^-Ь л. а> ■ *„ • К ,_ ' К {

¿¥„ Ч, В В ) й¥п В О„, В-0„ к' Для о!феделения общего теплового потока, отданного водой, в зоне панели змеевика получено уравнение:

Общий тепловой поток

а,1к =АОв/ь= -тг+^-е^» -0+./У

Удельная работа цикла холодильного агрегата при наличии испарительного конденсатора:

т - т

2 м,- 1 Тк-Т0 Т. — Т. ч. — 1

(Т,„ -Т}, )-соз а ■(- ^ ) ^

где Ь =—*

(Т„/-Т,)-со8СС-(8,//-8„)

площадь треугольника 2///-2/-2°, эк-

вивалентная работе

' (г--:;--

площадь трапе-

Л ш , (83-Б<)+(8 .-Б ,)

дии2 -2-3-3, эквивалентная работе; 13 =----— (Т. -Т,)

2 4

- площадь трапеции З-М'-З'-З, эквивалентная соответствующей части экономии работы цикла; 14 - v г-—— ■ (5,, - площадь тра-

пеции 1/-2///-2//-1//, эквивалентная соответствующей части экономии работы.

т.

в, ДЖ/(кг к>

Рис. 2. Схема теоретического цикла в Т-Б диафамме бытового холодильного прибора с испарительным конденсатором

Холодильный коэффициент БХП с использованием испарительного конденсатора:

£..., = ■

„ м2 лм,

Л.,----—

2 щ-1

(ес+1)+Л]

+1) ъ-1

+1

т,-т0

(8)

гле М = К Г" 7" -Ъ^Л1- ,, _

ср(Т2. - Ту)

Л

2 Тш, с\ ' с[

Степень обратимости цикла при наличии испарительного конденсатора:

Ч >

где еик - холодильный коэффициент БХП с испарительным конденсатором; сс - холодильный коэффициент цикла Карно.

Удельная массовая холодопроизводительность холодильного агрегата с использованием испарительного конденсатора:

Чо = го -с'х(Т1-Т0).

Сравнивая холодильный коэффициент цикла со штатным конденсатором с коэффициентом е ,1К, определяемым выражением (8), нетрудно заметить, что при понижении температуры конденсации (Т/ <Т0) холодильный

коэффициент увеличивается. Чем больше холодильный коэффициент, тем выше эффективность работы такого бытового холодильного прибора.

Таким образом, путем анализа величины холодильного коэффициента определена роль охлаждения агента БХП с испарительным конденсатором.

Выполнен тепловой расчет конструкции испарительного конденсатора бытового холодильного прибора, определена площадь его теплопере-дающей поверхности, достаточная для обеспечения заданной температуры конденсации при заданных величинах тепловой нагрузки Q¡l и температуре окружающей среды ?„кя. Однако определение величины расхода воды, требуемой для охлаждения испарительного конденсатора, показало, что для повышения эффективности процесса теплообмена между конденсатором и окружающей средой следует изменить конструкцию конденсатора. Вместо модели простой теплопроводной стенки следует использовать модель теплопроводной стенки с наличием слоя пористого металла на ее наружной поверхности. В такой модели пористость определяется как отношение объёма пор ко всему объему материала, что означает, что если будет рассмотрена пластина площадью 1 м2, нормальная к потоку, при этом площадь потока жидкости внутри пластины равны АЖ=Р, а площадь твердого скелета, участвующая в теплопроводности, Атв=\-Р.

Выполнена оценка эффективности выбранной модели при условии, что поры равномерно распределены по всему объёму и заполнены охладителем (водой). В результате испарения воды из пор под воздействием воздушных конвективных потоков происходит ее охлаждение.

Количество теплоты:

Ш = гиЛти, (9)

где г„ - удельная теплота парообразования испаряющейся-Ат„, массы жидкости, кДж/кг.

Объем твердой структуры скелета на единице длины стенки:

у^Ч-Р)-^-11, (Ю)

где ¿з - внешний диаметр пор пористого материала, м; г/2 - внутренний диаметр пор пористого материала, м; I- дайна рассматриваемого участка, м.

Объем пор на единице длины стенки, заполненный охлаждающей жидкостью, мм3:

= '). (11)

4

Тогда расход тепла на величину А<2и эквивалентно изменению внутренней энергии пористой структуры (жидкости в объеме пор и твердого скелета) на величину:

л0„ = (сжржУж + ст„ртвУтв )Л1в. (12)

Окончательное решение выражений (13)-(16) дает выражение для расчета изменения температуры:

^ _ 4гиЛт„

' ~ к,р^+с/тР„Л/-г)Ц^-с122)" (13)

При охлаждении испарением конденсатора компрессионного холодильника зависимость температуры холодильного агента от времени мо-

4к) --<__т

жет быть выражена: Гв(г)=(/, -¿О+Ь -(/„ -А.)]е .

Массовый расход хладагента определяется как

ж// 4

Время может быть определено из выражения г. 1

\ 4С0 •

Оценка эффективности пористого покрытия конденсатора БХП показала, что использование этого метода позволило по сравнению с традиционным способом снизить температуру конденсации хладона на А/в, определяемую по выражению (13).

Решен вопрос определения коэффициента рабочего времени при использовании испарительного конденсатора в составе бытового холодильного прибора. Как известно, для определения основных параметров работы холодильного агрегата во всем диапазоне возможных режимов необходимо найти его статические характеристики. Эти характеристики в работе находятся из решения системы шести уравнений, которая имеет шесть переменных параметров - (), г0, Ь, Рт и один нагрузочный параметр -(0Кр, которым произвольно задаются, чтобы определить остальные. Здесь ()

- производительность, и 1„- температуры объекта (в шкафу) и кипения;

и - величины теплопередающих внутренних поверхностей конденсатора и испарителя.

Наиболее просто система уравнений решается графическим методом.

В работе рассмотрены решения двух случаев. В первом случае, когда Якттах < 6«и<- _ система не достигает установившегося режима. И второй -Окттах - Qкм■ Система уравнений, описывающая работу машины, в этом случае упрощается, так как вся жидкость находится в испарителе (^,,=1), а конденсатор заполнен паром (/^=1). В результате решения и расчетов на ПЭВМ с использованием программы Мар1 ЯекБе 4 получили целый ряд графических решений, подробно описанных в работе.

-30 -25 -20 -15 -10 Рис. 3. Графическое решение системы уравнений при постоянной После определения нагрузки при = ¡тр1 и ¡,,м=/,„ц, легко подсчиты-вается коэффициент рабочего времени как отношение: КТ = (¿¡/Щш или Кт =Атр/Ахч, где Атр - длительность рабочей части цикла; Атч - длительность всего цикла.

Результаты расчетов параметров БХП с испарительным конденсатором, выполненные на ЭВМ с использованием разработанных программных средств, представлены на рис. 4, 5, 6.

f =55'С

-30 -25 -20 -15 -10

Рис. 4. Зависимость удельной работы * 'с цикла бытового холодильного прибора от температуры кипения 10 при температурах конденсации 35 и 55 °С: □ - БХП со штатным конденсатором; о - БХП с испарительным конденсатором.

2,0 1,5 1

0,5

t.=35°C Г,=55'С

Рис. 6. Влияние температуры конденсации 1к на коэффициент рабочего времени: ■ 70=-15 °С, 2 - ¿<,=-20 °С, 3 - ¿„=-25 °С

-30 -25 -20 -15 -10 1^'С

Рис. 5. Зависимость холодильного коэффициента от температуры кипения 10 при температурах конденсации 35 и 55 °С: □ - БХП без испарительного 1

конденсатора; о - БХП с испарительным конденсатором

Удельная работа цикла (рис. 4) БХП с испарительным конденсатором при 10=-30 °С и ¿/¡=55 °С снижается на 8 %, при ¿¿=35 °С снижение удельной работы составляет 10 %.

При повышении температуры кипения процент снижения удельной работы возрастает и достигает 15-18 % при 10~-10 °С.

Удельная холодопроизводительность цикла БХП с испарительным конденсатором (рис. 5) при расчетных температурных границах также возрастает на 10-12 % (большие значения относятся к низким температурам кипения).

Коэффициент рабочего времени БХП (рис. 6) в расчетном температурном диапазоне изменяется от 0,54 до 0,82, снижение температуры конденсации на 10 °С ведет к уменьшению КРВ на 8-12 %.

Для проверки теоретически обоснованной взаимосвязи между количественными характеристиками испарительного конденсатора, математической модели тепломассообмена в конденсаторе, методики расчета испарительного конденсатора с тнепловлагопроводным пористым покрытием и проч., выполнен комплекс экспериментальных исследований в реальном холодильном агрегате. Экспериментальные исследования основных характеристик герметичного агрегата с испарительным конденсатором проводились с использованием специально разработанного стенда.

Принципиальная схема стенда для испытаний холодильного агрегата БХП приведена на рис. 7.

для испытаний компрессоров и герметичных агрегатов БХ Схема стенда включает электрический калориметр 1 со вторичным холодильным агентом, электронагревательным элементом 2 и змеевико-вым испарителем 3, компрессор 4 с разъемным кожухом и змеевиком маслоохладителя 5, конденсатор с воздушным охлаждением 6 и испарительный конденсатор 7, водяные конденсаторы 8 ресивер 9 с мерным стеклом 10, технологический фильтр-осушитель 11, прибор для определения концентрации масла 12, регулирующий вентиль 13 с микрометрическим винтом, запорные вентили, смотровые стекла, термометры, манометры, реле давления 14, образующие замкнутый хладоновый циркуляционный контур. С целью сокращения потерь холода в процессе калориметрирования, регулирующий вентиль 15 дополнительно содержит сильфон, герметично соединенный с корпусом, и капиллярная трубка служит выходным патрубком.

В состав входит водяная система с расходомерами для поднятия давления конденсации и подачи воды на испарительный конденсатор.

Испытания агрегата проводили в диапазоне температур кипения от -30 до -5 °С, температуре воздуха вокруг стенда 15^40 °С, что соответствует реальным условиям эксплуатации холодильников и морозильников и требованиям ГОСТов 17008-85 и 16317-87.

Для этого стенд помещали в теплоизолированную камеру 16 и температурный режим поддерживали с помощью электрических вентиляторов 17, кондиционера 18 и контактных термометров 19 при использовании усилительных устройств типа УКГ-4, обеспечивающих точность поддержания заданной температуры ±0,1 °С. Скорость воздуха вокруг стенда в камере не превышала 0,25 м/с.

Методики подготовки испытаний, проведения экспериментальных исследований холодильного агрегата с испарительным конденсатором, определения величин погрешностей измерений, оценки погрешностей измерения и обработки экспериментальных данных подробно освещены в диссертационной работе.

Опыты показали, что рациональным для исследуемых режимов, соответствующих реальным условиям при 1,щг25 °С, является расход воды в испарительном конденсаторе в пределах 100-120 г/ч.

В результате экспериментальных исследований и обработки данных установлено, что рост интенсивности тешюобменного процесса в испарительном конденсаторе приводит к снижению температурного уровня герметичного компрессора на 7-10 °С.

В результате калориметрирования агрегата получена зависимость его холодопроизводительности от температуры кипения и конденсации рабочего тела. В условиях уменьшения температуры конденсации на 7-10 °С холодопроизводительность герметичного агрегата увеличивается на 4-9 %.

Холодильный коэффициент, характеризующий энергоемкость холодильного агрегата, при введении испарительного конденсатора возрастает на 5-8 %.

Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований показывает, что полученная математическая модель адекватно описывает реальные процессы тепломассообмена в конденсаторе герметичного агрегата бытового холодильного прибора.

Погрешность не превышает 4-5 %, что дает возможность рекомендовать математическую модель испарительного конденсатора для использования в практике.

На основании исследований представлены зависимости и получены результаты, позволяющие решать вопросы практической реализации конструкции испарительного конденсатора и рекомендовать полученные теоретические положения к практическому использованию.

Третья глава посвящена разработке научных основ повышения эффективности холодильных агрегатов с аккумуляционным испарителем. На основании анализа термодинамических основ и общих положений охлаждения в БХ разработана методика оценки влияния аккумуляционного ис-иарителя на эффективность работы БХ. Для повышения эффективности конденсатора использован теоретический подход, связанный с уменьшением разности температур Тж - ТХ1„ и повышение эффективности аккумуляционного испарителя достигается путем повышения коэффициента теплопередачи к, Вт/м2 град.

Использование в БХП аккумуляторов в виде аккумуляционных испарителей влечет за собой изменение режима работы электродвигателя компрессора, при этом меняется нагрузка на конденсатор и испаритель, и значительно увеличивается количество тепловой энергии, отводимой к шкафу. Вследствие этого, возникает необходимость разработки мероприятий

по улучшению теплоизоляции шкафа, интенсификации теплообмена не только в конденсаторе, но и в испарителе, а также научно обоснованному выбору самого аккумулятора, оказывающего значительное влияние на основные характеристики БХ.

Жидкостные аккумуляторы имеют простую конструкцию и представляют собой заполненную хладоносителем емкость, подключенную к источнику холода - испарителю БХ. После анализа, приведенного в работе, был сделан выбор конструкции жидкостного аккумулятора бытового холодильного прибора, схема которого приведена на рис.8. Его аккумулирующая способность определяется количеством хладоносителя и перепадом его температуры в процессе зарядки и разрядки.

Рис. 8. Схема жидкостного аккумулятора (аккумуляционного испарителя):

1 - кожух; 2 - испаритель; 3 - аккумулирующая жидкость; 4,5 - вход и выход хладагента.

В конструкции БХ с аккумуляционным испарителем охлаждение внутренней полости холодильного шкафа должно происходить посредством теплопередачи между наружной поверхностью короба аккумуляционного испарителя и воздуха внутри БХ. Охлаждение жидкости внутри короба происходит путем теплопередачи от рассола к наружной поверхности самого испарителя. Величины коэффициентов теплопередачи в системах «металл - воздух» (Мв) и «металл-жидкость» [Акр) значительно отличаются друг от друга, причем Лкр > Акв.

Обозначив величину повышения коэффициентов теплопередачи Ак = Лкр - Ак,, оценивали ее влияние на эффективность работы аккумуляционного испарителя. Очевидно, что для сохранения тепловой нагрузки в испарителе Q„ повышение коэффициента теплопередачи Ак' должно сопровождаться понижением разности температур Тос-Тхи или te-t0, (t0 - температура кипения агента в испарителе). Величину Дt0 находим из уравнения

Q„=k-F(ta-tfí)={k-Ak)-F[{te-t0)+At0}. (14)

Отсюда At0=(te-t0) О5)

По выражению (19) оцениваем величину снижения Тм - Тхи. Холодильный коэффициент в данном случае определится как £с ~ Т„, ¡{Тсл. -Тп, -Atg). Он показывает, что повышение А/0 приводит к повышению холодильного коэффициента.

Для определения влияния изменения режима работы электродвигателя компрессора на величину потребленной им электроэнергии разработана методика прогнозирования технических характеристик электродвигателей. При этом допустимую нагрузку электродвигателя по мощности определяли исходя из нагрева наиболее ответственного конструктивного его элемента — изоляции обмоток.

Дифференциальное уравнение нагревания идеального твердого тела имеет вид

Oyc„ldt = тlldQ + QdQ, (16)

где 0уст - установившееся превышение температуры; т„ - постоянная времени нагревания; О - количество теплоты, выделяемое телом в единицу времени; - количество теплоты, выделяемое за бесконечно малый промежуток времени во внешнюю среду.

Анализ выражения (16) позволил выявить характер изменения превышения температуры тела во времени.

Тело, в общем случае, имеет некоторое превышение температуры 0 = 0О, и окончательно функция 9=/(/) имеет вид

/ ' Л <

Рис. 9. Общий вид кривых нагревания (а) и охлаждения (б) однородного твердого тела

в=в„

1-е

+в0е <» ,

При б0 = 0 зависимость 0 = /(Г) будет

9 = в...

1-е

(17)

(18)

При 0уст = 0 зависимость 0 =/?) будет в - 90 е , что соответствует процессу охлаждения тела.

Графики двух последних уравнений являются экспонентами (рис. 9). Касательные, проведенные к кривым при /=0, отсекают от горизонтальных линий вуст (рис. 9 а) и оси времени т (рис. 9 б) отрезки времени, в масштабе равные постоянным времени нагрева т„. Из графика видно, что установившегося превышения температуры тело достигает практически через интервал времени <= 4г„

Анализ нагревания электродвигателей при различных режимах их работы показал, что изменение режима работы существенно влияет на превышение температуры. Так, при заданной мощности электродвигатель с повторно-кратковременным режимом работы может быть переведен на длительный режим только с уменьшением мощности, т.е. нагрузки на его валу.

Показано, что вследствие применения аккумуляционного испарителя меняется технологический цикл БХП. Ожидаемое количество включений -выключений 3-8 раз в сутки.

В измененном режиме работы БХ следует ожидать также уменьшения энергопотребления за счет исключения частых включений, которыми характеризуется повторно-кратковременный режим работы БХ.

Включение БХ в работу сопровождается переходным процессом, при котором электроэнергия затрачивается на раскручивание вращающихся масс деталей электродвигателя и компрессора, преодоление начального трения в поверхностях качения, выход герметичного компрессора на номинальный температурный режим (установленные номинальные давления Рк и Р0) и др. В повторно-кратковременном режиме работы БХ число таких включений пВ1С1 за сутки достаточно велико: 24 60/15 - 96.

На рис. 10 приведен график типового переходного процесса при включении холодильного агрегата в работу - зависимость мощности электродвигателя от времени. Здесь хвк., — время выхода электродвигателя на постоянные обороты; т,юг — затраты времени на нагнетание паров конденсата до дросселирования; тра,- - время работы в цикле (т,,). Расход электроэнергии по такой диаграмме за один цикл рассчитывается как

'ш Т<>Р ГУ Ч

М-т~ | (ат2 +вг+с)с1т+ ¡(цт2 +в1т+с)с1т+ \(Кт+в2), (19)

0 г0р Ту

где а, Ь, с, аь Ьх, си КиЬ2 — коэффициенты, определяемые экспериментально.

За пт циклов расход электроэнергии будет в п раз больше.

Расчетами показано, что затраты электрической энергии в связи с уменьшением количества циклов (количества включений) в БХ с аккумуляционным испарителем на 5-8 % меньше, чем в БХ без него.

Таким образом, на основе анализа работы электродвигателя по условиям нагрева и охлаждения предложена методика прогнозирования технических характеристик электродвигателей при изменении режима их работы, использование которой показало, что ожидаемая экономия электроэнергии с учетом значительного сокращения количества включений и отключений электродвигателя в сутки составит 5-8 %.

Далее в данном разделе выполнен расчет аккумуляционного испарителя, заключающийся в определении: количества холода, накопляемого в аккумуляторе; площади теплопередающей поверхности или объема аккумулятора, необходимых для осуществлена! процессов зарядки и разрядки; количества аккумулирующего вещества, его удельной аккумулирующей способности; холодопроизводительности БХ.

Разработана методика усиления теплоизоляции холодильного шкафа, снижающая потери тепла в окружающую среду излучением. На основе расчета потока тепловой энергии при наличии экрана показано, что в этом случае поток энергии описывается выражением

дэ=0,5еп(г0[{т11100)-и-{т21100)-и], (20)

а коэффициент г„ - приведенная степень черноты системы тел, между которыми происходит процесс лучистого теплообмена, определяется как

( -

1 1 и 1 I 1

+— -7-Е __— + . -1

1=1 у£>>4> •икр

Таким образом, = <712/2. Последнее означает, что при наличии одного экрана количество передаваемого тепла уменьшается в 2 раза, при наличии двух экранов - в 3 раза, и экранов. - в (и+1) раз. Если же между двумя плоскостями поверхностей, которые имеют, например, степень черноты е = 0,8, установлен один экран со степенью черноты е3= 0,1, снижение лучистого теплообмена происходит примерно в 14 раз.

Как показал анализ простейшего случая теплообмена между двумя параллельными поверхностями, применение экранов для наших целей совершенно необходимо и имеет научное обоснование, в частности, установка экранов в теплоизоляции БХ позволит значительно снизить лучистый теплообмен. Для наших условий, расчетом показано, что число экранов п «1,6.

Четвертая глава посвящена методике и результатам экспериментального исследования бытового холодильника с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором. В ней приведены сведения по экспериментальному исследованию совместного влияния всех внесенных конструктивных изменений на основные потребительские характеристики БХП, обсуждены результаты экспериментов и разработаны практические рекомендации для внедрения в производство. Разработаны исходные требования дня выполнения проектных работ.

Для экспериментальной проверки выполненных теоретических расчетов рассмотрен объект и методика экспериментального исследования основных потребительских характеристик холодильника - холодопроизво-дительности холодильного агрегата и энергопотребления.

Конструктивные особенности экспериментального образца БХ с испарительным конденсатором и аккумулятором холода, как части испытательного стенда, показаны на рис. 11.

Рис. 11. Бытовой холодильник компрессионного типа: 1 - шкаф; 2 — компрессор; 3 - емкость с водой; 4, 5 - нагнетательный и всасывающий трубопроводы: 6 - аккумулятор холода; 7 - конденсатор; 8 - испаритель; 9 - влаготеплопроводное пористое покрытие; 10 - водяной насос; 11, 12 - раздаточный и собирающий лотки

Стенд размещался в климатической камере конструкции ЮРГУЭС (Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса), требуемый температурный режим в которой поддерживали и контролировали с помощью электрических нагревателей, двух вентиляторов,

кондиционера и контактных термометров, с использованием усилительных устройств типа УКТ-4, обеспечивающих точность поддержания заданной температуры в пределах ±0,1 °С. Скорость воздуха вокруг стенда в камере не превышала 0,25 м/с.

Стенд для испытания БХП смонтирован на базе холодильника Орского завода («Орск-7»), снабженного герметичным холодильным агрегатом с хла-доновым компрессором, воздушным конденсатором, фильтром-осушителем, медной капиллярной грубкой и алюминиевым испарителем прокатно-сварного типа. В базовой конструкции мoдq)низиpoвaны два основных элемента - испаритель и конденсатор.

Испаритель монтировали в герметичный короб аккумулятора, внутри которого (между наружной поверхностью испарителя и внутренней поверхностью короба) размещали 45 %-ный раствор зтилгликоля. Места подсоединения конденсатора и испарителя были снабжены герметичными разъемами для их быстрой установки, а патрубки входа и выхода в короб аккумулятора герметизированы. Всего д ля проведения экспериментов было изготовлено четыре аккумуляционных испарителя с массой рассола 20, 15, 10 и 5 кг. Их число рассчитано в соответствии с теорией рационального планирования эксперимента, изложенной в четвертой главе работы.

На испарительный конденсатор холодильного агрегата бытового холодильника нанесено пористое тепловлагопроводное покрытие, полученное спеканием металлических гранул (цинка) и поверхности конденсатора методом, разработанным ВНИИавгенмаш (г. Минск, Беларусь). При этом покрытие представляет собой капилляр но- пор истую массу с множеством сообщающихся и открытых на поверхности пор. Размеры пор составляют от 1 до 1,5 мм, что обеспечивает свободное прохождение воды через покрытие и по поверхности конденсатора

Испытания БХП проводили при температуре воздуха вокруг стенда от +15 °С до +45 °С (ГОСТ 26678-85Е устанавливает температуру 28 °С - 32 °С, как соответствующую реальным условиям эксплуатации всех моделей отечественных холодильников и морозильников). Расширение диапазона температур выбрано исходя из задач рационального планирования эксперимента.

В схему холодильного агрегата дополнительно были установлены манометры на всасывании и нагнетании и термометры на входе и выходе испарителя и конденсатора.

Характеристики температурного поля испытуемого БХП и окружающего воздуха измеряли лабораторными термометрами типа ТЛ-6 по ГОСТ 28498-90 с ценой деления в 0,1 °С. Температуру воздуха в камере определяли с использованием блока 22 медь-константановых термопар.

После выхода стенда в установившийся режим, при котором отклонения от средних величин температур кипения, конденсации, всасывания и переохлаждения хладона составляли не более ±0,2 °С, а температуры нагнетания - 0,5 "С, снимали показания измерительных приборов.

Холодопроизводительность холодильного агрегата определяли по массовой производительности агрегата Оа(р, полученной при испытаниях холодильного агрегата при соответствующих режимах работы и энтальпии хладагента на входе и выходе испарителя - по результатам испытаний БХП.

Холодильный шкаф экспериментального образца БХП при экспериментах покрывали изнутри и снаружи экраном из алюминиевой фольги с тем, чтобы установить степень его влияния на теплозащитные свойства.

Существующие методики расчета бытовых холодильных приборов основаны на последовательном расчете их основных сборочных единиц и выполнении после испытаний проверочных расчетов. Расчеты при этом выполняются, как правило, неоднократно. Используемые традиционные методы экспериментального исследования требуют больших затрат сил и средств, так как являются «пассивными» - основанными на поочередном варьировании отдельных независимых переменных параметров процесса в условиях, когда остальные стремятся сохранить неизменными. При этом отсутствует реальная возможность установить взаимное влияние на процесс двух и более факторов. Для устранения этих недостатков при повышении эффективности проведения экспериментальных работ, снижении их трудоемкости, в данной работе использованы возможности математических методов планирования и анализа эксперимента, которые предусматривают выполнение работ по определенному плану, в несколько этапов, после каждого из которых принимается решение об изменении стратегии эксперимента.

На стадии предварительного изучения объекта исследования выполнено априорное ранжирование факторов исследуемого процесса и определена степень их влияния на критерии оптимизации. Задача решена составлением и анализом матрицы рангов.

На основе изучения литературы и опроса ряда высококвалифицированных специалистов (стаж работы в отрасли не менее 15 лет), составлена матрица рангов и рассчитаны значения коэффициента конкордации (Г,-0,8836 и ^=0,8758) и критерия Пирсона (х12=49,483>Хо,оз2= 15,507;

Хз =49,043>Хо.о5 ~ 15,507), позволяющие с доверительной вероятностью

0,95 сделать вывод о высокой неслучайной согласованности мнений исследователей относительно степени влияния факторов на величину холодопроиз-водительности и энергоемкости БХ. В результате для дальнейших исследований были отобраны пять наиболее значимых факторов: Х\ (фактор, оказывающий влияние на величину теплопритока в холодильный шкаф) - количество слоев пленки (экранов) шкафа (п), Х2 - масса зарядки хладона (Мх), Х3 -масса охлаждающего конденсатора воды (б,), Х\ - масса холодонакопитель-ной жидкости в аккумуляторе (Са) и .¥5 - температура окружающей среды (О-

Задача поиска оптимальных режимов при достижении желаемой точности и достоверности результатов заключалась в нахождении таких значений независимых переменных (величин факторов исследуемого процесса), которые обеспечивали бы максимальную холодопроизводительность (F0 при минимальном потреблении электроэнергии (Y2). Решение задачи осуществляли математико-статистическим методом с использованием методики ротота-бельного планирования второго порядка.

Использование данной методики обусловлено тем, что да математического описания объекта исследования линейного приближения недостаточно.

Общее число опытов при проведении дробного факторного эксперимента рассчитали как: N = 2 + щ - пя + иа + w0 = =2М + 10 + 6 = 32, где к - число факторов (к=5), пя - число точек ядра (ия=16), па - число «звездных» точек («„-10), п0 - число нулевых точек (n<j=6).

Математическая обработка результате]» эксперимента с применением ПЭВМ и специальной программы, разработанной с использованием возможностей программ Microsoft Excel и Maple-V, позволила составить две математические модели, адекватные изучаемому процессу.

После замены переменных на натуральные обозначения входящих факторов, математические модели приняли вид: Fi=64,530n+419,030M(—2380,920-1,320GW+13,270Сга H8,240f-0,340/2-

-16,800«2-0,28wGa+0,240wi+0,025MAGw+0,055Gai- 1,980МЛ2- (22) -0,003G №M),005G„2-0,650Ga2,

y2=-0,056MÄ+0,176G,1,Ga-l,54M/-0,13/2+2,51Goi'-403^8Ga+

+0,554G„2+208,04Mt-1277,97w+0,012Gw +2,216Ga24 8,34nH+

+0,044wG,„+15,87«G„+ 3,887и/+2,166MÄ+2,8 1 Mj-0,039Gwt~ { ) -314,51^-1775,26.

Канонический анализ уравнений регрессии с помощью профаммы Maple, выполненный графическим методом, позволил установить режимы БХ и, как следствие, его конструктивные параметры, соответствующие оптимальным значениям холодопроизводительности и энергопотребления (их экстремумам).

Пример расчета по программе Maple-V Release 4 показан на рис. 12.

Результаты математической обработки экспериментальных данных по всем исследуемым факторам показаны на рис. 13 и 14, где приведены зависимости критериев оптимизации Fi (холодопроизводительность) и Y2 (энергопотребление) от факторов Х\, Хъ X* Х4 и Х5. Оптимальные значения факторов для критериев оптимизации YL и У2 определяются визуально из графиков (зона оптимума на рисунках 13 и 14 заштрихована).

Из рисунков видно, что оптимальные величины холодопроизводительности БХ (168-176 Вт) и энергопотребления (1080-1160 Вт-ч/сут.) достигаются при числе экранов п»2; массе зарядки радона Мх=105,6-106,75г, массе охлаждающей конденсатор жидкости G„=l 15-135г; массе аккумулятора Ga = - 9,5-11,5 кг; температуре окружающего воздуха t=28,5-30 °С. Использование

полученных математических моделей позволяет прогнозировать характеристики БХ с аккумулятором холода. Так, если два из пяти исследуемых факторов принимаются равными нулю, получаем трехмерную поверхность отклика, если три двухмерную (рис. 12),

Знание критериев оптимизации позволяет рассчитать основной показатель совершенства БХП эффективный холодильный коэффициент е„ а также коэффициент рабочег о времени Ь.

;. ja )У ty. ,j ту >■; t) ■:■';

»[' ч' ■■ i«!' 4sf-i j ■ |»>hh ] _"J

-Inj»

MM»' * Ли*

1.....-.......

-' .1 ' : I

■ -1 - . I : I'l l...... N ■ ■ . ' ■ l. : ,

Я i ' . X „ .- ! i ... 1 ■1'" I' . ' , <"J

Рис. 12. Пример расчетов в программе «Mapie-V»: зависимость Yt отХ4 при Х5--2...2

ij

Л»!

Далее, после определения оптимальных величин факторов процесса были проведены дополнительные экспериментальные исследования. Испытания БХП проводились н соответствии с выше изложенной методикой, при различных установках терморегулятора, при этом масса заправки хладона Mj-106i2 [', температура окружающей среды /=-25±0,5 "С, масса аккумулирующей жидкости Ga=10±0,l кг, количество охлаждающе!« конденсатор воды Ü„-120tl0 г/ч.

Снижение коэффициента рабочего времени для экспериментальной модели БХП при изменении установки терморегулятора от min до шах составило ¡2-15 % при изменении структуры цикла работы БХП - сокращении в 12-13 раз количества включений - отключений холодильного агрегата

У1

Рис. 13. Зависимость параметра оптимизации У! от факторов ХгХ5

Уг

Рис. 14. Зависимость параметра оптимизации У2 от факторов ХгХ5.

Удельный суточный расход электроэнергии при изменении установок терморегулятора составил 2,47-5,27 Вт-ч/дм , что на 20-22 % ниже аналогичного для базовой модели холодильника.

Для оценки степени совершенства предложенной в диссертационной работе конструкции бытового холодильника проведено сравнение технических характеристик холодильников различных зарубежных фирм-производителей с базовым и модернизированным холодильниками. Сравнительный анализ показал, что с точки зрения потребления электроэнергии, наиболее экономичной является экспериментальная модель БХ, разработанная в диссертационном исследовании.

О несомненной полезности использования в бытовых холодильниках технических решений, предложенных в диссертации, свидетельствуют также акты производственной апробации и внедрения в учебный процесс подготовки специалистов соответствующего профиля.

В пятой главе выполнена разработка научных основ повышения эффективности клапанов герметичных компрессоров бытовых холодильников.

Показано, что одним из наиболее приемлемых решений, с целью улучшения пусковых характеристик компрессора, является обеспечение перепуска сжимаемого рабочег о тела из цилиндра на сторону всасывания путем создания гарантированного зазора между запорным органом и седлом всасывающего клапана.

Анализ существующих методов теоретического исследования самодействующих клапанов поршневых компрессоров показал, что значительный вклад в отечественную и мировую науку в области теории и методики расчета клапанов поршневых компрессоров внесли советские ученые H.A. Доллежаль, М.И. Френкель, Т.Ф. Кондратьева, Н.М. Самсонов, В.В. Филиппов и др. Установлено, что в целом работы объединяет общий подход к построению аналитической модели клапанов, но с разницей в учете взаимодействия потока с пластиной клапана. Наряду с этим, анализ теоретических разработок показал, что вопросы расчета и выбора клапанов герметичных холодильных компрессоров в настоящее время изучены недостаточно. Рекомендации по повышению их эффективности путем научно обоснованного выбора конструктивных параметров и характеристик клапанов герметичных компрессоров бытовых холодильников отсутствуют. Научно обоснованный выбор конструктивных параметров клапанного механизма обеспечит повышение энергетической эффективности компрессора и самого БХП в целом.

Для реализации поставленной в работе цели на данном этапе исследования решалась задача математического моделирования рабочего цикла клапанов лепесткового типа высокооборотных компрессоров с кривошипно-кулисным механизмом и проверка работоспособности составленной модели.

Моделирование, описывающее протекание рабочего цикла компрессора (обратное расширение, всасывание, сжатие, нагнетание и траектории перемещения клапанов), включает получение следующих уравнений: а) урав-

нения изменения давления в цилиндре; 6} уравнения изменения объема цилиндра; в) уравнения массового расхода газа, поступающего или покидающего цилиндр; г) уравнения движения пластины клапана.

С целью упрощения и обеспечения возможности получения теоретического решения задачи приняты следующие допущения: а) пластина клапана рассматривается как консольная балка переменного сечения трапецеидальной формы с массой, сосредоточенной на свободном конце, обладающая одной степенью свободы, ход клапана ограничивается в движении упором; б) рабочее тело рассматривается как идеальный газ, и энергия движения газа, перемещаемого в цилиндре, не учитывается; в) пульсация давления в полостях до и после цилиндра отсутствует; г) теплообмен в цилиндре учитывается только во время сжатия и обратного расширения путем выбора соответствующих показателей политропы, в рабочей фазе всасывания и выталкивания цилиндр рассматривается как адиабатическая система.

С учетом принятых допущений и после преобразований уравнения а), б), в), г) получены в следующем виде:

Уравнение изменения давления в цилиндре:

Р.-Ы-^-^Г, (24)

Щ-, К

где Р, т и V - текущие значения давления, массы и объема газа; п - показатель, характеризующий протекание процесса.

Уравнение изменения объема цилиндра

V, = Апе(1 - cos fr )+2а, (25)

где А„ - площадь поршня; е - эксцентриситет вала и кривошипа; р* - угол поворота вала; а - относигелышй мертвый объем.

Уравнение изменения массы газа при открытии клапанов:

т, = т,_, ± (аерАс\ , ■ ' * . (26)

где а - коэффициент расхода клапана; ср - коэффициент расширения газа; Ас - площадь седла клапана; р - плотность газа перед клапаном; Рх и Р2 -текущие значения давления до и после клапана; At - промежуток временя.

Уравнения для определения хода и скорость перемещения клапана:

e),_rcos(^Kf -п; •At)~

)

№

(27)

sinI

со^, -^(^к]-п23 -Аг)-

со,, + п,

К

2]_ К1,

«л(У Я"/ - п\ -А^,

(28)

где К,=

т„

; С„ - жесткость пласти-

ны клапана; тп - масса пластины клапана; р„ - коэффициент давления потока; Ак- площадь пластины клапана; Р3 - сила залипания пластины.

Коэффициенты расхода, давления потока и демпфирования, используемые в уравнениях, определяются экспериментально продувкой клапанов в потоке холодильного агента.

Расчет рабочего цикла клапанов производили на ПК с поэтапным решением входящих в математическую модель уравнений. Сопоставление расчетных и действительных диаграмм перемещения клапанов показало их достаточно хорошее совпадение, что подтверждает достоверность полученной математической модели. Углы открытия и закрытия клапанов и скорости перемещения пластин в момент касания ограничителя подъема и посадки на седло на расчетных и действительных диаграммах практически полностью совпадают, а наличие расхождения высоты подъема пластин по углу поворота вала, в среднем составляющее 9 %, обусловлено принятием упрощающих допущений.

В работе показана методика и приведены результаты расчетного анализа влияния параметров клапанного механизма, таких как жесткость, масса пластины, коэффициент давления потока, коэффициент восстановления скорости, коэффициент демпфирования на эффективность работы компрессора. Установлено, что серийный нагнетательный клапан компрессора ХКВ6 совершает колебания между седлом и ограничителем подъема на всем протяжении хода выталкивания, закрытие клапана происходит преждевременно, при угле поворота вала 356°, с последующим отскоком и закрытием на 3° позже прохождения поршнем верхней мертвой точки. Это ведет к дополнительным объемным и энергетическим потерям в компрессоре. Наиболее существенное влияние на рабочий цикл компрессора и потери давления нагнетательного клапана оказывает жесткость, коэффициент давления потока и масса пластины клапана. Влияние указанных параметров значительно меньше сказывается на работе всасывающего клапана и проявляется в наибольшей мере на угле закрытия при изменении жесткости клапана.

Сила залипаиия клапанов в пределах изменения до 0,2 Н не оказывает влияния на характер перемещения и потери давления в клапане и при расчетах клапанов данного типа, без внесения дополнительной погрешности, может не учитываться.

Разработанная методика позволила установить, что для обеспечения своевременного закрытия, при исключении колебаний пластины и снижении депрессии на выталкивании, необходимо внести определенные конструктивные изменения нагнетательного клапана, направленные на снижение жесткости и увеличение коэффициента давления потока и уменьшение диаметра нагнетательного отверстия клапанной доски.

Окончательный выбор параметров клапанов требует экспериментальной проверки, лишь после этого полученную математическую модель можно рекомендовать к использованию. В соответствии с теоретически полученными рекомендациями разработана конструкция усовершенствованной клапанной группы и проведены сравнительные испытания компрессоров с серийной и усовершенствованной клапанной группой. Для испытаний создан калориметрический стенд (A.C. СССР № 1040294), стенд для испытаний герметичных компрессоров на запуск, комплект измерительных средств и разработана методика комплексного определения теплоэнергетических параметров и характеристик рабочего цикла герметичных компрессоров бытовых холодильников. Разработана и реализована установка для экспериментального определения характеристик клапанов в потоке холодильного агента. Установлено, что полученная математическая модель с достаточной степенью точности позволяет прогнозировать повышение эффективности работы клапанного механизма. Испытания показали, что модернизация клапанной группы в соответствии с рекомендациями теории обеспечивает увеличение холодопроизводительности и электрического холодильного коэффициента компрессора соответственно на 8,5-9,5 % и 4,0-5,2 % при снижении ударных нагрузок при работе клапанного механизма, следовательно, полученную математическую модель следует рекомендовать к использованию.

Подводя итоги работы в целом, следует сформулировать основные выводы и отметить, что поставленная в работе цель достигнута. Сформулированы научные основы повышения эффективности конструкции бытовых холодильников компрессионного типа со сниженным энергопотреблением.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ современного состояния теории и практики в области технического совершенствования бытовых холодильных приборов показал, что общемировой тенденцией является снижение их энергопотребления при обеспечении требуемого температурного уровня. Показаны большие возможности экономии электроэнергии при использовании в конструкции холодильных агрегатов бытовых холодильников аккумуляторов холода (аккумуляционных испарителей) и испарительных конденсаторов. Для снижения теплопритоков в холодильную камеру БХП извне, связанных с излучением, предложено использовать защитные свойства экранов. Анализ современных достижений науки и техники позволил выбрать и обосновать направления повышения эффективности основных сборочных единиц бытовых холодильных приборов, в том числе: конденсаторов, испарителей, компрессоров. Теоретически доказана целесообразность введения в БХ теоретического цикла с испарительным конденсатором, эффективность которого в диапазоне реальных условий эксплуатации бытовых холодильных приборов на 10-12 % выше традиционного.

2. Разработана методика анализа влияния испарительного конденсатора на основные характеристики теоретического цикла бытового холодильного прибора с применением Т-в диаграммы состояния рабочего тела.

3. Предложена математическая модель, адекватно описывающая реальные процессы тепломассообмена в конденсаторе герметичного агрегата бытового холодильного прибора. Показано, что понижение температурного уровня компрессора при введении испарительного конденсатора составляет 7-10 °С от исходного при повышении теплоэнергетических характеристик на 6-9 %.

4. Показано, что использование в БХП аккумуляторов холода в виде аккумуляционных испарителей влечет за собой изменение режима работы электродвигателя компрессора, при этом изменяется нагрузка на конденсатор и испаритель и значительно увеличиваются теплопотери холодильного шкафа.

5. Разработана методика расчета технических характеристик аккумуляционного испарителя. Полученная методика показывает, что применение аккумуляционного испарителя приводит к повышению коэффициента теплопередачи в испарителе и повышению холодильного коэффициента.

6. Разработана методика прогнозирования технических характеристик встроенного электродвигателя при изменении цикла работы агрегата при введении аккумулятора холода. Ожидаемая экономия электроэнергии (с учетом значительного сокращения количества включений и отключений электродвигателя в сутки) составит порядка 5-8 %.

7. Научно обоснована целесообразность применения в теплоизоляции шкафа БХП защитных экранов. Получена теоретическая оценка количества защитных экранов для улучшения теплоизоляционных свойств шкафа БХП.

8. С целью уменьшения энергопотребления при сохранении требуемого температурного уровня в камерах предложена новая конструкция холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника, в которой впервые использованы постоянно действующий аккумуляционный испаритель и испарительный конденсатор. Разработан экспериментальный образец (стенд) такого холодильного агрегата, проведены его испытания.

9. Разработана теоретико-экспериментальная методика расчета бытовых холодильников компрессионного типа с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором. Используя «активные методы исследования», в частности рототабельное планирование эксперимента второго порядка и параметры оптимизации - холодопроизводительность холодильного агрегата (У\) и энергопотребление (К2), получены математические модели холодопроизводительносга холодильного агрегата и энергопотребления, позволяющие прогнозировать их основные потребительские показатели.

10. Графическим методом определены оптимальные значения факторов процесса охлаждения нового БХГ1 и определены оптимальные параметры исследуемых факторов процесса: количество слоев теплоизоляционной пленки - 2, масса хладона - 106 г, массовый расход воды, подаваемый на поверхность конденсатора 120 г/ч, масса холодонакопительной жидкости в аккумуляторе - 10 кг. Сравнительные испытания базовой и экспериментальной модели БХП показали снижение удельного расхода электроэнергии на 20-22 %, при этом удельный расход электроэнергии составил 2,47-5,27 Вт-ч/дм3, что свидетельствует о высоком уровне совершенства БХП такой конструкции.

11. Полученные методы расчета и прогнозирования конструкции бытового холодильника компрессионного типа с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором рекомендованы к использованию при проектировании БХП. Они включают пять методик, в том числе: методику оценки влияния охлаждения холодильного агента в конденсаторе на эффективность работы холодильника; методику прогнозирования технических характеристик электродвигателей при изменении режима их работы; методику определения массы холодонакопительной жидкости аккумулятора и расчет аккумуляторов холода для бытовых холодильников компрессионного типа; методику расчета усиленной теплоизоляции шкафа и методику расчета числа экранов; методику интенсификации теплообмена в испарительном конденсаторе. Данные методики и составляют научные основы повышения эффективности бытовых холодильных приборов с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором.

12. Проведено теоретико-экспериментальное исследование клапанов герметичного компрессора. Разработана математическая модель для расчета рабочего цикла клапанов. Проведен расчетный анализ влияния параметров клапанного механизма на рабочий цикл компрессора. Установлено, что наиболее существенное влияние на эффективность работы клапа-

нов оказывает коэффициент давления потока и жесткость пластины клапанов. Показано, что для повышения эффективности его работы необходимо внести конструктивные изменения, направленные на снижение жесткости и высоты подъема клапанов, увеличение коэффициента давления потока и уменьшение диаметра нагнетательного отверстия клапанной доски.

13. Предложена конструкция усовершенствованной клапанной группы в соответствии с теоретическими рекомендациями. Проведены сравнительные испытания компрессоров с серийной и усовершенствованной клапанной группами. Показано, что в компрессоре с усовершенствованной клапанной группой повышение эффективности работы клапанного механизма обеспечивает увеличение холодопроизводительности и электрического холодильного коэффициента соответственно на 8,5-9,5 % и 4,0-5,2 %.

14. На новую конструкцию БХП получены рекомендации для практического использования и внедрения результатов исследования. Показано, что результаты работы имеют социальный и экономический эффект.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бытовой компрессионный холодильник: пат. 1728598 Рос. Федерация: МПКЛ5 F25B9/02.F25B25/00 / Петросов С.П., Левкин В.В., Коже-мяченко A.B., Кулагин В.Н. и Гришин И.В.; заявитель и патентообладатель Шахтинский технологический институт бытового обслуживания. -№4825911; заявл. 15.05.1990; опубл. 23.04.1992, Бюл. № 18.

2. Бытовой компрессионный холодильник: пат. 2234645 Рос. Федерация; МПКЛ7 F25B1/00 / Петросов С.П., Осацкий С.А., Левкин В.В., Бес-коровайный A.B., Алехин С.Н.; заявитель и патентообладатель ЮРГУЭС. -№ 20003102330/06; заявл. 27.01.2003; опубл. 20.08.2004, Бюл. № 23.

3. Бытовой автономный кондиционер: пат. 2170886 Рос. Федерация: МПКЛ7 F24F1/02 / Левкин В.В., Петросов С.П., Кривенко И.В., Есеева О.Н.; заявитель и патентообладатель ЮРГУЭС. - №2000100131/06; заявл. 01.05.2000; опубл. 20.07.2001, Бюл. № 19.

4. Бытовой холодильник: пат. 1211546 Рос. Федерация: МПКЛ4 F25D11/00, F25B1/00 / Петросов С.П., Тябин Ю.К., Левкин В.В., Кожемя-ченко A.B.; заявитель и патентообладатель Шахтинский технологический институт бытового обслуживания. - №3723548; заявл. 5.04.1984; опубл. 15.02.1986, Бюл. №6.

5. Герметичный холодильный компрессор: пат №1204892 Рос. Федерация: МПКА4 F25B31/02, F04B39/06 / Тябин Ю.К., Левкин В.В., Кожемя-ченко A.B., Петросов С.П. и Тарасевич A.C.; заявитель и патентообладатель Шахтинский институт бытового обслуживания. -№3712131; заявл. 19.03.1984; опубл. 15.01.1986, Бюл. № 2.

6. Диагностика и сервис бытовых машин и приборов: учебник / С.П. Петросов, С.Н. Алехин, A.B. Кожемяченко [и др.]. - М.: Изд. центр «Академия», 2003. - 320 с.

7. Дипломное проектирование: учеб. пособие для студентов МРТФ и ИДЗО специальности 230300 «Бытовые машины и приборы» / СЛ. Петросов, А.Н. Дровников, В.В. Левкин [и др.]. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2004. - 86 с.

8. Набережных А.И. Улучшение запуска герметичных компрессоров бытовых холодильников / А.И. Набережных, С.П. Петросов. - Реф. ин-форм. / ЦБНТИ Минбыта РСФСР, 1979. - Сер. 6. -Вып. 3. - С. 1-11.

9. Петросов С.П. Анализ влияния охлаждения холодильного агента в конденсаторе на эффективность работы холодильника / С.П. Петросов, A.B. Бескоровайный, Ж.А. Романович, С.А. Осацкий // Новые технологии управления движением технических объектов: материалы 3-й Междунар. науч.-тех. конф. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000. - С. 97-99.

10. Петросов С.П. Анализ изменения коэффициента рабочего времени при модернизации испарительного конденсатора в бытовом компрессионном холодильном приборе / С.П. Петросов, С.А. Осацкий, Н.П. Безуглова // Оборудование предприятий сервиса. Теория и опыт внедрения: Межяуз. сб. науч. трудов/ Южно-Рос. гос. ун-т экономики и сервиса. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2003. - Вып. 39. - С. 49-54.

11. Петросов С.П. Анализ теплообмена при испарении через пористое покрытие в испарительном конденсаторе холодильника компрессионного типа / С.П. Петрсоов, С.А. Осацкий, В.В. Левкин, A.B. Бескоровайный // Экология, технология и оборудование: сб. науч. трудов / Донской гос. тех. ун-т. - Ростов н/Д: ДГТУ, 2003. - С. 123-127.

12. Петросов С.П. Газодинамические характеристики клапанов герметичных компрессоров бытовых холодильников // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2006. - Прил. к № 1. - С. 117-119.

13. Петросов С.П. Исследование влияния клапанного механизма на основные показатели качества герметичных компрессоров бытовых холодильников: дисс.... канд. техн. наук/СЛ. Петросов. -М., 1985. - 168 с.

14. Петросов С.П. Исследование герметичных компрессоров бытовых холодильников с целью повышения их эксплуатационных показателей / СЛ. Петросов // Совершенствование технологии и организации производства в сфере бытового обслуживания: тез. докл. науч. конф. - Уфа, 1984. - С. 91-92.

15. Петросов С.П. Исследование компрессора ФГ-0,125 с целью повышения его эксплуатационных показателей / С.П. Петросов // Научные труды. - М.: Моск. технологич. институт, 1980. - Вып. 40. - С. 67-71.

16. Петросов С.П. Исследование рабочего процесса серийной модели компрессора ХКВ 6 для бытовых холодильников морозильников / С.П. Петросов, В.В. Левкин // Совершенствование технологии и организации производства в сфере бытового обслуживания: тез. докл. науч.-техн. конф. -Уфа, 1981.-С. 88-89.

17. Петросов C.II. Исследование рабочих процессов герметичных компрессоров бытовых холодильников: Экспресс информация / С.П. Петросов, В.В. Левкин; ЦНИИТЭИлегпищемаш. Сер, Электробытовые машины, приборы и прочие товары хоз. обихода. - М„ 1982. - Вып. 8. - С. 8-17.

18. Петросов С.П. Методика расчета бытовых холодильников компрессионного типа с аккумулятором холода / С.П. Петросов, A.B. Бескоро-вайный // Новые технологии управления движением технических объектов: труды III Междунар. науч.-техн. конференции. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000.-С. 36-37.

19. Петросов С.П. Методика расчета бытовых холодильников компрессионного типа / С.П. Петросов, A.B. Бескоровайный II Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2006. - Прил. к № I. -С. 119-121.

20. Петросов С.П. Определение газодинамических характеристик клапанов герметичных компрессоров для бытовых холодильников / C.II. Петросов // Вопросы научно-технического прогресса в отрасли бытового обслуживания: сб. науч. трудов. - М., 1982. - С. 73-77.

21. Петросов С.П. Оптимизация работы клапанов герметичных компрессоров для бытовых холодильников с целью повышения их эксплуатационных характеристик / C.II. Петросов, В.В. Левкин // Совершенствование технологии и организации производства в сфере бытового обслуживания: тез .докл. науч.-техн. конф. -Уфа, 1981.-С. 90-91.

22. Петросов С.П. Повышение работоспособности компрессоров бытовых холодильников / С.П. Петросов // Развитие услуг по ремонту радиотелеаппаратуры и бытовой техники: материалы семинара. - МДНТП, 1985. -С. 103-105.

23. Петросов С.П. Повышение теплоэнергетических характеристик высокооборотных компрессоров для бытовых холодильников /С.II. Петросов, В.В. Левкин // Интенсификация производства и применения искусственного холода: тез. докл. Всесоюзной науч.-практич. конф. - Ленинград, 16-18 окт. 1986 г.- Л.: ЛТИХП, 1986.-С. 138.

24. Петросов С.П. Применение терморегулирующих вентилей в стендах для испытания малых холодильных компрессоров бытовых холодильников: Экспресс-информация / С.П. Петросов, Ю.К. Тябин, В.В. Левкин, A.B. Кожемяченко И ЦНИИТЭИлегпищемаш. Сер. Электробытовые машины, приборы и прочие товары хозяйственного обихода. - М., 1983. -Вып. 2.-С. 13-17.

25. Петросов С.П. Разработка научных основ повышения эффективности клапанов герметичных компрессоров бытовых холодильных приборов: монография / С.П. Петросов // Известие вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2005.-С. 84.

26. Петросов С.П. Результаты испытаний агрегата бытового холодильного прибора в условиях воздействия эксплуатационных факторов / С.П. Петросов, A.B. Кожемяченко // Известие вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2006. - Прил. к № 10. - С. 134-135.

27. Петросов С.П. Совершенствование бытового холодильника путем применения аккумулятора холода / С.П. Петросов, A.B. Бескоровайный, Д.А. Манько // Оборудование предприятий сервиса. Теория и опыт внедрения: межвуз. сб. науч. трудов / Южно-Рос. гос. ун-т экономики и сервиса. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2003. - Вып. 39.

28. Петросов С.П. Способ оттаивания испарителя, снижающий потребление электроэнергии / С.П. Петросов, A.B. Бескоровайный, Д.А. Манько, С.Н. Алехин // Оборудование предприятий сервиса. Теория и опыт внедрения: межвуз. сб. науч. трудов / Южно-Рос. гос. ун-т экономики и сервиса. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2003. - Вып. 39. - С. 103-104.

29. Петросов С.П. Стенд для испытания испарительного конденсатора бытового холодильного компрессионного прибора / С.П. Петросов, С.А. Осацкий, И.В. Кривенко // Оборудование предприятий сервиса. Теория и опыт внедрения: межвуз. сб. науч. трудов / Южно-Рос. гос. ун-т экономики и сервиса. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2003. - Вып. 39. - С. 47-49.

30. Петросов С.П. Стенд для испытания на запуск герметичных компрессоров бытовых холодильников: Экспресс информация / С.П. Петросов, Ю.К. Тябин, В.В. Левкин, A.B. Кожемяченко // ЦБНТИ МБОН РСФСР. Сер. 6. - М., 1983. - Вып. 7. - С. 1-5.

31. Петросов С.П. Стенд для тепловых испытаний герметичных компрессоров бытовых холодильников: Экспресс информация / С.П. Петросов, Ю.К. Тябин, В.В. Левкин, A.B. Кожемяченко // ЦНИИТЭИлегпшце-маш. Сер. Электробытовые машины, приборы и прочие товары хозяйственного обихода. - М., 1982. - Вып. 10. - С. 1-7.

32. Разработка научных основ повышения эффективности аккумуляционных испарителей холодильных агрегатов: монография / С.П. Петросов [и др.]. - М., 2005. - 55 с. - Библиогр. - с. 162. - Деп. в ВИНИТИ 09.12.2005, № 1635-В2005.

33. Разработка научных основ повышения эффективности конденсаторов холодильных агрегатов: монография / С.П. Петросов [и др.]. - М., 2005. -104 с. -Библиогр. -с. 108-109. - Деп. в ВИНИТИ 7.12.2005, № 1616-В2005.

34. Петросов С.П. Теоретические основы повышения эффективности бытовых холодильников с испарительным конденсатором / С.П. Петросов, С.А. Осацкий // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2005. - Прил. к №4.-С. 102-108.

35. Петросов С.П. Теоретическое и экспериментальное исследование эффективности функционирования клапанов герметичных холодильных компрессоров / С.П. Петросов // Изв. вузов.. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2005. - Прил. к № 4. - С. 98-102.

36. Петросов С.П. Теоретическое исследование влияния охлаждения холодильного агента в конденсаторе на эффективность работы холодильника / С.П. Петросов, A.B. Бескоровайный, Ж.А. Романович, С.А. Осацкий // Новые технологии управления движением технических объектов: труды III Между-нар. науч.-техн. конференции. - Новочеркасск: ЮРГТУ. - 2000. - С. 27.

37. Петросов СЛ. Техника и технология ремонта бытовых холодильных приборов: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / СЛ. Петросов, A.B. Кожемяченко / под ред. Й.В. Болгова. - М.: Изд. центр «Академия», 2003. -192 с.

38. Ремонт и обслуживание бытовых машин и приборов: учеб. пособие / С.П. Петросов, В.А. Смоляниченко, В.В. Левкин [и др.]. - М.: Изд. центр «Академия», 2003. - 320 с,

39. Стенд для испытания герметичного холодильного компрессора: пат. 1040294 Рос. Федерация МГ1КЛ5 F25B31/02 / С.П. Петросов, В.В. Левкин, Ю.К. Тябин [и др.]; заявитель и патентообладатель Шахтинский технологический институт бытового обслуживания. - № 3429599; заявл. 26.04.1982; опубл. 7.09.1983, Бюл. № 33.

40. Установка для очистки внутренних поверхностей агрегатов бытовых холодильников: пат. 1305510 МГ1КЛ4 F25B45/00 / С.П. Петросов, Й.В. Болгов, В.ВЛевкин, А.В.Кожемяченко [и др.]; заявитель и патентообладатель Шахтинский технологический институт бытового обслуживания. - № 3897769; заявл. 21.05.1985; опубл. 23.04.1987, Бюл. № 15.

41. Устройство холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника: пат. 2162576 МПКЛ7 F25B1/00, F25B39/04 / Петросов С.П., Бескоровайный A.B., Романович Ж.А. [и др]; заявитель и патентообладатель Донская государственная академия сервиса. - №99107892/06; заявл. 15.04.1999; опубл. 27.01.2001, Бюл. № 16.

Петросов Сергей Петрович

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ КОМПРЕССИОННОГО ТИПА

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Лицензия ИД № 04205 от 06.03.2001 г.

Сдано в производство 10.02.2007 г. Тираж 100

Формат 60x84/16 Объем 2,'1 п.л. Изд. №72 Заказ № 72

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет сервиса» (ГОУВПО «МГУ С») 141221, Московская обл., Пушкинский р-н, пос. Черкизово, ул. Главная, 99

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ В ОБЛАСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

1.1 Краткий анализ направлений технического совершенствования бытовых холодильников.

1.2 Анализ современного состояния теоретических разработок.

1.2.1 Особенности расчета теплоизоляции холодильного шкафа.

1.2.2 Физические основы, способы аккумулирования и рабочие вещества аккумуляторов.

1.2.2.1 Общий случай.

1.2.2.2 Частный случай - аккумулирование холода.

1.2.3 Анализ аккумулирующих веществ и конструкций аккумуляторов.

1.2.4 Классификация и анализ работы конденсаторов. Перспективы их совершенствования.

1.2.5 Анализ теоретических и экспериментальных исследований испарительных конденсаторов.

1.2.6 Классификация и анализ работы испарителей.

Перспективы их совершенствования.

1.2.7 Анализ теоретических разработок в области расчета клапанов поршневых компрессоров.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

2 РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ ХОЛОДИЛЬНЫХ

АГРЕГАТОВ.

2.1 Теоретическое исследование тепловых процессов в холодильном агрегате с испарительным конденсатором.

2.1.1 Математическое моделирование испарительного конденсатора бытового компрессионного холодильного прибора.

2.1.2 Разработка аналитической методики расчета испарительного конденсатора.

2.2 Анализ теплообмена при испарении через пористое покрытие в испарительном конденсаторе бытового холодильного прибора.

2.2.1 Методы интенсификации теплообмена в испарительном конденсаторе бытового холодильного прибора.

2.2.2 Исследование влияния пористого покрытия на интенсивность теплообмена в испарительном конденсаторе.

2.3 Методика расчета термодинамического цикла работы герметичного агрегата с испарительным конденсатором.

2.4 Теоретические исследования основных параметров холодильного агрегата.

2.5 Методика и результаты расчета испарительного конденсатора

2.6 Экспериментальные исследования герметичного холодильного агрегата с испарительным конденсатором.

2.6.1 Стенд для исследования герметичного агрегата с испарительным конденсатором.

2.6.2 Методика проведения экспериментальных исследований герметичного агрегата с испарительным конденсатором.

2.7 Результаты экспериментальных исследований.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

3 РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПАРИТЕЛЕЙ

ХОЛОДИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ.

3.1 Разработка методики оценки влияния аккумуляционного испарителя на эффективность работы бытового холодильного прибора.

3.1.1 Обоснование используемого теоретического подхода.

3.1.2 Методика оценки влияния аккумуляционного испарителя на эффективность работы бытового холодильного прибора.

3.2 Методика определения массы холодонакопительной жидкости аккумулятора.

3.3 Методика прогнозирования технических характеристик встроенных электродвигателей компрессоров бытовых холодильных приборов при изменении режима их работы.

3.3.1 Анализ работы электродвигателя по условиям нагрева и охлаждения.

3.3.2 Анализ основных номинальных режимов работы электродвигателей.

3.3.3 Нагревание электродвигателей при различных режимах работы.

3.3.4 Методика определения энергетических параметров электродвигателя при изменении режима работы бытового холодильного прибора.

3.4 Методика расчета усиленной теплоизоляции шкафа бытового холодильного прибора.

3.4.1 Обоснование теоретического подхода.

3.4.2 Методика расчета потока тепловой энергии при наличии экрана.

3.4.3 Методика расчета числа экранов.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

4 МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ БЫТОВОГО ХОЛОДИЛЬНИКА С АККУМУЛЯЦИОННЫМ ИСПАРИТЕЛЕМ

И ИСПАРИТЕЛЬНЫМ КОНДЕНСАТОРОМ.

4.1 Объект исследования.

4.2 Методика экспериментальных исследований бытового холодильного прибора.

4.3 Планирование экспериментального исследования.

Разработка математической модели процесса.

4.3.1 Анализ и исследование факторов процесса получения холода.

4.3.2 Разработка математической модели процесса с применением рототабельного планирования второго порядка.

4.3.3 Анализ математических моделей и графическое определение оптимальных соотношений факторов процесса охлаждения в бытовом холодильнике с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором.

4.4 Обсуждение результатов и разработка рекомендаций.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

5 РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КЛАПАНОВ ГЕРМЕТИЧНЫХ КОМПРЕССОРОВ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ.

5.1 Теоретическое исследование рабочего цикла компрессора. Моделирование процесса работы самодействующих клапанов компрессора.

5.1.1 Разработка методики и алгоритма расчета параметров клапанов в рабочем цикле компрессора.

5.1.2 Анализ влияния параметров клапанного механизма на эффективность его работы.

5.2 Объект и методика экспериментального исследования.

5.2.1 Объект и условия исследования.

5.2.2 Стенд и методика теплоэнергетических испытаний герметичных компрессоров.

5.2.3 Методика исследования рабочих процессов герметичных компрессоров.

5.2.4 Стенд и методика испытания компрессора на запуск.

5.2.5 Методика определения характеристик клапанов герметичного компрессора.

5.3 Результаты экспериментальных исследований.

5.3.1 Результаты сравнительных испытаний компрессоров с серийной и усовершенствованной клапанной группой.

5.3.1.1 Объемные потери и коэффициенты, характеризующие производительность компрессора.

5.3.1.2 Энергетические потери и коэффициенты полезного действия компрессора.

5.3.1.3 Параметры функционирования клапанов.

5.3.1.4 Тепловые и энергетические показатели компрессора.

5.3.2 Газодинамические характеристики клапанов герметичных компрессоров бытовых холодильников.

5.3.3 Влияние зазора между пластиной и седлом клапана на запуск и холодопроизводительность компрессора.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

Применение искусственного холода в быту позволяет обеспечить длительное и кратковременное хранение продуктов животного и растительного происхождения, а также рационально организовать питание и снизить затраты труда на ведение домашнего хозяйства. Получение искусственного холода в быту реализуется применением бытовой холодильной техники [31, 32], которая пользуется у населения большим спросом.

Все возрастающее потребление холода и многообразные потребности населения привели к необходимости создания целой гаммы бытовых холодильных приборов различной конструкции. Бытовые компрессионные холодильники являются наиболее распространенными их представителями. Общей тенденцией совершенствования бытовой холодильной техники в настоящее время является: повышение технического уровня и создание новых типов холодильных машин с применением микропроцессорной техники, изучение и использование новых рабочих тел и смесей, совершенствование конструкций сборочных единиц с целью снижения энергопотребления и повышения долговечности, интенсификация теплообмена и т.д. Современные тенденции развития бытовых холодильных приборов характеризуются увеличением их внутреннего объема путем создания многокамерных моделей и снижением температур в камерах. Реализация такой техники приводит к росту энергетических затрат на производство холода в быту и повышению температурного уровня герметичного компрессора.

Используемые в настоящее время конструкции бытовых компрессионных холодильников различного типа как отечественного, так и импортного производства отличаются повышенным энергопотреблением. Вследствие этого возникает проблемная ситуация, суть которой заключается в необходимости повышения эффективности холодильных приборов, что в общем случае может быть осуществлено двумя путями: либо за счет модернизации и совершенствования известных технических решений, либо за счет разработки принципиально новых. Однако при отсутствии научного обоснования, без наличия необходимых методов расчета элементов конструкции в их совокупности, повысить эффективность работы бытового холодильного прибора весьма проблематично. Поэтому представленная работа направлена на решение вопросов совершенствования конструкций и повышения качества отечественных бытовых холодильных приборов. В данной диссертационной работе уделяется внимание теоретическим вопросам совершенствования и экспериментальному исследованию бытовых холодильников компрессионного типа на основе использования принципиально новых конструкций холодильных агрегатов [16, 17,18, 27,153], позволяющих повысить их эффективность.

Анализ теории охлаждения свидетельствует о целесообразности использования в компрессионных холодильных агрегатах испарительных конденсаторов, что, вероятно, позволит улучшить характеристики бытовых холодильных приборов за счет реализации в нем самого мощного природного механизма охлаждения - охлаждения при испарении, позволяющего отобрать от теплового источника наибольшее количество теплоты и, тем самым, сузить границы рабочего цикла бытового холодильного прибора. Поэтому использование испарительного конденсатора в составе холодильного прибора компрессионного типа, вероятно, является перспективным направлением совершенствования холодильных машин. Однако данное направление до сих пор не реализовано из-за отсутствия оптимальных технических решений, что, конечно же, связано с недостаточной теоретической проработкой данного вопроса.

Первыми в данном направлении являются работы [98, 99, 100, 108, 116, 119, 122, 124, 134]. Задействовать в бытовом холодильном приборе испарительный механизм охлаждения достаточно просто позволяет теплопроводное пористое покрытие, нанесенное на поверхность конденсатора [17, 146, 153]. При этом теплоотдача конденсатора в окружающую среду интенсифицируется, так как к уже задействованным в приборе механизмам охлаждения (теплопроводности, конвекции и лучеиспусканию) добавляется еще один - испарение. Это приведёт к снижению температуры конденсации хладагента и температурного уровня компрессора, уменьшению энергопотребления, повышению эксплуатационных характеристик компрессионного агрегата и, тем самым, к повышению эффективности бытового холодильного прибора.

Однако анализ литературных источников в области теоретических и экспериментальных исследований работы холодильных машин с испарительными конденсаторами показал, что в настоящее время вопросы реализации схемы герметичного холодильного агрегата с применением конденсатора с испарительным охлаждением изучены недостаточно: отсутствует теория расчета испарительного конденсатора в составе герметичного агрегата с учетом массы воды, подаваемой на конденсатор; не разработана конструкция бытового холодильного прибора с испарительным конденсатором; отсутствует измерительное оборудование и методика испытаний испарительного конденсатора в составе герметичного холодильного агрегата. Решение этих и других вопросов, вероятно, внесет определенный вклад в теорию и приведет к повышению эффективности бытовых холодильных приборов.

Анализ конструкций современных отечественных и зарубежных бытовых холодильных приборов свидетельствует о том, что для повышения их эффективности в них зачастую используют съемные аккумуляторы холода [2, 138]. Результаты экспериментов показали возможность значительной экономии электроэнергии при внедрении в конструкцию бытового холодильника компрессионного типа постоянно действующего аккумулятора холода (аккумуляционного испарителя). Такие конструкции бытовых холодильных приборов обладают не только сниженным энергопотреблением, но и более низким коэффициентом рабочего времени (КРВ). Отметим, однако, что в настоящее время теоретические вопросы повышения эффективности бытового холодильника компрессионного типа, при наличии постоянно действующего аккумулятора холода, изучены недостаточно. Отсутствуют теоретические основы процесса теплообмена в такой конструкции бытового холодильного прибора.

К основным сборочным единицам бытового холодильника относят: холодильный шкаф, герметичный компрессор, испаритель и конденсатор, дроссельное устройство. При проектировании шкафов стремятся снизить их теп-лопотери. При этом теплопотерями через стенки шкафа лучеиспусканием, при расчетах, как правило, пренебрегают, считая их малыми. В данной работе рассматривается новая конструкция холодильного агрегата, в которой вместо традиционного испарителя использован аккумуляционный испаритель, где аккумулируется большое количество бытового холода, поэтому мероприятиям, обеспечивающим снижение теплопотерь, уделяется особое внимание.

В основе работы бытовых холодильных приборов лежит рабочий цикл и то, как и с каким качеством он реализуется. Не вызывает сомнения то, что мероприятия, связанные с обеспечением требуемых параметров цикла, актуальны и повышают эффективность работы бытовых холодильных приборов. Известно, что в холодильных агрегатах бытовых компрессионных холодильников используют исключительно герметичные поршневые компрессоры со встроенным электродвигателем [20], конструктивное совершенство которых в значительной мере определяет технический уровень бытовых холодильников в целом. Практика конструирования и производства холодильных компрессоров показывает, что при создании оптимальной конструкции компрессора, как правило, проводят целый ряд теоретических и экспериментальных исследований, основными направлениями которых являются: 1) оптимизация работы клапанов; 2) соответствие моментов двигателя и компрессора; 3) оптимизация подогрева всасываемого пара и температурного уровня компрессора; 4) повышение износостойкости трибосопряжений компрессора. Количество научных работ, направленных на повышение эффективности компрессора, огромно. Этими вопросами занимается в настоящее время такое количество авторов, что список их невозможно привести.

Вопросы оптимизации подогрева всасываемого пара и снижения температурного уровня компрессоров бытовых холодильников рассмотрены авторами работ [73, 86, 165] и многими другими. Исследование износостойкости деталей и определение влияния величин зазоров в трибосопряжениях на эксплуатационные характеристики кривошипно-кулисных компрессоров бытовых холодильников выполняли также исследователи [132, 137] и другие.

Однако несовершенство конструктивных параметров клапанного механизма, давно отмеченное в ряде работ [22, 86], до сих пор не позволяет довести характеристики отечественных компрессоров для бытовых холодильных приборов до лучших зарубежных образцов. Разработка научно обоснованной методики расчета конструктивных параметров клапанного механизма позволит минимизировать объемные и энергетические потери при снижении ударных нагрузок и обеспечит разгрузку компрессора в период пуска. Обеспечение при работе клапанной группы оптимального зазора между запорным органом и седлом всасывающего клапана гарантирует экономичную и безотказную работу компрессора. Таким образом, повышение эффективности работы клапанного механизма позволит снизить затраты электроэнергии на производство единицы холода и повысить безотказность герметичного компрессора и бытового холодильника в целом, поэтому данные вопросы и решаются в диссертационной работе.

Решение приведенного выше комплекса вопросов позволит получить научное обоснование повышения эффективности бытовых холодильников компрессионного типа и предложить современную экономичную конструкцию бытовых холодильных приборов, соответствующих мировому уровню.

Итак, объективные потребности населения, а также отсутствие у промышленности возможностей для их удовлетворения явились причиной возникновения научной проблемы - необходимости разработки теоретического обоснования повышения эффективности бытовых холодильных приборов, реализующих процессы, основанные на новых, выходящих за рамки достигнутых, знаниях. Учитывая суть проблемной ситуации, тема диссертационной работы является актуальной и современной и обладает элементами экономической и социальной значимости.

Объектом исследования в данной диссертационной работе является бытовой холодильник компрессионного типа и его составные элементы.

Предметом исследования являются методы расчета и прогнозирования конструкций основных сборочных единиц бытовых компрессионных холодильников, базирующихся на принципиально новых технических решениях.

Целью диссертационной работы является разработка научных основ повышения эффективности конструкции бытовых холодильников компрессионного типа для создания бытовых холодильных приборов со сниженным энергопотреблением.

Для реализации поставленной цели определены следующие задачи исследования:

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ современного состояния теории и практики в области технического совершенствования бытовых холодильных приборов показал, что общемировой тенденцией является снижение их энергопотребления при обеспечении требуемого температурного уровня. Показаны большие возможности экономии электроэнергии при использовании в конструкции холодильных агрегатов бытовых холодильников аккумуляторов холода (аккумуляционных испарителей) и испарительных конденсаторов. Для снижения те-плопритоков в холодильную камеру бытового холодильного прибора извне, связанных с излучением, предложено использовать защитные свойства экранов. Анализ современных достижений науки и техники позволил выбрать и обосновать направления повышения эффективности основных сборочных единиц бытовых холодильных приборов, в том числе: конденсаторов, испарителей, компрессоров. Теоретически доказана целесообразность введения в бытовой холодильник теоретического цикла с испарительным конденсатором, эффективность которого в диапазоне реальных условий эксплуатации бытовых холодильных приборов на 10-12 % выше традиционного.

2. Разработана методика анализа влияния испарительного конденсатора на основные характеристики теоретического цикла бытового холодильного прибора с применением Г-5" диаграммы состояния рабочего тела.

3. Предложена математическая модель, адекватно описывающая реальные процессы тепломассообмена в конденсаторе герметичного агрегата бытового холодильного прибора. Показано, что понижение температурного уровня компрессора при введении испарительного конденсатора составляет 7-10 °С от исходного при повышении теплоэнергетических характеристик на 6-9 %.

4. Показано, что использование в бытовом холодильном приборе аккумуляторов холода в виде аккумуляционных испарителей влечет за собой изменение режима работы электродвигателя компрессора, при этом изменяется нагрузка на конденсатор и испаритель и значительно увеличиваются теп-лопотери холодильного шкафа.

5. Разработана методика расчета технических характеристик аккумуляционного испарителя. Полученная методика показывает, что применение аккумуляционного испарителя приводит к повышению коэффициента теплопередачи в испарителе и повышению холодильного коэффициента.

6. Разработана методика прогнозирования технических характеристик встроенного электродвигателя при изменении цикла работы агрегата при введении аккумулятора холода. Ожидаемая экономия электроэнергии (с учетом значительного сокращения количества включений и отключений электродвигателя в сутки) составит 5-8 %.

7. Научно обоснована целесообразность применения в теплоизоляции шкафа бытового холодильного прибора защитных экранов. Получена теоретическая оценка количества защитных экранов для улучшения теплоизоляционных свойств шкафа бытового холодильного прибора.

8. С целью уменьшения энергопотребления при сохранении требуемого температурного уровня в камерах предложена новая конструкция холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника, в которой впервые использованы постоянно действующий аккумуляционный испаритель и испарительный конденсатор. Разработан экспериментальный образец (стенд) такого холодильного агрегата, проведены его испытания.

9. Разработана теоретико-экспериментальная методика расчета бытовых холодильников компрессионного типа с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором. Используя «активные методы исследования», в частности рототабельное планирование эксперимента второго порядка и параметры оптимизации - холодопроизводительность холодильного агрегата (Г]) и энергопотребление (Уг)» получены математические модели хо-лодопроизводительности холодильного агрегата и энергопотребления, позволяющие прогнозировать их основные потребительские показатели.

10. Графическим методом определены оптимальные значения факторов процесса охлаждения нового бытового холодильного прибора и определены оптимальные параметры исследуемых факторов процесса: количество слоев теплоизоляционной пленки - 2, масса хладона - 106 г, массовый расход воды, подаваемый на поверхность конденсатора 120 г/ч, масса холодонакопи-тельной жидкости в аккумуляторе - 10 кг. Сравнительные испытания базовой и экспериментальной модели бытового холодильного прибора показали снижение удельного расхода электроэнергии на 20-22 %, при этом удельный расход электроэнергии составил 2,47-5,27 Вт-ч/дм3, что свидетельствует о высоком уровне совершенства бытового холодильного прибора такой конструкции.

11. Полученные методы расчета и прогнозирования конструкции бытового холодильника компрессионного типа с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором рекомендованы к использованию при проектировании бытового холодильного прибора. Они включают пять методик, в том числе: методику оценки влияния охлаждения холодильного агента в конденсаторе на эффективность работы холодильника; методику прогнозирования технических характеристик электродвигателей при изменении режима их работы; методику определения массы холодонакопительной жидкости аккумулятора и расчет аккумуляторов холода для бытовых холодильников компрессионного типа; методику расчета усиленной теплоизоляции шкафа и методику расчета числа экранов; методику интенсификации теплообмена в испарительном конденсаторе. Данные методики и составляют научные основы повышения эффективности бытовых холодильных приборов с аккумуляционным испарителем и испарительным конденсатором.

12. Проведено теоретико-экспериментальное исследование клапанов герметичного компрессора. Разработана математическая модель для расчета рабочего цикла клапанов. Проведен расчетный анализ влияния параметров клапанного механизма на рабочий цикл компрессора. Установлено, что наиболее существенное влияние на эффективность работы клапанов оказывает коэффициент давления потока и жесткость пластины клапанов. Показано, что для повышения эффективности его работы необходимо внести конструктивные изменения, направленные на снижение жесткости и высоты подъема клапанов, увеличение коэффициента давления потока и уменьшение диаметра нагнетательного отверстия клапанной доски.

13. Предложена конструкция усовершенствованной клапанной группы в соответствии с теоретическими рекомендациями. Проведены сравнительные испытания компрессоров с серийной и усовершенствованной клапанной группами. Показано, что в компрессоре с усовершенствованной клапанной группой повышение эффективности работы клапанного механизма обеспечивает увеличение холодопроизводительности и электрического холодильного коэффициента, соответственно, на 8,5-9,5 % и 4,0-5,2 %.

14. На новую конструкцию бытового холодильного прибора получены рекомендации для практического использования и внедрения результатов исследования. Показано, что результаты работы имеют социальный и экономический эффект.

290

1. Афанасьева, И.А. Влияние конструкции корпуса встроенного электродвигателя на концентрацию масла в холодильной машине / И.А. Афанасьева, Б.Л. Цирлин//Холодильная техника. - 1991. -№ 10-С. 10-11.

2. Бабакин, Б.С. Бытовые холодильники и морозильники / Б.С. Бабакин, В.А. Выгодин. М.: Колос, 2000. - 656 с.

3. Барило, В.Н. Исследование и интенсификация теплообмена в хладоно-вых пластинчатых конденсаторах: автореф. дис. . канд. техн. наук /

4. B.Н. Барило. Л., 1980. - 26 с.

5. Береснев, А.Е. Разработки в области систем автоматизации холодильной техники / А.Е. Береснев // Холодильная техника. 1996. - № 1. - С. 17-18.

6. Берман, Л.Д. О справедливости аналогии между тепло- и массообменом и соотношения Льюиса для кондиционеров и градирен / Л.Д. Берман // Холодильная техника. 1974. - № 2. -С. 34-37.

7. Бескоровайный, A.B. Методика расчета потока тепловой энергии при наличии экрана: тез. докл. I Междунар. науч.-техн. конф. «Наука сервису» / A.B. Бескоровайный, Ж.А. Романович. - М.: МГУС, 2001.1. C. 76-77.

8. Бескоровайный, A.B. Основная тенденция технического совершенствования бытовой холодильной техники / A.B. Бескоровайный и др. // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Технические науки. -1999.-№3.-С. 39-40.

9. Богданов, С.Н. Теоретические основы хладотехники. Тепломассообмен / С.Н. Богданов, H.A. Бучко, Э.И. Гуйго и др.; под ред. Э.И. Гуйго. М.: Агропромиздат, 1986. - С. 320.

10. Борисоглебовский, А.И. К расчету процессов всасывания и нагнетания поршневых компрессоров / А.И. Борисоглебовский, Р.В. Кузьмин // Химическое и нефтяное машиностроение. 1965. - С. 6-11.

11. Букин, В.Г. Закономерности теплообмена при конденсации и кипении неазетропных смесей холодильных агентов: автореф. дисс. . д-ра техн. наук / В.Г. Букин. М., 1998. - 50 с.

12. Буллард, К. Последние исследования и разработки в области кондиционирования воздуха и холодильной техники / К. Буллард // Холодильный бизнес. 2003. - № 8. - С. 4-8.

13. Быков, A.B. Холодильные машины и тепловые насосы / A.B. Быков, И.М. Калнинь, A.C. Крузе. М.: Агропромиздат, 1988. - 288 с.

14. Быков, В.А. Исследование объемных и энергетических характеристик низкотемпературных герметичных поршневых компрессоров / В.А. Быков // Совершенствование малых холодильных машин. М., 1976. -С. 91-109.

15. Быков, В.А. Совершенствование нагнетательных клапанов низкотемпературных герметичных компрессоров / В.А. Быков, В.Б. Якобсон // Холодильная техника. 1976. -№ 11. - С. 17-21.

16. Бытовой автономный кондиционер: пат. 2170886 Рос. Федерация: МПКА7 F24F1/02 / Левкин В.В., Петросов С.П., Кривенко И.В., Есее-ваО.Н.; заявитель и патентообладатель ЮРГУЭС. №2000100131/06; заявл. 01.05.2000; опубл. 20.07.2001, Бюл. № 19.

17. Васильева, Г.В. Тепло- и массоперенос во влажных капиллярнопористых телах / Г.В. Васильева. Минск: Институт тепло- и массообмена АН БССР, 1989.-496 с.

18. Вейнберг, Б.С. Бытовые компрессионные холодильники / Б.С. Вейнберг, JI.H. Вайн. М.: Пищевая промышленность, 1974. - 272 с.

19. Вейнберг, Б.С. Поршневые компрессоры холодильных машин / Б.С. Вейнберг. М.: Машиностроение, 1965. - 335 с.

20. Водяницкая, Н.И. Комплексные исследования компрессора типа ФГ-0,125 для домашних холодильников / Н.И. Водяницкая и др. // Холодильная техника и технология. 1977. - Вып. 24. - С. 27-30.

21. Володин, В.И. Комплексный подход к расчету параметров компрессионной холодильной машины / В.И. Володин // Холодильная техника. -1998.-№2.-С. 8-10.

22. Вольдек, А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. Л.: Энергия, 1978.-385 с.

23. Вукалович, М.П. Перспективы использования низких температур окружающей среды в теплоэнергетике и холодильной технике / М.П. Вукалович // Холодильная техника. 2003. - № 8. - С. 2-6.

24. Выгодин, В.А. Повышение эффективности охлаждающих систем холодильных камер: дисс. . канд. техн. наук / В.А. Выгодин. М., 1995. -201 с.

25. Гоголин, A.A. Перспективы применения испарительных конденсаторов на предприятиях мясной и молочной промышленности / A.A. Гоголин, Н.М. Медникова // Холодильная промышленность и транспорт: Обзорная информация. -М.: ЦНИИТЭИмясомолопром, 1980. 48 с.

26. Гоголин, A.A. О сопоставлении и оптимизации теплообменных аппаратов холодильных машин / A.A. Гоголин // Холодильная техника. 1981. - № 4. - С. 18-21.

27. ГОСТ 16317-87. Приборы холодильные электрические бытовые: Общие технические условия // Изд-е официальное. М.: Изд-во стандартов, 1988. -33с.

28. ГОСТ 30204-95. Приборы холодильные бытовые: Эксплуатационные характеристики и методы испытаний // Изд. официальное. Минск: ИПК изд-во стандартов, 2001. - 14 с.

29. Готтер, Г. Нагревание и охлаждение электрических машин / Г. Готтер. -М.: Госэнергоиздат, 1961. 356 с.

30. Греберг, Э.С. Основы учения о теплообмене / Э.С. Греберг. М., 1979. -С. 511-512.

31. Губернский, Ю.Д. Экологические аспекты кондиционирования воздуха / Ю.Д. Губернский // Холодильный бизнес. 2003. - № 7. - С. 29-30.

32. Десятов, В.Т. Основы теплотехники / В.Т. Девятов. М.: МГУС, 2004. -246 с.

33. Диагностика и сервис бытовых машин и приборов: учебник / С.П. Пет-росов, С.Н. Алехин, A.B. Кожемяченко и др.. М.: Издательский центр «Академия», 2003. -320с.

34. Диагностика работы дросселирующих устройств малых холодильных установок: учеб. пособие / Б.С. Бабакин и др.. Рязань: Узорочье, 2000. -136 с.

35. Дипломное проектирование: учеб. пособие для студентов МРТФ и ИДЗО специальности 230300 «Бытовые машины и приборы» / С.П. Петросов, А.Н. Дровников, В.В. Левкин и др.. Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2004. -86 с.

36. Доллежаль, H.A. К теории самодействующего пластинчатого клапана поршневого компрессора / H.A. Доллежаль // Химическое машиностроение. 1939.-№ 7.-С. 1-8.

37. Доллежаль, H.A. Прикладная теория всасывающего клапана поршневого компрессора / H.A. Доллежаль // Общее машиностроение. 1941. - № 1. -С. 16-22.

38. Доллежаль, H.A. Расчет основных параметров самодействующих пластинчатых клапанов поршневого компрессора / H.A. Доллежаль // Общее машиностроение. 1941. -№ 9. - С. 2-5.

39. Дорошенко, A.B. О процессах тепло- и массообмена в пленочных градирнях с регулярной насадкой / A.B. Дорошенко, P.M. Хамуда // Холодильная техника. 1970.-№ 1.-С. 31-34.

40. Енохович, A.C. Справочник по физике и технике: учеб. пособие /

41. A.C. Енохович. изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Просвещение, 1989. -224 с.

42. Жадан, В.З. Новое обобщенное уравнение сопротивления влагообмену /

43. B.З. Жадан // Холодильная техника. 1989. - № 12. - С. 47-51.

44. Железный, В.П. Эколого-энергетический анализ перспектив замены R 22 альтернативными хладагентами / В.П. Железный, О.В. Лысенко // Холодильная техника. 1992. -№ 9. - С. 21-22.

45. Жукаускас, A.A. Конвективный перенос в теплообменниках / A.A. Жу-каускас. М.: Наука, 1982. - 472 с.

46. Зайцев, A.A. Обобщенный метод теплового расчета испарителей и конденсаторов / A.A. Зайцев, В.П. Проценко, В.К. Сафонов // Холодильная техника. 1989. - № 9. - С.45-48.

47. Захаров, Ю.В. Повышение эффективности систем испарительного охлаждения / Ю.В. Захаров // Вестн. Междунар. академии холод. 2002. -№2.-С. 12-17.

48. Зеликовский, И.Х. Малые холодильные машины и установки: справочник / И.Х. Зеликовский, Л.Г. Каплан. М.: Агропромиздат, 1989. - 672 с.

49. Иванов, О.П. Оборудование систем кондиционирования воздуха: учеб. пособие / О.П. Иванов. Л.: ЛТИХП, 1981. - 81 с.

50. Иоффе, Д.М. Тепловой расчет и вопросы оптимизации воздушных конденсаторов малых холодильных машин / Д.М. Иоффе // ЦИНТИхимнеф-темаш. 1976.-С. 10-55.

51. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, A.C. Су-комел.-М.: Энергия, 1981.-c.417.

52. Калинушкин, М.П. Гидравлические машины и холодильные установки / М.П. Калинушкин. М.: Высшая школа, 1973. - 223 с.

53. Калнинь, И.М. О выборе параметров холодильных машин на основе оптимизации и анализа характеристик / И.М. Калнинь и др. // Холодильная техника.-1981.-№ 8.-С. 18-25.

54. Калнинь, И.М. Экспериментальное исследование системы охлаждения бытового холодильника / И.М. Калнинь, К.Н. Факедов // Холодильная техника. 2002.-№ 2. - С. 14-16.

55. Камке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям / Э. Камке. М.: Наука, 1976. - 264 с.

56. Капель, A.C. Исследование и анализ системы «конденсатор воздухоохладитель» хладоновой (R 22) холодильной машины: автореф. дис. . канд. техн. наук / A.C. Капель. - М.: МТИ, 1978. - 26 с.

57. Карапетян, Р.Н. Расчет полосовых клапанов с гибким ограничителем при многомассовой постановке / Р.Н. Карапетян и др. // Промышленность Армении. 1976. - № 11. - С. 39-40.

58. Киреев, В.В. Разработка и исследование теплообменного аппарата с применением пористых материалов / В.В. Киреев // Холодильная техника.-2004.-№2.-С. 14-17.

59. Коляда, В. Системы принудительной циркуляции воздуха в холодильном аппарате / В. Коляда // Ремонт и сервис. 2000. - № 1. - С. 42-45.

60. Кондратьева, Т.Ф. Клапаны поршневых компрессоров / Т.Ф. Кондратьева, В.П. Исаков. М.: Машиностроение, 1983. - 158 с.

61. Кондратьева, Т.Ф. Математическая модель работы прямоточного клапана с учетом колебаний давления газа в коммуникациях поршневого компрессора / Т.Ф. Кондратьева и др. // IV Всесоюзная науч.-техн. конф. по компрессоростроению. Сумы, 1976. - С. 29-32.

62. Кондратьева, Т.Ф. Определение потерь в клапанах поршневого компрессора / Т.Ф. Кондратьева // Науч. тр. НИИхиммаш, 1954. Вып. 18. -С. 88-102.

63. Константинов, Л.И. Расчеты холодильных машин и установок / Л.И.Константинов, Л.Г. Мельниченко. М.: Агропромиздат, 1991. -557 с.

64. Корниенко, В.М. Повышение эффективности систем охлаждения путем применения гидратных аккумуляторов: дисс. . канд. техн. наук / В.М. Корниенко. М., 1993. - 179 с.

65. Криницкий, Д.Г. Новое компрессионное оборудование / Д. Г. Криницкий //Холодильная техника. 1996.-№ 1.-С. 10-12.

66. Кузнецова, Л.П. Режимные характеристики воздушных и испарительных конденсаторов: автореф. дис. . канд. техн. наук / Л.П. Кузнецова. -Одесса: ОТИХП, 1981. 24 с.

67. Курылев, Е.С. Холодильные установки: учебник для вузов / Е.С. Куры-лев, В.В. Оносовский, Ю.Д. Румянцев. 2-е изд., стереотип. - СПб.: Политехника, 2002. - 576 с.

68. Кутателадзе, С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: справочное пособие / С.С. Кутателадзе. М.: Энергоатомиздат, 1990. -367 с.

69. Лазарев, А.Г. Применение САПР при проектировании холодильных агрегатов / А. Г. Лазарев // Холодильная техника. 2000. - № 9. - С. 34.

70. Ларьяновский, С.Ю. Исследование тепловых и аэродинамических характеристик панельных испарительных конденсаторов: автореф. дис. . канд. техн. наук / С.Ю. Ларьяновский. Одесса, 1978. - 26 с.

71. Левкин, В.В. Исследование влияния температурного уровня на показатели качества герметичных компрессоров бытовых холодильников и определение оптимальных методов их охлаждения: автореф. дис. канд. техн. наук/В.В. Левкин.-М., 1981.-25 с.

72. Левкин, В.В. Тепловые расчеты сборочных единиц бытовых холодильников: учеб. пособие / В.В. Левкин; под ред. А.Г. Сапронова. Шахты: Полиграфист, 1994. - 228 с.

73. Леонтьев, А.И. Теория тепломассообмена / А.И. Леонтьев. М.: Высшая школа, 1979.-495 с.

74. Линберг, А.Ф. Исследование фреонового холодильного бесшатунного компрессора без смазки цилиндров / А.Ф. Линберг, С.А. Путилин и др. //Холодильная техника. -1991.-№ 10.-С. 11-13.

75. Лоцца, Дж. Современные тенденции совершенствования водоохлаж-дающих холодильных машин (чиллеров) для систем кондиционирования воздуха / Дж. Лоцца // Холодильная техника. 2000. - № 9. - С. 24-25.

76. Лоцца, Дж. Экспериментальные исследования теплообменных батарей с волнистым и жалюзийным оребрением / Дж. Лоцца // Холодильная техника. 2004. - № 3. - С. 20-22.

77. Лыков, A.B. Тепломассообмен: справочник / A.B. Лыков. Изд. 2-е, пе-рераб. и доп. - М.: Энергия, 1978. - 479 с.

78. Мазурин, И.М. Выбор альтернативных хладагентов для бытовых холодильников / И.М. Мазурин // Холодильная техника. 1995. - № 1. - С. 810.

79. Максимов, A.B. Повышение энергетической эффективности бытовых холодильников с системами охлаждения компрессора: автореф. дисс . канд. техн. наук / A.B. Максимов. М., 1994. - 23 с.

80. Маньковский, О.Н. Теплообменная аппаратура химических производств / О.Н. Маньковский, А.Р. Толчинский, М.В. Александров. Л.: Химия, 1976.-368 с.

81. Маринюк, Б.Т. Аппараты холодильных машин (теория и расчет) / Б.Т. Маринюк. -М.: Энергоатомиздат, 1995. 160 с.

82. Маринюк, Б.Т. Вакуумно-испарительное охлаждение: особенности и перспективы / Б. Т. Маринюк // Холодильная техника. 2001. - № 1. -С. 8-9.

83. Медникова, Н.М. Аккумуляторы холода для систем хладоснабжения предприятий агропромышленного комплекса / Н.М. Медникова,

84. B.П. Пытченко и др. // Холодильная техника. 1987. - № 4. - С. 10-16.

85. Мельников, В.Д. Исследование рабочих процессов компрессоров бытовых холодильников: автореф. дис . канд. техн. наук / В.Д. Мельников. -Одесса, 1977.-22 с.

86. Морозов, А.П. Опыт производства бытовых холодильников «Атлант» на хладагенте R134a / А.П. Морозов // Холодильная техника. 1996. - № 4.1. C. 13-14.

87. Набережных, А.И. Улучшение запуска герметичных компрессоров бытовых холодильников / А.И. Набережных, С.П. Петросов. Реф. Ин-форм; ЦБНТИ Минбыта РСФСР, 1979. - Сер. 6. - Вып. 3. - С. 1-11.

88. Найорк, X. Оптимизация холодильных компрессоров с помощью современной измерительной техники / X. Найорк // Холодильная техника. -1991. -№3.- С. 56-60.

89. Накоряков, В.Е. О совместном тепло- и массопереносе при плёночной абсорбции / В.Е. Накоряков, Н.И. Григорьева // Теплообмен и гидродинамика при кипении и конденсации. Новосибирск, 1978. - С. 278-284.

90. Нащекин, В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: учеб. пособие / В.В. Нащекин. М.: Высшая школа, 1975. - 496 с.

91. Новые холодильные машины Новинки оборудования комплекса York international. // Холодильная техника. 2002. - № 9. - С. 24-25.

92. Носенко, В.А. Исследование теплопередачи ребристых испарительных конденсаторов: автореф. дис. . канд. техн. наук / В.А. Носенко. Одесса: ОТИХП, 1969.-22 с.

93. Онищенко, В.П. Аккумуляторы холода в системах хладоснабжения / В.П. Онищенко и др. //Холодильная техника. 1991. -№ 2. - С. 15-18.

94. Оносовский, В.В. Холодильные установки / В.В. Оносовский, Ю.Д. Румянцев. СПб.: Политехника, 2002. - 576 с.

95. Петров, A.M. Бытовые машины и приборы: учеб. пособие для студентов вузов / A.M. Петров, Б.Е. Фишман. М.: Легкая индустрия, 1973. - 345 с.

96. Петровский, И.Г. Лекции по теории обыкновенных дифференциальных уравнений / И.Г. Петровский. -М.: МГУ, 1984 162 с.

97. Петросов, С.П. Газодинамические характеристики клапанов герметичных компрессоров бытовых холодильников // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2006. - Прил. к № 1.-С. 117-119.

98. Петросов, С.П. Исследование влияния клапанного механизма на основные показатели качества герметичных компрессоров бытовых холодильников: дисс. канд. техн. наук / С.П. Петросов. Москва, 1985. - 168 с.

99. Петросов, С.П. Исследование компрессора ФГ-0,125 с целью повышения его эксплуатационных показателей // Научные труды; Моск. технологич. институт, 1980.-Вып. 40.-С. 67-71.

100. Петросов, С.П. Методика расчета бытовых холодильников компрессионного типа / С.П. Петросов, A.B. Бескоровайный // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2006. - Прил. к № 1.-С. 119-121.

101. Петросов, С.П. Разработка научных основ повышения эффективности аккумуляционных испарителей холодильных агрегатов: монография / С.П. Петросов и др.. М., 2005. - 55 с. - Библиогр. - с. 162. - Деп. в ВИНИТИ 09.12.2005, №1635-В2005.

102. Петросов, С.П. Определение газодинамических характеристик клапанов герметичных компрессоров для бытовых холодильников / С.П. Петросов // Вопросы научно-технического прогресса в отрасли бытового обслуживания: сб. науч. трудов. М., 1982. - С. 73-77.

103. Петросов, С.П. Повышение работоспособности компрессоров бытовых холодильников / С.П. Петросов // Развитие услуг по ремонту радиотелеаппаратуры и бытовой техники: материалы семинара. МДНТП, 1985. -С. 103-105.

104. Петросов, С.П. Разработка научных основ повышения эффективности клапанов герметичных компрессоров бытовых холодильных приборов: монография / С.П. Петросов // Известие вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.-2005.-с. 84

105. Петросов, С.П. Результаты испытаний агрегата бытового холодильного прибора в условиях воздействия эксплуатационных факторов / С.П. Петросов, A.B. Кожемяченко // Известие вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2006. - Прил. к № 9. - С. 107-110.

106. Петросов, С.П. Стенд для испытания на запуск герметичных компрессоров бытовых холодильников: Экспресс-информация / С.П. Петросов, Ю.К. Тябин, В.В. Левкин, A.B. Кожемяченко // ЦБНТИ МБОН РСФСР. Сер. 6.-М., 1983.-Вып. 7.-С. 1-5.

107. Петросов, С.П. Теоретические основы повышения эффективности бытовых холодильников с испарительным конденсатором / С.П. Петросов, С.А. Осацкий // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2005. -Прил. к № 4. - С. 102-108.

108. Петросов, С.П. Теоретическое и экспериментальное исследование эффективности функционирования клапанов герметичных холодильных компрессоров / С.П. Петросов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2005. - Прил. к № 4. - С. 98-102.

109. Петросов, С.П. Техника и технология ремонта бытовых холодильных приборов: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / С.П. Петросов, A.B. Кожемяченко; под ред. И.В. Болгова. М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 192 с.

110. Пискунов, В.В. Выставка «СЕМ-99» Электробытовая техника и товары для дома / В.В. Пискунов // Холодильная техника. 1999. - №7. - С. 33-34.

111. Пискунов, В.В. Московский рынок бытовых холодильников в 1998 г. / В.В. Пискунов // Холодильная техника. 1999. -№ 1. - С. 14-17.

112. Планирование и анализ эксперимента / под ред. В.Б. Тихомирова. М.: Легкая индустрия, 1976.-263 с.

113. Пластинин, П.И. Поршневые компрессоры / П.И. Пластилин. М.: Колос, 2000.-456 с.

114. Пластинин, П.И. Расчет и исследование поршневых компрессоров с использованием ЭВМ / П.И. Пластилин. М.: ВИНИТИ, 1985. - 168 с.

115. Ш.Пономаренко, B.C. Технические и экологические аспекты применения градирен типа «Росинка» в системах холодильных установок /

116. B.C. Пономаренко // Холодильная техника. 1997. - № 2. - С. 11-12. Ш.Посеренин, С.П. Повышение холодопроизводительности герметичныхкомпрессоров бытовых холодильников: автореф. дисс. . канд. техн. наук / С.П. Посеренин. М., 1984. - 25 с.

117. Примеры расчетов по курсу «Холодильная техника» / под ред. Н.Д. Ма-ловой. -М.: Агропромиздат, 1986. 183 с.

118. Разработка научных основ повышения эффективности конденсаторов холодильных агрегатов: монография / С.П. Петросов и др.. М., 2005. -104 с.- Библиогр. - С. 108-109. - Деп. в ВИНИТИ 7.12.2005, № 1616-В2005.

119. Ремонт и обслуживание бытовых машин и приборов: учеб. пособие /

120. C.П. Петросов, В.А. Смоляниченко, В.В. Левкин и др.. М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 320 с.

121. Розенфельд, Л.М. Холодильные машины и аппараты / Л.М. Розенфельд, А.Г. Ткачев. М.: Госторгиздат, 1960. - 656 с.

122. Романович, Ж.А. Исследование износостойкости кулисных компрессоров бытовых холодильников и разработка рекомендаций по повышениюих долговечности: автореф. дис.канд. техн. наук / Ж.А. Романович. 1. М., 1980.-25 с.

123. Романюк, В.П. Бытовые холодильные приборы / В.П. Романюк. -Комсомольск-на-Амуре, 2000. 54 с.

124. Рудаков, Н.И. Теоретическое и экспериментальное исследование процессов нагнетания в быстроходном поршневом компрессоре / Н.И. Рудаков // Химическое и нефтяное машиностроение. 1957. -№ 5. - С. 16-19.

125. Синявский, Ю.В. Анализ эффективности электрокалорического холодильного агрегата / Ю.В. Синявский, Г.Е. Луганский // Холодильная техника.- 1995.-№5.-С. 12-14.

126. Соколов, Е.Я. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения / Е.Я. Соколов, В.М. Бродянский. М.: Энергоиздат, 1981. -367 с.

127. Спектор, Б.А. Вывод уравнения движения язычка пластины прямоточного клапана / Б.А. Спектор, М.П. Царук // Химическое и нефтяное машиностроение. 1970. - № 1. - С. 4-5.

128. Сполдинг, Д.Б. Конвективный массоперенос / Д.Б. Сполдинг. Л.: Энергия, 1985.-384 с.

129. Теоретические основы хладотехники: учебник для студентов вузов. Ч. I / под ред. Э.И. Гуйго. М.: Колос, 1994. - 289 с.

130. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин / под ред. H.H. Кошкина. Л.: Машиностроение, 1976. - 461 с.

131. Теплообменные аппараты холодильных установок / Т.Н. Данилова, С.Н. Богданов, О.П. Иванов, Н.М. Медникова. Л.: Машиностроение, 1978.-328 с.

132. Теплотехника: учебник для вузов / под ред. В.Н. Луканина. М.: Высшая школа, 1999.-671 с.

133. Товарас, H.B. Интенсификация тепломассообмена на испарительных конденсаторах холодильных машин: автореф. дис. канд. тех. наук / Н.В. Товарас.-М.: МТИ, 1985.-с. 26.

134. Товарас, Н.В. Испарительные конденсаторы МИК повышенной мощности / Н.В. Товарас // Холодильная техника. 2000. - № 2. - С. 20-22.

135. Федорюк, М.В. Обыкновенные дифференциальные уравнения / М.В. Фе-дорюк. -М.: Наука, 1980.-352 с.

136. Френкель, М.И. Поршневые компрессоры: теория, конструкции и основы проектирования / М.И. Френкель. Л.: Машиностроение, 1969. -744 с.

137. Френкель, М.И. Потери энергии в самодействующих клапанах / М.И. Френкель // Науч. тр. НИИхиммаш. 1959. - Вып. 32. - С. 32-37.

138. Хасатани, М. Тенденции и проблемы исследований по аккумуляции тепла / М. Хасатани // Пер. ВЦП. № КЕ-52559. - Кагау Когау, 1988. -Т. 46, №7.-С. 338-339.

139. Холодильные компрессоры: справочник / под ред. A.B. Быкова. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Колос, 1992. - 303 с.

140. Холодильные машины: учебник для вузов по специальности «Холодильные машины и установки» / H.H. Кошкин, А.И. Сакун и др. / под общ. ред. А.И. Сакуна. Л.: Машиностроение, 1985. - 510 с.

141. Холодильные машины: учебник для студентов вузов специальности «Техника и физика низких температур» / А.В. Бараненко, Н.Н.Бухарин и др. / под общ. ред. JT.C. Тимофеевского. СПб.: Политехника, 1997. -С. 992.

142. Хрусталев, Б.С. Исследование работы группы клапанов поршневого компрессора: автреф. дис. . канд. техн. наук / Б.С. Хрусталев. Л., 1976. -16 с.

143. Чуклин, С.Г. Теплообмен в листоканальном испарительном конденсаторе / С.Г. Чуклин, С.Ю. Ларьяновский // Холодильная техника. 1974. -№9.-С. 21-24.

144. Шварц, И.Н. Применение ЭВМ для расчета и оптимизации поршневых компрессоров: Обзорн. информация / И.Н. Шварц // ЦИНТИхимнефте-маш. Сер. ХМ-5. Компрессорное машиностроение. М., 1973. - С. 12-16.

145. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя / Г. Шлихтинг. М.: Наука, 1974.-С. 712.

146. Экспериментальное исследование температурного уровня компрессоров домашних холодильников / Н.И. Водяницкая, В.Д. Мельников, В.И. Ко-цюба, А.И. Гришнячий // Холодильная техника и технология. 1978. -Вып. 27.-С. 25-28.

147. Якобсон, В.Б. Малые холодильные машины / В.Б. Якобсон. М.: Пищевая промышленность, 1977. - 368 с.

148. Ashrae Guide and Data Book Equipment. Heating Refrigerating ventilating and air conditioning.-New York, 1972.-p. 171-175.

149. Cosoroaba, V. Berechnung der Full- und Aussubvorgange bei Kolbenverdichternie Dynamik der automatische Ventile / V. Cosoroaba. -Konstruktion, 1970. Bd. 22. - HI2. - S. 477-480.

150. Die moderne Kuche. 1987. -№ 5. - 76 s.

151. Dinamic simulation of natural convection bypass two-circuit cycle refrigerator-freezer and its application. Part 1: Component models. By: Ding. Guoliang; Zhang, Chunlu, Lu, Zhili. Thermal Engineering. Jul 2004. - Vol. 24.-Issue 10.-p. 1513, 12.

152. Goodman, W. The Eveporetive Condenser / W. Goodman. Heating, Piping and Air Conditioning, 1988.-V. 10.-№3.-p. 165-168; № 4.-p. 258-260; №5.-p. 327-329.

153. Gostagliola, M. The theory of springloaded valves for recip-rocating compressors / M. Gostagliola. Journal of Applied Mechanics, 1950. - v. 17. -p. 415-420.

154. Hanel, W. Untersuchunge uberden Einflub verschiedenen Electromat oren Konstructiononen auf Motorvedichtern / W. Hane, V. Levi. Linde Berichte. -1980. -№ 9. -p. 21-28.

155. Kabata, Y. Intern. I. of Thermofysic / Y. Kabata, S. Tanikava, M. Vematsy, K. Watanabe. 1989. - V. 10. - № 3. - p. 605-615.

156. Kinne, L. Der Wirkungsgrad von Einbaumotoren und dessen Einflub auf die thermischen Verluste und die thermischen Einsat-zarezen von hermetischen Kaltemittelkompressoren / L. Kinne. Luft- und Kältetechnik, 1974. - № 6. -p. 336-337.

157. Lehnguth, M. Zustandsanderungen und Wärmeaustausch in einem Kaltekompressor und dessen EnergieMlanz / M. Lehnguth. Luft- und Kältetechnik, 1970. - 13. -№ 1. - p. 22-28.

158. Leunchens, P. // Koude Mag, Niderland, 1994. 09. № .9. - S. 27-31.

159. Levi, F.L. Characteristics of Design and Perfomance of Evaporative Condensens/F.L. Levi//Ashrae Journal. 1961.-№4.-p. 36.

160. Lucas, L. A new challenge: from the ozone layer to the greennouse effect / L. Lucas // Internashional Congress «Energy efficiency in refrigeration and global warning impact». Belgium, 1998. - p. 31-43.

161. MacLaren, F.T. Valve behaviour in a small Refri-gerating Compressor Using a Degital Computer / F.T. MacLaren, S.V. Kerr // Journal of refrigeration. -1968. Voll. - № 6. - S. 153-165.

162. Mennik, B.D. // Koude Mag., Niderland. 1994.06. -№ 6. - p. 26-28.

163. Pearson, S.F. The Eveparative Condensen / S.F. Pearson, R. Hendry I I Australian Retrigaration, Air Conditioning and Heating. 1982. - № 12. - p. 25-26, 33-35,47.

164. Radermacher, R., Kim K. // Int. J.Ref., England, 1996.01. vol. 19. - № 1. -p. 61-69.

165. Refrigerators outside the white box. Consumer Reports, Aug 2004, Vol. 69 Issue 8, p. 32, 3 p., 7 charts, 9 p.

166. Singh, R.R. Same Issues in the Use of Refrigeration Mixtures / R.R. Singh, H.T. Pham, I.R. Shankland // Proc. 1994 Int. Refrig. Conf. Purdue Univ. U.S., 1994.07.19-22.-p. 455-463.

167. Stephan, k. Regulated CFCs and alternatives / k. Stephan, R. Krauss // Solid sorption refrigeration: Proceeding of the Sumposium. Paris. - 1992. - p. 32-42.

168. Upf old R.X. The inpact velocity of ring type automatic compressors valves.-Bulle t in de I' Institut International du Froid, 1969, 49. № 8. - p. 275-277.

169. Wambsganss, M. Dinamics of reciprocating compressor with reed valves / M. Wambsganss, R. Cohen. Proc. XII Congr. Refrig Madrid, 1967. -p. 779-799.