Патент на изобретение №2354899

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДСИСТЕМ БЫТОВЫХ КОМПРЕССИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНИКОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к холодильной технике. Способ определения технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников заключается в том, что измеряют диагностические параметры: температуру воздуха и температуру хладона в точках подсистем холодильного агрегата. Значения искомых параметров бытового компрессионного холодильника определяют косвенным путем, путем подстановки результатов прямых измерений параметров в расчетные зависимости. Измеряют температуру окружающего воздуха. Рассчитывают значение давления или другой температуры хладона в исследуемых подсистемах по соответствующим выражениям инвариантов подобия функционирования холодильного агрегата. Сравнивают рассчитанные значения давления или температуры с их соответственными нормативными значениями и делают вывод о соответствии технического состояния подсистем их заданному состоянию. Техническим результатом является осуществление безразборной диагностики технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников. 2 з.п. ф-лы.

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

Способ определения технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников осуществляется без их разборки, специальных стендов и средств путем измерения диагностических параметров, использования инвариантов подобия функционирования подсистем и расчета искомых параметров. Использование изобретения позволит повысить долговечность бытовых компрессионных холодильников, сократить расходы и время их диагностики, в том числе в процессе разного вида испытаний (параметрических, проверочных, приемо-сдаточных, заводских, в условиях предприятий сервиса холодильных машин и на дому у клиента).

Известны способы определения технического состояния 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 бытовых компрессионных холодильников.

При этом следует подчеркнуть, что для бытовых компрессионных холодильников измерение таких параметров, как давление хладона в различных точках, подсистемах холодильного агрегата вообще невозможно, ввиду отсутствия встроенных датчиков давления. Использование же внешних датчиков давления, например накладных тензометрического типа, трудоемко или, как правило, вообще невозможно, ввиду малых размеров трубок ( (6-8) мм) холодильного агрегата.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения параметров компрессионной холодильной машины (ХМ) по патенту RU 2168681 C1, F25B 49/00, 2001, 3 стр. [2], заключающийся в том, что при оценке параметров ХМ, представляемой совокупностью подсистем, используются выражения в виде критериев подобия функционирования, составленных из измеряемых, априори известных и искомых параметров:

где _yi – критерий подобия функционирования по y_i-му параметру;

y_i – искомый параметр;

х_i – измеряемые параметры;

z_k – известные параметры;

_j, _k, _i – показатели степени при соответствующих параметрах x_j, z_k, y_i.

Вначале, подставляя в эти критериальные выражения нормативные, соответствующие работоспособному состоянию системы-аналога значения измеряемых (температуры, давления хладона), искомых (например, холодопроизводительности, зазора в цилиндропоршневой группе и т.п.) и априори известных параметров (теплоемкости, плотности хладона и т.п.) ХМ, рассчитывают нормативные значения критериев подобия функционирования: _i- – критериев.

Затем измеряют диагностические параметры: температуру воздуха в испарителе и давление хладона, а значения искомых параметров холодильной машины определяют косвенным путем, подстановкой результатов прямых измерений этих и значений других априори известных величин в расчетные зависимости.

Недостатками указанного способа для решения поставленной нам задачи являются:

– необходимость в средствах измерения давления хладона, что не характерно для бытовых компрессионных холодильников;

– температура воздуха в испарителе является диагностическим параметром, применение которого ограничивается оценкой состояния, работоспособности в целом холодильника, но не отдельных подсистем холодильного агрегата, так как температура воздуха в испарителе зависит от теплоемкости и массы продуктов в нем, от герметичности холодильного шкафа, температуры окружающего воздуха и т.п.

Целью настоящего изобретения является осуществление безразборной диагностики технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников, в том числе по месту их эксплуатации.

Сущность изобретения заключается в том, что измеряют диагностические параметры: температуру окружающего воздуха, воздуха и температуру хладона в подсистемах холодильного агрегата, а значения искомых параметров бытового компрессионного холодильника определяют косвенным путем, путем подстановки результатов прямых измерений этих параметров в расчетные зависимости. При этом измеряют температуру хладона в реперных точках подсистем холодильного агрегата и температуру окружающего воздуха, рассчитывают значение давления или другой температуры хладона в исследуемых подсистемах по соответствующим выражениям инвариантов подобия функционирования холодильного агрегата, сравнивают рассчитанные значения давления или температуры с их соответственными нормативными значениями и делают вывод о соответствии технического состояния подсистем их заданному состоянию. Нормативные значения инвариантов подобия функционирования холодильного агрегата компрессионного типа в соответственных подсистемах принимают неизменными и соответствующими нормальной температуре окружающего воздуха Т_в=293,15 К.

Инварианты подобия функционирования бытовых холодильников компрессионного типа представляют собой отношения температур или температур и давлений в соответственных реперных точках. Для бытового компрессионного холодильника выражения для инвариантов подобия имеют вид:

где Z_i – инварианты подобия функционирования подсистем бытового компрессионного холодильника; Т₀, t_км2 t_агр2, t_u – температура хладона, соответственно: кипения в испарителе, после испарителя, конденсатора и фильтра-осушителя; Р_фо, P_агр1, Р_агр2, Р_км2 – соответственно перепад давления на фильтре-осушителе, давление на входе в компрессор, после конденсатора и испарителя.

Изобретение осуществлено следующим образом. Нормативные, численно постоянные значения инвариантов подобия Z_i (таблица) были определены при калориметрических испытаниях холодильных агрегатов с последующей статистической обработкой результатов.

Таблица 1
Значения Zi при: Т0
Т0=263К	1,36	1,2	1,06	3,3	3,5	5,3	5,2
Т0=253К	1,36	1,2	1,07	5,4	3,1	6,7	6,05
Т0=243К	1,36	1,2	1,08	3,8	2,8	8,8	9,0

Например, такие отношения, как и

являются инвариантами подобия функционирования холодильного агрегата для всех режимов его работы: они имеют одно и тоже значение в соответственных участках парожидкостного тракта агрегата. Из этого следует вывод о том, что при различных номинальных значениях температуры кипения хладона (Т₀=263К, Т₀=253К, Т₀=243К) соотношение, например, действительной температуры хладона t_агр2 к этим номинальным значениям Т₀ не изменяется. Поэтому, задавшись значением Т₀ (например Т₀=267К), можно будет рассчитывать действительные значения t_агр2 (например t_агр2=Z·T₀=1,2·267=320,4К), не проводя дополнительных испытаний.

Аналогично определяются и давления хладона в реперных точках подсистем холодильного агрегата. В таблице 1 в качестве инвариантов давлений приняты инварианты перепада давления на фильтре-осушителе. Эти инварианты используются в процессе диагностики проходимости (степени засорения) фильтров-осушителей при их эксплуатации. Измерение значений температур при этом не представляет технических трудностей, а степень засорения фильтров-осушителей без разборки холодильного агрегата, иначе как по предлагаемому способу, определить нельзя.

Таким образом, использование предложенного способа является эффективным средством определения технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников при их эксплуатации.

Литература

1. ГОСТ 17008-85. Компрессоры хладоновые герметичные для бытовых холодильников. – М.: Издательство стандартов, 1989. – 29 с.

2. Способ определения параметров компрессионной холодильной машины [Текст]: патент Российской Федерации 2168681, МКИ 7 F25B 49/00, 49/02 / Першин В.А., Левкин В.В., Плякин Р.В. – БИ 16, 2001.

Формула изобретения

1. Способ определения технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников, заключающийся в том, что измеряют диагностические параметры: температуру воздуха и температуру хладона в точках подсистем холодильного агрегата, а значения искомых параметров бытового компрессионного холодильника определяют косвенным путем, путем подстановки результатов прямых измерений параметров в расчетные зависимости, отличающийся тем, что измеряют температуру окружающего воздуха, рассчитывают значение давления или другой температуры хладона в исследуемых подсистемах по соответствующим выражениям инвариантов подобия функционирования холодильного агрегата, сравнивают рассчитанные значения давления или температуры с их соответственными нормативными значениями и делают вывод о соответствии технического состояния подсистем их заданному состоянию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения технического состояния подсистем бытовых компрессионных холодильников и расчета действительных значений давления хладона или температур используют, например, следующие выражения для инвариантов подобия функционирования подсистем холодильного агрегата:


где Z_i – инварианты подобия функционирования подсистем бытового компрессионного холодильника;
Т₀, t_км2 t_агр2, t_u – температура хладона соответственно: кипения в испарителе, после испарителя, конденсатора и фильтра-осушителя;
Р_фо, P_агр1, Р_агр2, Р_км2 – соответственно перепад давления на фильтре-осушителе, давление на входе в компрессор, после конденсатора и испарителя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения инвариантов подобия функционирования холодильного агрегата компрессионного типа принимают неизменными и соответствующими нормальной температуре окружающего воздуха Т_в=293,15 К.