Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 12
1.1 ИССЛЕДОВАНИЕ ВОПРОСА ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРИБОРОВ... 12
1.2 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО УРОВНЯ ГЕРМЕТИЧНОГО КОМПРЕССОРА 23
1.3 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ, НАПРАВЛЕННЫХ НА ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 35
1.4 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 47
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 49
2.1 ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГЕРМЕТИЧНЫХ КОМПРЕССОРАХ
БЫТОВЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 49
2.1.1 Источники тепла в герметичном компрессоре 51
2.1.1.1 Цилиндр и пары трения 52
2.1Л .2 Нагнетательный тракт 54
2.2 ВНУТРЕННИЙ ТЕПЛООБМЕН В ГЕРМЕТИЧНОМ КОМПРЕССОРЕ 54
2.3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ГЕРМЕТИЧНОГО КОМПРЕССОРА БЫТОВОГО ХОЛОДИЛЬНОГО ПРИБОРА
2.4 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦИКЛИЧНОЙ РАБОТЫ КОМПРЕССИОННОГО КОНТУРА АБСОРБЦИОННО-КОМПРЕССИОННОГО ХОЛОДИЛЬНОГО АГРЕГАТА С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕМ ХЛАДОНА 63
2.5 РАСЧЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА ГЕРМЕТИЧНОГО АГРЕГАТА БЫТОВОГО ХОЛОДИЛЬНОГО ПРИБОРА КОМПРЕССИОННОГО ТИПА С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕМ ХЛАДОНА 69
2.6 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ БЫТОВОГО АБСОРБЦИОННО-КОМПРЕССИОННОГО ХОЛОДИЛЬНОГО АГРЕГАТА ПРИ ЦИКЛИЧНОЙ РАБОТЕ 75
3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 81
3.1 ОБЪЕКТ И УСЛОВИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ 81
3.1.1 Принципиальная схема абсорбционно-компрессионного холодильного агрегата 83
3.1.2 Принципиальная схема стенда для испытаний абсорбционно-компрессионного холодильного агрегата 86
3.2 МЕТОДИКА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ГЕРМЕТИЧНЫХ КОМПРЕССОРОВ И ХОЛОДИЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ 89
3.2.1 Методика теплоэнергетических испытаний герметичных компрессоров 90
3.2.2 Тепловые испытания абсорбционно-компрессионного холодильного агрегата 97
3.3 ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР ЭЛЕМЕНТОВ КОМПРЕССОРА,
ХЛАДОНА И МАСЛА 100 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЛИЯНИЯ ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА И ОХЛАЖДЕНИЯ МАСЛЯНОЙ ВАННЫ ГЕРМЕТИЧНОГО КОМПРЕССОРА ХКВ 6 - 1ЛБУХЛ НА ЕГО
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 103
4.1 ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ БАЗОВОЙ МОДЕЛИ КОМПРЕССОРА ХКВ 6 - 1ЛБУХЛ С НИЖНИМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ВСТРОЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ВЕРХНИМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЦИЛИНДРА 103
4.2 ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ КОМПРЕССОРА ХКВ6-1ЛБУХЛ С ВЕРХНИМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ВСТРОЕННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И НИЖНИМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ЦИЛИНДРА 107
4.3 ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МАСЛЯНОЙ ВАННЫ НА СТРУКТУРУ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ КОМПРЕССОРА ХКВ6-1ЛБУХЛ 109
4.4 ОБЪЕМНЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕРМЕТИЧНОГО КОМПРЕССОРА ХКВ6-1ЛБУХЛ 111
4.4.1 Объемные потери компрессора серийного исполнения 111
4.4.2 Объемные потери компрессора ХКВ6-1ЛБУХЛ с верхним расположением встроенного электродвигателя и нижним расположением цилиндра 114
4.4.3 Влияние дополнительного охлаждения на величину объемных потерь 116
4.4.4 Анализ энергетических потерь и коэффициентов полезного действия компрессоров серийного исполнения 118
4.4.5 Энергетические потери и коэффициенты полезного действия компрессора с верхним расположением встроенного электродвигателя и нижним расположением цилиндра 120
4.4.6 Влияние охлаждения масляной ванны на величину энергетических потерь 121
4.5 ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПРЕССОРА ХКВ6-1ЛБУХЛ 123
4.5.1 Тепловые и энергетические характеристики компрессора серийного исполнения 123
4.5.2 Теплоэнергетические характеристики компрессора с верхним расположением встроенного электродвигателя и нижним расположением цилиндра 128
4.6 ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МАСЛЯНОЙ ВАННЫ И ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА НА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПРЕССОРОВ 131
4.6.1 Эффективность охлаждения масляной ванны и дополнительного переохлаждения рабочего тела 131
4.6.2 Энергетическая эффективность охлаждения масляной ванны и переохлаждением рабочего тела в цикле компрессоров с верхним расположением встроенного электродвигателя и нижним расположением цилиндра 134
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 139
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 140
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
В последнее десятилетие ведущее место в истории машиностроения России и за рубежом занял новый класс машин - малые холодильные машины, в том числе бытовые холодильные приборы. Они получили широкое распространение в быту (холодильники, морозильники) и потребность в них день за днем увеличивается. В XXI веке по прогнозу ведущих мировых производителей бытовые холодильники компрессионного типа будут самыми распространенными из малых машин.
В России и за рубежом в настоящее время применяют различные способы повышения энергетической эффективности герметичного холодильного агрегата и бытовых холодильных приборов в целом при одновременном улучшении всех остальных показателей качества. К их числу, в основном, можно отнести: охлаждение герметичного компрессора; совершенствование клапанного механизма; улучшение вибрационных характеристик; применение современных компонентов рабочей среды. Существенная роль отводится реализации принципиально новых технических решений на основе соединения абсорбционного и компрессионного контуров.
Представленная работа направлена на решение актуальных задач по совершенствованию конструкций и повышению качества отечественных бытовых холодильных приборов. Современные тенденции развития конструкций бытовых холодильных приборов характеризуются увеличением их внутреннего объема на основе создания многокамерных моделей и снижением температур в камерах. Реализация таких конструкций приводит к росту энергетических затрат на производство холода в быту и повышению температурного уровня герметичного компрессора.
Анализ работы холодильных агрегатов свидетельствует о необходимости совершенствования их конструкций путем оптимизации температурного поля герметичного компрессора и создания абсорбционно-компрессионных систем охлаждения, что приводит к увеличению срока службы и холодопроизводительности. Герметичный компрессор является основной сборочной единицей компрессионного холодильного агрегата и представляет собой сложную систему взаимосвязей деталей, в которых происходит преобразование подводимой электрической энергии. Отвод тепла от герметичного компрессора и переохлаждение хладона является одним из основных направлений совершенствования бытовых холодильных приборов.
Эта проблема успешно решается путем реализации интенсивного охлаждения компрессора циркулирующим хладоном на основе отвода тепла от масляной ванны, полостей всасывания и нагнетания цилиндра и создания комбинированных абсорбционно-компрессионных систем охлаждения. Это приводит к росту теплоэнергетических характеристик герметичного компрессора и холодильного агрегата в целом, снижению температуры обмотки встроенного электродвигателя и повышению надежности электронагревателя абсорбционного контура. Важная роль отводится реализации дополнительного переохлаждения хладона, которая может быть достигнуто при минимальных изменениях исходной конструкции холодильного агрегата.
В соответствии с современными требованиями исследование вопросов разработки холодильного агрегата с различными системами охлаждения герметичного компрессора, в том числе с учетом состояния рабочего тела, подаваемого в систему охлаждения и создания абсорбционно-компрессионных систем с учетом дополнительного переохлаждения хладона является актуальным и имеет важное научное и практическое значение.
Под руководством и при непосредственном участии автора разработаны:
теоретический цикл герметичного агрегата бытового холодильного прибора в условиях дополнительного переохлаждения рабочего тела компрессионного контура абсорбционно-компрессионного холодильного агрегата;
математическая модель, определяющая температурные характеристики герметичного компрессора в зависимости от сухости пара хладона «х», подаваемого в систему охлаждения компрессора; методика определения коэффициентов теплоотдач между элементами
компрессора, хладоном и маслом;
принципиальная схема и экспериментальный образец абсорбционно-компрессионного холодильного агрегата, обладающего патентной чистотой (патент РФ на изобретение № 2268446);
технические средства для реализации экспериментальных исследований на базе принципиально нового оборудования (патент РФ на изобретение № 2269077).
