Лекция 1 ВВедение,общие понятия и определения

13 FORMTEXT 1415Лекция № 1
Классификация машин и аппаратов бытового назначения.
Бытовая холодильная техника.
Основные термины и определения.
Тенденции развития бытовой холодильной техники.

1. Курс «Бытовые машины и приборы» является одним из разделов дисциплины «Техника и технология отрасли». Преподавание дисциплины ставит своей целью получение теоретических и инженерных знаний в области конструирования и расчета бытовых машин и приборов. Теоретическая часть изучения курса основана на теории термодинамики, теплообмена, гидродинамики и других специальных областей знаний.
К машинам и аппаратам бытового назначения относятся: бытовая холодильная техника, бытовая бельеобрабатывающая техника, посудомоечные машины, бытовая пылеуборочная техника, бытовые электронагревательные приборы, бытовые приборы индивидуального пользования.
Бытовая холодильная техника – бытовые компрессионные, абсорбционные и термоэлектрические холодильники, кондиционеры.
Бытовая бельеобрабатывающая техника – стиральные машины активаторного и барабанного типа, сушильные и гладильные машины.
Бытовые посудомоечные машины – машины для мойки и сушки керамической и стеклянной посуды, а также инвентаря для приготовления пищи.
Бытовые электронагревательные приборы – оборудование и приборы для отопления помещения, приготовления и разморозки (подогрева) пищи.
Бытовая пылеуборочная техника – пылесосы, полотеры.
Бытовые приборы индивидуального пользования – электробритвы, электрофены, электромассажеры и другие.
2. Среди сложных товаров народного потребления бытовые холодильники и морозильники по своей социальной значимости занимают одно из первых мест. Из общих затрат времени, расходуемого населением на ведение домашнего хозяйства и оцениваемого статистикой в 200 млрд. чел. - часов в год, более 10% приходится на закупку продуктов. Наличие в доме холодильной техники позволяет сократить это время наполовину. Это обстоятельство обуславливает высокие темпы развития производства бытовых холодильников и морозильников.
Конструкции бытовых холодильников совершенствовались с конца XIX века. Первый домашний холодильник с машинным охлаждением был разработан в 1894 г., а производство началось в 1910 г. в США.
Первый домашний холодильник с автоматическим регулированием температуры в камере, спроектированный Копеландом, появился в США в 1918 г. Начиная с 1925 г. в США было выпущено свыше 64 тыс. холодильников.
Холодильник с машинным охлаждением был в то время очень громоздким: его объем в 5 раз больше емкости камеры для хранения продуктов. Компрессор приводился во вращение отдельно стоящим электродвигателем посредством ременной передачи. В качестве хладагента использовался аммиак или сернистый ангидрид, утечка которых опасна для здоровья. Подшипники электродвигателя требовали периодической смазки. Все это делало эксплуатацию холодильников неудобной и даже опасной для здоровья, поэтому для широкого внедрения в быт компрессионных холодильников требовалось радикально изменить конструкцию компрессора.
В 1926 г. фирмой «Дженерал Электрик» по предложению датского инженера Стинструпа применена новая конструкция – герметичная холодильная машина.
В начале 30-х г. фирма «Фриджедер» (США) синтезировала новый хладагент – фреон-114, а с середины 30-х г. стал применяться в качестве хладагента фреон-12.
В 1931 г. фирма «Сервал» (США) впервые применила в герметичных машинах в качестве регулирующего органа капиллярную трубку, что способствовало упрощению конструкции холодильного агрегата, повышению надежности.
В тоже время в США был выпущен первый двухкамерный холодильник с отдельной камерой для хранения замороженных продуктов.
В нашей стране конструкция первого отечественного холодильника была разработана в 1935 – 1937 гг. Первые образцы изготовил в 1939 г. Харьковский тракторный завод.
Серийный выпуск начался в 1951 г. на московском заводе им. Лихачева (ЗИЛ), затем в Саратове.
Во второй половине 50-х г. был разработан прокатно-сварной способ изготовления испарителей из алюминия, отличающихся технологичностью и устойчивостью к коррозии. Затем появились холодильники с теплоизоляцией из пенополистирола и пенополиуретана.
В 1957 г. фирма «Текумсе» (США) выпустила первые высокооборотные компрессоры с синхронной частотой вращения 3600 об/мин. при частоте тока 60 Гц.
В середине 50-х г. в США выпустили двухкамерные холодильники с двумя, последовательно соединенными испарителями, широко применяемые до настоящего времени. В 1957 г. появились холодильники с принудительной циркуляцией воздуха, позволившие значительно расширить функциональные возможности.
2.1 Основные термины и определения
Бытовая холодильная машина – машина, которая за счет затраты внешней энергии осуществляет перенос теплоты с целью отвода тепла от охлаждаемого объекта.
Бытовая компрессионная холодильная машина – холодильная машина, в которой холодильный цикл осуществляется с помощью герметичного хладонового компрессора.
Бытовая паровая компрессионная машина – холодильная машина, в которой холодильный агент изменяет свое агрегатное состояние.
Бытовые абсорбционные холодильные машины – холодильные машины, в которых цикл осуществляется за счет подвода теплоты с применением абсорбции и десорбции.
Бытовые термоэлектрические холодильные машины – холодильные машины, в которых цикл осуществляется за счет непосредственного использования электрической энергии.
Холодильный агент – вещество или смесь веществ, используемых в холодильных машинах в качестве рабочего тела для осуществления термодинамического цикла отвода теплоты от объекта охлаждения при температуре ниже температуры окружающей среды.
Бытовой компрессионный холодильник – устройство с одной или несколькими камерами для хранения объектов охлаждения при регламентируемой температуре ниже температуры окружающей среды.
Холодильная камера – камера, искусственно охлаждаемая с помощью холодильной машины, для кратковременного хранения продуктов при температуре не ниже 0°С.
Низкотемпературная камера (н.т.к.) – для длительного хранения замороженных продуктов при температуре -18°С.
Морозильная камера – для замораживания и длительного хранения продуктов.
Классификация бытовых холодильников.
по конструкторскому исполнению:
КШ – холодильник компрессионный однокамерный в виде шкафа
КС – холодильник компрессионный однокамерный в виде стола
КШД – холодильник компрессионный двухкамерный в виде шкафа
КШТ – холодильник компрессионный трехкамерный в виде шкафа
МКШ – морозильник компрессионный в виде шкафа
МКС – морозильник компрессионный в виде стола
МШМХ – холодильник-морозильник компрессионный в виде шкафа
по способу осуществления холодильного цикла:
К – компрессионные
А – абсорбционные
Т – термоэлектрические
по климатическому исполнению:
УХП – для районов с умеренным и холодным климатом при температуре окружающей среды 16 – 32°С
Т – для районов с тропическим климатом при температуре окружающей среды 18 – 43°С
по функциональному назначению:
для хранения свежих продуктов
для замораживания продуктов
для замораживания и хранения продуктов
* – -6°С
** – -12°С
*** – -18°С
**** –
·-18°С
2.2. Тенденции развития бытовой холодильной техники.
В настоящее время более 60 государств мира выпускает бытовые холодильники и морозильники. Мировое производство бытовых холодильников за последние 25 лет увеличилось с 10 до 38 млн. в год. В западной Европе оно выросло вдвое, в развитых неевропейских странах – в 2,5 раза, в восточной Европе – в 13 раз, в так называемых развивающихся странах – в 20 раз.
В последние годы рост производства бытовых холодильников в ряде стран замедлился, а в Италии, ФРГ, Испании и других – даже снизился, что объясняется насыщением рынка этой продукцией.
Аналогичная тенденция наблюдается и в производстве бытовых морозильников. За период с 1970 по 1983 г. их выпуск в мире вырос вдвое, а с 1984 г. стабилизировался.
Несмотря на обеспеченность населения многих государств бытовой холодильной техникой, ее сбыт продолжает увеличиваться в результате замены устаревших моделей современными, более комфортными и экономичными.
В многообразии направлений развития бытовой холодильной техники можно выделить следующее:
совершенствование функциональных параметров холодильников, в частности: в двухкамерных моделях – увеличивают емкость морозильного отделения до 50% общего объема, снижение в нем температуры до -27 – -30°С в режиме замораживания и до -18°С в режиме длительного хранения, для однокамерных моделей – снижение температуры в низкотемпературном отделении (НТО) до -18°С.
уменьшение удельного энергопотребления путем усиления теплоизоляции холодильного шкафа (применяют более эффективные теплоизоляционные материалы), улучшение герметизации дверного проема шкафов холодильников и морозильников, совершенствование конструкции холодильного агрегата и его элементов, применение электронных систем управления.
повышение комфортности, эстетических и эргономических показателей, расширение цветовой гаммы внутренней и внешней отделки
Все ведущие зарубежные страны расширяют производство холодильников большой емкости с различными температурными зонами – двухкамерных и многокамерных, комбинированных холодильников-морозильников. Растет выпуск холодильных шкафов без НТО, которые комбинируют с морозильниками.
Западноевропейские фирмы увеличивают производство встроенных моделей холодильников и морозильников. Сейчас они составляют соответственно 40 и 22%.
Большинство стран, в том числе и Япония, изготавливают холодильники двух типов: с охлаждением внутреннего объема путем естественной конвекции воздуха системы непосредственного охлаждения, и с охлаждением путем принудительной циркуляции воздуха в охлаждаемом объеме.
Первый тип холодильников выполняется, как правило, с верхним расположением морозильного отделения.
Холодильники с принудительной циркуляцией воздуха имеют необмерзающий испаритель и встроенный конденсатор, обдуваемый дополнительным вентилятором. В таких холодильниках, как правило, три камеры с различными температурными зонами для хранения продуктов.
Конструкции систем охлаждения и автоматического регулирования температур постоянно совершенствуется. Так, например фирмой «Дженерал Электрик» (США) запатентовано устройство для автоматического оттаивания снеговой шубы с поверхности испарителя, обеспечивающей необходимый интервал между включениями компрессора. В состав устройства входит микроЭВМ, управляющая работой таймера. В него поступает информация о продолжительности работы компрессора в течение цикла между оттаиваниями с учетом продолжительности его отключения основным термостатом. МикроЭВМ получает информацию через специальные датчики о количестве и длительности открываний дверцы холодильника. В результате суммирования информации выдается команда на включение приборов оттаивания.
Этой же фирмой запатентовано устройство для размораживания продуктов, хранящихся в бытовом холодильнике, с помощью токов высокой частоты. Продукты укладывают в выдвижной ящик и помещают внутрь размораживающего устройства. Высокочастотное электромагнитное поле, обеспечивающее размораживание продуктов, создается между двумя плоскими электродами.
Важнейшим направлением технического совершенствования бытовых холодильников является создание высокоэкономических моделей со сниженным расходом электроэнергии. Показатель расхода электроэнергии приобрел решающее значение при создании конкурентоспособных образцов. За последние 15 лет потребление электроэнергии снизилось холодильниками на 25%, морозильниками – на 40%.
В холодильниках это достигается совершенствованием теплоизоляционных материалов, исключением или уменьшением количества электронагревателей для оттаивания снеговой шубы и обогрева дверного проема, уменьшением теплоэнергетических характеристик компрессоров, совершенствованием конструкции теплообменных аппаратов. В морозильниках – утолщением до 80 – 100 мм теплоизоляционных стенок шкафа, улучшением герметизации дверного проема, применением аккумуляторов холода, совершенствованием всех элементов морозильного агрегата, применением электронной системы управления.
Фирмой AEG (ФРГ) выпускаются холодильники, в которых испарители холодильного отделения встроены в теплоизоляцию, как и испарители НТО, что позволяет увеличить полезный объем камер, улучшает условия эксплуатации.
Ведущие зарубежные фирмы уделяют большое внимание совершенствованию холодильного агрегата. Улучшение температурно-энергетических характеристик способствует применению в холодильных агрегатах ротационных компрессоров вместо поршневых. В Японии уже изготовили свыше11 млн. холодильников и морозильников с ротационным компрессором. В Европе выпуском ротационных компрессоров занимается с 1989 г. фирма «Занусси»
В новом американском холодильнике «Астронаутис Корпорэйшн» компрессор заменен магнитным теплообменником, т.е. используется магнитотепловой эффект. Магнитный материал – в данном случае гадолиний – нагревается в магнитном поле. Полученное тепло отводится циркуляционной системой наружу. Вне магнитного поля гадолиний теряет свою магнитотепловую энергию, его температура снижается и он служит для охлаждения холодильного отделения. Цикл повторяется каждую секунду. Предположительная эффективность таких холодильников в широком диапазоне температур. Они на 30 – 40% легче и эффективнее компрессионных холодильников. Серийный выпуск намечен в середине 90-х г.
Совершенствуются конструктивные решения теплообменников: в частности конденсаторов, путем применения в некоторых случаях водяного охлаждения, крепления к конденсатору тепловых аккумуляторов, заполняемых жидкостями с разной теплотой фазовых превращений, использование теплоты конденсации хладагента для подогрева воды, расходуемой на бытовые нужды и другое.
Применение микроэлектроники во многих зарубежных моделях позволяет на ряду со снижением электропотребления, решаются и другие задачи. Так, фирма «Whirlpool» (США) выпустила холодильник с электронным управлением, системой самодиагностики и размораживания снеговой шубы «по требованию». В таких холодильниках предусматривается раздельное регулирование температур в холодильной и морозильной камерах. Дисплеи и звуковые сигнализаторы сообщают потребителю о нарушениях в подаче электроэнергии, открытии дверцы холодильника или повышении температуры в холодильной камере. Применение холодильников с самодиагностической системой позволяет потребителю самому устранять мелкие неполадки в работе системы, что снижает затраты на сервисное обслуживание.
В целях расширения функциональных возможностей и повышения комфортности за рубежом выпускают модели холодильников с автоматическим ледогенератором, наружными устройствами выдачи кубиков льда, охлаждения соков и воды, со встроенным воздухоочистителем, камерой с кондиционированием воздуха для мяса и салатов, камеру с регулируемой температурой для масла, отделение с регулируемой влажностью для хранения свежих продуктов и другое.
Перечисленные тенденции характерны и для нашей страны. Производством бытовых холодильников и морозильников заняты 24 предприятия, выпускается свыше 70 моделей холодильников (60 – компрессионных, 8 – абсорбционных, 3 модели – термоэлектрических).
Увеличивается выпуск холодильников большого объема с повышенной комфортностью, двухкамерных холодильников, морозильников.
Современные двухкамерные модели – КШД 300/60 «Минск 126», КШД 270/80 «Снайге 117», КШД 260/60 «Бирюса 18», КШД 280/45 «Чинар-7М».
Трехкамерные – КШД 300/115 «Минск 128», КШТ 300/60/60 «Минск 132».
С принудительной циркуляцией воздуха – трехкамерные «ЗИЛ - 65», «ЗИЛ - 67»
Повышение технического уровня отечественных бытовых холодильников связана с решением следующих задач:
снижение энергопотребления на 10 – 12%. массы на 12 – 18%, корректировка уровня звуковой мощности до 43 – 45 дБа, повышение надежности;
расширение функциональных возможностей в результате использования камер с близкриоскопической температурой, аккумуляторов холода, холодильников без осаждения инея, с магнитным теплообменником;
модернизация серийно выпускаемых компрессоров и разработка новых, более совершенных конструкций;
применение высокоэффективной теплоизоляции ППУ-321;
включение в конструкцию холодильника электромагнитного клапана для регулирования подачи холодильного агента в испарители;
проведение научно-исследовательских работ (НИР) для создания и внедрения экологически безопасных хладагентов вместо фреонов, новых теплоизоляционных материалов, не содержащих фреонов.

Приложенные файлы

  • doc 16674071
    Размер файла: 71 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий