带饮水机的多功能电冰箱设计
引言
随着人们生活水平的提高,冰箱、饮水机的使用已非常普遍。但是,冰箱制冷时冷凝热大多直接排入大气,白白散失掉,造成较大的能源浪费。而电用饮水机素有家用“耗电王之称”,其节能空间比较大。如果在室内同时购置1 台电冰箱和1 台压缩机式制冷饮水机,这样既占用空间,一次投资也比较大[1]。多功能电冰箱是将传统的电冰箱与饮水机一体化的产品,将电冰箱与饮水机有效地结合在一起,这样既节省资金,又可以节约占用面积,并能有效节能。
1 多功能电冰箱的工作原理
控制制冷剂通过冷水箱内蒸发器时将饮用水制冷,形成冷饮用水。制冷剂通过热水箱内冷凝器时将饮用水加热到65℃,如果所需温度高的热水时则再通过外部电加热器,将饮用水加热至沸腾。系统运行原理图如图1所示。
2 多功能电冰箱主要部件的设计
2. 1 饮水机蒸发器冷水内胆
饮水机蒸发器箱体与冷藏箱箱体相似,外表面由保温材料制作。采用紫铜管的热传递和对流来传热,可使饮水机内胆的温度制冷到4℃,从而起到制冷作用,如图2所示。
2. 2 饮水机冷凝器热水内胆
该设计中水冷式冷凝器为逆流套管冷凝器,为提高冷凝器的换热效果,使冷凝器和水充分进行热交换。逆流套管水冷式冷凝器如图3所示。
当饮用水开关打开放水时,水经过冷凝器所放热量通过逆流套管式换热器将水加热到一定温度并流入饮水机保温热水内胆,为使水充分沸腾,可通过外部电加热器将水加热至沸腾。
2. 3 高压调节阀
采用水冷式冷凝器与风冷式冷凝器并联运行,为保证水冷式冷凝器的换热效率和热水的设计温度,在水冷式冷凝器和风冷式冷凝器之间安装一个高压调节阀。高压调节阀是一只受阀前压力( 冷凝压力) 控制的比例型调节阀。冷凝压力低于设计值时,阀关闭; 高于设计值时,阀开启。该设计选用KVR 型高压调节阀。当冷凝压力低于高压调节阀的开阀压力时,阀门关闭,风冷式冷凝器停止运作,冷凝负荷全部用来加热水; 当冷凝压力高于高压调节阀的开阀压力时,阀门打开,风冷式冷凝器和水冷式冷凝器共同进行冷凝换热。
3 设计计算
3. 1 设计参数
电冰箱总容积195L,其中冷冻室45L,冷藏室150L; 饮水机冷、热内胆均为1L; 电冰箱外型尺寸为长545mm,深545mm,高1332mm。饮水机总体外型尺寸长400mm,深545mm,高500mm。带饮水机的多功能电冰箱总体外型尺寸长945mm,深545mm,高1332mm。采用R134a 为制冷剂。
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