Способ определения параметров компрессионной холодильной машины

 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к бытовым холодильникам компрессионного типа. Способ определения параметров компрессионной холодильной машины осуществляется путем использования критериев подобия функционирования отдельных подсистем холодильной техники, измерения диагностических параметров без использования специальных стендов и средств измерения. Использование изобретения позволит повысить точность, информативность и расширить состав искомых параметров холодильной машины компрессионного типа при определении их действительных значений, а также унифицировать используемые при этом средства. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к бытовым холодильникам компрессионного типа.

Известны способы испытаний бытовой холодильной техники компрессионного типа, используемые на стадиях ее изготовления, в качестве заключительной операции после ремонта, в процессе контроля технического состояния при эксплуатации [ГОСТ 17008-85]. [1].

Основным недостатком используемых способов является недостаточная глубина диагностики, что позволяет определить лишь работоспособность, соответствие техническим условиям в целом холодильной машины (ХМ) или ее отдельных элементов. Наличие же и характер имеющихся дефектов в ХМ без ее разборки и последующей дефекации сборочных единиц, узлов, деталей определить можно лишь с определенной долей вероятности.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения холодопроизводительности компрессора бытовой компрессионной ХМ [ГОСТ 17008-85] , заключающийся в измерении рабочего параметра (холодопроизводительности) с помощью специального калориметрического стенда. На стенде регистрируются значения параметров: давление хладона, атмосферное давление, температура хладона и воды, температура воздуха, расход воды.

Эти значения затем подставляются в расчетные зависимости, по которым рассчитываются весовая производительность компрессора по тепловому балансу калориметра, весовая производительность компрессора по тепловому балансу конденсатора, действительная весовая производительность компрессора. Значение энтальпии хладона, входящей в расчетные зависимости, определяют по тепловым диаграммам i=lgP.

Недостатками указанного способа являются - необходимость для замера параметров, реализации способа специального стенда; - необходимость в специальных диаграммах i=lgP или T-S, таблицах насыщенных паров холодильных агентов; - расчетные зависимости не позволяют определить причину несоответствия действительных значений параметров их нормативным значениям и количественную оценку этой причины (например, величину износа в цилиндропоршневой группе мотор-компрессора).

Целью настоящего изобретения является повышение точности, информативности и расширение состава искомых параметров ХМ компрессионного типа при определении их действительных значений, а также унификация используемых при этом способов и средств.

Сущность изобретения заключается в том, что при определении параметров ХМ, представляемой совокупностью подсистем, используются выражения в виде критериев подобия функционирования, составленных из измеряемых, априори известных и искомых параметров где π_i - критерий подобия; Y_i - искомый параметр; X_j - измеряемые параметры; Z_к - известные параметры; α,β,γ - показатели степени при параметрах.

Вначале, подставляя в критериальные выражения нормативные, соответствующие работоспособному состоянию системы-аналога значения измеряемых (температура, давление хладона), искомых (например холодопроизводительности, зазора в цилиндро-поршневой группе и т.п.) и априори известных параметров (теплоемкости, плотности хладона и т.п.) ХМ, рассчитывают нормативные значения критериев подобия: π_i - критериев. Затем, измеряют действительные значения диагностических параметров (например, температуру, давление хладона) ХМ. Принимая нормативные значения критериев подобия величинами постоянными, Пi= idem, после подстановки в критериальные выражения измеренных и априори известных параметров, рассчитывают значения искомых параметров.

Критериальные выражения при этом составляются из параметров подсистем (входных, выходных, внутренних, конструктивных и т.д.), имеющих взаимную физическую или функциональную связь, что и отличает предлагаемый способ от известных. За счет использования многовариантности связей, то есть принципа системного подхода, повышается точность и объективность определения искомых параметров независимо от цели их определения.

Пример: Определить холодопроизводительность ХМ типа "Норд-214-1" после ее ремонта. На основе предлагаемого способа задача решается следующим образом.

1. Холодильная машина "Норд-214-1" представляется в виде сложной системы с подсистемами: "компрессор", "конденсатор", "испаритель", "капиллярная трубка", "фильтр осушительный патрон" и т.д.

2. По каждой из подсистем определяют множества выходных, входных, внутренних параметров; устанавливается функциональная зависимость выходной характеристики, например холодопроизводительности, от входных и внутренних параметров.

3. Из функциональных зависимостей формируют, например, методом пулевых размерностей критериальные зависимости, отражающие подобие функционирования подсистем ХМ.

4. Выбирают критерии подобия одной из подсистем ХМ, по исследуемому параметру, например подсистемы "испаритель" по холодопроизводительности. В данном случае этот критерий имеет вид
(1)
где Δt_u = tн-tк- разность температур воздуха в испарителе;
t_н, t_к - температура воздуха, соответственно в начале и в конце переходного процесса в начальный период работы ХМ (от момента запуска до первого срабатывания терморегулятора);
ΔC_u = C_н-C_к- разность теплоемкостей воздуха в испарителе;
C_н, C_к - теплоемкость воздуха в начале и в конце переходного процесса;
V_и - общий объем испарителя;
α_и - коэффициент температуропроводности стенки испарителя;
Q - холодопроизводительность компрессора ХМ;
τ - время переходного процесса в начальный период работы ХМ;
λ_и - коэффициент теплопроводности стенки испарителя.

Нормативное значение критерия подобия π_Qн рассчитывают при нормативных значениях, входящих в выражение (1) параметров (что проводят, например, при определительных заводских испытаниях). Для ХМ компрессорного типа значение этого критерия определено авторами посредством обработки статистических данных. Это значение равно π_Qн = 0,7•10^-3.
5. Холодильную машину ("Норд-214-1") оснащают (согласно ГОСТ 16317-87Е) датчиками, в данном случае датчиками температуры в испарителе.

6. Включают ХМ в работу.

7. В процессе работы ХМ производят регистрацию значений параметров.

В данном случае получены такие значения параметров:
t_н = 299К, t_к = 255К, Δt_и = 44K; τ = 4424 с.
8. Принимают известными значения
- общего объема испарителя;
- коэффициентов температуропроводности и теплопроводности стенки испарителя.

Значения теплоемкостей воздуха определяют по "термодинамическим таблицам для сухого воздуха".

В данном случае эти параметры следующие:
C_н = 393 Дж/(м³•К);
C_к = 187 Дж/(м³•К);
Δ C_и = 206 Дж/(м³•К);
V_и = 0,20 м³;
α_и = 0,25 м²/с;
λ_и = 169 Вт/(м•К).

9. Подставляя в полученное из выражения (1), уравнение для
(2)
значения параметров, указанные в п.п. 7, 8 и π_Qн, определяют действительное значение холодопроизводительности. В данном случае это значение равно Q_д = 178,38 Вт.

10. Сравнивают полученное действительное значение холодопроизводительности Q_д с ее нормативным значением (для данной ХМ: Q_н = 185 Вт) и делают вывод о их соответствии. В данном случае степень несоответствия δ равна

что допустимо согласно ГОСТ 17008-85.

Следовательно, ремонт ХМ произведен качественно.

Приведенный пример достаточно наглядно иллюстрирует сущность предлагаемого способа и возможность использования последнего при диагностике технического состояния элементов ХМ. При этом в критериальные выражения вводятся соответствующие поставленной цели параметры (зазор в цилиндропоршневой группе мотор-компрессора и др.)
Литература
1. Компрессоры хладоновые герметичные. Общие технические условия ГОСТ 17008-85. Издательство стандартов, 1989 г.

Формула изобретения

1. Способ определения параметров холодильной машины, например, компрессионного типа, заключающийся в том, что измеряют диагностические параметры: температуру воздуха в испарителе, давление хладона, а значения искомых параметров холодильной машины определяют косвенным путем, путем подстановки результатов прямых измерений этих и других априори известных параметров в расчетные зависимости, отличающийся тем, что для повышения точности, информативности и расширения состава искомых параметров при определении их действительных значений, а также унификации применяемых при этом способов и средств используют выражения в виде критериев подобия функционирования подсистем холодильной машины, составленные из измеряемых, априори известных и искомых параметров:

где π_i - критерий подобия;
Y_i - искомый параметр;
X_j - измеряемые параметры;
Z_k - известные параметры;
α, β, γ - показатели степени при параметрах,
рассчитывают значения критериев подобия при нормативных значениях всех параметров, входящих в критериальное выражение, регистрируют при заданном режиме работы холодильной машины измеряемые параметры, например температуру, давление хладона, и, подставляя в указанное выражение нормативные значения критериев подобия, измеренные и априори известные значения параметров, рассчитывают значения искомых параметров холодильной машины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для контроля технического состояния холодильной машины в качестве нормативных значений параметров принимают значения, соответствующие работоспособному состоянию, а рассчитанные значения искомых параметров сравнивают с заданными и делают вывод о действительном техническом состоянии холодильной машины.