способ работы компрессорной холодильной машины

Формула изобретения

СПОСОБ РАБОТЫ КОМПРЕССОРНОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ с испарителем и конденсатором, при котором чередуют режим работы и режим паузы в работе, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем увеличения режима паузы, теплообменную поверхность испарителя приводят в контакт с аккумулятором холода, а теплообменную поверхность конденсатора - с аккумулятором тепла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано для повышения экономичности холодильных машин, работающих в режимах работы и паузы.

Известны способы работы холодильных машин, содержащих испаритель и конденсатор, в котором чередуются режимы работы и паузы [1].

Однако с ростом мощности компрессора растут весогабаритные характеристики испарителя и конденсатора и соответственно всего устройства в целом, а при их неизменных характеристиках падает энергетическая эффективность холодильника за счет роста перепада температур между испарителем и конденсатором в режиме работы компрессора.

Целью изобретения является повышение экономичности холодильных машин, работающих в чередующих режимах, путем увеличения режима паузы.

Это достигается путем увеличения коэффициентов теплоотдачи поверхностей испарителя и конденсатора в режиме работы холодильной машины путем приведения частей теплообменных поверхностей испарителя и конденсатора в тепловой контакт соответственно с аккумуляторами "холода" и теплоты. Причем в аккумуляторах "холода" и теплоты используются вещества с относительно высоким значением удельной теплоемкости или теплоты фазового перехода.

Существенным отличием предлагаемого способа работы холодильной машины, работающей в чередующихся режимах работы и паузы, является одновременное увеличение значений коэффициентов теплоотдачи поверхностей испарителя и конденсатора в рабочем режиме компрессора путем одновременного приведения частей их теплообменных поверхностей в тепловой контакт соответственно с аккумуляторами "холода", и теплоты.

На чертеже показан график зависимостей температур и перепадов температур между испарителем и конденсатором от времени.

Суть предполагаемого изобретения заключается в следующем. При включении компрессора температура конденсатора (кривая 1) за время _pрастет до Т_max.к, а температура испарителя (кривая 2) снижается до T_min.и., а перепад температур на холодильной машине достигает до Т_max(кривая 3) T_max T_max.к - T_min.и. из-за относительно низких значений коэффициентов теплоотдачи поверхностей испарителя _и и конденсатора _к( 10 Вт/м² К).

Затем при выключении компрессора за время _в температура конденсатора снижается до температуры окружающей среды Т_o, а температура испарителя растет до температуры Т_max.и.. При этом значения температур Т_min.и и Т_max.к. определяются величинами поверхностей теплоотдачи испарителя F_и и конденсатора F_к, коэффициентами теплоотдачи их поверхностей _и и _к (приближенно можно допустить, что _{и к}), термодинамическими параметрами компрессорной холодильной машины: потребляемой мощностью W, холодопроизводительностью Q_o и холодильным коэффициентом .

Указанные параметры в идеальном случае связаны между собой соотношениями: Q_o= _иF_и(T_o"-T_min.и.) (1) W+Q_o=(1+)W=_кF_к(T_max.к.-T_o) (2) Т_min.и. = T_o"-W/_иF_и (3) Т_max.к. = T_o+(1+)W/_кF_к (4)

Здесь Т_o" и Т_o соответственно средние во времени значения температур охлаждаемого объекта и окружающей среды. Значение Т_o" связано с температурой окружающей среды Т_o, теплотехническими характеристиками холодильной камеры, коэффициентом теплопередачи k, средней поверхностью теплоотдачи и холодопроизводительностью Q_o=W соотношением: T T_o-W/kF_cp (5)

Холодильной коэффициент при этом определяется соотношением:

₁ = T_min.и./(T_max.к - T_min.и.) (6) т.е. холодильный коэффициент компрессорной машины определяется величинами Т_min.и., Т_max.к., являющимися функциями _и,_к,, F_и, F_к, как это видно из соотношений (3) и (4). Следовательно для увеличения необходимо повысить значения _и,_к,.

В предлагаемом способе работы холодильной машины чередующей режимы работы и паузы части теплообменных поверхностей испарителя и конденсатора приводят в тепловой контакт с аккумуляторами "холода" и теплоты.

При включении компрессора за время работы _p температура конденсатора (кривая 1" ) растет до значения Т_max", а температура испарителя снижается до температуры T_min". При этих температурах происходит частичный теплообмен поверхностей F_к и F_и с окружающими их средами при меньших значениях температурных напоров (T_max" - T_o и Т_o" - T_min") при средних коэффициентах теплоотдачи 10 Вт/м² К, а остальные части теплоты передаются веществам аккумуляторов "холода" и теплоты при значениях коэффициентов теплоотдачи достигающих до 200 Вт/м² К и более.

Затем при выключении компрессора за время _в аккумулятор теплоты продолжает рассеивать теплоту в окружающую среду, а аккумулятор "холода" продолжает обмениваться накопленной энергией с охлаждаемой средой. При этом температуры испарителя и конденсатора изменяются незначительно в отличии от известного способа работы.

Перепад температуры между испарителем и конденсатором в рабочем режиме компрессора, как и в режиме паузы составляет Т_max" T_max" - T_min" (кривая 3"). Холодильный коэффициент в предлагаемом способе ₂определяется соотношением: ₂ T(T-T) (7)

Рабочий цикл в этом случае завершается за время _p + _в, т.е. в предлагаемом способе время паузы компрессора _в используется на теплообменные процессы аккумуляторов с окружающими средами, тогда как в известном способе цикл работы компрессорной машины заканчивается за время _p, а время _в вообще полезно не используется.

Как видно из приведенных соотношений (6) и (7) и диаграмм температур, холодильный коэффициент машины в рабочем режиме в предлагаемом способе растет за счет уменьшения перепада температуры между конденсатором и испарителем Т_max" (кривая 3"). Это в конечном итоге приводит к росту времени паузы холодильной машины.

Энергетическая эффективность предлагаемого способа может быть оценена соотношением: n = (8)

Как видно из диаграммы изменения температур и температурных напоров T_min"< T_min.и и T_max.к - Т_min.и > T_max" - -T_min", т.е. каждый из сомножителей соотношения (8) в числителе больше каждого из сомножителей в знаменателе. Таким образом термодинамическая эффективность предлагаемого способа работы холодильной машины больше единицы, следовательно энергетическая эффективность предлагаемого способа выше по сравнению с известным способом.