Спосіб установлення витоків холодоагенту з компресорної системи побутових холодильників

Спосіб установлення витоків холодоагенту з компресорної системи побутових холодильників, який включає контроль зміни в ній характеристик термодинамічних процесів, який відрізняється тим, що вимірюють температуру на зовнішній поверхні випарника і наявність витоків холодоагенту визначають за її зниженням на 1,0...1,5 °С відносно паспортної величини. Винахід належить до області малої холодильної техніки, особливо тій, яка працює на вибухопожежонебезпечних холодоагентах. Відомий [1] спосіб установлення витоків холодоагенту з холодильних установок шляхом реагування на мікродомішки його в атмосферному повітрі в місцях їхнього розміщення. Цей спосіб використовується для встановлення витоків холодоагентів зі стаціонарних холодильних установок спеціальними переносними приладами - течешукачами при регулярному технічному обслуговуванні устаткування. Зазначений спосіб недопустимий для встановлення витоків холодоагенту в побутовій холодильній техніці через неможливість поточного профілактичного обслуговування її, у тому числі з використанням переносних течешукачів і газоаналізаторів, і відсутності відповідних малогабаритних реєструючих приладів, адаптованих до конструкції малої холодильної техніки. Найбільш близьким за технічною сутністю та досяжним результатом є спосіб установлення витоків холодоагенту з компресорної системи за зміною в ній характеристик термодинамічних процесів, а саме: за зменшенням тиску робочого тіла в лінії нагнітання та (або) збільшенню коефіцієнта робочого часу компресора [2], прийнятий як прото тип. Для реалізації цього способу необхідна установка в нагнітальній лінії компресорної системи приладу контролю тиску робочого тіла - манометра. За даними досліджень [2], при роботі побутового холодильника тиск робочого тіла в лінії нагнітання може коливатися у великому інтервалі чисельних значень через перевідкладення в ній компресорного мастила. Отже, в умовах експлуатації холодильника контроль зміни тиску робочого тіла в лінії нагнітання повинен бути поставлений на рівень наукових досліджень, що практично неможливо. Збільшення коефіцієнта робочого часу компресора може бути пов'язано не тільки з витоком холодоагенту з холодильної машини, але і з погіршенням тепловіддачі з поверхні конденсатора, зі значним підтопленням холодильної шафи. У зв'язку з вищевикладеним, зміна зазначених термодинамічних характеристик не може бути достовірним показником наявності витоків холодоагенту з компресорної системи побутового холодильника. Недолік цього способу обумовлений недостатньою надійністю та, отже, малою ефективністю. В основу винаходу поставлене завдання розробки способу встановлення витоків холодоагенту з компресорної системи побутових холодильників, у якому зменшення в ній маси холодоагенту ви (19) UA (11) 90945 (13) C2 (21) a200811794 (22) 03.10.2008 (24) 10.06.2010 (46) 10.06.2010, Бюл.№ 11, 2010 р. (72) ОСОКІН ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ, СЕЛЕЗНЬОВА ЮЛІЯ АНАТОЛІЇВНА, РЖЕСІК КОСТЯНТИН АДОЛЬФОВИЧ, СИРОМ'ЯТОВ ГЕНАДІЙ ЄГОРОВИЧ (73) ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ І ТОРГІВЛІ ІМЕНІ МИХАЙЛА ТУГАНБАРАНОВСЬКОГО (56) SU 1219890; 23.03.1986 SU 1402820 A1; 15.06.1988 US 5337576 A; 16.08.1994 GB 2406174 A; 23.03.2005 DE 102006039925 A1; 13.03.2008 3 значають за зниженням температури його кипіння у випарнику внаслідок зниження тиску пар при створюваному компресором розрідженні, що забезпечує надійність і ефективність виявлення витоків і підвищення тим самим технічної безпеки. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі встановлення витоків холодоагенту з компресорної системи, який включає контроль у ній характеристик термодинамічних процесів, відповідно до винаходу, наявність їх визначають за зниженням температури його кипіння у випарнику холодильної машини на 1,0...1,5°С відносно паспортної величини. Принципова відмінність пропонованого способу від існуючих полягає в тому, що витік холодоагенту з компресорної системи побутового холодильника встановлюють не по появі його в атмосферному повітрі поблизу неї, а по реагуючій на витік термодинамічній характеристиці роботи холодильної машини - зниженню температури кипіння холодоагенту у випарнику в межах морозильної камери. Сутність пропонованого способу полягає в наступному. Температурним датчиком контролюють температуру кипіння холодоагенту у випарнику компресорної системи. При заданій дозі заправлення холодоагенту в системі температура його кипіння постійна, залежна тільки від створюваного компресором розрідження у випарнику. У цьому випадку в морозильній камері підтримується максимально низька, гарантована паспортом на холодильник, температура, наприклад, -18°С. При наявності витоку холодоагенту з холодильної машини, зменшенні у зв'язку із цим у ній маси холодоагенту глибина розрідження у випарнику при незмінних характеристиках роботи компресора збільшується. Внаслідок цього знижується температура кипіння холодоагенту, що призводить до зниження температури на поверхні випарника та у морозильній камері. Зниження температури на поверхні випарника може бути сигналом про витік холодоагенту з компресорної системи на будь-якій її ділянці - як у лінії нагнітання, так і у лінії всмоктування. Новим стосовно прототипу є встановлення витоків холодоагенту з компресорної системи за зниженням температури кипіння холодоагенту у випарнику холодильної машини на 1,0...1,5°С відносно паспортної величини. У цьому полягає також і істотна відмінність пропонованого способу. Приклад. Для дослідження мікровитоків ізобутану з холодильної машини та обумовлених ними змін теплоенергетичних і теплофізичних показників роботи побутового холодильника використаний лабораторний стенд із засобами виміру тиску і температури в лініях нагнітання та всмоктування. У нагнітальну магістраль холодильної машини на ділянці між компресором і першим калачем конденсатора був уварений зварний шов з реальним мікроушкодженням. Ділянка мікроушкодження герметично - шляхом зварювання підключена до двоходового кульового крана (вхідний патрубок його перекриває площу мікроушкодження) і через нього - до капілярної трубки, кінець якої уведений у мірний циліндр, заповнений дистильованою водою і перевернений нагору дном. За зниженням 90945 4 рівня води в мірному циліндрі визначали об'єми витоків ізобутану з компресорної системи в будьякі проміжки часу. Для реєстрації температури на поверхні випарника, на інших ділянках холодильної машини використані термопари (XK(L)), підключені до вимірювально-обчислювального комплексу з ЕОМ для машинної побудови діаграм зміни її із часом. При закритому кульовому крані здійснене заправлення ізобутаном холодильної машини побутового холодильника ДХ-245, що входить до складу експериментального стенда. Доза заправлення холодоагенту в холодильну машину прийнята 62г. Холодильник розміщений у термокамері, де автоматично підтримувалася температура на рівні 25°С, і виведений протягом декількох діб на квазістаціонарний режим роботи. Тиск у лінії нагнітання становив при роботі (перед моментом зупинки) і стоянці (перед моментом пуску) компресора, відповідно, 0,58 і 0,14МПа, тиск у випарнику перед моментом його зупинки 0,039МПа, при цьому температура на поверхні випарника -27,3°С, у морозильній камері - у геометричному центрі пакетів-імітаторів харчових продуктів -17,1...-17,6°С, у холодильній камері +1,2°С. Після 5 діб роботи холодильника в сталому режимі був відкритий на стенді кульовий кран, що забезпечило зв'язок каналів дефектного зварного шва з атмосферою. Спостереженнями встановлене періодичне барботування в шарі води ізобутану, що виділяється з нагнітальної лінії холодильної машини в мірний циліндр. За зниженням рівня води в ньому визначали об'єм газу, що виділився з неї, і потім - його масу, використовуючи відоме рівняння pV=mRT, де р - величина зовнішнього тиску з урахуванням тиску стовпа витиснутої з мірного циліндра води, V - об'єм витиснутої з нього води - об'єм газу, що виділився, R - питома газова постійна для ізобутану (R=0,143кДж/(кгК)), Т - температура в мірному циліндрі, T - маса газу, що виділився. Зміна за часом ( ) - протягом 48 діб спостережень наростаючих об'ємів (Vi) витоку ізобутану з нагнітального патрубка компресора через мікроушкодження апроксимується рівнянням Vi=49,983 1,0804 (R2=0,9972), залежність від них температури (tв) на поверхні випарника має вигляд tв=-8 10-7 V2i-7 10-4 Vi-27,073 (R2=0,9816). Протягом 27 діб роботи холодильника при загальному витоку ізобутану 1,8л (4,8г) тиск холодоагенту в нагнітальному патрубку не змінювався і становив перед зупинкою компресора 0,58МПа, у випарнику при цьому зменшився з 0,039 до 0,032МПа, температура на поверхні випарника понизилася з -27,3 до -30...-30,1°С, температура в холодильній камері коливалася в межах прийнятої уставки (0...+5°С). Температура на поверхні кожуха компресора і конденсатора не залежала від витоку ізобутану з холодильної машини: коливалася у зв'язку із циклічною роботою холодильника. Зниження температури на поверхні випарника на 1,0...1,5°С у порівнянні з паспортною величиною може бути сигналом про витік холодоагенту з компресорної системи побутового холодильника. За даними досліджень, зазначена маса витоку 5 90945 ізобутану, що виділяється протягом тривалого часу, не створює в атмосферному повітрі вибухонебезпечну концентрацію. При роботі холодильної машини побутового холодильника немає інших причин зниження температури кипіння холодоагенту та, отже, температури на зовнішній поверхні випарника в морозильній камері, крім зменшення його маси. Для реалізації пропонованого способу датчик контролю температури розміщають на зовнішній поверхні випарника, у морозильній камері, термоізолюють і налаштовують на спрацьовування при температурі на 1,0...1,5°С нижче паспортної величини. Контроль температури на інших ділянках компресорної системи побутового холодильника не забезпечує досягнення поставленої мети: у частині випарника, що перебуває в холодильній камері, можливо тільки докипання холодоагенту, у лінії нагнітання температура холодоагенту коливається Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 у зв'язку із циклічною роботою холодильника і залежить, за інших рівних умов, від ефективності охолодження конденсатора. Пропонований спосіб відрізняється простотою здійснення, дозволяє використовувати відомі в малій холодильній техніці засоби реєстрації температури та пристрої, що реагують на її зміну, забезпечує технічну і екологічну безпеку побутових холодильників, що працюють на вуглеводнях. Джерела інформації: 1. Правила устройства и безопасной эксплуатации холодильных систем. - Утв. Госпроматомнадзором СССР 01.11.91г. 2. Осокин В.В., Ржесик К.А. Научнотехнические основы обеспечения надежности и безопасности бытовых холодильников, работающих на изобутане. - Донецк: ДонНУЭТ, 2008.-177с. (прототип). Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601