При работе бытового холодильного прибора (БХП) с традиционной компоновкой компрессора в нише холодильного шкафа, конденсатора – выше, параллельно его задней панели, вынос теплоты от нагревающихся поверхностей происходит восходящим воздушным потоком вследствие проявления тепловой депрессии из-за разности значений температуры воздуха в компрессорно-конденсаторном отделении холодильника и в окружающей его среде (из-за наличия температурного градиента) [1, с. 3-10]. Бытовые холодильник рассчитаны на работу в окружающей среде при температуре от +16оС до +42оС. С увеличением температуры окружающей среды указный температурный градиент убывает, что приводит к уменьшению тепловой депрессии и, следовательно, к уменьшению количества выносимой из компрессорно-конденсаторного отделения теплоты. В этих условиях целесообразен принудительный обдув конденсатора малогабаритным вентилятором. Для каждой модели бытовых холодильников существует критическая температура наружного воздуха, при превышении которой обдув конденсатора целесообразен по теплоэнергетическим показаниям. При меньших значениях температуры наружного воздуха естественная тяга обеспечивает удовлетворительные теплообменные процессы в компрессорно-конденсаторном отделении работающего бытового холодильника, включение в этих условиях малогабаритного вентилятора в работу на обдув конденсатора приводит к существенному перерасходу электроэнергии из-за потребления ее электродвигателем этого вентилятора.
Теплообменная поверхность конденсатора каждой модели БХП рассчитана и экспериментально обоснована. Во время работы холодильника хладагент в конденсаторе претерпевает фазовые превращения: по мере движения в нем происходит конденсация пара. Согласно описанию к патенту [патенту Украины № 75689], по теплоэнергетическим показаниям наиболее целесообразно интенсифицировать теплоотдачу с частей конденсатора, где хладагент во время работы БХП находится в жидком состоянии: здесь плотность его наибольшая, а скорость движения наименьшая. Это положение сомнений не вызывает. Однако экспериментальные данные по этому вопросу полностью отсутствуют.
Целью данной работы является получение экспериментальных данных для анализа теплоэнергетической эффективности обдува частей конденсатора с разным фазовым состоянием в них хладагента при работе БХП при различных значениях температуры окружающей среды и уставках терморегулятора (на охлаждение минимальное, среднее и максимальное).
Для проведения экспериментальных исследований был принят бытовой холодильник «НОРД-239-7», морозильная и холодильная камеры которого были заполнены пакетами-имитаторами пищевых продуктов. Стальной конденсатор этого холодильника имеет 12 соединенных калачами вертикальных трубок. Для обдува конденсатора принят центробежный вентилятор, имеющий производительность 100 м3/ч. Он имеет габаритные размеры, позволяющие легко установить его в компрессорной нише. Эта модель вентилятора является оптимальной по сочетанию производительности, энергопотребления и габаритов. Исследования проводились в аттестованной термокамере, в которой устанавливалась и поддерживалась в течение требуемого времени температура (tн.в.) 16, 25, 32, 38, 42оС. При различных уставках терморегулятора, при каждом указаном значении температуры окружающей среды регистрировался суточный расход электроэнергии и рассчитывались на основе хронометража работы и стоянки компрессора величины его коэффициента рабочего времени (КРВ).
Исследования по принятой методике проводилось без обдува конденсатора, с обдувом всей его поверхности, с обдувом по отдельности каждой их трех условно выделенных секции (I, II, III – по направлению движения хладагента). Секции (в каждой 4 вертикальные трубки) были разделены вертикальными перегородками для обособления воздушных потоков, создаваемых вентилятором.
Рисунок 1 – Графики зависимости потребления электроэнергии холодильником «НОРД-239-7» от температуры окружающей среды при минимальной уставке терморегулятора.
Рисунок 2 – Графики зависимости потребления электроэнергии холодильником «НОРД-239-7» от температуры окружающей среды при средней уставке терморегулятора.
Рисунок 3 – Графики зависимости потребления электроэнергии холодильником «НОРД-239-7» от температуры окружающей среды при максимальной уставке терморегулятора.
По экспериментальным данным и составленным на их основе уравнениям регрессии построены приведенные на рисунках 1, 2 и 3 графические зависимости суточного потребления электроэнергии бытовым холодильником «НОРД-239-7» от температуры окружающей среды при уставках терморегулятора на охлаждение, соответственно, минимальное, среднее, максимальное, где линии 1 – без обдува конденсатора, 2 – обдув всей поверхности конденсатора, 3 – обдув I-й секции конденсатора, 4 – обдув II-й секции, 5 – обдув III-й секции.
Как видно на рисунках 1-3, линия 1 пересекает линии 2-5. Точки пересечения – это указанные выше критические значения температуры окружающей среды. Для бытового холодильника «НОРД-239-7» критическая температура окружающей среды при всех уставках терморегулятора находится в пределах от 20 до 25 оС. При меньших значениях температуры внешней среды обдув конденсатора нецелесообразен по теплоэнергетическим показаниям, при больших – получаемый теплоэнергетический эффект (от улучшения работы холодильной машины) перекрывает расход электроэнергии электродвигателем вентилятора.
По данным, приведенным на рисунках, при температуре окружающей среды выше критических величин наибольшее снижение численных значений КРВ и расхода электроэнергии обеспечивается независимо от температуры окружающей среды и уставки терморегулятора при обдуве конденсатора, где хладагент находится в жидком состоянии.
Таким образом, по данным экспериментальных исследований, наиболее целесообразен по теплоэнергетическим показателям обдув малогабаритным вентилятором последних витков конденсатора. Направлять на них воздушный поток, создаваемый вентилятором, можно с помощью диффузора.
Библиографический список
- Осокін В.В., Шубін О.О., Селезньова Ю.А., Сиром’ятов Г.Є., Красновський І.Н. Про оцінку теплоенергетичної ефективності примусового провітрювання компресорно-конденсаторного відділення побутових холодильників /Обладнання та технології харчових виробництв: Темат. зб. наук. праць. – Вип.13. – Донецьк: ДонДУЕТ, 2005. – С.3-10.
- Спосіб зниження енергоспоживання побутовими холодильниками [Текст] : пат. 75689 України F25D19/00, F25D11/00, F25D21/00 / Осокін В.В., Шубін О.О., Селезньова Ю.А., Сиромятов Г.Є., Горін О.М., Красновський І.Н. ; видан. 15.05.06, Бюл. №5.