Способ определения холодопроизводительности холодильного агрегата

 

Использование: в холодильной технике для определения холодопроизводительности агрегатов бытовых холодильников. Сущность изобретения: определение холодопроизводительности ведут путем сжатия паров хладагента, их конденсации, дросселирования жидкого хладагента с получением при этом пэрожидкостной смеси. Последнюю испаряют и измеряют подведенное для этого тепло. В процессе дросселирования жидкого хладагента его охлаждают отсасываемыми из испарителя парами. При этом тепло для испарения парожидкостной смеси подводят ступенчато. Холодопроизводительность определяют при работе агрегатов в установившемся режиме . 1 з. п. ф-лы, 1 табл. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)5 F 25 В 29/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4441726/06 (22) 15.06.88

{46) 15,02.93. Бюл, N 6 (71) Московский технологический институт

Министерства бытового обслуживания населения РСФСР (72) А.И.Набережных, Л.В.Сумзина, В.А,Филимонов, Ю.М.Паний и О.Н,Плужников (56) Холодильная техника, 1968, Иг 12.

Якобсон В.Б. Малые холодильные машины. М.: Пищевая промышленность, 1977, с. 322-328, 333-335, рис. 179. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ХОЛОДИЛЬНОГО. А ГР Е ГАТА (57) Использование: в холодильной технике

Предлагаемое изобретение относится к холодильной технике, в частности к спос06аМ измерения холодопроизводительности холодильных агрегатов бытовых холодильников с одним или несколькими испарителямл и комбинированных холодильников-морозильников, работающих на одно- и многокомпонентных холодильных агентах и может быть использовано при проведении испытаний холодильных агрегатов.

В настоящее время существует проблема, связанная с необходимостью повышения точности и расширения функциональных возмвкностей существующего способа измерения холодопроизводительности холодильных агрегатов и определения эффективности применяемых хладагентов.

Известен способ определения холодопроизводительности холодильных агрегатов.

Способ испытания холодильных агрегатов

„„ЯЫ„„1795239 А1 для определения холодопроизводительности агрегатов бытовых холодильников, Сущность изобретения: определение холодопроиэводительности ведут путем сжатия паров хладагента, их конденсации, дроссе- . лирования жидкого хладагента с получением при этом парожидкостной смеси.

Последнюю испаряют и измеряют подведенное для этого тепло. В процессе дросселирования жидкого хладагента его охлаждают отсасываемыми иэ испарителя парами, При этом тепло для испарения парожидкостной смеси подводят ступенчато.

Холодопроизводительность определяют при работе агрегатов в установившемся режиме. 1 з. и. флы, 1 табл, 1 ил, состоит в том, что холодопроизводительность определяется по потребляемой энергии за контрольный период времени размещенными в калориметре основными и дополнительными электронагревателями. При проведении испытаний холодильных агрегатов испаритель устанавливается в калориметре, датчик давления настраивается на заданное давление (температуры) кипения.

Мощность основного электронагревателя подбирается автоматически и после выхода холодильного агрегата на заданный режим по тепловой нагрузке остается постоянной. Поддерживание теплового режима осуществляется включением и выключением дополнительного нагревателя, Недостатком известного способа явля- . ется низкая точность результатов измерения холодопроиэводительности, Низкая точность результатов вызвана необходимо1795239 стью определения теплопроходимости при испытании каждого холодильного агрегата, что, в свою очередь, повышает погрешность измерений и требует дополнительных затрат времени.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ.

Согласно способу-прототипу холодопроизводительность холодильных агрегатов, в которых капиллярная трубка заменена регулирующим вентилем и отсутствует регенеративный теплообменник, определяется через массовую производительность хладаrema, циркулирующего в замкнутом контуре:

Qo = Ga ((агр1- iarp2) (1) где G — массовая производительность агрегата:

)arp1 — энтальпия паров холодильного агента перед кожухом компрессора;

1arpz — энтал ьпия жидкОго хладагента на выходе из воздушного конденсатора;

Массовая производительность холодильного агрегата определяется следующим образом: кп + Окл

Оа

1кл2 1и где Йкл — мощность электронагревателя калориметра;

Ь О о — количество тепла, выделяемого ипи поглощаемого калориметром вследст. вие теппообмена с окружающей средой;

4>z- энтальпия хладагента на выходе из испарителя калориметра;

I> — энтальпия хладагента непосредственно перед регулирующим вентилем.

Недостатком известного способа является его недостаточная точность. Кроме

" того, известный способ не позволяет произ: водить йзмерение холодопроизводительно сти холодильных агрегатов, в которых в качестве рабочего тела используются многокОмпонентные холодильные агенты, вследствие необходимости расчета их термодинамических свойств.

Целью предлагаемого способа определения холодопроизводительности холО дильного агрегата является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем. что .. в процессе дросселйрования жидкого хладагента его охлаждают отсасываемыми из : испарителя парами. При этом тепло для исйарения парожидкостной смеси подводят ступенчато, а производительность определяется при установившемся режиме, Предлагаемый способ характеризуется перечисленной ниже совокупностью действий.

В процессе работы сжатые в цилиндре компрессора до давления конденсации пары хладагента нагнетаются в конденсатор и конденсируются при теплообмене с окружающей средой. После конденсации жидкий холодильный агент дросселируется в капил1О лярной трубке с отводом тепла в регенеративном теплообменнике от давления конденсации до давления кипения и испаря- . ется в испарителе калориметра, Из испарителя калориметра хладагент отсасывается в

1б кожух компрессора после регенеративного теплообменника, При регенеративном теплообмене происходит охлаждение хладагента, проходящего через капиллярную: трубку. Испарение холодильного агента в

20 испарителе калориметра происходит за счет поглощения тепла, которое выделяется при конденсации на нару>кной поверхности испарителя паров вторичного холодильного агента, По количеству тепла, подводимого к

25 испарителю, и установившейся температуре вторичного хладагента, которая определяется по его давлению, определяют холодойроизводительность холодильного агрегата. Температура вторичного хладаЗО гейта внутри калориметра моделирует температуру низкотемпературного отделения или холодильной камеры в холодильнике, Дпя получения характеристики холодильного агрегата при различных значениях 5 температуры вторичного холодильного агента тепловую нагрузку на испаритель калориметра подают ступенчато, По полученным результатам строят график зависимости температуры вторичного холодильного аген<0 та, определяемой по его давлению, от тепловОй нагрузки на испаритель. По перегибу на графике определяют максимальное значение холодопроизводительности.

Рассмотрим назначение каждого про45 цесса из приведенной выше совокупности.

Процесс сжатия холодильного агента необходим для повышения давления паров холодильного агента перед подачей его в конденсатор.

Процесс конденсации предназначен для с>кижения сжатых компрессором паров холодильного агрегата в результате теплообмена с окружающей средой.

При дросселировании холодильного б5 агента происходит снижение его давления и температуры m давления конденсации до давления и температуры кипения. Для холодильных агрегатов с включением в схему электромагнитного клапана дросселирование происходит в зависимости от положе1795239 ния клапана, до значений давления, соответствующего требуемому температурному уровню кипения холодильного агента в каждом из испарителей.

Процесс испарения холодильного агента с изменением подведенного для этого количества тепла необходим для определения холОдопроиэводительности холодильного агрегата при соответствующей температуре вторичного холодильного агента.

Испарение холодильного агента в калориметре при ступенчатом изменении мощности электронагревателя производится с цфлью установления зависимости температуры вторичного холодильного агента от тепловой нагрузки на испаритель, Определение максимальной холодопрбизводительности холодильного агрегата пб перегибу на графике зависимости температуры вторичного холодильного агента от те ловой нагрузки на испаритель калориметра позволяет оценивать эффективность применяемых в агрегате элементов конструКции, схемных решений, многокомпонентных холодильных агентов.

В основу выполнения предлагаемого . способа положены следующие физические явления, Первоначальный процесс — сжатие холодильного агента в герметичном поршневом компрессоре состоит в том, что при движении поршня в нижнюю "мертвую" точку происходит отсасывание холодильного агента из испарителя через регенеративный тейлообменник в кожух, а затем в цилиндр компрессора, при обратном движении поршня — сжатие паров с последующим нагнетанием их в конденсатор.

Следующий процесс — конденсация холодильного агента заключается в том, что в кон,ценсаторе образуется жидкий холодильный агент при давлении конденсации за счет охлаждения паров в результате теплообмена с окружающей средой, Процесс конденсации осуществляется при отводе тепла от паров холодильного агента, Процесс дроссепирования с одновременной регенерацией служит для снижения давления и охлаждения дросселируемого холодильного агента от значения, сбответствующего давлению конденсации, до давления и температуры кипения при прохождении холодильного агента через дроссельное устройство, состоящее из одной или нескольких капиллярных трубок, Процесс измерения количества тепла, затраченного на испарение холодильного агента, проходящего через испаритель калориметра, состоит в том, что в испарителе калориметра осуществляется кипение холо20

40 метра.

45 Qo = Nxn + ЬОкл, (3) 50

5

15 дильного агента. Кипение происходит за счет поглощения тепла, которое выделяется при конденсации на наружной поверхности испарителя паров вторичного холодильного агента. В свою очередь, пары вторичного холодильного агента образуются в результате его кипения за счет тепла. передаваемого электронагревателем, Процесс измерения холодопроизводительности холодильного агента основан на соответствии количества подведенного тепла количеству получаемого холода.

Испарение холодильного агента в калориметре по предлагаемол1у способу производится при ступенчатом изменении тепловой нагрузки, передаваемой на испаритель, и соответствующей температуре вторичного холодильного агента. СтупенчатоЕ изменение тепловой нагрузки позволяет моделировать на калориметрическом стенде работу холодильного агрегата в составе холодильника. Закономерность изменения температуры вторичного холодильного агента в этом случае, с учетом теплопроходимости шкафа холодильника и изоляции калориметра, характеризует температуры, получаемые в соответствующей камере холодильника с момента ее загрузки отепленными продуктами до выхода на заданный режим работы

Холодопроизводитепьность холодильного агрегата, работающего в калориметрическом цикле, определяется тепловой нагрузкой на испаритель калориметра и соответствующей ей температурой вторичного хладагента. которая складывается из мощности электронагревателя и количества тепла, выделяемого или поглощаемого вторичным холодильным агентом калориметра вследствие теппообмена с окружающей средой, при температуре вторичного холодильного агента, соответствующей значению температуры во внутреннем объеме калоригде Qo — хоподопроизводительность холодильного агрегата, Вт;

Ккд — мощность электронагревателя калориметра, Вт, Л Qxn — количество тепла, поглощаемого или выделяемого калориметром в результате теплообмена с окружающей средой, Вт;

Ь Окд = k Fxn (Тдсркл - Теха ) (4) где k Fxn — производительность коэффициента теплопередачи на площадь наружной поверхности калориметра, Вт/град;

1795239

Тд,р, — средняя температура окружающей среды у калориметра, По результатам, получаемым при ступенчатом изменении тепловой нагрузки на испаритель, строится график зависимости температуры вторичного холодильного агента от холодопроизводительности холодильного агрегата. Точка перегиба на графике соответствует максимальной холодопроизводительности холодильного агрегата. Максимальная холодопроизводительнасть холодильного агрегата определяется критическим значением тепловой нагрузки на испаритель калориметра, при превышении которого происходит резкое возрастание скорости перегрева паров хладагента на выходе из калориметра, Ниже приведен пример реализации предлагаемого способа измерения холодопроизводительности холодильного агрегата.

Схема калориметрическога стенда, реализующего описанный выше способ, представлена на черте>ке, Калариметрический стенд содержит герметичный компрессор 1 и замкнутый хладановый контур, в который включены конденсатор 2, фильтр-осушитель 3, капиллярная трубка 4, испаритель 5 калориметра 6. Нижняя часть калориметра 6, B которой установлен электронагреватель 7, заполнена вторичным холодильным агентом 8.Выход из змеевика испарителя 5 соединен с компрессором отсасывающим трубопроводом 9.. От- сэсйвающий трубопровод 9 и капиллярная трубка 4 образуют регенеративный теплообменник на участке I-П.

В процессе работы стенда компрессор

1 нагнетает пары хладагента в конденсатор

2, в котором происходит их конденсация, Затем жидкий холодильный агент через фильтр-осушитель 3 поступает на выход капиллярной трубки 4, в которой происходит процесс дросселирования при понижении температуры и образовании на выходе из кэпиллярной трубки паражидкостной смеси, В испарителе 5 калориметра 6 происходит кипение хладэгента. Из испарителя 5 калориметра 6 пары хладагента или парожидкостная смесь отсасываются в кожух компрессора через регенеративный теплоабменник, в котором происходит охлаждение хладагента, дросселируемого в капиллярной трубке, B нижней части калориметра 6. заполненного вторичным холодильным агентом 8, установлен электронэгреватель 7, мощность которого эквивалентна тепловой энергии, образующейся при кипении вторичного холодильного агента 8. При проведении испытаний мощности электронагревателя 7 устанавливается таким образом, чтобы получить требуемую температуру вторичного холодильного агента во внутреннем теплоизолированном объеме калориметра 6. При этом устанавливается соответствие полученного при испарении хладагента в испэрителе 5 холода количеству тепла, подведенного при конденсации на поверхности испарителя 5 паров вторичного хладагента, В свою очередь, теплота конденсации эквивалентна мощности электронагревателя.

Конструкция стенда позволяет проводить испытания холодильных агрегатов при

10 сельного элемента,:исполнении конденсатора, производительности компрессора, установить влияние регенеративного теплообменника на работу системы. Экспериментальная установка обеспечивает возможность исследования работы холодильных агрегатов при использовании B качестве рабочего тела различных многокомпанентных холодильных агентов.

20 термодинамические свойства которых недостаточно исследованы в требуемом диапазоне темпера гур кипения, Результаты испытаний холодильных агрегатов с одна- или двухиспарительной сис30 темой охлаждения представляются в виде графиков зависимости температуры вторичного холодильного агента от тепловой нагрузки на испарители.

Для оценки эффективности предлагаемого технического решения были проведены измерения холодопроизводительности холодильного агрегата на стендах, реализующих способ-прототип и предлагаемый авторами способ

Определение холодопроизводительности по способу-прототипу производится с помощью калориметрическога стенда, который включает в себя компрессор, воздушный конденсатор, барорегулирующий

45 вентиль, и калориметр со змеевиком-испарителем. При этом способе из схемы стенда исключены капиллярная трубка и регенеративный теплообменник.

Сравнение полученных результатов производились по значениям холодопроизвадительности при одинаковых температурах вторичного холодильного агента, и постоянном для обеих схем массовом расходе хладагента. Результаты приведенных исследований представлены в таблице (обозначения: — способ-прототип, И вЂ” предлагаемый способ).

Проведенные сравнительные испытания показали, что приближение способа определения холодопроизводительности к

15 различной пропускной способности дрос1795239

20 реальной схеме холодильного агрегата с учетом процессов дросселирования в капиллярных трубках и регенеративного теплообмена позволяет повысить точность измерений в среднем, на 30 g,.

Применение предложенного способа 1ает воэможность определять холодопроизводительность холодильных агрегатов. работающих на многокомпонентных холодильных агентах, что практически невозможно при использовании существующего

Способа.

Преимущество предлагаемого технического решения заключается также в возможНости оценки эффективности применения

Новых элементов конструкции. схемных рефений, изменения функциональных параметров в холодильных агрегатах бытовых

Формула изобретения

1. Способ определения холодопроизвод тельности холодильного агрегата, путем сжатия паров хладагента, их конденсации, дросселирования образовавшегося >кидког хладагента с получением парожидкостнрй смеси, ее испарения с измерением подведенного для этого количества тепла и п >следующего определения холодопроизводительности, отличающийся тем. холодильников, морозильников и комбини- рованных холодильников-морозильников.

Предлагаемый способ может быть ис5 польэован при испытаниях холодильных агрегатов с различными системами охлаждения на стадии их проектирования, обработки схемных решений, подбора оптимальных режимов работы, частичной модер10 низации, а также в качестве контрольной операции при проверке агрегатов на холодопроизводительность.

Применение разработанного технического решения приведет к повышению

15 точности определения холодопроизводительности и расширению функциональных возможностей предложенного способа, по сравнению с существующим, что, с целью повышения точности, в процессе дросселирования жидкого хладагента его охлаждают отсасываемыми из испарителя

25 парами.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что тепло для испарения парожидкостной смеси подводят ступенчато, а холо30 допроиэводительность определяют на установившемся ре>киме.

1795239

Составитель А.Набережных

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор

Производственно-издателескии комбинат "Патент", г. ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 420 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5