Стенд для испытания холодильных компрессоров Советский патент 1992 года по МПК F04B51/00 F25B1/00 G01M15/00 

Изобретение относится.к холодильной технике, а именно к средствам испытаний холодильных компрессоров, и может быть использовано при создании новых образцов компрессоров и совершенствовании существующих.

Целью изобретения является повышение достоверности получаемых результатов и сокращение временных и энергетических затрат на испытания путем обеспечения точности поддержания тепловых режимов.

На чертеже представлена схема стенда для испытаний холодильных компрессоров.

Стенд содержит последовательно соединенные в замкнутый контур посредством трубопроводов испытываемый компрессор 1, конденсатор с охладителем паров хладагента 2, дроссельный вентиль 3 на линии жидкого хладагента и калориметр с нагревателем 4, компенсирующим тепловую нагрузку на испаритель. Охладитель 2 выполнен в виде термоэлектрической батареи (ТЭБ) 5, холодный слой 6 которой находится в тепловом контакте с конденсатором 7, а горячий слой 8 - в тепловом контакте с теплообменником нагрева 9.

Охладитель 2 заключен в теплоизоляцию 10. На слоях ТЭБ 5 размещены термопары 11 и 12. Кроме того, на входе в конденсатор 7 и на выходе из него находятся термопары 13 и 14 и манометры 15 и 16 соответственно.

Нагреватель 4 выполнен в виде термоэлектрической батареи (ТЭБ) 17, горячий слой 18 которой находится в тепловом контакте с калориметром 19, а холодный слой 20 - в тепловом контакте с теплообменником охлаждения 21. Нагреватель 4 заключен в теплоизоляцию 22. На слоях ТЭБ 17 размещены термопары 23 и 24. Кроме того, в калориметре 19 размещена термопара 25. На выходе из калориметра 19 размещена термопара 26 и манометр 27.

Охладитель 2 снабжен запорными вентилями 28 и 29, а нагреватель 4 - запорными вентилями 30 и 31.

сл С

vi

00 GJ

О

N

Теплообменники нагрева 9 и охлаждения 21 последовательно включены в контур циркуляции охлаждающей среды 32.

Перед началом испытаний стенд вакуу- мируют и заправляют холодильным агентом. Учет влияния теплообмена с окружающей средой осуществляется посредством определения произведения коэффициента теплопередачи на площадь поверхности теплообменного блока (KF) при разности между температурами холодильного агента и окружающей среды At 10,20,30°С. Так, для охладителя 2 - (KF) определяют следующим образом. Часть конденсатора 7 заполняют жидким холодильным агентом. Для этого включают в работу компрессор 1 и одновременно подают на ТЭБ 5 питание таким образом, чтобы обеспечить конденсацию холодильного агента в конденсаторе 7. После частичного заполнения конденсатора 7 останавливают компрессор 1 и перекрывают вентили 28 и 29. По достижении температурного равновесия между холодильным агентом в конденсаторе 7 и окружающей средой подается питание на ТЭБ 5 такой полярности, чтобы на холодных спаях 6 ТЭБ 5 выделялось тепло. Количество выделяемого тепла должно быть таким, чтобы поддерживать разность температур между температурой холодильного агента (определяемой по давлению насыщения манометрами 15 и 16) и температурой окружающей среды 10,20,30°С в стационарном режиме. По известным соотношениям, в зависимости от величины тока, питающего ТЭБ 5, определяют количество тепла, выделяемое на спаях. Тогда:

(KF)KA ,

где Осп - количество тепла, выделяемое на спаях, Вт;

t tx.a. - tcp - разность температур холодильного агента и окружающей среды, °С.

Определение (KF) для нагревателя 4 осуществляют аналогично определению (KF) для охладителя. Отличительной особенностью определения (KF-) для калориметра является то, что в калориметре 19 холодильный агент охлаждается на холодных спаях 18 ТЭБ 17.

В момент испытаний вентили 30 и 31 закрыты, компрессор 1 отключен. Расчет количества отведенного тепла ведется по зависимости

(KF)K Qcn(Aty1,

где Осп - количество тепла, отведенное на спаях от холодильного агента, Вт;

At tcp - tx.a., °C - разность температур окружающей среды и холодильного агента. Работа стенда в режиме калориметри- рования компрессора.

Определение холодопроизводительно- сти компрессора осуществляется в соответствии с нормативными документами в стандартном режиме, зависящем от соответствующего исполнения компрессора.

0 Стенд в режиме калориметрирования компрессора работает следующим образом.

Одновременно с включением компрессора 1 подается питание от стабилизиро5 ванных источников постоянного тока (на схеме стенда условно не показаны) на термоэлектрические батареи ТЭБ 5 и 17. При этом температура холодных спаев 6 ТЭБ 5 и 20 ТЭБ 17 понижается, а температура горя0 чих спаев 8 и 18 соответствующих ТЭБ повышается.

В конденсаторе 7 происходит конденсация холодильного агента за счет отвода тепла холодными спаями 6 ТЭБ 5, а в

5 калориметре 19 осуществляется кипение холодильного агента за счет подвода тепла от горячих спаев 18 ТЭБ 17.

Температура холодных спаев 6 термобатареи 5 поддерживается на температур0 ном уровне, достаточном для обеспечения полной конденсации паров хладагента. Сконденсировавшийся холодильный агент через регулирующий вентиль 3 поступает в теплообменник 19. В регулирующем венти5 ле происходит падение давления хладагента до заданного давления кипения.

Температура горячих спаев 18 термоэлектрической батареи 17 устанавливается такой, чтобы обеспечить полное кипение

0 жидкости заданный перегрев паров холодильного агента перед всасыванием в компрессор 1.

Отвод тепла от горячих спаев 8 ТЭБ 5 осуществляется в теплообменнике нагрева

5 9 посредством охлаждающей среды, например водой либо воздухом. В теплообменнике охлаждения 21 происходит подвод тепла от окружающей среды (воздух, вода).

По наступлении стационарного тепло0 вого режима в условиях постоянства давлений конденсации и кипения определяют холодопроизводительность компрессора. Величиной, необходимой для расчетного определения холодопроизводительности,

5 является расход холодильного агента.

Расход холодильного агента в стенде определяется двумя независимыми способами:

по тепловому балансу конденсатора; по тепловому балансу калориметра.

Определение расхода холодильного агента по тепловому балансу конденсатора.

Расход холодильного агента определяется из соотношения:

Ge QK (lA-iB)1, где QK - количество тепла конденсации. Вт;

1д - энтальпия холодильного агента на входе в конденсатор, кДж/кг;

в - энтальпия холодильного агента на выходе из конденсатора, кДж/кг,

QK Осп + Окд.

где Осп - количество тепла, определяемое в соответствии с током, питающим термоэлектрическую батарею 5, Вт;

Окд - теплопотери от конденсирующего холодильного агента, Вт.

Энтальпии холодильного агента на входе и выходе из конденсатора определяются по температуре и давлению с помощью термопар 13 и 14, а также манометров 15 и 16. Ток, питающий термобатарею 5, измеряется с помощью амперметра (на схеме условно не показан).

Альтернативный метод определения количества тепла, отводимого от конденсирующегося холодильного агента, основан на использовании эффекта Зеебека. Вышедшую на стационарный тепловой режим термоэлектрическую батарею 5 мгновенно, на время измерения, переводят в режим генерации термоЭДС путем отключения тока, питающегоТЭБ 5. Одновременно с замером термоЭДС производится замер температуры холодного и горячего спаев ТЭБ 5. Количество тепла, отведенного от конденсирующегося холодильного агента, пропорционально величине полученной термоЭДС.

Расход холодильного агента по данному методу определяется по вышеизложенной методике.

Таким образом, расход холодильного агента по тепловому балансу конденсатора может быть определен двумя методами, что позволит повысить точность определяемой величины.

Расход холодильного агента по тепловому балансу калориметра определяется аналогично, как и для конденсатора.

Далее расчет холодопроизводительно- сти компрессора идет по известным методикам.

Работа стенда в режиме газового кольца.

Испытание компрессора по данной схеме стенда может происходить и в режиме газового кольца. При этом ТЭБ 5 будет только охлаждать поток газообразного холодильного агента в конденсаторе 7. Конденсация холодильного агента происходить

не будет. Сдросселированный холодильный агент будет подогреваться в теплообменнике 19 ТЭБ 17. Поддержание режима испытаний компрессора в газовом кольце 5 обеспечивается током, питающим ТЭБ 5 и 17.

При испытаниях в режимах калоримет- рирования компрессора и газового кольца отвод тепла от горячих спаев 8 ТЭБ 5 и

0 холодных спаев 20 ТЭБ 17 осуществляется в окружающую среду соответственно в теплообменниках 9 и 21. При этом охлаждающая среда, прошедшая через теплообменник 21 и охлажденная в нем, подается на вход в

5 теплообменник 9.

Работа стенда в режиме создания динамических нагрузок на механизм движения компрессора.

Для сокращения времени испытаний,

0 т.е. для интенсификации процессов, вызывающих увеличение скоростей изнашивания деталей и узлов компрессора, компрессоры испытывают в циклах Пуск- остановка. При этом увеличивается про5 должительность работы пзр трения в переходных режимах смазки, т.е. в условиях граничного и полусухого трения. Граничное и особенно полусухое трение сопровождается ростом температуры сопряжения и его

0 повышенным износом. Граничное трение имеет место в моменты пуска-остановки холодильного компрессора, т.е. в периоды неустойчивой работы их сопряжений, а также при резком изменении усилий, действую5 щих в них.

Неустойчивая работа сопряжений характерна также и в случае быстрого перехода с одного режима испытаний компрессора на другой. Такой переход достигает0 ся путем изменения величины силы тока, питающего ТЭБ 5 и 17 по определенной программе.

Формула изобретения 5 Стенд для испытания холодильных компрессоров, содержащий последовательно включенные в контур испытываемый компрессор, конденсатор с охладителем паров хладагента, дроссельный вентиль на линии 0 жидкого хладагента и калориметр с нагревателем, компенсирующим тепловую нагрузку на испаритель, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения достоверности получаемых результатов и сокращения времен- 5 ных и энергетических затрат на испытания путем обеспечения точности поддержания тепловых режимов, охладитель и нагреватель выполнены в виде питаемых от независимых источников электроэнергии термоэлектрических батарей, причем холодный спай охладителя и горячий спай нагре- ны проточными теплообменниками нагрева

вателя установлены в тепловом контакте с

и охлаждения, последовательно включени охлаждения, последовательно включенконденсатором и калориметром соответст- ными в контур циркуляции охлаждающей венно, а их противоположные спаи снабже- среды.

ны проточными теплообменниками нагрева

и охлаждения, последовательно включен ными в контур циркуляции охлаждающей среды.

Изобретение относится к средствам испытаний холодильных компрессоров. Цель изобретения - повышение достоверности получаемых результатов и сокращение временных и энергетических затрат на испытания. Стенд содержит испытываемый компрессор, конденсатор с охладителем паров хладагента, дроссельный вентиль на линии жидкого хладагента, конденсатор с нагревателем, компенсирующим тепловую нагрузку на испаритель, причем нагреватель и охладитель выполнены в виде питаемых от независимого источника электроэнергии термоэлектрических батарей, а также содержит теплообменники, последовательно включенные в контур циркуляции охлаждающей среды, 1 ил.

28

Z 11 7 6 Ю

/J