Підвищення надійності і безпеки побутових холодильників, які працюють на ізобутані
Вантажиться...
Дата
2008
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Одес. держ. акад. холоду
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.14 - Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціонування.
Виконано аналіз відмов в роботі побутових холодильників через витоки в них ізобутану і мікроушкоджень їх компресорної системи. Розроблений і обґрунтований комплексний метод стендових досліджень побутових холодильників, що працюють із витоками ізобутану в лініях нагнітання і всмоктування, термодинамічних і теплофізичних процесів у побутових холодильниках при витоках у них холодоагенту на різних ділянках магістралей, формування, займання від теплового імпульсу і горіння ізобутаноповітряної суміші біля місця розгерметизації компресорної системи з урахуванням факторів зовнішнього середовища, а також ступеня пожежонебезпеки, що створюється при цьому. Сформульована з урахуванням результатів виконаних досліджень концептуальна основа забезпечення надійності і безпеки побутових холодильників, що працюють на ізобутані, яка має бути реалізована на стадіях їхнього проектування, масового виробництва і сервісного обслуговування. Положення її повинні бути враховані в стандартах і керівництвах по технічній безпеці малої холодильної техніки.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. На основании статистического анализа определена для Украины вероятность ежегодных отказов в работе бытовых холодильников производства Группы «Норд» из-за утечек в них изобутана. Выполнен анализ микроповреждений магистралей их компрессорной системы: имеются пористые и трещиноватые микроповреждения - получены их фотографии с использованием электронного микроскопа при увеличении до 500х. Разработан и обоснован комплексный метод стендовых исследований бытовых холодильников, работающих с утечками изобутана в линиях нагнетания и всасывания. По полученным барограммам, при работе холодильника без утечек изобутана создается во всасывающей линии разрежение, после остановки компрессора давление в ней избыточное. Отсюда: утечки изобутана из всасывающей магистрали при наличии в ней сквозного повреждения возможны при стоянке компрессора, при работе его в нее будет поступать атмосферный воздух. Установлено: утечки изобутана из нагнетательного патрубка компрессора происходят через сквозные микроповреждения только при его работе (имеет место диффузионный импульсный перенос газовых молекул), при стоянке компрессора утечек нет из-за «замасливания» их входных отверстий. Утечка сконденсированного изобутана невозможна из-за отсутствия действия капиллярных сил. Показано: трещиноватые микроповреждения в нагнетательной магистрали холодильной машины, в отличие от имеющих стабильные физические свойства макропор, способны разрушаться с течением времени под действием гидравлических пульсаций при работе компрессора и превращаться в макроповреждения, перенос вещества в которых происходит под действием перепада давления. Максимальная суточная масса утечки изобутана через пористое микроповреждение около 0,25г, через трещиноватое - меньше 1,5г, но с началом саморазрушения - 10г/час. Независимо от начальной дозы заправки изобутана в компрессорной системе ДХ-245 (при исследованиях она изменялась от 62 до 67г), остаточная масса его в ней, при которой компрессор начинает работать в режиме неотключения от электросети, составляет около 57г. Компрессор холодильника начинает работать с КРВ=1 после утечки из линии всасывания 4,5г изобутана и поступления в нее при этом 1,5г атмосферного воздуха. Указанная масса утечки изобутана является предельной: с началом работы компрессора в режиме неотключения термостатом от электросети в компрессорную систему подсасывается атмосферный воздух. Раскрыто и объяснено различие термодинамических процессов в бытовых холодильниках при утечках изобутана из линий нагнетания и всасывания. Причина различия: если при работе бытового холодильника со сквозным повреждением в линии нагнетания происходят только уменьшение массы изобутана в компрессорной системе и обусловленное этим понижение в ней давления, то при работе с повреждением в линии всасывания - снижение массы изобутана из-за утечек во время стоянок компрессора, подсасывание в нее атмосферного воздуха во время его работы и, как следствие, повышение давления в нагнетательной линии (воздух, в отличие от изобутана, не конденсируется), что создает опасность ее разрушения, изменение состава (подтверждено теоретически и расчетами) и, неизбежно, свойств хладагента. При наличии сквозных повреждений в линиях нагнетания или всасывания диагностические признаки работы бытового холодильника с утечкой изобутана единые: повышение КРВ и суточного расхода электроэнергии, стабильное понижение температуры на поверхности испарителя - в морозильной камере. Разработан и реализован расчетно-графический метод определения массы изобутана и воздуха в выделяющейся из всасывающей линии в холодильный шкаф газовоздушной смеси после принудительной остановки компрессора с момента начала его работы с КРВ=1 - используются экспериментальные термо-, барограммы и lgp — диаграмма для R600а. Возможно накопление в донной части закрытого холодильного шкафа значительной массы изобутана. Установлены неизвестные ранее количественные данные о процессах движения изобутана в воздухе возле места утечки, распространения фронта его горения после воспламенения от теплового импульса с учетом действия внешней вентиляционной струи. Раскрыты на основе результатов видеосъемки и термографирования особенности образования, воспламенения от источника зажигания и горения изобутановоздушной смеси в случаях утечки хладагента из компрессорной системы и формирования при экзотермических процессах температурных полей. При этом установлено: сгорание «вытекающего» из холодильного шкафа изобутана (в случае функционирования холодильника) не создает в связи со скоротечностью экзотермического процесса (не более 2с) опасности возникновения пожара, однако реальна опасность получения ожогов; при расположении источника теплового импульса возле места повреждения находящейся под избыточным давлением магистрали холодильной машины вначале воспламеняются пары компрессорного масла при температуре около 270°С, затем сгорают аэрозоль и изобутановоздушная смесь - наличие в системе компрессорного масла увеличивает пожароопасность. Горение воспламенившегося от источника зажигания рабочего тела в компрессорно-конденсаторном отделении холодильника в случае макроутечек его из линии нагнетания и работы компрессора создает опасность возникновения пожара (но не взрыва): происходит загорание пенополиуретановой теплоизоляции от действующего в течение около 20...25с пламени с температурой более 665°С. Сформулирована с учетом результатов выполненных исследований концептуальная основа повышения надежности и безопасности бытовых холодильников, работающих на изобутане, реализуемая на стадиях их проектирования, массового производства и сервисного обслуживания. Положения ее должны быть учтены в стандартах и руководствах по технической безопасности малой холодильной техники.
Dissertation for the Candidate Degree in Technical Sciences specialty 05.05.14 - Refrigeration, Vacuum and Compression Engineering, Conditioning Systems. The analysis of household refrigerators' operational failures, caused by isobutane leakages and microdamages of their compression system has been carried out. Complex method of test bench investigation has been developed and grounded for household refrigerators, operating under conditions of isobutane leakages in discharge and suction lines; also the study of thermodynamic and thermo-physical processes in household refrigerators with refrigerant leakages in different line sections, exploration of formation and heat pulse inflammation and combustion of air-isobutane mixture at the points of decompression of compression system, taking into account factors of external environment, as well as the fire hazard level was worked out. Research data analysis has made it possible to formulate a conceptual basis for ensuring explosion and fire safety when using isobutane as a refrigerant in household refrigerators. Principles of this concept will enable to raise the level of reliability of the corresponding standards and instructions on designing, operating and servicing of small-scale cooling facilities.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. На основании статистического анализа определена для Украины вероятность ежегодных отказов в работе бытовых холодильников производства Группы «Норд» из-за утечек в них изобутана. Выполнен анализ микроповреждений магистралей их компрессорной системы: имеются пористые и трещиноватые микроповреждения - получены их фотографии с использованием электронного микроскопа при увеличении до 500х. Разработан и обоснован комплексный метод стендовых исследований бытовых холодильников, работающих с утечками изобутана в линиях нагнетания и всасывания. По полученным барограммам, при работе холодильника без утечек изобутана создается во всасывающей линии разрежение, после остановки компрессора давление в ней избыточное. Отсюда: утечки изобутана из всасывающей магистрали при наличии в ней сквозного повреждения возможны при стоянке компрессора, при работе его в нее будет поступать атмосферный воздух. Установлено: утечки изобутана из нагнетательного патрубка компрессора происходят через сквозные микроповреждения только при его работе (имеет место диффузионный импульсный перенос газовых молекул), при стоянке компрессора утечек нет из-за «замасливания» их входных отверстий. Утечка сконденсированного изобутана невозможна из-за отсутствия действия капиллярных сил. Показано: трещиноватые микроповреждения в нагнетательной магистрали холодильной машины, в отличие от имеющих стабильные физические свойства макропор, способны разрушаться с течением времени под действием гидравлических пульсаций при работе компрессора и превращаться в макроповреждения, перенос вещества в которых происходит под действием перепада давления. Максимальная суточная масса утечки изобутана через пористое микроповреждение около 0,25г, через трещиноватое - меньше 1,5г, но с началом саморазрушения - 10г/час. Независимо от начальной дозы заправки изобутана в компрессорной системе ДХ-245 (при исследованиях она изменялась от 62 до 67г), остаточная масса его в ней, при которой компрессор начинает работать в режиме неотключения от электросети, составляет около 57г. Компрессор холодильника начинает работать с КРВ=1 после утечки из линии всасывания 4,5г изобутана и поступления в нее при этом 1,5г атмосферного воздуха. Указанная масса утечки изобутана является предельной: с началом работы компрессора в режиме неотключения термостатом от электросети в компрессорную систему подсасывается атмосферный воздух. Раскрыто и объяснено различие термодинамических процессов в бытовых холодильниках при утечках изобутана из линий нагнетания и всасывания. Причина различия: если при работе бытового холодильника со сквозным повреждением в линии нагнетания происходят только уменьшение массы изобутана в компрессорной системе и обусловленное этим понижение в ней давления, то при работе с повреждением в линии всасывания - снижение массы изобутана из-за утечек во время стоянок компрессора, подсасывание в нее атмосферного воздуха во время его работы и, как следствие, повышение давления в нагнетательной линии (воздух, в отличие от изобутана, не конденсируется), что создает опасность ее разрушения, изменение состава (подтверждено теоретически и расчетами) и, неизбежно, свойств хладагента. При наличии сквозных повреждений в линиях нагнетания или всасывания диагностические признаки работы бытового холодильника с утечкой изобутана единые: повышение КРВ и суточного расхода электроэнергии, стабильное понижение температуры на поверхности испарителя - в морозильной камере. Разработан и реализован расчетно-графический метод определения массы изобутана и воздуха в выделяющейся из всасывающей линии в холодильный шкаф газовоздушной смеси после принудительной остановки компрессора с момента начала его работы с КРВ=1 - используются экспериментальные термо-, барограммы и lgp — диаграмма для R600а. Возможно накопление в донной части закрытого холодильного шкафа значительной массы изобутана. Установлены неизвестные ранее количественные данные о процессах движения изобутана в воздухе возле места утечки, распространения фронта его горения после воспламенения от теплового импульса с учетом действия внешней вентиляционной струи. Раскрыты на основе результатов видеосъемки и термографирования особенности образования, воспламенения от источника зажигания и горения изобутановоздушной смеси в случаях утечки хладагента из компрессорной системы и формирования при экзотермических процессах температурных полей. При этом установлено: сгорание «вытекающего» из холодильного шкафа изобутана (в случае функционирования холодильника) не создает в связи со скоротечностью экзотермического процесса (не более 2с) опасности возникновения пожара, однако реальна опасность получения ожогов; при расположении источника теплового импульса возле места повреждения находящейся под избыточным давлением магистрали холодильной машины вначале воспламеняются пары компрессорного масла при температуре около 270°С, затем сгорают аэрозоль и изобутановоздушная смесь - наличие в системе компрессорного масла увеличивает пожароопасность. Горение воспламенившегося от источника зажигания рабочего тела в компрессорно-конденсаторном отделении холодильника в случае макроутечек его из линии нагнетания и работы компрессора создает опасность возникновения пожара (но не взрыва): происходит загорание пенополиуретановой теплоизоляции от действующего в течение около 20...25с пламени с температурой более 665°С. Сформулирована с учетом результатов выполненных исследований концептуальная основа повышения надежности и безопасности бытовых холодильников, работающих на изобутане, реализуемая на стадиях их проектирования, массового производства и сервисного обслуживания. Положения ее должны быть учтены в стандартах и руководствах по технической безопасности малой холодильной техники.
Dissertation for the Candidate Degree in Technical Sciences specialty 05.05.14 - Refrigeration, Vacuum and Compression Engineering, Conditioning Systems. The analysis of household refrigerators' operational failures, caused by isobutane leakages and microdamages of their compression system has been carried out. Complex method of test bench investigation has been developed and grounded for household refrigerators, operating under conditions of isobutane leakages in discharge and suction lines; also the study of thermodynamic and thermo-physical processes in household refrigerators with refrigerant leakages in different line sections, exploration of formation and heat pulse inflammation and combustion of air-isobutane mixture at the points of decompression of compression system, taking into account factors of external environment, as well as the fire hazard level was worked out. Research data analysis has made it possible to formulate a conceptual basis for ensuring explosion and fire safety when using isobutane as a refrigerant in household refrigerators. Principles of this concept will enable to raise the level of reliability of the corresponding standards and instructions on designing, operating and servicing of small-scale cooling facilities.
Опис
Ржесік, К. А.
Підвищення надійності і безпеки побутових холодильників, які працюють на ізобутані [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.05.14 "Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціонування / Ржесік Костянтин Адольфович ; наук. кер. В. В. Осокін ; Одес. держ. акад. холоду. – Одеса : ОДАХ, 2008. – 21 с. : іл.
Ключові слова
побутовий холодильник, ізобутан, мікро- і макроушкодження, витік, термодинамічні процеси, горіння, вибухопожежобезпека, бытовой холодильник, изобутан, микро- и макроповреждения, утечка, термодинамические процессы, горение, взрывопожаробезопасность, household refrigerator, isobutane, micro- and macro- damages, leakage, thermodynamic processes, combustion, explosion and fire safety