Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ПРЕДИСЛОВИЕ
«Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года》 предусмотрено: «Ускоренно развивать выпуск бытовой техники, снижающей затраты труда в домашнем хозяйстве. Перейти в основном на изготовление унифицированных бытовых холодильников и морозильников, стиральных и швейных машин, другой современной электробытовой техники».
Во исполнение принятых XXVII съездом КПСС решений промышленность в двенадцатой пятилетке переходит на выпуск нового поколения бытовых машин и электроприборов с улучшенными техническими характеристиками, высокой степенью автоматизации и сниженными материалоемкостью и энергопотреблением: бытовых холодильников и морозильников, стиральных, посудомоечных, гладильных и сушильных машин, пылесосов, полотеров, сверхвысокочастотных печей и др. В перспективе предполагается создание комплекса бытовых машин и приборов, управляемых домашней микроЭВМ [14], что позволит оптимизировать бытовые процессы по критериям минимальных стоимости и затрат времени.
Совершенствование технических и потребительских свойств бытовых машин и приборов означает точное выполнение заданных технологических операций при минимальных затратах электроэнергии, воды, моющих средств, а также ручного труда. Это относится прежде всего к таким трудоемким операциям , как обработка белья (стирка, глаженье), уборка помещения, приготовление пищи и др. Социально-экономический эффект автоматизации трудоемких процессов подтверждается социологическими обследованиями затрат времени на ведение домашнего хозяйства. При автоматизированном способе это время составляет 1,5 ч в сутки, а при ручном — 6 ч.
В настоящей работе впервые в отечественной технической литературе рассмотрены в комплексе все аспекты разработки, эксплуатации и ремонта бытовой техники сложного ассортимента от холодильников до СВЧ приборов с использованием последних достижений науки и техники. В книге обобщены результаты работ, выполненных во Всесоюзном научно-исследовательском экспериментально- конструкторском институте электробытовых машин и приборов (ВНИЭКИЭМП) и других научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро.
ГЛАВА 1
БЫТОВЫЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ И МОРОЗИЛЬНИКИ
Особенности хранения пищевых продуктов в охлажденном и замороженном состояниях
На всей планете ежегодно производится около 4 млрд, т продуктов. Однако 25—30 % всей полученной продукции пропадает из-за отсутствия достаточных средств и несовершенства технологии хранения, причем основная часть утрачиваемых продуктов — это сырье животного и растительного происхождения.
Применяют различные способы длительного хранения продуктов. Из них наиболее распространены следующие:
хранение в естественном состоянии при небольших положительных температурах;
хранение после предварительной термической обработки при температуре 90—150 ℃;
хранение в охлажденном или замороженном состоянии.
Первым способом можно сохранить ограниченное количество продуктов. При этом они, как правило, теряют не только массу (потеря влаги), но и вкусовые качества. Второй способ хотя универсален и надежен, но ведет к значительным потерям качества: вкуса, внешнего вида, витаминов и др. Третий способ получил распространение только в последние десятилетия, но показал неоспоримые преимущества, а потому начинает занимать центральное место в системе консервации и длительного хранения, в том числе и в быту.
В охлажденном состоянии (0——2 ℃) целесообразно хранить 《всесе- зонные» продукты (молоко, мясо, рыбу) и продукты, допускающие значительный срок хранения.
1.1. Продолжительность хранения некоторых видов продуктов в охлажденном состоянии
Продукты
Срок хранения, сут.
Продукты
Срок хранения, сут.
Виноград (малой стойкости)
5—10
Персики, вишня
7—28
Грибы, ежевика
7
Абрикосы, спаржа
14—28
Творог
10
Слива
14—56
Инжир
7—14
Сметана
90—100
Рыба
Мясо
Зеленый горошек
10—18
10—15
20
Виноград (повышенной стойкости)
100—120
Рис. 1.1. Сроки хранения замороженных продуктов при различных температурах:
/ — говяжий фарш; 2 — горошек; 3 — жирная рыба; 4 — шпинат; 5 — невыпеченные мучные изделия
Все остальные продукты, которые должны входить в ежедневный рацион питания, но имеющие ограниченный сезон созревания, необходимо хранить в замороженном состоянии.
Сроки хранения продуктов в охлажденном состоянии приведены в табл. 1.1,
а на рис. 1.1. показаны сроки хранения замороженных продуктов при различной температуре.
Повышение срока хранения продуктов в замороженном состоянии (от ——18 до ——24) ℃ связано с замедлением химических реакций в них, снижением активности микроорганизмов и ферментов. Для снижения активности ряда ферментов (пепсина, трибсина) требуется понижение температуры до —24 ℃. После размораживания активность ферментов восстанавливается, а у периксидазы, типозинады и католазы наблюдается даже кратковременное повышение активности. Это объясняется тем, что в результате структурных изменений во время замораживания высвобождаются различные первоначально связанные компоненты фер
ментов.
Снижение активности микроорганизмов связано с тем, что при низких температурах прекращается их размножение, но сохраняется обмен веществ.
Холодильная обработка практически не влияет на витамины А, В, Д и Е. Содержание витамина С уменьшается, но не так существенно, как при естественном хранении или термообработке.
На основании анализа норм рационального питания советские и зарубежные исследователи рекомендуют объем холодильной и морозильной камеры на одного человека 150——200 дм3, а объем холодильника для средней семьи должен быть 500——700 дм3 с учетом объема морозильной камеры (40 % общего объема). Подопытная эксплуатация авторами различных типов холодильников и морозильников подтвердила эти положения.
На основании изложенного можно сформулировать требования к перспективным моделям холодильников.
Общий объем холодильника должен быть 250——700 дм3 в зависимости от числа членов семьи из расчета 200 дм3 на одного члена семьи.
Объем морозильной или низкотемпературной камеры должен составлять 40—50 % общего объема холодильника.
Температура в холодильной камере должна быть 0——2 ℃.
Температура в низкотемпературной камере при режиме замораживания должна быть от —18 до —24 ℃,
Современные бытовые холодильники и морозильники
Для хранения продуктов в быту в охлажденном иди замороженном состоянии промышленностью (отечественной и зарубежной) выпускаются различные типы холодильных приборов. Основным из них является холодильник (холодильная камера). Средняя температура в холодильной камере не превышает 5 ℃ (в отдельных точках холодильной камеры допускается увеличение температуры до 10℃).
Большинство холодильников имеет низкотемпературное отделение (НТО) для хранения замороженных продуктов. Температура в этом отделении может быть —6 ℃, —12℃, — 18 ℃ и —24 ℃. Следует подчеркнуть, что в НТО можно только кратковременно хранить замороженные продукты. Заморозить продукты или длительно их хранить в НТО нельзя вследствие низкой мощности замораживания.
Для длительного хранения замороженных продуктов в холодильник встраивают отдельную низкотемпературную камеру (НТК) с повышенной мощностью замораживания. Для замораживания и длительного хранения продуктов используют морозильники или морозильные камеры (МК), встроенные в холодильник. Морозильная камера, как правило отделена от холодильной камеры и окружающей среды повышенной теплоизоляцией и имеет отдельную дверцу (двухкамерные холодильники) .
В зависимости от способа получения холода холодильники и морозильники разделяют на компрессионные (К), абсорбционные (А) и тер- моэлектрические (ТЭ). По конструктивному исполнению они могут быть в виде шкафа (Ш), стола (С), двух- и трехкамерные (Д и Т), а также комбинированные морозильники-холодильники (MX). Последние представляют собой механическое соединение холодильника и морозильника, устанавливаемых один на другой или рядом. Так, компрессионный двухкамерный холодильник в виде шкафа общим объемом 270 дм3 с морозильной камерой объемом 80 дм3 обозначается КШД-270/80, а комбинированный компрессионный холодильник-морозильник общим объемом 350 дм3 и объемом морозильника 120 дм3 обозначается КШМХ-350/120.
Современные достижения технологии хранения в охлажденном и замороженном состоянии, повышение спроса на холодильники увеличенных объемов с несколькими уровнями температур потребовали создания нового поколения бытовых холодильников. Промышленность стала выпускать многокамерные (двух, трех и более) холодильники, в которых использованы одно- и двухиспарительные холодильные агрегаты.
В одноиспарительных агрегатах холод вырабатывается в одной (морозильной) камере, а затем принудительно передается в холодильную камеру. Принципиальным недостатком этих холодильников является использование дорогостоящего низкотемпературного холода для охлаж- дення камер с повышенной температурой. Кроме того, происходят при- токи теплоты через стенки камер, дополнительно потребляют электроэнергию вентиляторы и нагреватели.
Двухиспарительные агрегаты прямого охлаждения разделяют на однодроссельные и двухдроссельные. В двухдроссельном агрегате основ- 6
ной дроссель устанавливают между конденсатором и высокотемпературным испарителем, а дополнительный дроссель — перед испарителем . низкотемпературной камеры. Хладагент из компрессора через конденсатор подается в основной дроссель, а затем в дополни тел ьн ый. В таких агрегатах не могут быть достигнуты низкие температуры вследствие прохождения по низкотемпературному испарителю пара от высокотемпературного испарителя, а также из-за гидравлических потерь.
В однодроссельных агрегатах хладагент сначала подается в испаритель низкотемпературной камеры, а затем в испаритель холодильной камеры. В таких агрегатах затруднено регулирование температур при изменении тепловых нагрузок.
Этот недостаток присущ и агрегатам с параллельным соединением испарителей.
В 1973 г. А. И. Рудной была предложена система охлаждения двухкамерного холодильника с регенеративным теплообменником, выполненным конструктивно «труба в трубе» (А. с. 613172, СССР). Предложенный способ реализован в холодильнике КШД-260 «Минск-15», имеющем НТО 45 дм3 и температуру ниже — 18 ℃. Такая система позволила создать холодильник объемом 280 дм3 с НТО 30 дм3 на хладоне-12 с компрессором ФГ-125.
Создание холодильников больших объемов с указанным компрессором к успеху не привело, так как при использовании хладона-12 потребовалось бы повышение отношения Рк/ро (где 网一давление конденсации, ро — давление испарения) до недопустимо больших значений. В этих условиях парокомпрессорный цикл с одноступенчатым сжатием становится малоэффективным, а применение его — экономически нецелесообразным.
Поиску новых способов охлаждения был посвящен ряд исследований, проводимых в научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро, институтах Академии наук СССР и Минвуза СССР. При проведении работ был принят ряд граничных условий, в том числе необходимость сохранения в новых конструкциях холодильников серийно выпускаемых компрессоров. Это связано с тем, что компрессоры в основном выпускаются на специализированных предприятиях и отказ от них потребовал бы создания новых заводов или коренной реконструкции существующих, требующей больших капиталовложений.
Применение двух компрессоров нежелательно вследствие необходимости увеличения объема их производства, а также повышения материалоемкости холодильников и их стоимости.
При создании параметрического ряда холодильников большое внимание уделялось оптимальному выбору размеров холодильников.
Выпускаемые холодильники отличаются большим многообразием моделей. Только в ГОСТ 16317—76* Е указано шесть размеров ширины по фронту шкафов, отсюда и различные размеры испарителей, конденсаторов, полок и других узлов и деталей. Это создает большие неудобства для производства, так как на каждом, заводе необходима своя линия изготовления холодильника и его элементов. Кроме того, затруднен ремонт холодильников из-за неоправданного многообразия моделей
Общий (брутто) объем холодильника, дм3
Расход электроэнергии, кВт-ч/сут, холодильником
Общий (брут- то) объем хо- лодильиика, ДМ3
Расход электроэнергии, кВт* ч/сут, холодильником
компрессионным
абсорбционным
компрессионным
абсорбционным
60
1,09
—
200
1,55
2,2
2
80
1,15 оде
1,95
220
1,64 怵
2,3
100
1,21 而
一
240
1,71
1,42
2,4 亓
120
1,26 hO5
2,05
260
1,8
2,5
140
1,35
U2
2,1 帀
280
1,84 Т57
160
1,41 TJ8
一
300
1,92 , Тб4
一
180
1,46
М8
一
350
2,12 Ж
400
2,32 Т§8
1.2. Требования по расходу электроэнергии бытовыми холодильниками (при температуре в НТО —6 ℃)
Примечание. В числителе указаны параметры холодильников первой категории качества, в знаменателе — высшей категории качества (ГОСТ 16317—76*Е).
где Vi ——объем низкотемпературного отделения, дм3; V ——общий объем холодильника, дм3; Л ——минимальный объем НТО, %.
Для холодильников с металлической камерой допускается увеличение расхода электроэнергии до 10 % от значений, указанных в табл. 1.2.
Модели и типы холодильников и морозильников
Расход электроэнергии, кВт-ч/сут, при температуре окружающего воздуха, ℃
Размеры, мм
32
25
1.3. Технические характеристики бытовых холодильников и морозильников
Компрессионные холодильники
и конструкций, создаются неудобства в сфере обслуживания.
В 1984 г. в ГОСТ 16317—76* Е было сокращено число типоразмеров по ширине до четырех. Кроме того, были ужесточены требования по удельному энергопотреблению (табл. 1.2).
Минимальный объем НТО для холодильников до 180 дм3 установлен 7 %, для холодильников объемом 180—300 дм3 ——9 %, для холодильников объемом свыше 300 дм3— 10 %.
При полезном объеме низкотемпературного отделения, большем минимального, расход электроэнергии
Р=?(i+E), где Рт — расход электроэнергии по табл. 1.2; Е—коэффициент, зависящий от объема НТО.
Коэффициент Е определяют по следующей формуле:
8
«Снайге-2», КС-120 «Саратов» (мод. 1209) «Саратов» (мод. 1212) «Смоленском», КШ-120 «Смоленск-ЗЕ» «Вега-2Е», КШ-140 «Саратов» (1408) «Саратов» (1413) «Бирюса-8», КШ-150 «Саратов» (1523) «Саратов» (1524) «Кодры», КШ-160 «Бирюса-3» «Днепр-2» 《Днепр-2М》 《Орск-7М», КШ-180 «Юрюзаиь-2М» «Полюс-7»
《Океан-3», КШ-180 «Памир-4М» 《Наст», КШ-200 «Снайге-15», КШ-220 «Снайге-15Е» «Полюс-9»
«Бирюса-16»
《Чинар», КШ-240 «Чииар-2»
«Минск-12ЕМ» «Апшерои-2Е» «Доибасс-9» «Донбасс-10Е» «Доибасс-ЮЕС» «Донбасс-ЮМ» «Снежника» «Свияга-3» «Бирюса-10» «Памир-5»
2 石 £7777 755505554556565160 &2r^5578667L 廿伍 062762 1111211111111112121222222222222222222
2222222222222 22222222228228222222222-^1 11 -^1 -^1 -^1 -^1 -^1 -^1 ^1 -^1 -^1 -^1 -^1 “11 11 11 1Л 11 1л 1Л 11 1л 1Л 11 11 11 ^l* 11 11 11 1Л 11 11 11 11 11t z - - - - - - - - - - - - - z - - - z - - z - z z z --
5 5 5
19 9 4 5 5 8 5 15 7 3 6 4 5 5 4 5 7 5 9 15 5 5 6 3 4/44П 石 755/660c^577107093779q23j30c^9991281-^1 11 ^J 11 11 -^1 -^1 11 ^1 11 11 -^1 -^1 ^1 11 o^ o^ 11 o^ 11 o^ 11 11 11 o^ o^ o^ o_^ o^ -^1 11 11 11 o^ o^ 11 o^
^11
3 6 8 8 555 5 5 85559 59 21181133506612453334463544446225 11 11 11 ~一 11 11 -^1 -^1 11 11 11 11 11 -^1 11 11 11 11 11 11 11 11 ril* 11 11 11 11 11 11 11 11 11
50000000500055500505055550050000050554335573333333665535755563775766668839
-^1 11 1л 11 -^1 11 1л II 11 -^1 -^1 -^1 -^1 ^1 11 11 11 11 -^1 11 11 11 11 -^1 11 и 11 11 -^1 1л II 11 11 11 11 11
0000000000005000505005500000055555500 5559954454478882577615553551533333115 8889910080001112211123312442444444224 ^м ^^ ^м ^м ^м ^^ ^м < ^м '; '; ^1 ^м ^^ ^м ^м '; ^^и '; ^м 11 1 11 11 11 11 1 - *
0000000000000000030000000000000000000
5776687787776666866777798777788888787
6445544454455555555555555555555555555
Ю550Ю05505500ЮЮ0000Ю00000Ю0Ю00000Ю000
0880^08808800^^0009^00000^0^00000^000
655&&&55655&&6666656666666666&&666666
石石££6 Q 石 Q5 3 0^67 8 0010^乙乙&*003工2574283552，工4756生5^&&&7002 7554455655555667666576666675767776766
9
Продолжение табл. 1.3
Модели и типы холодильников и морозильников
0
у
О
X
Расход электроэнергии, кВт*ч/сут, при температуре окружающего воздуха, ℃
В 1
Размеры, мм
32
25
«Памир-7»
40
12
2,34
1,65
195
1450
570
600
67
《ЗИЛ-63», КШ-260
26
12
2
1,2
150
1385
590
650
87
«Минск-16», КШ-280
27
18
2,36
L4
155
1435
570
600
62
«Минск-16А»
27
18
2,36
1,4
155
1435
570
600
64,6
«Бирюса-6», КШ-280
26
12
1,97
1,35
135
1435
580
600
68
«Бирюса-17»
28
18
2,3
1,48
135
1455
580
600
73
《Ока-6», КШ-300
45
12
2,11
1,32
180
1435
590
630
95
Компр(
хсионные Д1
$ухкамерные холодильники
《Мннск-15», КШД-260
45
18
2,47
1,67
155
1450
570
600
68,5
《Мннск-22», КШД-350
80
18
3,15
2,3
175
1945
570
600
90
«Бирюса-18», КШД-260
60
18
2,3
1,6
180
1455
580
600
72,5
«Бирюса-15», КШМХ-120/150
95
18/24
2,3
1,6
270
1695
580
600
103
«Смоленск-6», КШД-180
40
18
2,5
1,5
160
1350
560
600
65
Абсорбционные холодильники
«Морозко-ЗМ», АМ-30
—
—
1,87
1,47
75
580
420
450
19,8
《Садко», АШ-ЗОК
—
—
1,9
1,48
90
800
1000
475
63,5
«Садко-2»
—
—
1,74
1,48
90
750
1000
455
55,8
«Ладога-40М», АШ-40
—
—
1,8
1,5
75
800
1140
432
60
«Ладога-4», АШ-80
5,6
6
2,4
1,8
100
970
550
600
46
«Спутник»
—
—
1,89
1,7
90
1690
500
600
90
850
1000
600
«Кристалл-4», АШ-120
15
3
2
125
1060
570,
650
53,5
«Иней》
10
2,93
2,54
125
1070
560
607
60
«Кристалл-9», АШ-200П
31
18
4,5
3,5
200
1320
570
600
58
«Кристалл-9М»
31
18
3,2
2,3
130
1320
570
600
60
Автомобильные
термоэлектрические холодильники
«ХАТЭ-12М»
—
——
—
—
65/30
410
500
280
7
Бытовые морозильники
«Саратов», МШ-80А
80
18/24
2,1
1,6
135
850
470
585
45
«Бирюса-14», МШ420
95
18/24
2,3
1,6
135
850
580
600
53
《Кодрн», МС-120
76
18/24
2,45
1,6
140
849
600
600
50,5
«Минск-17», МШ-160
105
18/24
2,68
1,85
125
1140
570
600
55
«Минск-18», МШ-220
147,5
18/25
2,9
1,98
155
1448
570
600
67,3
Кроме того, допускается увеличение расхода электроэнергии для холодильников с номинальной температурой в НТО —12 ℃ на 25 %, —18 ℃ на 50 %.
Указанные отклонения приводят к тому, что по энергетическим характеристикам выпускаемые холодильники уступают зарубежным аналогам. Технические характеристики отечественных холодильников приведены в табл. 1.3.
Основные положения термодинамики
Конструирование и оптимизация режимов работы бытовых холодильников и морозильников требуют глубокого понимания теплотехнических процессов, происходящих в этих приборах. Конструирование холодильных машин основано на теории термодинамики и теплопередачи. При желании ознакомиться подробнее с этой теорией и математическими доказательствами ее положений читатель может обратиться к специальной литературе [15, 18, 27, 41, 43].
Свойства идеальных газов и их смесей
Преобразование теплоты в работу и работы в теплоту, перенос теплоты из одной точки пространства в другую осуществляются носителем теплоты. В холодильных машинах в качестве теплоносителя применяют различные вещества, которые в нормальных условиях находятся в газообразном или жидком состоянии. Такие вещества носят название рабочих тел или холодильных агентов. От их свойств и параметров во многом зависит эффективность холодильных установок.
Одним из направлений повышения холодопроизводительности бытовых холодильников является применение в качестве рабочего тела смеси газов (многокомпонентных хладагентов), которая обладает следующими основными свойствами:
каждый газ, входящий в газовую смесь, имеет температуру, равную температуре смеси;
каждый из компонентов газовой смеси распространяется по всему объему, занимаемому смесью, а поэтому объем каждого из них равен объему всей смеси;
смесь в целом является новым газом, отличающимся от ее компонентов и подчиняющимся своему уравнению состояния.
Методы анализа состояния и свойств реальных газов
Свойства газов могут быть описаны математически, а их параметры и взаимосвязь между ними Оценены количественно. Для этого используют структурные и химические формулы газов, основные законы и уравнения термодинамики. Такой способ хотя и точный, но он не всегда приемлем из-за сложности и громоздкости. Поэтому при анализе широкое применение получили различные диаграммы и таблицы. К таким
И
диаграммам относятся р——V-диаграммы (давление ——объем), Т ——S-диаграммы (температура——энтропия), р ——/-диаграммы (давление — энтальпия) .Для удобства шкалу давления берут в логарифмическом масштабе. Так как абсолютные значения сложных параметров состоя- ния (энтропия и энтальпия) в расчетах не используют (важным является изменение этих величин), то энтропию и энтальпию отсчитывают от условного начала, соответствующего, состоянию насыщенного газа при 0 ℃. Так, в таблицах и диаграммах для фреона-12 (по данным ВНИХИ в системе СИ) энтропия насыщенного газа при 0 ℃ принята равной 4 кДж/(кг-К), а энтальпия ——400 кДж/кг. В таблицах и диаграммах для аммиака энтропия насыщенной жидкости при 0 ℃ принята равной 4,19 кДж/ (кг - К), а энтальпия—419 кДж/кг [27]. В литературе встречаются таблицы и диаграммы с другими* началами отсчета энтропии и энтальпии. Это необходимо учитывать при использовании диаграмм и таблиц из разных источников.
Термодинамические циклы и их анализ
Показатели термодинамической активности циклов
Согласно второму началу термодинамики для осуществления кругового процесса, обеспечивающего отнятие теплоты от холодной среды и передачи его более теплой среде, требуется затрата механической работы или теплоты, которая переходит с высшего температурного уровня на низкий.
Это осуществляется путем периодического изменения состояния рабочего тела (круговой процесс). В результате совершения кругового процесса рабочее тело возвращается в исходное состояние, после чего процесс может повториться. При этом рабочее тело расширяется и сжимается. В зависимости от того, как будет протекать процесс, линия сжатия на р——V-диаграмме может расположиться под линией расширения (рис. 1.2, а) или над ней (рис. 1.2, б). Линия сжатия, расположенная под линией расширения, определяет направление линии цикла по ходу часовой стрелки и, наоборот, линия, расположенная над линией расширения,— против часовой стрелки. Первый цикл называют прямым, а второй — обратным. По прямому циклу работают тепловые двигатели, по обратному — холодильные машины.
Чем большая часть теплоты в прямом цикле переведена в работу, тем он эффективнее. Экономичность прямого цикла оценивают терми-
Рис. 12 р— V-диаграмма кругового процесса:
а ——прямой цикл; б ——обратный цикл
ческим КПД, который определяется отношением полученной работы в цикле к затраченному теплу:
где т]/ ——термический КПД; Ло — пол ученная работа; Qi и Q2 — подведенная и отведенная теплота.
В обратном цикле к рабочему телу в процессе расширения подводится теплота Q2 от источника с более низкой температурой 丁2, а в процессе сжатия теплота Qi отводится к источнику теплоты с более высокой температурой 7\. Для совершения обратного цикла затрачивается внешняя работа
4=|Q/ — |Q2k
Для холодильных машин введено понятие холодильного КПД, который определяется отношением отводимой в обратном цикле теплоты к затраченной работе
左=I Q2IM0.
Кроме того, степень совершенства цикла оценивается энергетическим
КПД.
Эксергией теплоты Q% отводимой от теплоотдатчика с температурой 7\, называют максимально полезную работу, которая может быть получена за счет этой теплоты при условии, что рабочее тело доводится до состояния равновесия с окружающей средой. Потери эксергии тем больше, чем больше приращение энтропии, вызванное необратимостью процесса. Степень необратимости или степень термодинамического совершенства процесса оценивается эксергическим КПД:
%=4//4о,
где Лн ——фактически полученная работа; Ло — работа, которая могла бы быть получена, если бы процесс протекал обратимо.
В процессах без совершения работы (в процессах теплообмена) этот коэффициент определяют по уравнению:
"епЕвнх/Евх； Ebx=Qi (1 —То/Т1)；
Ebhx=Qi ( 1 —T0/T2),
где £вх, Евнх 一 энергия в начале и в конце процесса; То ——температура окружающей (околоземной) среды; Т\——температура теплоотдатчика; 「2 — температура рабочего тела.
Особенности анализа холодильных циклов
Как сказано выше, изучение термодинамических процессов и параметров холодильных агентов удобно производить на Т-S- и р —/-диаграммах. Ценность Т-S-диаграммы заключается в том, что она дает
Рис. 1.3. Г —S-диаграмма цикла КариоРис. 1.3. Г —S-диаграмма цикла Кариовозможность графически определить количество теплоты, сообщаемое рабочему телу или отнимаем ое от него. Это теплота определяется площадью, заключенной между кривой процесса, ее крайними координатами и осью абсцисс. Это вытекает из
Рис. 1.3. Г —S-диаграмма цикла Карио
Рис. 1.3. Г —S-диаграмма цикла Карио
Qi,2=T (Si — S?).
По Т — S-диаграмме можно определить, подводится или отводится теплота по отношению к рабочему телу: если линия процессов идет вправо (энтропия увеличивается), то теплота к рабочему телу подводится, влево — отводится от него. В процессах постоянного давления (р = const) количество подведенной или отведенной теплоты
можно выразить разностью энтальпии начала и конца процесса:
g1,2 = ?2 -%
В процессе адиабатического сжатия или расширения работа машины может быть выражена также разностью энтальпий на границах процесса:
/ =£1 -i2.
Поэтому в р — /-диаграмме теплоту или работу можно выразить отрезком на оси абсцисс, соответствующем разности энтальпий на границах процесса.
При создании тепловых или холодильных машин основной задачей является получение максимального КПД.
Первый и второй законы термодинамики указывают, что КПД тепловых машин не может быть равен единице вследствие неизбежных различного рода потерь.
Характеристику цикла холодильных машин с максимальным КПД в заданном интервале температур дал французский ученый Карно. Он показал, что наиболее совершенным холодильным циклом с наименьшими затратами количества работы для получения определенного охлаждающего эффекта при условии постоянства температур охлаждаемого и охлаждающего тел является цикл, состоящий из двух изотермических и двух адиабатических процессов (рис. 1.3). Цикл Карно характеризует минимальную работу, необходимую для осуществления холодильного цикла в заданном интервале температур. Поэтому эффективность всех реально существующих циклов сравнивается с циклом Карно.
Реальный цикл паровых компрессионных холодильных машин
В современных бытовых холодильниках применена паровая компрессионная холодильная машина (рис. 1.4). Компрессор М сжимает рабочее тело, в качестве которого в таких машинах используют легкокипящие жидкости, меняющие свое состояние в зависимости от давления, созда- 14
Рис. 1.4. Схема паровой компрессионной машины:
К — конденсатор; Д — детандер-расширитель； С — охлаждаемая среда； Я — теплоотдатчик-ис- паритель； М — компрессор
ваемого компрессором. В теплоотдат- чике-испарителе И холодильный агент кипит, забирая тепло от охлаждаемой среды С.
Т — S-диаграмма цикла Карно реальной холодильной машины представлена на рис. 1.5. Компрессор сжимает
рабочее тело по линии /——2рабочее тело по линии /——2(рис. 1.5, а). При этом повышается температура до- Тч. Сжатый пар нагнетается в конденсатор,
рабочее тело по линии /——2
рабочее тело по линии /——2
рабочегогде он врабочегогде он втела от Т\результатетела от Т\результатеохлаждения воздухом переходит из состояния сухого насыщенного пара в жидкость, т. е. конденсируется (процесс 2—3). Из конденсатора жидкость поступает в расширитель, где адиабатически расширяется до состояния 4; при этом давление падает, а температура понижается до Г1. В состоянии, соответствующем точке 4, рабочее тело поступает в испаритель И.
рабочегогде он в
рабочегогде он в
тела от Т\результате
тела от Т\результате
Рис. 1.5. Реальный парокомпрессиониый цикл:Рис. 1.5. Реальный парокомпрессиониый цикл:а — влияние дросселирования; б—влияние переохлаждения и «сухого хода» компрессора； 8 ——полный цикл в Г ——S-диаграмме; г — полный цикл в lg Р —/-диаграммеа — влияние дросселирования; б—влияние переохлаждения и «сухого хода» компрессора； 8 ——полный цикл в Г ——S-диаграмме; г — полный цикл в lg Р —/-диаграммеПрактически в паровой холодильной машине идеальный цикл реализовать не удается, что объясняется рядом обстоятельств, прежде всего, неизбежными потерями в механической части машины.
Рис. 1.5. Реальный парокомпрессиониый цикл:
Рис. 1.5. Реальный парокомпрессиониый цикл:
а — влияние дросселирования; б—влияние переохлаждения и «сухого хода» компрессора； 8 ——полный цикл в Г ——S-диаграмме; г — полный цикл в lg Р —/-диаграмме
а — влияние дросселирования; б—влияние переохлаждения и «сухого хода» компрессора； 8 ——полный цикл в Г ——S-диаграмме; г — полный цикл в lg Р —/-диаграмме
Хотя в парокомпрессионном цикле работа расширения составляет небольшую часть всей работы цикла, изготовление детандера, обеспечивающего адиабатическое расширение, крайне сложно и экономически нецелесообразно. Поэтому вместо адиабатического расширения в бытовых холодильных машинах применяют расширение методом дросселирования.
Дросселированием называют понижение давления жидкости или газа без изменения энтальпии. Практически это осуществляется при проходе жидкости или газа через суженное сечение из области высокого давления в область низкого давления.
Однако в процессе дросселирования полезной работы не создается. Кроме того, происходят потери полезной работы вследствие отклонения реального цикла с дросселированием от идеального цикла Карно. Первое отклонение объясняется наличием трения при прохождении через дроссель. При дросселировании реальных газов температура понижается меньше, чем при адиабатическом расширении. Это объясняется наличием частичного парообразования жидкости за счет выделения теплоты трения в процессе дросселирования.
Таким образом, в процессе дросселирования теряется полезная работа < расширения и уменьшается холодопроизводительность (количество отнятой от охлаждаемого тела теплоты за единицу времени). Этот необратимый процесс идет с увеличением удельной энтропии, а следовательно, на Г —S-диаграмме линия процесса дросселирования пойдет не вертикально вниз, а наклонно, выходя не на точку 4, а на точку 4’ (см. рис. 1.5, а). Уменьшение холодопроизводительности выражается площадью b — 4 — 4f — с, полезная холодопроизводительность будет соответствовать площади с —4’一 / — а. Работа, затраченная на совершение цикла, соответствует площади с —夕一1 — 2 — 9 — Ь「
Потери от дросселирования определяются физическими свойствами холодильного агента, а также интервалом температур и после дросселирования: чем больше интервал, тем больше потери. Поэтому одним из способов снижения потерь является понижение температуры жидкого хладагента перед дросселированием. Это обеспечивается переохлаждением хладагента в конденсаторе, что является вторым отклонением от цикла Карно.
В холодильниках нового поколения переохлаждение осуществляется регенеративным теплообменником типа «труба в трубе». Трубопровод, выходящий из испарителя (обратный холодный поток) t охватывает трубопровод, подходящий к дросселю (прямой поток).
На схеме процесс переохлаждения показан линией 3—3’ (рис. L5, б). В ряде случаев линия 3 — 3’ совпадает с левой пограничной кривой. При этом холодопроизводительность цикла увеличивается на величину, соответствующую площади b — 4 — 4’ 一 с (рис. 1.5, б).
Третье отклонение, влияющее на потери и невозможность практической реализации идеального цикла, связано с параметром хладагента, всасываемого в компрессор. В принципе это должен быть влажный насыщенный пар. Однако при всасывании в компрессор пар подогревается стенками цилиндра и расширяется. В результате увеличивается 16
его объем, уменьшается масса газа, поступающая в компрессор, и холодопроизводительность снижается.
Для исключения этого создается режим «сухого хода» компрессора, например, дополнительным теплообменником [точка Г или иногда /〃 (см. рис. 1.5, б)]. Сжатие Г—2’ (/〃一2〃) протекает в области перегретого пара до пересечения адиабаты с линией постоянного давления в конденсаторе 2—2, (2—2〃). При этом холодопроизводительность увеличивается соответственно площади а—/—Г ——d, а дополнительная затраченная работа /—2—2，—Г. Режим сухого хода компрессора, кро
ме того, предохраняет от возможного гидродинамического удара, если в компрессор попадает повышенное количество жидкости.
Таким образом, на T—S -диаграмме парокомпрессионный цикл описывается следующими процессами (рис. 1.5, в) :/〃一2〃 一 адиабатическое сжатие хладагента; 2〃一2 — отвод тепла перегрева от хладагента при постоянном давлении в конденсаторе; 2——3,——конденсация хладагента; 夕—3 — переохлаждение хладагента; 3—4Г — дросселирование; 4’一厂一 отбор тепла от охлаждаемой среды при кипении хладагента; Г—/〃 一 отбор тепла при перегреве.
Удельная холодопроизводительность (на 1 кг хладагента) соответствует площади b — 3 — 4, 一 1〃 一 d，хотя в реальных холодильных машинах нагрев перед всасыванием протекает не в испарителе, а в трубопроводах от испарителя. Теплота, отведенная от хладагента в конденсаторе, выражается площадью d — 2〃一2 — 3’一3一Ь> а работа, затраченная компрессором, выражается площадью с — 4' — 1" — 2"—3 — Ь.
На р —/-диаграмме (рис. 1.5, в) холодопроизводительность go = = &〃—必，количество отведенного пара в конденсаторе gK = %〃一'з, затраченная компрессором работа 4=力2〃—G〃・
Пути совершенствования холодильных циклов
Одним из путей повышений эффективности холодильного цикла является использование регенеративного охлаждения хладагента перед дросселированием. Другим способом являются многоступенчатые сжатия и отвод тепла. Этот способ применяют для получения очень низких температур, например, при производстве твердой углекислоты (сухого льда).
Наибольший эффект достигается при одновременном применении многоступенчатых сжатий с промежуточным охлаждением и регенерацией. Это можно использовать для холодильников с несколькими уровнями криостатирования. Несколько уровней криостатирования в однокомпрессионной схеме можно получить, используя цикл Линде с регенеративным теплообменником [43]. Изменив условия теплообмена в регенеративном теплообменнике, можно получить любую температуру в интервале от температуры после дросселирования до температуры окружающей среды, однако низкая эффективность цикла Линде сдерживала использование его в бытовых холодильниках. Применение многокомпонентных хладагентов позволило повысить энергетические показатели цикла Линде [46].
Многокомпонентные хладагенты для бытовых холодильников
Принципы образования многокомпонентного хладагента
Исследования по повышению энергетических характеристик с применением составных компонентов в смеси проводились, как правило, по бинарным смесям. Прежде всего это было связано со сложностями технологических расчетов даже бинарных составов, не говоря о более сложных многокомпонентных смесях. Так, французский ученый Л. Филипп предложил использовать в компрессионных холодильниках смесь фреона-12 и фреона-22 для получения двухтемпературных уровней. Смеси с ограниченной растворимостью для трехтемпературной машины предложил использовать А. И. Лывочкин. Хладагент* на основе R-i3Bi и R-i2 изучался А. П. Кузнецовым и Ю. А. Васютинским. М. Ю. Боярским и В. А. Лапшиным предложена методика расчета энергетических характеристик дроссельных регенеративных холодильных установок, работающих на смесях, при заданных термодинамических свойствах рабочих веществ. 、
В зарубежной литературе описана каскадная установка со смешанным холодильным агентом, состоящим из четырех углеводородов, с постепенно понижающейся температурой кипения. Эти углеводороды участвуют в комплексном цикле, который состоит, по существу, из четырех парокомпрессорных холодильных циклов, соединенных в каскадную схему, каждый со своими ступенями конденсации, дросселирования и испарения. Однако холодильные агенты не отделены один от другого, а сжатие хладагента происходит в одном компрессоре [46].
Все исследователи бинарных смесей для применения в бытовых холодильниках отмечают резкое снижение теплоотдачи холодильных агрегатов вследствие наличия в смеси масла, что послужило одним из факторов, сдерживающих применение сложных хладагентов в бытовых холодильниках. Р. В. Хейвуд [43] подробно рассмотрел влияние свойств холодильного агента на эффективность работы холодильной установки. В работе показано, что при выборе холодильного агента следует исходить из ряда соображений:
рабочая температура в испарителе должна быть намного выше температуры замерзания при рабочем давлении (точки замерзания при атмосферном давлении) двуокиси углерода ( — 56,6 °C), аммиака (-77,7 ℃) и фреона-12 (-155℃);
давление р в конденсаторе при требуемой температуре должно быть намного больше критического давления 卩叩(наиболее подходит фреон-12);
линия насыщения пара на 丁——S-диаграмме должна проходить как можно круче (наиболее подходит фреон-12);
холодильный агент должен быть нетоксичен, неогнеопасен и не должен способствовать коррозии (аммиак высокотоксичен, наиболее подходит фреон-12).
Этот перечень объясняет причину широкого применения в качестве хладагента фреона-12.1 Что касается сложных хладагентов, то кроме 18
перечисленных требований при формировании и оптимизации смесей необходимо учитывать ряд дополнительных факторов.
Количественный подход, подробно рассмотренный в работе [35], сводится к следующему:
при заданном уровне охлаждения Гх в качестве основного компонента смеси следует выбирать такое вещество, которое обеспечило бы максимальную холодопроизводительность цикла с учетом объемных и прочностных характеристик компрессора при принятых отношениях давлений в цикле;
для увеличения теплоемкости обратного потока в состав смеси необходимо ввести менее летучий компонент;
в состав смеси целесообразно включать небольшое количество вещества, летучесть которого выше летучести основного компонента смеси.
Эта методика была неоднократно апробирована группой ученых под руководством Г. К- Лавренченко. Применительно к бытовым холодильникам ими рекомендовано следующее.
Выбрать основной компонент, задающий уровень криостатирова- ния («задающий» компонент). Так как давление обратного потока должно быть 0,1—0,3 МПа, то необходимо, чтобы у «задающего» компонента нормальная температура То была несколько ниже Гх или равнялась ей. «Задающих» компонентов может быть несколько.
По термодинамическим соображениям ввести «промежуточные» компоненты, в результате чего повышается эффективность, расширяется зона расслоения, создаются условия для теплообмена между прямым и обратным потоками, обеспечивается незамерзаемость смеси в связи с возникновением эвтектик и др.
Подобрать «специальные» компоненты: например, для получения температуры криостатирования ниже температуры испарения «задающего» компонента, для увеличения давления прямого потока, предупреждения конденсации смеси при низкой температуре окружающей среды.
На основании изложенной методики для бытовых холодильников с двумя температурными уровнями (0 и —24 ℃) можно предложить для формирования хладагентов приемлемые компонентой：《задающие》一 Ф-22: Ф-115, Ф-143, Ф-218; «высокотемпературные» — Ф-21, Ф-114, Ф-142; «промежуточные» — Ф-12, Ф-152А; «специальные» — Ф-13, Ф-23, СО2.
Холодильный цикл и хладом R-701 в бытовых холодильниках параметрического ряда
При разработке параметрического ряда бытовых компрессионных холодильников коллективом специалистов под руководством В. А. Никольского предложен новЬй способ получения холода с несколькими уровнями термостатирования (А. с. № 1035354, СССР), а также холодильные агенты, позволяющие реализокать этот способ (А. с. № 1033523, 1039944,
19
1.6. Схема одноступенчатой двухтемпературной компрессионной холодильной машины1.6. Схема одноступенчатой двухтемпературной компрессионной холодильной машины1028705, СССР) [17]. Сущность способа заключена в том, что в качестве высокотемпературного испарителя применяют регенеративный теплообменник «труба в трубе», а компоненты, входящие в состав холодильного агента, имеют разные температуры испарения. Причем полное ожижение смеси происходит при растворении парообразных хладагентов, кипящих при более низких температурах, в жидких хладагентах, кипящих при более высоких температурах. В качестве хладагентов, кипящих при
1.6. Схема одноступенчатой двухтемпературной компрессионной холодильной машины
1.6. Схема одноступенчатой двухтемпературной компрессионной холодильной машины
более низких температурах, используют фреон-13 и фреон-22, а при более высоких,— фреон-12, фреон-318 и фреон-142.
Хорошие результаты получены на следующих составах хладагентов: 1) 10—50 % фреона-13, -10—15 % фреона-22, 20—70 % фреона-318, остальное—фреои-12; 2) 5—35 % фреоиа-22, 25—75 % фреона-142, 5—45 % СО2, остальное — фреон-12. Предложенный способ, многокомпонентный хладагент и конструкция холодильного агрегата, реализующие этот способ, позволили снизить удельное потребление энергии бытовыми холодильниками на 25—40 %. Смеси хладагентов иа основе предельных углеводородов (А. с. № 1028705, СССР) по холодопроизводительности оказались лучше, чем описанные выше. Однако они являются пожароопасными. Поэтому в массовом произ-
водстве бытовых холодильников оии не нашли применения.
Одноступенчатая двухтемпературная компрессионная машина (рис. 1.6) работает на многокомпонентном хладагенте. Машина состоит из компрессора /, конденсатора 2, регенеративного теплообменника 3, дросселя 4 и испарителя 5. В низкотемпературной камере испаритель обеспечивает температуру (—18) — (—24) °C, а в высокотемпературной в качестве испарителя регенеративный теплообменник — 0 — 5 ℃.
Способ получения холода в одноступенчатой компрессионной холодильной машине осуществляется следующим образом. Находящееся в парообразном состоянии рабочее вещество сжимается в компрессоре / до давления 1—1,4 МПа и поступает в конденсатор 2. Процесс сжатия смеси соответствует линии /'—2Z (рис. Г.7, а). В конденсаторе сжатое рабочее вещество охлаждается, отдавая тепло в окружающую среду. Вследствие отвода тепла от паров рабочего вещества компоненты фреонов, кипящие при более высокой температуре (фреон-С318 и фреон-12), конденсируются, т. е. рабочее вещество частично сжижается до образования парожидкостной смеси (линия 2'——2).
Далее осуществляется полное сжижение рабочего вещества растворением компонентов (фреон-22 и фреон-13), кипящих при более низких температурах, в сжиженных компонентах (линия 2一3'). Сжиженное рабочее вещество (прямой поток) переохлаждается в регенеративном теп- 20
Рис. 1.7. Холодильный цикл на хладоне R-701:
л - Г — S-диаграмма; G — р — /-диаграмма
лообменнике 3 (см. рис. 1.6) парожидкостной эмульсией (обратный поток), образовавшейся за счет частичного испарения рабочего вещества в испарителе 5 (линия 3—3‘，см. рис. 1.7, а). Затем рабочее вещество дросселируется (линия 3—4, см. рис. 1.7, а) в дросселе 4 (см. рис. 1.6) и поступает в испаритель 5. В процессе дросселирования давление рабочего вещества понижается, до 0,05—0,4 МПа.
В испарителе 5 хладагент кипит, теплота, необходимая для кипения, отнимается от охлаждаемого тела (камеры), вследствие чего температура камеры понижается до —24 ℃. При этом осуществляется процесс частичного испарения (линия 4—5, см. рис. L7, а), когда испряется большая часть компонентов с более низкой температурой кипения (фреон-13 и часть фреона-22). После выхода парожидкостной эмульсии из испарителя 5 (см. рис. 1.6) заканчивается испарение фреона-22 и начинается испарение рабочего вещества с более высокой температурой кипения (фреон-12 и фреон-С318).
Процесс полного испарения рабочего вещества осуществляется в регенеративном теплообменнике 3 (линия 5—/, см. рис. 1.7, а), где необходимая для кипения теплота отнимается от прямого потока. Образовавшиеся пары рабочего вещества отсасываются компрессором для сжатия, и цикл холодильной машины замыкается. Эти же процессы изображены на р —/-диаграмме (рис. 1.7, 6) для фреона-12 (цикл /) и многокомпонентного хладагента (цикл 2).
Предложенный способ получения холода в одноступенчатой холодильной машине позволяет пол уч ить полное ожижение рабочего вещества при меньшем давлении конденсации, что уменьшает, в свою очередь, отношение давления нагнетания к давлению всасывания и обеспечивает увеличение удельной холодопроизводительности. Кроме того, уменьшение отношения давления нагнетания к давлению всасывания позволяет повысить КПД компрессора за счет снижения в нем энергетических потерь.
rtK
за
-7/ 一%
-g -8 -z -6 一$ -4 -J -2 -10/ S, кДж/(М-К)
273
293
р，мпа
疟
7
105
七7勿°0
川川 11111Hli IIIHIHIII I
斗 mini IIIIIIIIIIIIIIIIIIIB! :»|||||||||||||||||||||| ill П1П11 llllillllllllllllllB
||||М1||||||||||||||П±Щ±Ш
^iiiiiiiiiinnnia
iiiiiiniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiini
-2f8-2t6-2^-2,2-2 -1,8-1,6-^-^2-1 -0,8-0.6-0a-0,2 02 1.mДЖ/m
4
Рнс. 1.8. Диаграммы хладона R-701：
a — 丁 一 S -диаграмма; 6 — р — / -диаграмма 22
Из Г -S-диаграммы (рис. L8, а) видно, что холодопроизводительность цикла иа составном хладоие выше, чем цикла иа одиокомпоиентиом хладоие. Из р —/-диаграммы (рис. 1.8,6) также видно, что коэффициент подачи (отношение давления на входе к давлению иа выходе) компрессора иа миогокомпоиеитиом хладагенте меньше, что повышает его КПД и, следовательно, уменьшает удельное энергопотребление.
На практике иашел применение многокомпонентный хладагент, состоящий из хладоиа R-601 и двуокиси углерода (хладои R-744). В технической литературе этот хладагент известен под индексом R-701. В некоторых источниках встречается и другое иаимеиоваиие: хладон 601/744. Хладои R-601 (ТУ 6-02-1226——82) представляет собой смесь, состоящую из хладонов R-142 (ТУ 6-02-588—80), R-12 и R-22.
В зависимости от отношения хладонов внутри смеси хладои-601 выпускают двух марок: А и Б (табл. 1.4).
1.4. Состав хладона R-601
Хладон
Объемная доля хладонов, %
Хладон
Объемная доля хладонов, %
А
Б
А
Б
R-12
R-22
17—29
17—29
28—38
28—38
R-142
Массовая доля воды
47—59 0,001
28—38
0,001
Бытовые холодильники заправляют смесью 90 % хладоиа R-601 и 10 % двуокиси углерода СО2 (хладои R-744). Хладои R-601 негорюч, огие- и взрывобезопасен (как и хладои R-12) ； предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственных помещений ие должна превышать 3000 мг/м3 для каждого компонента смеси. Хладои R-601 имеет четвертый класс опасности по ГОСТ 12.1.007—76 и является стабильным веществом, ио при высоких температурах (выше 400 ℃) может разлагаться с образованием высокотоксичиых веществ, в том числе фтористого и хлористого водорода, а также фторфосгеиа. Хладои R-601 ие образует токсичных соединений в воздушной среде, стоячих водах и в присутствии других веществ, утилизации и уничтожению ие подлежит.
Смесь для заправки бытовых холодильников (хладои R-601 и углекислота R-744) является также бесцветным газом, сжиженным под давлением (табл. 1.5 и 1.6).
Т-S- и р —/-диаграммы хладоиа R-701 приведены иа рис. L8 [45]. Энергетическая эффективность хладоиа R-701 неоднократно подтверждалась сравнительными испытаниями по следующей методике. Сначала измерялось потребление энергии холодильник, работающего иа хладоие R-12. Затем в этом же шкафу с одним и тем же компрессором испытывали холодильник с агрегатом, работающим иа хладоие R-701. Тем самым исключалась погрешность, вносимая теплопроводностью шкафа и КПД компрессора.
L5. Физико-химические свойства хладонов R-601 и R-701 (марок А)
Показатель
R-601
R-701
Молекулярная масса
101,98
93,87
Температура, К： кипения
251,5 (-21,5 ℃)
244,5 (-28,5℃)
критическая
396,1 (123,7 ℃)
390,5 (117,5 °C)
Критическое давление, МПа
4,57
5,62
Критическая плотность, кг/м3
478,4
477,69
Давление насыщенного пара, МПа,
при:
293 К (20 ℃)
0,45
0,6
323 К (50 ℃)
1
1,3
1.6. Термодинамические свойства хладонов R-601 и R-701 (марок А)
Показатель
R-601
R-701
Жидкость при 300 К (27 ℃) и давлении 0,6 МПа
Газ при 305 К (32 ℃) и давлении 0,6 МПа
Жидкость при 290 К (17 ℃) и давлении 0,5 МПа
Газ при 295 К (22 ℃) и давлении 0,6 МПа
Плотность, кг/м3
1126
26,92
1121
25,45
Энтальпия, кДж/кг
-183,4
-2,201
二 201,4
Энтропия, кДж/(кг-К)
— 0,4516
0,147
— 0,3049
— 03497
Изобарная теплоемкость,
1,216
0,758
1,287
0,7514
кДж/(кг*К)
Динамическаявязкость,-
201,3-10~6
12,37-10~6
201,8-IO"6
12,25-10~6
Па-с
Теплопроводность, Вт/(м-К)
0,08
0,013
0,087
0,013
1.7. расход электроэнергии холодильниками на хладонах R-12 и R-701
Модель холодильника (фирма, страна)
Объем, дм3
Расход электроэнергии, кВт-ч/сут, при температуре окружающей среды, ℃
R-12
R-701
общий
НТО
25
32
25
32
«Полар» (Polar, ПНР), двухкамерный
237
100
2,16
3,68
1,48
2
«Калеке» (Calex, ЧССР):
2,25
2,56
2,55
1,1 1,29
1,22
однокамерный двухкамерный
Двухкамерный «Розенлев» (Rosenlev,
270
250
340
25
45
135
1,44
1,79
1,77
1,71
2,03
1,63
Финляндия)
Двухкамерный «Тосиба» (Toshiba, Япо-
411
121
2,31
3
1,53
2,03
ния)
«Аристон» (Ariston, Италия)： двухкамерный двухкамерный
330
280
72
60
1,82 1,6
—
1,4
1,11
——
Результаты испытаний (табл. 1.7) подтверждают снижение потребления энергии на агрегатах с хладоном R-701 в 1,3—1,5 раза.
Описанный способ получения холода и хладагент запатентован в США, Великобритании, Франции, Венгрии, Польше, ЧССР, ГДР.
Взаимодействие хладона R-701 с маслами, электроизоляционными и конструктивными материалами
Как сказано выше, на холодопроизводительность герметичных компрессоров влияет добавление в хладагент масел, необходимых для смазывания трущихся деталей компрессора. При разработке хладона R-601 было тщательно изучено влияние масел на его холодопроизводительность и работоспособность. Результаты экспериментальных исследований состава пара хладагентов при различных концентрациях масла ХФ-12-16 показаны на рис. 1.9. С увеличением концентрации масла хладон R-12, лучше других растворяющийся в маслах, снижает свою концентрацию в паре. Аналогичная ситуация происходит с хладоном R-142, а хладон R-22, как агент высокого давления, повышает свою концентрацию при увеличении концентрации масла. Эти кривые хорошо согласуются с данными по растворимости этих хладагентов в масле ХФ-12-16.
Добавление в смесь хладонов двуокиси углерода при умеренных концентрациях (до 40 %) оказывает сильное гомогенизирующее действие на смесь хладагентов. Добавление СОз в большей дозе (70——80 %) ведет к обратному действию на хладоны ——снижению их растворимости.
На основании экспериментальных работ [24] установлено, что смесь хладагентов обладает более высокой стабильностью, чем чистый хладон R-12 в аналогичных условиях.
При выборе хладагентов для холодильных установок обязательным является их совместимость и износостойкость конструктивных материалов, применяемых в холодильном агрегате, в том числе эмалированных проводов, электродвигателей и компрессоров.
В последнее время было проведено большое число исследований устойчивости проводов марок ПЭВ, ПЭТВ, ПЭТ-155, ПЭТ-200 в хладонах R-12, R-22 и R-50L Для работы в среде указанных хладонов в смеси с маслами (ХФ-12-16 и ХФ-22-24) были разработаны специальные провода марок ПЭФИ и ПЭФ-155. Также исследовалась совместимость многокомпонентного хладона R-701 с проводами ПЭФИ, ПЭФ-155 и ПЭТ-200. Испытывалась стойкость проводов этих марок к образованию вздутий, их эластичность, адгезия, упругость, механическая прочность,
Рис. 1.9. Содержание хладагентов в паровой фазе в зависимости от коицеи- трации масла в жидкости
испытывались провода на пробивное напряжение, диэлектрические потери при термостарении.
Проведенные испытания проводов по стандартным характеристикам показали, что эмалированные провода по всем параметрам полностью соответствуют нормативным документам. Фактические значения некоторых показателей намного превышают заданные требования :
Провода
...ПЭТ-200
ПЭФИ
ПЭФ-155
Напряжение. кВ:
• . .5
4,4
4,6
фактическое номинальное...
по ТУ
...3,5
2,4
3,1
Большинство испытаний марок проводов имеет более высокие параметры. Например, пробивное напряжение ПЭФ-155 составляет 12—15 кВ.
Сопоставление диэлектрических потерь изоляции эмалированных проводов в средах хладона R-12 и хладона R-701 в исходном состоянии и после термостарения показывает (рис. 1.10 и 1.11), что для проводов марок ПЭФИ и ПЭФ-155 зависимость tg3 = f(‘)сдвигается в область меньших температур. Однако для проводов ПЭФ-155 этот сдвиг меньше и кривые для хладона R-12 и хладона R-701 практи- ческн совпадают. Это позволяет для работы в среде хладона R-70] рекомендовать провода ПЭФ-155.
Для обеспечения надежности работы электродвигателя компрессора в среде хладона R-701 содержание влаги в хладоне не должно превышать 0,001 % (по массе). Испытания на электрическую прочность
Рис. 1.10. Зависимость tg6 = f (丁)проводов ПЭМФ от температуры:I —термостатирование в среде хладона R-701; 2 — термостатирование в среде хладона R-I2; 3 — исходное состояниеРис. 1.10. Зависимость tg6 = f (丁)проводов ПЭМФ от температуры:I —термостатирование в среде хладона R-701; 2 — термостатирование в среде хладона R-I2; 3 — исходное состояние
Рис. 1.10. Зависимость tg6 = f (丁)проводов ПЭМФ от температуры:
I —термостатирование в среде хладона R-701; 2 — термостатирование в среде хладона R-I2; 3 — исходное состояние
Рис. 1.10. Зависимость tg6 = f (丁)проводов ПЭМФ от температуры:
I —термостатирование в среде хладона R-701; 2 — термостатирование в среде хладона R-I2; 3 — исходное состояние
Ри с. 1.11. Зависимость tg6 = f (Т) проводов ПЭФ-155 от температуры:
/—термостатирование в среде R-12; 2 — термостатирование в среде хладона R-701; 3 — исходное состояние
26
показали, что при изготовлении обмоток электродвигателя провода не должны подвергаться растяжению более чем на 10 %.
Сталь ЗОХГСА, 08КП, 65Г, чугун СЧ 18, СЧ 25, СЧ21 (ГОСТ 1412—79) могут быть отнесены к группе весьма стойких； медь (ГОСТ 859——78),—— к группе стойких к коррозии; паронит ПМБ-0,4 (ГОСТ 4801—80), текстолит А-16 (ГОСТ 2910——74), полиэтилен (ГОСТ 16337—77 * Е) и другие материалы в процессе испытаний в среде хладона R-701 изменили массу не более чем на 2 %. Для сравнения — полиамид изменил массу при испытании в среде хладона R-505 на 5 %.
Проведенные испытания и полученные результаты подтверждают, что указанные конструкционные материалы холодильников совместимы с хладоном R-701 в смеси с маслами. В процессе ускоренных испытаний на старение хладон R-701 не изменил своего состава. Константа старения его при максимально возможной температуре эксплуатации (до 120 ℃) равна нулю.
Агрегаты компрессионных холодильников
Конструкции агрегатов бытовых холодильников
Компоновка холодильного агрегата зависит от типа холодильника. В напольных холодильниках агрегат, как правило, расположен на задней стенке шкафа, в холодильниках-барах ——сзади или сбоку, в настенных холодильниках ——в верхней части. Это, в свою очередь, определяет конструкцию агрегата и расположение его основных узлов.
В первых моделях холодильников (например, холодильник ЗИЛ) агрегат собирался на раме, которую крепили к шкафу. Появление компрессоров с внутренней подвеской позволило отказаться от рамы — компрессор стали крепить на поперечине корпуса. В непосредственной близости от компрессора устанавливали конденсатор. В напольных холодильниках конденсатор крепят на задней стенке шкафа холодильника под небольшим углом, чтобы тепло от нижней части поднималось вверх, не пересекая верхнюю часть. Эффективное охлаждение конденсатора является одним из главных условий нормальной работы холодильника. Поэтому используют конструктивные элементы, не позволяющие устанавливать холодильник близко к стене (декоративные боковые решетки, упоры и т. д.).
Конденсатор и окружающие его элементы компонуют так, чтобы создать эффект «трубы» и увеличить естественную конвекцию воздуха. В некоторых случаях в холодильниках большого объема не удается организовать необходимый теплосъем естественным образом. Тогда устанавливают отдельный вентилятор. Принудительная вентиляция позволяет значительно уменьшить размеры конденсатора, одиако повышается уровень шума, увеличивается стоимость и снижается надежность. Принудительную вентиляцию также применяют в холодильниках, встраиваемых в мебельные элементы.
Применяют агрегаты с верхним и иижиим расположением испарителя. Вопрос о преимуществах одного или другого решения является предметом споров специалистов, что вероятно, подтверждает их равноценность. Одиако авторы отдают предпочтение иижиему расположению испарителя, особенно тогда, когда температура в НТО пониженная [ (— 18) ℃]. С потребительской точки зрения это удобнее, так как в НТО потребитель обращается редко. Кроме того, теплые пары при верхнем расположении испарителя ускоряют образование инея (в холодильниках без автоматической оттайки).
Сторонники верхнего расположения испарителя ссылаются иа большую технологичность этого варианта в части удобства заводки испарителя в холодильную камеру в процессе сборки.
Испаритель заводится в камеру сзади, спереди или сверху. При заводке сзади в задней стейке шкафа вырезают окно, через которое при сборке вставляют испаритель в шкаф. Затем окно закрывают теплоизоляционными материалами, уплотняют по периметру, стыки замазывают мастикой. Такая конструкция ухудшает теплоизоляционные параметры шкафа, поэтому на ряде заводов используют переднюю заводку испарителя. При этом трубопровод от него идет в дверной проем, а затем прокладывается в стенке между внутренней камерой и наружным шкафом в теплоизоляционном слое. Этот способ заводки более трудоемкий, увеличивается длина трубопровода, возникают неудобства демонтажа, одиако нет необходимости вырезать окно в задней стейке.
Верхняя заводка аналогична задней. При этом для закрытия окна в верхней части холодильника применяют верхнюю сервировочную плоскость.
Авторы придерживаются мнения, что наиболее рационально применять неразбориые конструкции холодильников. В этом случае испаритель с всасывающей и капиллярной трубками заводится спереди, в задней стенке делают только отверстия для трубопровода, компрессор и конденсатор соединяют с трубопроводом методом пайки, затем шкаф заливают пенополиуретановой изоляцией. Вакуумирование, заполнение и другие операции с агрегатом производят на собранном холодильнике. Недостатки этого способа — невозможность проверки качества сборки агрегата без шкафа, а также сложность обслуживания. Однако опыт ряда зарубежных фирм подтвердил значительное повышение качества сборки таких холодильников, лучшие теплотехнические характеристики, повышение надежности.
Что же касается ремонта, то в настоящее время имеются достаточные технические средства, позволяющие производить ремонт на дому с пайкой агрегата. Такой подход значительно упростит процедуру ремонта.
Основные узлы агрегатов бытовых компрессионных холодильников
К основным узлам агрегатов компрессионных холодильников относят: компрессор, испаритель, конденсатор, дросселирующее устройство и фильтр-осушитель.
28
Компрессоры битовых холодильников
В бытовых холодильниках отечественного производства применяют компрессоры двух типов: тип ДХ с кривошипно-шатунным механизмом (рис. 1.12) и тип ХКВ с кривошипно-кулисным механизмом.
Компрессор ДХ (рис. 1.12) имеет наружную мягкую подвеску /. Горизонтально расположенный коленчатый вал 6 приводится во вращение электродвигателем 1 с частотой 1500 об/мии. В цилиндре 3, расположенном в корпусе 2, движется поршень 4. К верхнему торцу цилиндра 3 привернута головка 5 с клапанным устройством, состоящим из камеры всасывания, всасывающего и нагнетательного клапанов (на рисунке не показаны). При движении поршня 4 вниз пары хладона через всасывающий клапан поступают в камеру, а при движении поршня вверх всасывающий клапан закрывается и хладон через нагнетательный клапан подается в систему.
Компрессор ХКВ имеет вертикально расположенный вал 3 (рис. 1.13), который посажен на ротор электродвигателя 4 и вращается с частотой 3000 об/мин. Через кулисный механизм 2 вращение вала передается поршню 1. Электродвигатель однофазный асинхронный с пусковой обмоткой. Для пуска двигателя и его защиты применено пускозащитное реле. Компрессор подвешен на пружинах 5 внутри герметичного кожуха 6. Компрессоры ХКВ можно транспортировать только в вертикальном положении,
В зависимости от объема газа, вытесняемого поршнем за единицу времени или за один ход при номинальной частоте вращения («описанного объема»), компрессоры могут быть нескольких типоразмеров (табл. 1.8).
Компрессоры ХКВ классифицируют по следующим признакам:
по применяемому электродвигателю и пускозащитному реле:
Д ——двухполюсный однофазный асинхронный электродвигатель холодильной машины (ДХМ), пусковое токовое комбинированное реле (РТК),
Л —— двухполюсный однофазный асинхронный электродвигатель (ЭД) и двухполюсный однофазный асинхронный электродвигатель с повышенным пусковым моментом (ЭДП), пускозащитное комбинированное реле (Р)；
1.8. Типоразмеры компрессоров ХКВ
Описанный объем, не более
Типоразмер
см3/с (м3/4)
мЗ/1 ход (смЗ/1 ход)
250(0,9)
5-10~6(5)
315(1,34)
6,3.10~6(6,3)
400(1,44)
8"0-6(8)
по наличию устройств охлаждения:
Б ——компрессоры без дополнительного охлаждения;
М — компрессоры с дополнительным охлаждением;
по условиям эксплуатации:'
УХЛ —— компрессоры, поставляемые в районы с умеренным и холодным климатом;
Т — компрессоры, поставляемые в районы с тропическим климатом.
Основные параметры компрессоров типа ХКВ приведены в табл. 1.9.
L9. Техническая характеристика компрессоров типа ХКВ
Компрессор
При работе на хладоне R-12
При работе на воздухе
xSSS
5 з
s д
6也
ds
6 О У 3
н
ХКВ5-1ЛВУХЛ ХКВ6-1АВУХЛ ХКВ6-1ЛБУХЛ ХКВ6-1ДМУХЛ ХКВ6-1ЛМУХЛ ХКВ6-1ЛМТ ХКВ6-2ДМУХЛ ХКВ6-2ДМТ
ХКВ8" ЛМУХЛ ХКВ8-1ЛМТ
115(100)
145(125) 145(125) 150(130) 150(130) 125(108) 165(142) 145(125) 185(160) 160(138)
140
170
165
170
170
170
190
190
190
190
0,83 0,91
0,91
0,93 0,93 0,83 0,86 0,82 0,99 0,87
12-10-5(7,3)
15,3「(Г5(9,2) 15,3.10-5(9,2) 15,3・ 10—5(9,2) 15,3・10—5(9,2) 15,3・10—5(9 2) 18.10^5(11) 18-1О-5(11)
21」(Г5(12,6) 21・1()т(12,6)
155
175
175
175
175
175
190
190
190
190
Корректированный уровень звуковой мощности в установившемся режиме для компрессоров типоразмера 5 и 6 не должен превышать 44 дБ • А и для компрессоров типоразмера 8——4б дБ * А. Остаточное загрязнение в компрессоре, заправленном маслом, не должно превышать 60 мг. Остаточная влага в компрессорах типоразмеров 5 и 6 не должна превышать 100 мг — типоразмера 8—110 мг.
Методы испытаний компрессоров изложены в ГОСТ 17008——85.
Электродвигатели компрессоров
В герметичных компрессорах применяют однофазные электродвигатели переменного тока с пусковой обмоткой. При пуске пусковая обмотка с помощью пускового реле включается на 0,3—1 с, пока частота вращения вала не составит 80 % номинальной частоты вращения.
Электродвигатели бытовых компрессоров имеют две синхронные частоты вращения: 25 и 50 об/с (1500 и 3000 об/мин). Двигатели выпускают с номинальной мощностью 60, 90, 120 и 155 Вт на напряжение 127 и 220 В при частоте 50 Гц. Для поставки на экспорт выпускают двигатели на напряжение 115 Вт с частотой 60 Гц; КПД двигателей 0,6——0,7; средняя наработка двигателей на отказ 25 000 ч. Срок службы не менее 15 лет. Двигатели с пусковой обмоткой имеют ряд недостатков. Так, пусковая обмотка работает только в период пуска и постоянно находится под воздействием вибрации и высоких температур. Плотность тока в пусковой обмотке в 10——15 раз выше, чем в рабочей. Особенно ухудшаются условия работы пусковой обмотки при пониженном напряжении сети. В этих случаях пусковой момент пропорциональный квадрату напряжения, сильно падает, пуск двигателя затягивается, пусковая обмотка нагревается и перегорает. Именно по этой причине происходит 70 % отказов компрессионных холодильников.
Переход на холодильники повышенного объема (300——400 дм3) с большим морозильным отделением потребовал создания двигателей с повышенным пусковым моментом. Д. В. Примаченко [45] предложен один из способов повышения пускового момента путем применения пусковых и рабочих конденсаторов без пусковой обмотки. Переход на схему с конденсаторным пуском опробован на холодильниках с электродвигателем ЭДП-24. При этом сохраняется неизменным ротор, лист и пакет статора, а кратность пускового момента увеличивается до 2,5. Пусковой конденсатор (рис. 1.14) СП отключается пускозащитным дифференциальным реле разности токов [1]. Выполняется оно на базе серийного реле РПЗ-24 путем установки вывода со средней точки катушки.
Несмотря на наличие дополнительных элементов [пускового конденсатора типа К50-19 (160 мкФ, 150 В) и рабочего конденсатора СР типа МБГЧ (40 мкФ, 150 В)] конденсаторный пуск повышает пусковой и максимальный момент, уменьшает время пуска холодильника, уменьшает число витков и напряжение между витками в пазу, снижает расход меди, обеспечивает пуск при напряжении сети 150—250 В.
Рис. 1.14. Схема включения электродвигателя с пусковым конденсатором:3〃 一 электродвигатель； СП и СР — пусковой и рабочий конденсаторы; РТ — нагреватель и контакт защитного реле； РП — контакт и катушка пускового релеРис. 1.14. Схема включения электродвигателя с пусковым конденсатором:3〃 一 электродвигатель； СП и СР — пусковой и рабочий конденсаторы; РТ — нагреватель и контакт защитного реле； РП — контакт и катушка пускового реле22ОВ22ОВ
Рис. 1.14. Схема включения электродвигателя с пусковым конденсатором:
3〃 一 электродвигатель； СП и СР — пусковой и рабочий конденсаторы; РТ — нагреватель и контакт защитного реле； РП — контакт и катушка пускового реле
Рис. 1.14. Схема включения электродвигателя с пусковым конденсатором:
3〃 一 электродвигатель； СП и СР — пусковой и рабочий конденсаторы; РТ — нагреватель и контакт защитного реле； РП — контакт и катушка пускового реле
22ОВ
22ОВ
1.10. Сравнительные характеристики электродвигателей с пусковой обмоткой и кон* денсаторным пуском (на базе электродвигателя ЭДП-24)
Параметр
Пусковая обмотка
ден- са- тор- ный пуск
Параметр
Пусковая обмотка
Кон- ден- са- тор- ный пуск
Номинальная мощность, Вт Номинальная сила тока, А Коэффициент мощности
120
1,35 0,6
120
1,35 0,7
Кратность:
пускового тока пускового момента максимального момента
8,2
1,73
3,1
5,3
2,35
3,6
Сравнительные характеристики электродвигателей мощностью 120 Вт приведены в табл. 1.10. .
Испарители компрессионных холодильников
Испаритель и конденсатор относятся к теплообменной аппаратуре и предназначены для обеспечения теплообмена между холодильным агентом и окружающей средой. Они должны обладать высокой интенсивностью теплообмена, иметь небольшой расход металла на единицу тепловой нагрузки, а объем испарителя не должен снижать полезного объема холодильной камеры.
В бытовых холодильниках применяют прокатно-сварные и листотрубные испарители.
Прокатно-сварной испаритель изготовляют из двух алюминиевых листов, которые после нанесения на них специальной краской рисунка канала подвергают горячей прокатке. Листы сваривают, кроме закрашенных мест. Затем водой или воздухом под давлением 5—10 МПа раздувают каналы. Заготовки с раздутыми каналами поступают на завод- изготовитель холодильников, где их обрезают по нужной конфигурации, изгибают и вваривают в агрегат.
Прокатно-сварные испарители обеспечивают достаточно интенсивный теплообмен, просты в изготовлении и относительно дешевы. Однако они имеют ряд недостатков. Погрешности при нанесении рисунка, неидентич- ность свойств материала приводит к тому, что внутренний объем каналов колеблется в пределах ± 12 %. Это в значительной мере ухудшает теплоэнергетические характеристики холодильника, усложняет процесс заправ- ки^грегата хладагентом. Неравномерный раздув каналов приводит к снижению их прочности и надежности. Очистка каналов от краски и осушка от остатков воды представляет сложный технологический процесс с повышенной трудоемкостью.
Листотрубные испарители не имеют указанных недостатков. Их изготовляют из алюминиевых труб, изогнутых «змейкой». На змеевик накладывают алюминиевый лист, который крепят к змеевику с помощью скоб.
В выпускаемых в настоящее время бытовых холодильниках испаритель, как правило, является и низкотемпературной камерой. В зависимости от объема низкотемпературной камеры, температуры в ней, общего объема холодильника испаритель исполняют различной конфигурации. Поэтому уровень унификации испарителей очень низкий. В основном это толъко внутризаводская унификация, т. е. унификация в пределах одного завода. Это снижает ремонтопригодность холодильника, так как при повреждении испарителя его можно заменить только при наличии поставок данного завода-изготовителя. В настоящее время всего имеется более 30 типоразмеров испарителей.
Поэтому в параметрическом ряду компрессионных холодильников число типоразмеров испарителей сокращено до трех. Все однокамерные холодильники ряда имеют низкотемпературное отделение объемом до 40 дм3. В этих отделениях, а также на нижних полках морозильников применяют листотрубный испаритель размером 450X450 мм. Змеевик испарителя нижнего отделения имеет два витка из алюминиевой трубы. ,
В морозильных камерах испаритель установлен горизонтально и одновременно является полкой. Однако механической нагрузки испаритель не несет, так как продукты размещаются в корзинах. Последние удерживаются направляющими, сформированными на боковых внутренних стенках камер. На всех полках морозильников и в НТО холодильников применен испаритель размером 450X450 мм, его змеевик имеет семь витков.
В однокамерных холодильниках и холодильных камерах двухкамерных холодильников параметрического ряда применен испаритель в виде регенеративного теплообменника. Змеевик испарителя имеет пять витков, его общая длина 6100 мм. Направление витков змеевика испарителя горизонтальное. Он расположен вертикально у задней стенки камеры. Перед гибкой в змеевик (в алюминиевую трубу) вводит капиллярную трубку (дроссель). Такая конструкция регенеративного теплообменника получила название «труба в трубе».
Испаритель соединяют с медными трубами агрегата через предварительно сваренные между собой встык медную и алюминиевую трубки. Стык трубок защищают от влаги пленками или трубками из пластмасс. Это необходимо, так как при увлажнении в месте спая (медь —— алюминий) возникает электродвижущая сила и электрический ток разрушает алюминий. Для защиты алюминиевых испарителей от коррозии их анодируют в сернокислых или хромовокислых ваннах, получая защитную пленку толщиной 10—12 мм. Затем испаритель дополнительно покрывают лаком УБЛ-3 или эпоксидной смолой.
Разброс значений внутреннего объема листотрубного испарителя составляет ±5 %. При обслуживании холодильника потребитель не имеет доступа к змеевику, что исключает повреждение труб при гигиенической уборке. В трубах испарителя отсутствуют примеси краски, что облегчает их очистку и сушку агрегата перед заправкой. Трудоемкость очистки листотрубных испарителей в 2—3 раза меньше, чем прокатносварных.
Применение листотрубных испарителей в холодильниках дает возможность уменьшить размеры люка для заводки холодильного агрегата, что снижает теплопритоки в холодильную камеру, а следовательно, и энергопотребление.
На основе изложенного в холодильниках параметрического ряда отдано предпочтение листотрубиым испарителям. Инженерный расчет испарителя приведен в работе [16].
Конденсаторы бытовых компрессионных холодильников
В конденсаторе происходит охлаждение паров хладагента, конденсация и переход хладагента в жидкое состояние. Через конденсатор трансформируется в окружающее пространство теплота, отнятая у охлаждаемого объекта (камеры), и теплота, полученная хладагентом при сжатии в компрессоре. При номинальной работе холодильника температуру конденсации устанавливают иа 10—15 ℃ выше температуры окружающей среды, а давление должно соответствовать давлению насыщенных паров хладагента при этой температуре. Заполняя конечные витки змеевика, жидкий хладагент образует перед дросселем жидкостный затвор, препятствующий попаданию в испаритель частиц парообразного хладагента.
Для холодильников, работающих иа чистом веществе, перепад температур входа и выхода конденсатора отличается иезиачительио, а в холодильниках иа миогокомпоиеитиых хладагентах эта разность составляет 15—20℃.
Конденсатор представляет собой трубопровод, изогнутый в виде змеевика, который изготовляют из стальной трубы. Диаметр трубы 4,7— 6,5 мм, толщина стеики 0,7—0,8 мм. Для увеличения площади теплоотдачи змеевик оребряют или соединяют с металлическим листом. В компрессионных холодильниках для оребрения чаще всего применяют проволоку. Конденсаторы с проволочным оребрением называют прово- лочио-трубиыми, а с металлическим 一 листотрубиыми. В листотрубиых конденсаторах трубы крепят иа листе различными способами: обжатием выштамповаииыми полосками, укладкой между приваренными лентами, креплением скобками. В листе между трубами делают просечки, отгибаемые в виде жалюзи.
Конденсаторы устанавливают под углом 5° к вертикали, что улучшает условия теплообмена.
В холодильниках параметрического ряда применяют проволочио- трубиые конденсаторы трех типоразмеров. Расчет конденсатора аналогичен расчету испарителя [16].
Дросселирующие устройства бытовых холодильников
Для оптимизации работы холодильного агрегата при изменяющихся внешних условиях испаритель должен отбирать различное количество теплоты от охлаждаемого объекта. Количество отбираемой теплоты однозначно определяет и количество испаряемого хладагента в испарителе. 34
В то же время для создания условий испарения в испарителе должно поддерживаться низкое давление и поступать столько хладагента, сколько испаряется. Следовательно, дросселирующее устройство в идеальном случае должно быть регулируемым.
В дросселирующих устройствах регулирование осуществляется путем изменения проходного сечеиия дросселя. Одна ко в малых холодильниках и холодильных машинах, к которым относят и бытовые холодильники, расход хладагента небольшой и проходное сечеиие дроссельного отверстия должно быть 0,2—0,3 мм. Естественно, что регулировать такое отверстие в пределах ± 10 % крайне сложно. Для регулирования в бытовых холодильниках ранее применяли регулирующие вентили поплавкового типа. Вентиль имел небольшое отверстие, которое перекрывалось золотником, связанным с полым шаровым поплавком, плавающим в жидком хладагенте. Однако такое устройство сложно и ненадежно, поэтому было заменено капиллярными трубками. Капиллярные трубки изготовляют из меди длиной 1,5—5,0 м, виутреииим диаметром 0,80—0,85 мм. Малое сечение и большая длина трубки создают для хладагента повышенное сопротивление. Пропускную способность трубки подбирают при нормальных условиях окружающей среды.
При повышении температуры окружающей среды увеличивается давление конденсации. В то же время из-за повышения противодавления производительность компрессора снижается. В этом случае компрессор будет меньше отсасывать хладагента из испарителя. Однако из-за ухудшения условий конденсации в испаритель вместе с жидким хладагентом будет проникать пар. Это приведет к увеличению давления в испарителе и, как следствие, повышению производительности компрессора. Наличие пара в капиллярной трубке снижает ее пропускную способность. Таким образом, при повышении температуры окружающей среды производительность компрессора и пропускная способность капиллярной трубки автоматически согласовываются, ио наличие пара в капиллярной трубке и на выходе испарителя уменьшает холодопроизводительность агрегата. Аналогичное явление произойдет и при снижении температуры окружающей среды.
Как регулирующее устройство при изменении температуры и нагрузки капиллярная трубка не обеспечивает оптимальную пропускную способность. Оди а ко в пределах изменения температуры (от 16 до 32 ℃) в холодильной камере обеспечивается температура 0——5 ℃.
Капиллярная трубка позволяет применять двигатель с малым пусковым моментом, так как при остановках компрессора она пропускает хладагент до уравиовешиваиия давления по всей системе. При очередном пуске противодавления компрессору в системе ие будет. Капиллярная трубка надежна, проста в изготовлении, дешева.
В параметрическом ряду бытовых компрессионных холодильников применяют капиллярную трубку ДКРХИ 2,1 Х0,8НД длиной около 6 м. Капиллярную трубку градуируют по необходимости воздухом с точкой росы ие выше ——55 ℃, с давлением иа выходе 0,785 МПа. Проходимость при этом должна быть (4,5±0,3) л/мии. Регулирование производят изменением длины трубки.
Фильтр-осуиситель бытовых компрессионных холодильников
В процессе сборки и текущего изнашивания в герметичных холодильных агрегатах могут находиться твердые.частицы, засоряющие дроссельную трубку. Для предохранения от засорения перед дросселем устанавливают фильтр из мелких латунных сеток или порошковых материалов.
Фильтры из порошковых материалов состоят из бронзовых шариков диаметром 0,3 мм, сплавленных в столбик конусообразной формы. Фильтры монтируют в корпусе с осушительным патроном.
Фильтр-осушитель (рис. 1.15) служит для очистки вдадагента и масла от влаги и твердых частиц. Он состоит из корпуса 2 — металлического патрона длиной около 100 мм и диаметром (12——18) мм, сетки 4 фильтра, обоймы / сетки и адсорбента 3 массой 10—18 г.
Осушка системы от влаги ——один из важных факторов стабильности работы герметичного холодильного агрегата, так как влага приводит к замерзанию капиллярной трубки и зачастую к выходу из строя компрессора. Вода в систему попадает в составе хладагента и масла, а также с деталями агрегата и изоляционными материалами. Вл а госодержание хладона R-12 составляет не более 0,0004 %, хладона R-22 и хладона R-502 — около 0,0025 %. Допустимая концентрация воды в маслах составляет 0,001—0,006 %. Попадание влаги в систему, заполненную хладоном и смазочным маслом, при действии высоких температур в компрессоре приводит к образованию минеральных и органических кислот.
Минеральные кислоты могут образоваться в результате гидролиза хладонов. Для хладона R-12 гидролиз протекает по схеме:
CC12F2 + 2H2O —CO2 + 2HC1 + 2HF;
CQ2F2+H2O —COF2 + 2HCL
Основным носителем кислот в системе холодильной машины является масло. Поэтому одним из главных критериев оценки химической стабильности герметичных систем в процессе работы может служить кислотное число масла. При исследовании масел в действующих холодильных машинах было определено, что предельное значение кислотного числа, при котором возможна работа холодильной машины в течение 10—15 лет, составляет (0,045—0,630) мг NaOH/r масла [31].
В связи с этим при производстве и ремонте герметичных машин обычно предусматривают осушку электродвигателей (10—15 ч при темпе
ратуре до 120 ℃) и кратковременную сушку компрессора, испарителя, конденсатора и агрегата в целом в течение нескольких часов сухим воздухом.
холо- первых элект-холо- первых элект-2—3 лет, рической2—3 лет, рическойпоявляется влага изпоявляется влага изНо в процессе эксплуатациидильника, особенно в течение :
холо- первых элект-
холо- первых элект-
2—3 лет, рической
2—3 лет, рической
появляется влага из
появляется влага из
изоляции. Поэтому в быто
вых холодильниках установка фильт-
Рнс. us. Фнльтр-осушительиый патрон ра-осушителя(адсорбента)обяза
тельна.
Адсорбция — процесс взаимодействия растворенного вещества (адсорбата) и поверхности твердого тела (адсорбента). Наилучшие адсорбционные свойства имеют природные и синтетические вещества с развитой микропористой структурой, и повышенной удельной поверхностью — до 1000 м2/г.
Промышленность выпускает широкий ассортимент адсорбентов — силикагели, алюмогели, природные и синтетические цеолиты. В бытовых холодильниках в основном применяют синтетические цеолиты, представляющие собой кристаллические алюмосиликаты, в решетке которых часть ионов кремния замещена ионом алюминия. Это создает избыточный отрицательный заряд, компенсируемый различными изотопами (калия, натрия, бария и др.).
Адсорбционное пространство образовано пустотами (большими полостями) ,которые соединяются окнами. Размеры окон сопоставимы с диаметром молекул, т. е. цеолит представляет собой молекулярное сито. Молекулы, размеры которых меньше размеров окна, проникают в цеолит и адсорбируются на поверхностях больших полостей. Молекулы больших размеров не проникают внутрь цеолита и адсорбируются только на внешней поверхности. Так как внешняя поверхность значительно меньше поверхности полостей, то ее действие можно не учитывать. Цеолиты классифицируются по диаметру входного окна (табл. 1-11).
1.11. Классификация цеолитов
Диаметр
Классификационный индекс
Диаметр входного окна, мм
Классификационный индекс
ВХОДНОГО окна, мм
СССР
США
СССР
США
0,3
0,4
0,5
КА NaA СаА
0,8
0,9
СаХ
NaX
ЮХ
13Х
Некоторые цеолиты в своем составе имеют связывающие вещества (18—20 %), которые несколько уменьшают их поглотительную способность. В холодильных машинах используют цеолиты NaA-2KJ, NaA-ЗМШ, NaA-2 и NaA-2M. Цеолит NaA-2MIII при температуре точки росы —70 ℃ обладает активностью по парам воды 9,2 %, а цеолит NaA-2KT — 12—17 %. Однако \аА-2МШ более прочен на истирание, что очень важно для герметичных агрегатов.
Что касается сорбции кислотных примесей, то по данным работы [31] активные окиси алюминия сорбируют 2—3 % соляной кислоты. Сорбционная способность цеолита по соляной кислоте составляет 1—2 %.
Для одновременного поглощения воды и кислотных примесей рекомендуют комплексные адсорбенты NaA-2KT. Они хорошо показали себя для очистки рабочей среды холодильников с хладоном R-12 и хладоном R-22. Л. Ш. Мал кин, проводивший исследования хладона R-701, для его осушки и очистки также рекомендует цеолит NaA-2KT- В работе [31] приведены экспериментальные результаты по очистке холодильных агрегатов с цеолитом NaA-2KT. Герметичный холодильный агрегат осу-
1.12. Техническая характеристика синтетических цеолитов
Показатель
NaA-ЗМШ
NaA-2KT
Насыщенная плотность, г/см3, не менее
0,77
0,75
Размер гранул, мм
1,5—3
1,5—3
Прочность на истирание, %, не более
0,15
0,09
Влагоемкость, %, не менее
13,5
12
Кислотоемкость, %, не менее
—
1,3
Потери при прокаливании, %, не более
5
10
шается и очищается от кислот в течение 20—25 ч. Концентрация кислот ПРИ этом снижается до 0,02—0,03 мг КОН/г рабочей среды, влажность рабочей среды ——до (10—15) • 10-4 %. Характеристики синтетических цеолитов приведены в табл. 1.12.
Регулирование температур в бытовых холодильниках
Для обеспечения нормального режима хранения продуктов температура в холодильной камере должна быть в пределах 0 ——5 ℃, а в низкотемпературном отделении — в пределах от — 12 до — 18 ℃. Температур3 в камере изменяется вследствие теплопритоков через стенки, уплот- нители, при открывании двери, внесении в камеру теплых продуктов и др.
Для поддержания постоянной температуры сохраняемых продуктов необходимо изменять холодопроизводительность агрегата. Как правило, холодильный агрегат рассчитывают на максимальную холодопроизводительность в граничных условиях применения. При упрощении условий, уменьшении температуры окружающей среды холодопроизводительность агрегата уменьшают. Изменять холодопроизводительность можно путем изменения производительности компрессора или испарителя. Теплоту, отводимую испарителем, можно регулировать, изменяя коэффициент теплопередачи испарителя или площадь его поверхности. Этого можно добиться, например, уменьшением количества заполняющего испаритель холодильного агента или отключением части испарителя терморегулирую- щнм вентилем. В этом случае температура кипения в испарителе снизится. Работа же компресс呼》при низкой температуре менее экономична. В связи с этим в бытовых холодильниках температуру регулируют путем изменения производительности компрессора. Осуществление плавного регулирования холодопроизводительности ведет к усложнению компрессора и повышению стоимости агрегата. Поэтому используют дискретный способ ——пуском и остановкой компрессора.
Применяют прямой и косвенной методы регулирования температуры. При прямом методе измеряют температуру охлаждаемого объекта, а при косвенном — температуру на испарителе. При косвенном методе дифференциал регулятора температуры (разность между температурами вклю- чения и выключения) может быть больше, чем при прямом методе, а сам регулятор проще и дешевле. Кроме того, при регулировании темпера- ТУРЫ п0 испарителю легко обеспечить автоматическое оттаивание испарителя во время остановки компрессора.
Этими причинами объясняется то, что в бытовых холодильниках в основном температуру регулируют изменением температуры на испарителе, осуществляемым путем пуска и остановки компрессора. В качестве датчика используют манометрические, биметаллические или электронные устройства. Наибольшее распространение получили манометрические реле температуры.
В отечественных холодильниках применяют датчики-реле для однокамерных холодильников (ДРТ-2, ДРТ-2А, Т110), двухкамерных холодильников (Т130) и морозильников (Т144).
Параметрический ряд компрессионных холодильников
В новом параметрическом ряду холодильников (ГОСТ 26678—85) решены вопросы повышения технического уровня, технологичности, ремонтопригодности и эргономики. Параметрический ряд включает 18 типоразмеров холодильников и морозильников: шесть однокамерных — КС-140, КШ-180, КШ-220, КШ-240, КШ-260 и КШ-280; четыре двухкамерных —КШД-270/80; КШД-300/60, КШД-300/80 и КШД-350/80; два трехкамерных — КШТ-300/60 и КШТ-350/80; три комбинированных —КШМХ-350/120, КШМХ-420/120 и КШМХ-420/160; три модели морозильников — МС-120, МШ-160 и МШ-200.
Основные параметры холодильников и морозильников приведены в табл. 1.13.
В качестве хладагента в холодильниках параметрического ряда применяют хладон R-12 или хладон R-701. В некоторых моделях могут быть установлены универсальные агрегаты, работающие как на хладоне R-12, так и на хладоне R-701. Как было сказано, энергопотребление холодильников с хладоном R-701 в 1,3—1,4 раза меньше энергопотребления холодильников с хладоном R-12.
Как видно, дискретность ряда однокамерных холодильников практически составляет 20 дм3, что не является оптимальным. Более целесообразна с точки зрения потребителя и системы рационального питания дискретность 40——50 дм3. Выбор объемного модуля 20 дм3 для однокамерных моделей компрессионных холодильников ряда объясняется технологическими возможностями серийных заводов, оборудование которых, как правило, не приспособлено к переналадке в широких пределах, а реконструкция связана с большими капиталовложениями и остановкой производства на время реконструкции.
Необходимо отметить тот факт, что мощности серийных заводов используют на 90——95 % и переход на существенно новую модель должен осуществляться в условиях действующего производства, что крайне сложно. Поэтому предприятия, исходя из экономических соображений, стараются перейти на такую «новую» модель, которая была бы максимально унифицирована с предыдущей. Так рождаются «близнецы-братья», отличающиеся один от другого, например, только высотой в 50 мм, что составляет 20 дм3 внутреннего объема, или наличием какого-либо нового элемента комфортности, а принципиального повышения функциональных или потребительских свойств нет.
1.13. Техническая характернстнка холодильников н морозильников
Показатель
巨 工
Общий объем, дм3
140
180
220
240
260
280
270
Объем НТО или морозильной каме-
20
20; 30
30; 40
30; 40
30; 40
30; 40
80
ры, дм3
Температура хранения заморожен-
-12
—1 9-
-12;
— 12;
-12;
一18
-18
ных продуктов, ℃ Высота, мм
850
1050
—18 1200
.-18 1300
-18 1400
1450
1450
Удельный суточный расход электро-
6,2
5,3;
4,7;
4,6;
4,3;
4,7
4,6-
энергии при температуре окружающей среды 25 ℃, Вт-ч/дм3 Мощность замораживания, кг/сут
6,3
5,7
5,2
4,9
4
Удельная масса, кг/дм3
0,32
0,28
0,26
0,24
0,23
0,21
0,26
Анализируя внутренние объемы ряда, видим несоответствие рекомендаций по выбору рационального объема для обеспечения хранения необходимых продуктов выбранным для моделей холодильников параметрам объема. Прежде всего максимальный объем ограничен 420 дм3, в то время как по рекомендациям он должен составлять 600 дм3. Дело в том, что при проектировании параметрического ряда необходимо было учитывать функционально-пространственную организацию жилой среды, как существующих, так и перспективных типовых проектов квартир массового градостронтельства.
В соответствии с действующими строительными нормами и правилами (СНиП) в каждой квартире предусмотрена определенная площадь с заданными длиной и шириной для установки стационарных элементов мебели или оборудования, такого как холодильник, стиральная машина, посудомоечная машина н др. Дополнением к СНнП для холодильников в помещении кухни выделена Установочная площадь размером 600 X 600 мм. /
По эргономическим требованиям к оборудованию кухни высота шкафа холодильника не должна превышать высоты кухонного комплексного оборудования 2100 мм. Такнм образом, однозначно определился максимальный объем холодильника — 420 дм3.
Это не означает, что не будет проводиться проектирование н не будут выпускаться холодильники повышенных объемов. Так, сейчас ведется разработка высококомфортных холодильников на 500—700 дм3 класса «люкс». Но они предназначены для установки в крупногабаритных квартирах или домах индивидуального строительства. Выпуск таких моделей намечается ограниченными партиями.
Размеры в плане всех холодильников едины. Выпускаемые в настоящее время холодильники своим разнообразием размеров как бы отражают исторически сложившиеся обстоятельства при их создании н связанное 40
300
300
350
300
350
350
420
420
120
160
200
60
80
80
60
80
120
120
160
120
160
200
-18
-18
-18
-18
—18
-18
-18
-18
-18
—18
—18
1600
1600
1750
1600
1750
1750
2100
2100
850
1050
1300
4,5
4,4
4,3
4,2
4,1
4,3
4,3
4,3
11,2
10,3
9,5
3
4
4
3
4
1 ю
10
14
10
14
18
0,25
0,25
0,22
0,28
0,25
0,24
0,24
0,24
0,38
0,33
0,29
с этим отсутствие унификации. Единая установочная площадь 600 X Х600 мм, принятая для всех моделей параметрического ряда, позволила достичь 100 %-ной уннфикацин агрегатов внутри одной группы, а между группами унифицированы испарители холодильных камер, конденсаторы, полки и др.
Размер установочной площади соответствует ISO 3055—1974 (Е) «Оборудование кухонь. Модульные размеры», нормали НП 1.1—75 «Помещения квартирных жилых домов для городского строительства», а также стандартам европейских стран, регламентирующих комплексное оборудование кухни. Например, в стандарте ФРГ DIN 68901 по мебели и бытовым приборам для кухонного комплекса записано: 《За единицу измерения длины элементов кухонного оборудования принят модуль М-100 мм. Оптимальной является длина 6М при глубине напольных элементов 6М》. Аналогичный модуль для кухонного оборудования утвержден также и французскими нормами NF 66-201.
Статистический анализ за несколько лет ширины моделей холодильников, поступающих на рынок Западной Европы, показал, что ширина более ранних моделей изменялась в относительно широком диапазоне от 400 до 600 мм. Современные модели, ориентированные на массовое потребление, изготовляют с учетом модуля 6М ——600X 600 мм, что дает возможность комплектовать ими любые кухонные комплексы западноевропейских фирм. Поэтому ГОСТ 26678—85 узаконена унифицированная конструкция холодильников и морозильников с размерами в плане 600x600 мм, что существенно повышает конкурентоспособность отечественных моделей и уровень унификации.
Параметрический ряд холодильников состоит из моделей типа《шкаф》 и одного холодильника типа «стол» (КС-140). Боковые стенки представляют собой панели, заполненные ППУ, а задняя стенка и дно выполнены из фольгированного картона. Панели боковых стенок соединены
Рис. 1.16. Элементы конструкции наружного шкафа холодильника：
/, /,5 — уголки； 2 — винт; 3 — усилитель； 4 — ранель; 5 — левая пластина； 6, 13 — упоры; 7 — стойка; 8 — пластина; 9 — передняя планка； 10 — правая стойка； // —— правая пластина； 12—правая панель； /4—пластина петли
уголками и усилительными планками, дно закреплено на .стойках и упорах (рис. 1.16). Внутренний шкаф разделен перегородкой на холодильное и морозильное отделения (рис. 1.17).
Верхняя плоскость шкафа выполнена по типу сервировочной поверхности. Наружные боковые
поверхности холодильного агрегата закрыты декоративными элементами. Задний упор сервировочной поверхности съемный и выполнен из металла. Пульт управления с размещенными на панели лампой и выключателем освещения установлен в верхней наружной части шкафа над дверью. На задней стенке шкафа установлен терморегулятор так, чтобы сильфонную трубку можно было крепить к испарителю-теплообменнику. Оттаивание испарителя-теплообменника осуществляется автоматически в цикле. Талая вода по трубке поступает в емкость, расположенную над компрессором, где испаряется.
В конструкции холодильника предусмотрены следующие элементы комфортности: перенавеска двери для лево- и правостороннего открывания, устройство ограждения угла открывания и устройство закрывания, если угол открывания двери не превышает 10°; автоматическое оттаивание испарителя с отводкой талой воды, перестановка полок по высоте в шкафу и на панели двери. В некоторых холодильниках имеются ролики для его перемещения.
Для уменьшения теплопритоков в морозильную камеру корзина закрыта специальной панелью. Корзина снабжена роликами и ограничителем, который позволяет удерживать корзину при выдвижении на 3/4 ее глубины.
Холодильники типа КШД отличаются от холодильников типа КШ наличием отдельной двери в морозильной камере (рис. 1.18).
Время повышения температуры при-отключении электроэнергии в морозильных камерах двух- и трехкамерных холодильников, комбинированных холодильников-морозильников и в морозильниках от температуры хранения замороженных продуктов до —9 ℃ при температуре окружающей среды 25 ℃ для холодильников типа КШД и КШТ не 42
Рис. 1.17. Схема однокамерного холодильника КШ-300:
/ — теплоизоляция; 2 — испаритель холодильного отделения； 3 — конденсатор; 4 — полка; 5 — отверстие для слива талой воды; 6 — перегородка; 7 ——емкость для талой воды； 8 — фильтр-осушитель; 9 — компрессор； 10 — НТО; 〃 一 испаритель низкотемпературного отделения; /2—дверь
Рис. 1.18. Схема двухкамерного холодильника К1ИД-280:
/ — пенополиуретановая теплоизоляция； 2 ——испаритель холодильного отделения； 3 —— конденсатор; 4 — полки; 5 亠 отверстие для слнва талой воды； 6——перегородка； 7 — емкость для талой воды； 8 — фильтр-осушитель； 9 — мотор-ком прессор； /0 — дверь НТО;
// — НТО； /2 — испаритель НТО; 13 — дверь
превышает 5 ч, для холодильников типа КШМХ и морозильников типов мкс и МКШ — 7 ч.
Конструкция узлов и деталей, с которыми взаимодействует пользователь, обеспечивает безопасные и безвредные условия эксплуатации. Оборудование холодильной камеры, НТО и внутренней панели двери приспособлено для удобного размещения продуктов в разнообразной таре и упаковке.
Цветовое решение корпусов холодильников и морозильников параметрического ряда осуществляется в трех вариантах： наружный шкаф и дверь тонированы и имеют одинаковый цвет (красный, голубой, салатовый) ;наружный шкаф белого цвета, дверь тонированная (имитация ценных пород дерева); наружный шкаф и дверь белого цвета.
Холодильники высотой более 1300 мм имеют насыщенные тона при декорировании наружных, шкафов. Цветовое решение интерьера холо- 43
дильника имеет одно из исполнений: внутренний шкаф — белый, панель дверн ——тонированная, элементы оборудования в тоне панели двери; внутренний шкаф и панель двери — белые, элементы оборудования насыщенных тонов; внутренний шкаф, панель двери и элементы оборудования —белые.
Коэффициент рабочего времени холодильников и морозильников в режиме «хранение» при температуре окружающей среды 32 ℃ должен быть не более 0,75, а при температуре 25 ℃ — не более 0,5.
На передней плоскости холодильника и низкотемпературного отделения (НТО) наносится следующая маркировка： две звездочки, заключенные в рамку с закругленными сторонами, при температуре —12 ℃ (рис. 1.19, а); три звездочки, заключенные в рамку с закругленными сторонами, при температуре —18 ℃ (рис. 1.19,6); четыре звездочки (одна большая и три меньшего размера), заключенные в рамку прямоугольной формы, для морозильной камеры при обеспечении требований по замораживанию (рис. 1」9,办
Холодильники параметрического ряда по комплексу комфортности и предельно достигнутым параметрам являются холодильниками II поколения.
В настоящее время отечественные специалисты работают над созданием III поколения холодильников, которые будут иметь следующие отличительные признаки.
L Расширение функциональных возможностей. Если модели ряда имеют две степени свободы (холодильное и морозильное отделения), то модели III поколения будут построены на основе 5—7 степеней свободы (холодильники, морозильники, СВЧ-размораживатели, сублиматоры» универсальная камера, камера для хранения продуктов в газовых средах и др.).
Если в холодильной камере срок хранения продуктов 1——2 недели, в морозильниках — до одного года, то сублимированные продукты можно будет хранить несколько лет, а камера с газовой средой позволит хранить в охлажденном состоянии даже такие нежные продукты, как ЯГ°ДЬ1 клубники, малины, вишню, персики около 3——4 месяцев. СВЧ-размораживатель позволит обеспечить оптимальный режим размораживания.
Объем холодильника составит уже 400—700 дм3.
Значительно понизится температура замораживания (от —30 до —35 °C) , увеличится стабильность поддержания температуры благодаря электронным устройствам регулирования, увеличится число элементов комфортности: цифровая индикация температуры, звуковая аварийная сигнализация и др.
Холодильники III поколения планируются к освоению с 1990 г.
1.8. Ремонт бытовых компрессионных холодильников
Методам нахождения неисправностей в бытовых холодильниках и способам их устранения посвящено большое число публикаций, среди которых следует отметить работы А. Д. Лепаева [29] и И. Н. Кругляка. Поэтому, а также в связи с небольшим объемом настоящей книги, ограничимся только описанием возможных неисправностей, которые могут быть обнаружены без специальной диагностической аппаратуры.
При ремонте холодильников во избежание пожара и поражения электрическим током следует обратить внимание на соблюдение правил техники безопасности. Проверять электрооборудование и проводить ремонт электропроводки можно только инструментом, прошедшим контроль на пробой электроизоляции. Измерительные концы проводов измерительных приборов должны быть надежно изолированы.
При попадании фреона на кожу тела пораженные места погружают в теплую воду, сушат, а затем смазывают мазью Вишневского или несоленым жиром. При попадании фреона в глаза необходимо быстро промыть их холодной водой и немедленно обратиться к врачу.
Самый хороший способ устранения неисправностей холодильника, а точнее, избежания неисправностей, его правильная эксплуатация.
При установке холодильника необходимо удалить транспортировочные болты, а для перемещения его в другое место эксплуатации транспортировочные болты следует вновь установить. Транспортировать компрессионные холодильники допускается только в вертикальном положении. В противном случае возможен выход из строя компрессора.
Холодильник (особенно абсорбционный) должен быть выставлен строго вертикально. Дверь холодильника должна быть хорошо отрегулирована. Холодильник нельзя устанавливать близко к отопительным приборам, окнам, выходящим на солнце, и близко к стене. Особо следует обратить внимание на зазоры со стороны задней стенки.
Напряжение сети не должно отклоняться более чем на (+15)— (—10) % от номинального значения вследствие возможного выхода из строя двигателя компрессора. Нельзя устанавливать ручку регулятора в положение, при котором агрегат работает непрерывно. Это происходит при температуре окружающей среды выше 32 ℃ и желании потребителя получить «максимальный холод» в камере.
Не рекомендуется в холодильник устанавливать горячие продукты и жидкие продукты в открытой посуде во избежание наростания инея на испаритель. Чистить «снеговую шубу》，а также отрывать примерзшие к испарителю продукты острыми предметами не допускается из-за возможного повреждения испарителя.
В домашних условиях определять неисправности можно только путем определения температуры отдельных частей агрегата и измерения напряжения на элементах электрооборудования. Компрессор при работе может нагреваться до 100 ℃. Поэтому проверять его на ощупь следует осторожно. Наиболее высокая температура у нагнетательной трубки. По мере 45
Продолжение табл. 1.14
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
Повышенный шум, дре-
1. Неустойчивое положе-
Отрегулировать положение
безжание
ние холодильника
Нарушено крепление конденсатора или конфигурация трубопроводов
Дребезжание электроарматуры
Не сняты транспортировочные болты
Неисправен компрессор
опорными ножками Конденсатор закрепить. Трубопроводы слегка отогнуть в нужном направлении
Закрепить электроарматуру
Снять болты
Заменить компрессор (в мастерской)
Не работает компрессор,
1. Нет напряжения в ро-
Проверить тестером наличие
нет внутреннего освеще-
зетке
напряжения сети
НИЯ
Нет контакта в вилке
Нарушена электропроводка
Разобрать вилку и устранить повреждение
Проверить визуально и устранить обрыв
Компрессор не работает,
1. Низкое напряжение
Проверить тестером, устано-
освещение камеры имеет-
сети
вить автотрансформатор
ся, слышно гудение компрессора
Неисправно пусковое реле
Нарушена электропроводка, идущая к защитному реле
Неисправен компрессор
Заменить реле
Проверить визуально или тестером и устранить обрыв
Заменить компрессор (в мастерской)
То же, но гудения ком-
1. Неисправен терморе-
Отсутствие щелчка терморе-
прессора не слышно
гулятор
Неисправно защитное реле или электропроводка
Неисправен компрессор
гулятора при вращении ручки говорит о его неисправности. Снять провода с клемм терморегулятора и замкнуть их. Включить холодильник в сеть. Если холодильник заработает, заменить терморегулятор Заменить реле, устранить обрыв цепи
Проверить целостность обмоток измерительным прибором. При целых обмотках сделать трехкратную (кратковременным включением) Попытку пустить двигатель повышенным напряжением
Охлаждения нет, ком-
1. Утечка хладона из аг-
Место утечки обнаруживает-
прессор работает
регата
Замерзла влага в капиллярной трубке
Засорился фильтр
ся по масляным пятнам. Паять в мастерской Подогреть конец капиллярной трубки у входа в патрубок испарителя Заменить агрегат
1.14. Возможные неисправности компрессионных холодильников н способы нх устранения
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
Нет освещения в камере
Компрессор работает непрерывно
Замыкание на корпус
Перегорела лампа
Неисправен выключатель
Высокая окружающая температура (свыше 32 ℃)
Недостаточное охлаждение трубки терморегулятора
Неисправен терморегулятор
Утечка хладона
Засорилась или замерзла капиллярная трубка
1. Нарушена электроизоляция
2. Пробой на корпус мо- тор-компрессора
Заменить лампу
Заменить выключатель
Установить регулятор температуры в положение, близкое к положению «включено». Обдуть вентилятором конденсатор
Прикрепить надежно конец трубки к испарителю
Проверить терморегулятор. При необходимости заменить При отсутствии обмерзания испарителя ——утечка хладона (ремонт в мастерской) Прогреть капиллярную трубку в месте входа в испаритель. При отсутствии результата ——заменить агрегат Проверить мегометром сопротивление электропроводки (контактных штырей вилки —корпус), которое должно быть более 10 МОм Проверить сопротивление, контакты мотор - ком п рессо - ра, корпус агрегата. В качестве корпуса можно использовать испаритель. Сопротивление должно быть более 10 МОм. При понижений сопротивления изоляции заменить агрегат
удаления от компрессора температура трубки уменьшается. Температура конденсатора при работе компрессора всегда превышает температуру окружающего воздуха. Фильтр-осушитель имеет температуру, близкую к температуре последнего витка конденсатора. Следует отметить, что в холодильниках, работающих иа фреоне R-701, большая разность температуры витков конденсатора： верхняя часть витков более теплая, чем нижняя.
Следует предостеречь потребителя от неправильных выводов при измерении температуры внутри холодильных камер термометрами (особенно спиртовыми, обладающими малой инерционностью). Наиболее точны измерения термопарами или полупроводниковыми приборами.
Возможные неисправности холодильников приведены в табл. 1.14.
47
Принцип работы абсорбционных холодильных машин
В зависимости от вида затрачиваемой энергии холодильные машины можно разделить на работающие с затратой механической энергии (компрессионные) и работающие с затратой теплоты (абсорбционные, пароэжекторные). В абсорбционных холодильных машинах в качестве рабочего тела применяют также смеси различных компонентов, резко различающиеся температурой нормального кипения. Легкокипящий компонент, кипящий при более низкой температуре, является холодильным агентом. Второй компонент, предназначенный для поглощения (абсорбции) холодильного агента, называют абсорбентогм. В качестве холодильного агента можно применять аммиак, дихлорметан, фреоны, метанол и др. В качестве абсорбентов применяют воду, серную кислоту, диметилэфиртетраэленгликоль и др. [43].
Рассмотрим принцип действия абсорбционной холодильной установки (рис. 1.20).
В ректификационную колонку 4 подводится из абсорбера / крепкий раствор, представляющий собой смесь рабочего агента и абсорбента. В генераторе 3 крепкий раствор нагревается до кипения. Из него выпаривается пар вместе с легкокипящим компонентом (аммиаком) и также проходит через ректификационную колонку 4, но в направлении, встречном крепкому раствору, идущему от абсорбера 1. В результате теплообмена между крепким раствором и противоточно движущимся паром концентрация легкокипящего компонента в паре повышается, а в крепком растворе снижается. Кроме того, пар передает теплоту раствору и охлаждается, а крепкий раствор нагревается. Из ректификационной колонки пар поступает в дефлегматор 5, где дополнительно охлаждается.
При отводе теплоты от пара из него выпадает жидкость (флегма) с низкой концентрацией аммиака, которая поступает обратно в генератор. Температура пара в дефлегматоре незначительно отличается от температуры конденсации чистого вещества при данном давлении.
Генератор, ректификационная колонка и дефлегматор обычно компонуют вместе так, чтобы обеспечить естественное движение пара вверх, а флегмы и крепкого раствора — вниз. После дефлегматора пар поступает в конденсатор 6, в котором от пара отводится тепло и происходит его конденсация. Конденсат холодильного агента (аммиака) после конденсатора проходит через дроссельный клапан 7, где снижается давление хладагента, он частично вскипает и в результате снижается его температура.
Образовавшаяся парожидкостная смесь направляется в испаритель 8 холодильной камеры 9. В испарителе аммиак кипит, отнимая тепло от холодильной камеры. Образовавшийся пар отводится в абсорбер, где поглощается абсорбентом. Поглощение паров аммиака «бедным» раствором со про во ж дается повышением его температуры и снижением поглотительной способности. Чтобы не снижалась поглотительная способность 48
Рис. 1.20. Принцип действия абсорбционной холодильной машиныРис. 1.20. Принцип действия абсорбционной холодильной машины1212Рис. 1.21. Схема абсорбциоино-диффузионного холодильного агрегатаРис. 1.21. Схема абсорбциоино-диффузионного холодильного агрегата1010
Рис. 1.20. Принцип действия абсорбционной холодильной машины
Рис. 1.20. Принцип действия абсорбционной холодильной машины
12
12
Рис. 1.21. Схема абсорбциоино-диффузионного холодильного агрегата
Рис. 1.21. Схема абсорбциоино-диффузионного холодильного агрегата
10
10
раствора, в абсорбер постоянно добавляется абсорбент из генератора через дроссель 10. Образовавшийся в абсорбере концентрированный раствор насосом 2 подается в ректификационную колонку. И далее процесс повторяется.
Как видно, в абсорбционной холодильной машине применен насос для перекачки раствора из абсорбера в генератор. Можно исключить насос из системы, вводя в контур кроме хладагента и абсорбента дополнительно легкий газ, например водород. При этом абсорбционная холодильная машина не будет иметь движущихся механических элементов, будет бесшумна, высоконадежна, проста в изготовлении и эксплуатации. Такие установки применяют в бытовых холодильниках.
В качестве хладагента применяют аммиак, в качестве абсорбента — воду, а диффузионной средой служит водород.
Охлаждение конденсатора, абсорбера и дефлегматора — естественное благодаря развитой поверхности этих элементов. В течение процесса во всех точках аппарата устанавливается одинаковое полное давление
г 1,6 МПа. Однако парциальные давления аммиака ра и водорода рв различны в определенных частях аппарата. Разность парциальных давлений (ра—рв) в установке используют как основную движущую силу циркуляции рабочей смеси. Схема абсорбционно-диффузионного холодильного агрегата, применяемого в бытовых холодильниках, представлена на рис. 1.21.
Агрегат работает следующим образом. Крепкий водоаммиачный рас- 1 твор, находящийся в ресивере абсорбера 8, поступает по наружной трубе теплообменника 9 в генератор /0, где нагревается до кипения нагревателем 11. Водоаммиачный пар из термосифона 12 попадает в трубку ректификатора /3, а обедненный водоаммиачный раствор из термосифона 12 самотеком по внутренней трубе теплообменника 9 попадает в абсорбер 7. Водоаммиачный пар в ректификаторе 13 разделяется на воду и аммиачный пар.
В дефлегматоре 16 происходит дальнейшее отделение воды в виде флегмы (крепкий раствор аммиака). Пары Йоды вместе с флегмой стекают в генератор, а из него в верхнюю часть厶бсорбера 7. Образовавшийся аммиачный пар поступает в конденсатор 2, конденсируется и через переохладитель 15 стекает в испаритель 3 низкотемпературной камеры. На вход、испарителя 3 также поступает водород из абсорбера (цепь движения водорода рассмотрим ниже).
В испарителе смесь паров аммиака и водорода находится под общим давлением 1,4—1,6 МПа. Парциальное давление аммиака в этой смеси составляет 0,3——0,4 МПа. В результате резкого падения давления аммиак в испарителе закипает (эффект, эквивалентный дросселированию) и происходит охлаждение низкотемпературной, а затем и высокотемпературной камеры. В испарителе пар аммиака диффундирует в пароводородную смесь и опускается в ресивер 8. Туда же поступает не испарившаяся часть жидкого аммиака. Образовавшаяся богатая аммиачно-водородная газо- вая смесь поступает в абсорбер 7, где происходит ее разделение на водород (парогазовая смесь) и аммиачный раствор. Аммиачный раствор стекает в ресивер, встречая на своем пути новую порцию богатой аммиачно-водородной газовой смеси, из которой аммиачный раствор абсорбирует аммиак, превращаясь в крепкий раствор.
Пароводородная смесь (почти чистый водород) поднимается из ресивера в воздушный охладитель 4 и регенеративный теплообменник 6 и через трубку теплообменника 14 попадает на вход испарителя 3. Чтобы водород не попадал в конденсатор 2, устроена ловушка /, отводящая водородную парогазовую смесь из пёреохладителя 15 по трубе 5 в ресивер 8.
Одним из основных недостатков абсорбционных холодильников яв- ляется их большое энергопотребление. Если компрессионный двухкамерный холодильник объёмом 223 дм3 с НТО 28 дм3 потребляет 2,0 кВт-ч/сут, то_абсорбционный холодильник_общим объемом 213 дм3 с НТО 32 дм3 потребляет 4,5 кВт*ч/сутки.
По данным [45], компрессионные холодильники с четырьмя маркировочными звездочками в среднем потребляют на 27,5 % меньше электроэнергии, чем абсорбционные. На выставке в Кельне в 1980 г. среднее значение потребляемой электроэнергии компрессионными холодильниками с режимом замораживания при температуре —18 6С составляло 0,6 кВт-ч/сут на 100 дм3 объема, а абсорбционными — 0,83 кВт-ч/сут.
Энергетическая эффективность абсорбционно-диффузионных холодильников может быть повышена при использовании для подогрева не электричества, а других видов тепла: газа, жидкого топлива. Поэтому в параметрическом ряду предусмотрено создание абсорбционных холодильников, работающих от газа.
В работе [45] подсчитано,-что при использовании газа эквивалетный первичный расход энергии абсорбционного холодильника составит 2,63 кВт-ч/сут на 100 дм3 объема, а компрессионного — 4,5 кВт-ч/сут. Отсюда видно, что компрессионный холодильник первичной энергии потребляет на 70 % большие (при условии, что электроэнергия вырабатывается на тепловых электростанциях).
50
Поэтому есть основание считать, что абсорбционные холодильники
имеют перспективу.
Одним из важных преимуществ абсорбционных холодильников является возможность создания холодильника, работающего от различных источников энергии: постоянного и переменного электрического тока,
газа, жидкого топлива.
Для работы от газа или жидкого топлива необходимы безопасные горелочные устройства. Рассмотрим один из вариантов газогорелочного устройства (рис. 1.22). Устройство состоит из газовой горелки 2, регулятора / давления, отсекателя 4, пускового клапана 7. Газ поступает в горелку через пусковой клапан 7 и регулятор / давления. Регулятор давления стабилизирует давление газа перед горелкой в пределах 150— 500 Па. Изменение давления производится перемещением рычага 5, выведенного на переднюю панель холодильника. Отсекатель 4 газа предназначен для прекращения прохода газа в горелку, если пламя погасло. В этом случае биметаллическая пластина 3 приведет в действие трубку отсекателя 4 и перекроется вход пускового клапана. С помощью рычага 6 можно принудительно открыть клапан 7 и зажечь горелку.
В последнее время появился ряд технических решений по сокращению энергопотребления абсорбционными холодильниками. Эти решения воплощены в новый параметрический ряд холодильников. Одно из них —— более эффективное использование теплоты ректификации. Это техническое решение реализовано в холодильнике параметрического ряда «Кристалл 9М》—АШД-200. Конструктивной особенностью схемы является наличие трехпоточного парожидкостного теплообменника в узле генератора, что позволяет использовать теплоту дефлегмации пара. Узел
генератора теплоизолирован плитами из базальтового картона толщиной 20 мм, а затем пенополиуретановой теплоизоляцией. В холодильнике увеличена высота испарителя с 48 до 60 мм, изменена конструкция задней стенки, панели дверн. Конструкция холодильного агрегата представлена на рис. 1.23 [44]. “
Крепкий водоаммиачный раствор из сборника 6 поступает в узел генератора 7, где подогревается в термосифонной трубке электронагревателем 8. Образующаяся при кипении парожидкостная смесь поступает
Рис. 1.22. Газогорелочиое устройство холодильника
в вертикальный канал 9, где происходит ее разделение: слабый раствор спускается и, проходя через трехпоточный теплообменник 5, отдает теплоту встречному потоку крепкого раствора посредством теплопередачи через стенку, поступая затем в верхнюю часть абсорбера 3. Пар также поступает в трехпоточный теплообменник и в результате теплообмена с крепким раствором освобождается от паров воды и с высокой концентрацией направляется к конденсатору 1. Здесь пар конденсируется, образовавшийся жидкий аммиак стекает
в предохранитель, где происходит предварительное охлаждение аммиака. Далее жидкий аммиак с более низкой температурой стекает в низкотемпературный испаритель.
На вход испарителя 2 поступает бедная парогазовая смесь. Жидкий аммиак испаряется в среду водорода, при этом температура повышается по мере увеличения парциального давления аммиака. Из низкотемпературного испарителя 2 богатая парогазовая смесь опускается в парогазовый теплообменник, охлаждая встречный поток водородами затем поступает в абсорбер 4.
1.15. Техническая характеристика абсорбционных холоднльников параметрического рнда
Показатель
Общий объем холодильников, дм3
однокамерных
двухкамерных
30
50
140
220
200
220
260
Температура в НТО, ℃
—6
-12
-18
-18
-18
—18
-18
Расход электроэнергии,
1,2
1,5
2,0
2,2
2,2
2,25
2,3
кВт*ч/сут
1,3
1,6
2,1
2,3
2,4
2,45
而
Удельная масса, кг/дм3
0,47
0,40
0;34
0,27
0,30
0,29
0,26
Количество производи-
0,53
0,46
0,38
0,30
0,33
0,32
0,30
0,016
0,016
0,016
0,036
0,036
0,36
0,36
мого льда, кг/ч
Время приготовления льда, ч
10
10
5
5
5
5
5
П р и м е ч а н и я: 1. Суточный расход электроэнергии ——при 25 ℃ окружающей среды.
2. В числителе приведены значения для холодильников высшей категории, в знаменателе ——для первой.
3. Средняя температура в холодильной камере 0——5 ℃.
Образовавшийся в результате абсорбции крепкий раствор стекает в сборник 6, а обедненная парогазовая смесь поднимается вверх через регенеративный теплообменник в низкотемпературный испаритель.
Предложенное техническое решение, позволившее снизить удельное энергопотребление на 30 %, положено в основу параметрического ряда абсорбционных холодильников, функциональные характеристики которых приведены в табл. 1.15.
Конструкция шкафов, внутренний интерьер, эргономические и эстетические решения абсорбционных холодильников аналогичны параметрическому ряду компрессионных холодильников.
Наработка на отказ холодильников высшей категории составляет 35 тыс. ч, холодильников первой категории — 25 тыс. ч. Средний ресурс холодильников высшей категории составляет 125 тыс. ч, холодильников первой категории 120 тыс. ч. Срок службы холодильников не менее 15 лет. Средняя суммарная трудоемкость ремонта составляет 4,5 чел.*ч；
Ремонт абсорбционных холодильников
Обнаружение неисправности и ремонт холодильного агрегата абсорбционных холодильников можно производить по такой же методике, как И компрессионных холодильников. При отсутствии видимых признаков работы холодильника (нет охлаждения, не работают индикаторные и осветительные приборы) проверяют наличие напряжения в сети, налияие
1.16. Возможные неисправности абсорбционных холодильников н способы нх
устранения
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
Холодильник не работает,
1. Отсутствие контактов
Проверить цепь тестером и
температура элементов
в цепи нагревателя
устранить разрыв
одинаковая, осветитель-
2. Перегорел нагрева-
Заменить нагреватель
ная лампочка горит
тель
Заменить холодильный агре-
Температура в холодиль-
Неисправен термосифон
нике выше допустимой. Генератор сильно нагрет. Конденсатор и абсорбер
холодильного агрегата
гат
холодные
Температура в холодиль-
Перекрытие богатой па-
То же
нике выше допустимой.
рогазовой смеси
Конденсатор прогрет, ресивер холодный, ветви испарителя не обмерзают. Верхняя часть абсорбера прогрета значительно сильнее нижней Температура в холодиль-
Недостаточно водорода
Заменить холодильный аг-
нике выше допустимой. Конденсатор холодный или равномерно прогрет
в агрегате
регат
Заменить агрегат. Если пят-
На холодильном агрегате
Нарушенагерметич-
пятно светло- желтого
ность агрегата
на на агрегате не видио, по-
цвета, чувствуется запах
крыть агрегат индикатором
аммиака
аммиака—фенолфталеином.
53
Продолжение табл. 1.16
Неисправность
Способ устранения
Возможная причина
Температура в НТО двух-
1. Уменьшено сечение
В местах утечки аммиака появятся яркие пятна Заменить холодильный агре-
камерного холодильника
уравнительной трубки
гат
( — 6) — ( —8)°С, температура в холодильной камере нормальная
Температура в НТО и хо-
Нарушен тепловой контакт труб агрегата с НТО
Некачественная заливка НТО теплоизоляционным материалом
1. Перегорание одной из
Заменить электронагрева-
лодильной камере выше
спиралей электронагре-
тель •
допустимой
вателя
Нарушен тепловой контакт труб агрегата и камер
Малое давление водорода в агрегате
Утечка в агрегате
Заменить холодильный агрегат
То же
контактов в электропроводке и исправность терморегулятора (см. табл. 1.14).
Выяснить причину неисправности агрегата можно путем апробирования рукой температуры отдельных его частей. При этом следует помнить, что при отдельных отказах температура генератора и рядом расположенных элементов может быть очень высокой. Поэтому касания рукой должны быть кратковременные, чтобы не вызвать ожоги. Возможные неисправности холодильного агрегата и способы их устранения приведены в табл. 1.16.
Использование солнечной энергии для получения холода
Учитывая географическое расположение нашей страны, использование солнечной энергии для получения холода является перспективным направлением [50]. Созданием таких холодильников занимаются ведущие институты нашей страны, в том числе МВТУ им. Н. Э. Баумана, институт технической теплофизики АН УССР.
Среди большого числа способов использования солнечной энергии для получения холода отметим практически реализованный гелиоадсорбцион- ный способ. Испытание опытного образца гелиоадсорбционного холодильника объемом 120 дм3, изготовленного институтом технической теплофизики АН УССР, подтвердило возможность применения таких конструкций в южных районах нашей страны.
Холодильный агрегат (рис. 1.24) состоит из солнечного генератора 3, испарителя 9, конденсатора //, ресивера 10 и бака 12 нагретой воды. В качестве рабочего тела применен аммиак NH3, который находится в солнечном генераторе в соединении с хлористым кальцием СаСк, образуя октоаммиакат СаС12"8\Нз.
54
Рис. 1.24. Схема гелиоад- сорбциоииого холодильникаРис. 1.24. Схема гелиоад- сорбциоииого холодильникаl步9l步9
Рис. 1.24. Схема гелиоад- сорбциоииого холодильника
Рис. 1.24. Схема гелиоад- сорбциоииого холодильника
l步9
l步9
Лучистая энергия Солнца нагревает систему труб солнечного генератора до температуры 95—100 ℃, при этом аммиак из октоаммиаката начинает испаряться, проходит через конденсатор, охлаждается, сжимается и накапливается в ресивере. Этот процесс длится весь солнечный день. В результате процесса генерации в ресивере за солнечный день накапливается необходимый объем жидкого аммиака. При прекращении нагрева солнечный генератор остывает или охлаждается дополнительно водой, которая может быть собрана в бак 12, а затем использована. Температура воды на выходе относительно входа увеличивается на 30—40 ℃. В ночное время идет процесс адсорбции за счет испарения жидкого аммиака в испарителе с выделением холода и поглощения его хлористым кальцием, находящимся в солнечном генераторе. Выделившимся холодом замораживают воду, в которую опущен испаритель. За ночное время должно накопиться такое количество льда, которое должно сохранять температуру 5—7 ℃ в течение всего солнечного дня, когда пойдет обратный процесс накапливания жидкого аммиака в ресивере.
Для нормальной работы холодильника объемом 100——120 дм3 необходимо за солнечный день (10—12 ч) испарить примерно 10 кг аммиака (13 дм3 в жидком состоянии). Ресивер заполняется примерно на 30 % жидким аммиаком. В данном случае объем его составит 17 дм3 (конструктивно ресивер представляет собой металлический цилиндр диаметром 200 мм и длиной 500 мм).
Солнечный генератор представляет собой систему параллельных тонкостенных труб 7, имеющих с одного конца общий коллектор, а с другого конца фланцевый разъем 4 для зарядки их аммиаком. Внутри каждой трубы имеется внутренняя перфорированная труба, обернутая сеткой из коррозионно-стойкой стали. По этой трубе пары аммиака поступают в конденсатор при иагреве труб на солнце и из конденсатора при охлаждении труб. Диаметр наружной трубы 60—70 мм, внутренней трубы 10— 12 мм. Трубы генератора помещены в рубашку 2, через которую про- 55
текает вода для охлаждения. Холодная вода поступает по входной трубе 8, нагревается и по выходной трубе 5 собирается в баке 12.
Конструкция заключена в металлический корпус. В нижней части ящика между трубами и днищем имеется тепловая изоляция 6. Над трубной системой в верхней части корпуса имеется двойное остекление, 1. Ресивер и конденсатор расположены в верхней части холодильника (шкафа). Змеевик испарителя, выполненный из оребренных труб, погружен в бачок с водой. Объем бачка 12—15 дм3 на 100 дм3 внутреннего объема холодильного шкафа.
Для создания необходимых температурных режимов в холодильнике объемом 120 дм3 необходима холодопроизводительность агрегата 6,3 кДж/сут. Для этого необходимо испарить 13,4.дм3 аммиака, разместить в генераторе 8,5 кг хлористого кальция.
Объем трубной системы генератора
V = Мад Va,где ?Пад — масса адсорбента (СаС1), для холодильника объемом 120 дм3 тад == 8,5 кг;匕一объем 1 кг адсорбента, Иа = 0,00334 m^/kt.
Отсюда
V = 284・ IO」' м3.
Такой объем обеспечивается десятью трубами диаметром 60 мм и длиной 1 м. Поверхность лучистого восприятия всего генератора составляет 1,7 м2. Следует отметить, что давление в системе (трубы, ресивер, конденсатор, испаритель) составляет 2,3—2,4 МПа.
Остальные элементы рассчитывают по общеизвестным теплотехническим законам.
1J0. Методы испытании бытовых холодильников
Холодильники и морозильники должны подвергаться приемосдаточным, периодическим, типовым испытаниям и испытаниям на надежность. Приемосдаточным испытаниям должен подвергаться каждый выпускаемый холодильник или морозильник. Периодическим испытаниям должны подвергаться не менее трех холодильников или морозильников, взятых методом случайного отбора (по ГОСТ 18321—73 *) не реже одного раза в год. Типовые испытания проводят при изменении'конструкции, технологии или материалов, если эти изменения могут повлиять на параметры изделия. Этим испытаниям подвергают не менее трех холодильников или морозильников по программе, зависящей от характера изменения конструкции, технологии изготовления или заменяемого материала. Теплоэнергетические параметры холодильников и морозильников при периодических и типовых испытаниях проверяют на холодильниках и морозильниках, полностью подготовленных для использования по назначению.
Перед началом испытания допускается регулировать закрывание двери (если регулировка двери при транспортировании нарушалась или дверь была повреждена). После начала испытания регулировать нельзя.
Для проведения испытаний холодильник или морозильник следует установить на стенде, обеспечивающем свободную циркуляцию. воздуха. Стенд должен быть не менее чем на 0,3 м выше уровня пола и его размеры (за исключением задней стенки) должны превышать размеры всех стенок холодильника или морозильника на 0,3—0,6 м.
Во время испытания на холодильник или морозильник не должны воздействовать: поток воздуха со скоростью, превышающей 0,25 м/с, освещение, тепловое излучение от охлаждающих радиаторов или тепловое излучение нагревательных элементов. Чтобы обеспечить это, холодильник или морозильник следует защищать тремя экранирующими стенками, окрашенными матовой черной краской. Установленная параллельно задней стенке холодильника или морозильника экранирующая стенка должна быть расположена на расстоянии, равном расстоянию, указанному предприятием-изготовителем для установки холодильника или морозильника у стены помещения. При отсутствии специального указания это расстояние составляет 0,1 м. Две другие стенки устанавливают параллельно боковым стенкам холодильника или морозильника на расстоянии 0,3 м. Глубина экранирующих стенок, расположенных параллельно боковым стенкам, должна составлять 0,3 м. Все три экранирующие стенки должны быть не менее чем на 0,3 м выше холодильников или морозильников. Испытания проводят в помещениях, температура в которых может поддерживаться на постоянном уровне с точностью 土 10°. Перепад температуры окружающей среды по вертикали должен быть не более 2 К/м. Температуру окружающей среды измеряют приборами, точность которых не менее ±3 К.
Чувствительные элементы датчиков температуры (по возможности термопар) располагают на расстоянии не менее 0,3 м от геометрических центров боковых поверхностей и двери холодильника или морозильника.
Относительная влажность воздуха должна быть в пределах 45—75 %. Относительную влажность окружающего воздуха измеряют в одной из точек, где измеряют и окружающую температуру. Относительную влажность следует измерять с точностью ±3 % и по возможности регистрировать. Отклонения напряжения и частоты тока сети от номинальных значений должны быть не более ±2 %.
Теплоэнергетические параметры проверяют в установившемся режиме при закрытых дверях. Для этого холодильник или морозильник должен предварительно проработать в течение соответствующего времени, но не- менее 18 ч. Установившееся состояние считается достигнутым, если значения температуры, измеренной в тех же фазах периодов регулирования в течение 2 ч испытаний, отличаются от конечного значения не более чем на 0,5 К-
Методы испытания холодильников изложены в ГОСТ 16317—76 * Е.
ГЛАВА 2
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ холодильники
Основы теории термоэлектрических устройств
Известно, что если создать замкнутую цепь из разнородных металлов и один из контактов нагреть (охладить), то в этой замкнутой цепи возникает электрический ток. Это явление, открытое немецким ученым Зеебеком в 1821 г., получило название эффекта Зеебека. Эффект объясняется следующим. В материалах электрическая проводимость осуществляется свободными электронами или зарядами, освобожденными от электронов, так называемыми «дырками». Материалы, где проводимость осуществляется электронами, называют материалами с п-проводи- мостью, а дырками —— заряды с р-проводимостью.
Энергия свободных электронов и «дырок» зависит от температуры материала, причем для различных материалов эта энергия при одной и той же температуре будет различная. Если соединить два проводника с различной энергией зарядов, то заряды проводника с большей энергией будут переходить в проводник с меньшей энергией зарядов.
Естественно, вытекает возможность и обратного эффекта: при прохождении тока (зарядов) через границу двух разнородных материалов произойдет нагревание или остывание контакта. Это явление подтвердил французский физик Пельтье в 1834 г. Поглощение теплоты в месте контакта разнородных проводников объясняется также переносом элею трическим током зарядов из вещества, где они имеют низкую энергию, в вещество с более высокой энергией зарядов. Перешедшие заряды повышают свою энергию за счет энергии кристаллической решетки вещества, вызывая поглощение теплоты. В противоположном контакте заряды с высокой энергией передадут свою энергию кристаллической решетке вещества, куда они перешли. В результате этого вещество нагреется.
Возможность создания холодильника на основе эффекта Пельтье была проанализирована Альтёнкирхом с применением различных металлов. Им было показано, что термоэлементы из металлов непригодны для создания холодильников вследствие низкой эффективности.
Эффективность работы термоэлемента Z определяется коэффициентом а термоЭДС, теплопроводностью 九 и удельным сопротивлением р в следующей зависимости:
где у=1/р ——удельная электрическая проводимость.
58
Увеличение концентрации свободных носителей в материале понижает а, но приводит к повышению удельной теплопроводности у, а также теплопроводности 九 за счет повышения электронной составляющей теплопроводности. Следовательно, Z мало для материалов с низкой концентрацией свободных носителей, т. е. для изоляторов, вследствие слишком малого значения у, и для металлов вследствие малого значения а. Наибольшее значение Z имеют полупроводники. Именно это показал в своих трудах акад. А. Ф. Иоффе.
Для получения наибольшего эффекта в паре применяют ветви с различными видами проводимости: электронной с отрицательными значениями ал и дырочной ——с положительными значениями ар. Ветви соединяют в батареи, которые выполняют в виде двух основных конструкций: блочной (рис. 2.1, а) и меандровой (рис. 2.1, б).
В блочной конструкции необходим теплопереход между спаями и основанием теплообменников, который, с одной стороны, должен обладать электроизоляционными свойствами, а с другой,— быть хорошим проводником тепла. В меандровых батареях ребра являются одновременно коммутационными элементами, что упрощает конструкцию батарей.
Термоэлектрические элементы р- и n-типов в бытовых холодильниках, как правило, применяют одного сечения для упрощения массового производства. Однако для получения наибольшего значения Z существует оптимальное отношение сечений ветвей:
где Sp ——площадь сечения элементов p-типа; S” 一 площадь сечения элементов n-типа;九〃 и 九р — теплопроводность ветвей 九-и р-типов.
При различных сечениях ветвей расчеты производят по приведенным сечениям через коэффициент приведения n = Sp/Sn.
Так, приведенная к сечению ветви n-типа теплопроводность
入1пр ^ ^п + 几 ^р-
Удельная электропроводность термоэлемента, приведенная к сечению ветви р-типа,
i/s 孔)+1/日/
где Ор и 0fl — удельные электропроводности ветви р- и п-типов.
лпллллллллгилпллллллллгиРис. 2.1. Основные типы конструкций термобатарей：。一блочная; 6 — меандро- вая； / — ветви термоэлементов; 2 — коммутационные пластины； 3 — теплообменники; 4 — теплопереходРис. 2.1. Основные типы конструкций термобатарей：。一блочная; 6 — меандро- вая； / — ветви термоэлементов; 2 — коммутационные пластины； 3 — теплообменники; 4 — теплопереходтллгитгтгитппгтллгитгтгитппгЛЛ- ЛЛЛ>ЛЛ- ЛЛЛ>TTLT ТПГ 1Г1ГTTLT ТПГ 1Г1Г44
лпллллллллги
лпллллллллги
Рис. 2.1. Основные типы конструкций термобатарей：
。一блочная; 6 — меандро- вая； / — ветви термоэлементов; 2 — коммутационные пластины； 3 — теплообменники; 4 — теплопереход
Рис. 2.1. Основные типы конструкций термобатарей：
。一блочная; 6 — меандро- вая； / — ветви термоэлементов; 2 — коммутационные пластины； 3 — теплообменники; 4 — теплопереход
тллгитгтгитппг
тллгитгтгитппг
ЛЛ- ЛЛЛ>
ЛЛ- ЛЛЛ>
TTLT ТПГ 1Г1Г
TTLT ТПГ 1Г1Г
4
4
Суммарный коэффициент термоЭДС элемента а=\ар\ + \ап\.
Эффективность термоэлемента:
一2-2
a Gnp —
^п р九3R '
где к — теплопроводность термоэлемента; R — электрическое сопротивление термоэлемента.
Теплопроводность термоэлемента
（九九+九九Р） S几（九九+九九Р） S几
（九九+九九Р） S几
（九九+九九Р） S几
где / — длина ветви термоэлемента по направлению движения тока.
Электрическое сопротивление термоэлемента
R =-qО九 рR =-qО九 р[1/(арп) +1/ал] /[1/(арп) +1/ал] /S,S,
R =-q
О九 р
R =-q
О九 р
[1/(арп) +1/ал] /
[1/(арп) +1/ал] /
S,
S,
Уменьшение Z от Zmax из-за отклонения сечения от оптимального п0 можно подсчитать по формуле
JZ Z)《^0一几吓Zmax'几0/
Отклонение а от оптимального а0 уменьшает Z, что можно оценить следующим соотношением:
上寸一z)《0,25伊…。
"max\^0
Отклонение ао на 20 % снижает Z только на 1 %. В зависимости от направления тока через термоэлемент в спае происходит выделение или поглощение теплоты:
Qji№ = aIT,
где /— сила тока; Т— абсолютная температура спая.
Кроме этого, прохождение тока через термоэлемент вызывает появление теплоты, возникающей в результате соударения электронов
Ql『r=[2(}+点)
Теплота, поступающая от горячего спая к холодному в результате теплопроводности материала,
Qt=3=(^+^)at.
Рис. 2.2. Зависимость охлаждения от силы тока:
/ — теплота Джоуля; 2 — эффект Пельте; 3 — режим максимальной холодопроизводительности (АГ = 0); 4 — режим максимальной разности температур; 5 — максимальная разность температур (АГ = АГтах)
Количество теплоты, поглощаемой холодным Qx и горячим Qr спаями для равных сечений ветвей и средних значений апХ (холодопроизводительность) ,можно представить в виде：
Qx = Qn —醬一Qt=&I7\ — »4—竿 АТ;
Qr = Q“+岑一Qr = ^/A + /2-V—孥 AT=Qx+lT,
где Qa；k делится пополам между холодным и горячим спаями.
На горячем спае, как в любой холодильной машине, выделяется теплота, эквивалентная затраченной работе и полезной холодопроизводительности.
Экономичность работы термоэлектрического холодильника оценивается холодильным коэффициентом — холодопроизводительностью, получаемой на единицу затраченной мощности:
Qx 3/Тх — /2 r/2 — 2ASAT〃
Зависимость охлаждения (рис. 2.2) от силы тока (кривая 3) показывает, что при определенной силе тока /опт достигается максимальная холодопроизводительность; с увеличением или уменьшением силы тока холодопроизводительность падает.
Различают три основных режима работы термоэлемента: максимальной холодопроизводительности, максимального холодильного коэффициента (максимальная экономичность) и максимального перепада температур.
С увеличением разности температур спаев начинает изменяться QT, которая не зависит от силы тока, а определяется только разностью температур спаев АТ. Кривая холодопроизводительности поднимается на величину АТ (рис. 2.2, линия 5). Максимальная разность температур будет тогда, когда Qx станет равной нулю (рис. 2.2, кривая 4), В режиме максимальной разности температур [27]
八 /^ i・l = •
max 22Z ，
в режиме максимальной экономичности [5]
Тг (ЗМ+1)
гдегдеM = yr+Z (Гх + Гг)/2.M = yr+Z (Гх + Гг)/2.
где
где
M = yr+Z (Гх + Гг)/2.
M = yr+Z (Гх + Гг)/2.
Методика расчета термоэлементов рассмотрена в ряде работ [5, 20, 23]. Формулы для расчета оптимальных параметров термоэлементов довольно громоздки. Поэтому многие специалисты пользуются номограммами.
Пример расчета, выполненный на основе, номограмм, приведен в работе [20].
Конструкция термоэлектрических устройств
Технология изготовления термоэлектрического материала
Для термоэлектрического охлаждения применяют большое количество материалов, но наибольший эффект получен на сплавах с Bi2Se3 и SbzT^.
По данным [20], лучшим материалом n-типа является сплав 90 мол. % Bi2Te3-|- 10 мол. % Bi2Se3 + 0,13 вес. % Hg2cl с максимальной Z = 3,15-10-3 1 /К. Высокой эффективностью p-типа обладает материал 75 мол. % Sb2Te3 + 25 мол. % Bi2Te3 + 4 вес. % Те+1 вес. % Se с максимальной Z= (3,44-3,5) * 10-3 1 /К-
В работе [5] рассмотрено большое число различных материалов для термоэлектрических устройств. Однако число материалов, применяемых на практике, значительно меньше. Некоторые из них приведены в табл. 2.1.
Термоэлектрические бытовые холодильники используют в диапазоне окружающих температур (20—30) ℃, в котором максимальную эффективность имеют сплавы на основе В12Тез- Поэтому в табл. 2.1 приведены данные именно по этим материалам. Для других температур следует выбирать материалы, приведенные в работе [5].
Механические свойства сплавов В1гТез монокристаллических образцов определяются их пластинчатой структурой, из-за чего они легко расслаиваются. Поликристаллы этим недостатком не обладают, так как менее анизотропны.
Существуют в основном два способа получения термоэлектрического материала: метод прессования и метод кристаллизации из расплава.
Метод прессования. Термоэлектрический материал получают в результате холодного и горячего прессования. При холодном прессовании материал размалывают в шаровых мельницах, брикетируют в холодной пресс-форме, а затем спекают в вакууме или в среде инертного газа. При горячем прессовании материал спекают в разогретой пресс- форме, а затем образцы дополнительно отжигают.
Плотность образцов, полученных в результате холодного прессования, близкая к плотности монокристалла, достигается под давлением (5—6) -104 МПа при температуре 380—400 ℃.
Иногда после прессования применяют экструзию, заключающуюся в продавливании заготовки из термоэлектрического материала через 62
2.1. Свойства термоэлектрических материалов
Материал, легирующие добавки
w J
Термоэлектрические свойства
乏
N
I CQ
a
7
$
Bi2Te3 (85%) + Bi2Se3 (15%)
n
——
7,5
20
170-10~6
1000
12.10-3
3-10-3
Bi2Te3 (75%) + Bi2Se3 (25%), легированный CuBr, AgJ
n
620
7,6
27
150-10~6
1660
20-10-3
1,9・10~з
Bi2Te3 (80%) + Bi2Se3 (20 %), легированный CuBr
n
620
7,6
27
125」。-$
1800
9,1 JOT
1,2-IO"3
Bi2Te3 (80%) + Sb2Te3 (20%)
p
20
160-10~6
1500
14-10-3
2,8-IO'3
Bi2Te3 (20%) + Sb2Te3 (80%), легированный Те (6%)
Bi2Te3 (30%) + Sb2Te3 (70 %), легированный J (0,1 %)
p
——
27
174-10~6
1540
16,4-10~3
2,l-10'3
p
——
—
20
195-10'6
1000
6-10"3
1,5-10-3
матрицу, получая тем самым необходимые формы и размеры при высокой производительности. Однако в экструдированном материале повышается неоднородность структуры по сечению прутка. Структура прутка на краю зависит от механического взаимодействия материала со стенками канала матрицы, дополнительного нагревания прутка в результате трения, создающего перепад температуры по сечению. В связи с этим структура поверхностного слоя отличается от структуры центральной части. '
Предел прочности в экструдированных материалах выше, чем в прессованных и термообработанных. Что же касается термоэлектрической эффективности, то она ниже эффективности материала, полученного методом кристаллизации из расплава.
Метод кристаллизации из расплава. Этот метод заключается в том, что сначала материал синтезируют, сплавляя в вакууме порядка 0,01—0,0001 МПа исходные компоненты в ампуле (контейнере) из кварца. Создание вакуума необходимо для исключения влияния кислорода воздуха на синтезируемый материал. Общее содержание посторонних примесей не должно превышать 0,001 %.
Дальнейшая направленная кристаллизация материала осуществляется различными методами.
Метод Бриджмена. Ампула (контейнер) с кристаллизирующимся веществом перемещается в печи из верхней области с температурой, превышающей температуру плавления вещества, в нижнюю зону, температура которой ниже температуры плавления. Перепад температуры
63
в печи, определяющий перепад температуры в области кристаллизации при выращивании материалов на основе В1гТез, лежит в пределах от десятков до сотен градусов.
По методу Стокбаргера печь может состоять из двух камер, разделенных экраном.
Зонная плавка. При горизонтальной зонной плавке вакуумированная ампула с синтезированным веществом помещается в печь, состоящую из трех кольцевых нагревателей. Расположение нагревателей и их мощность выбирают так, чтобы обеспечить равномерный нагрев ампулы до температуры около 500 ℃ и создать узкую расплавленную зону. Равномерный нагрев ампулы необходим для исключения конденсации летучих компонентов. Для этого ампулу, с обрабатываемым слитком передвигают вдоль зоны расплава. Основным преимуществом зонной плавки является возможность получения материала с высокой термоэлектрической, эффективностью.
Технология изготовления термоэлектрического материала включает следующие этапы: приготовление и подготовка ампул, подготовка шихты, синтез материала, загрузка материала в ампулу, выращивание материала.
Ампулы изготовляют из синтетического кварца. Запайка ампул производится высокотемпературным кислородно-пропан-бутановым пламенем, резка осуществляется алмазным диском'. После изготовления ампулы травят смесью соляной и азотной кислот, а промывают дистиллированной водой. Чтобы исключить растрескивание ампул при выращивании материала, внутренние их поверхности покрывают слоем графита. Графитизация ампул осуществляется в результате разложения ацетона при иагреве его до температуры 700—800 ℃ без доступа воздуха.
Подготовка шихты включает дробление и составление заданных пропорций составляющих компонентов. Компоненты загружают в ампулу, откачивают воздух до остаточного давления 0,0001 МПа и запаивают.
Синтез термоэлектрического материала проводят в печи при температуре 700 ℃ в течение 3——5 ч. После синтеза материал дробят и снова загружают в ампулы для последующей перекристаллизации (выращивания) .Установка для выращивания должна обеспечивать ширину расплавленной зоны 40——50 мм с перепадом температуры в зоне кристаллизации примерно 100 К/см.
Зонная перекристаллизация осуществляется в два этапа: подготовительный (проход расплавленной зоны по слитку сверху вниз) и ростовый (движение зоны снизу вверх).
Подготовительный этап необходим для исключения растрескивания ампул вследствие теплового расширения выращиваемого материала. Подготовительный проход ведется со скоростью 4,6 см/ч, ростовый проход для материала n-типа ——2,7 см/ч, а для материала р-типа 4,6 см/ч. Затем материалы извлекают из ампул и разрезают на электроискровом станке или алмазным диском, обеспечивая минимальный расход материала при заданных параметрах ветвей.
2.22 Способы изготовления термоэлектрических батарей
Сборка ветвей п- и p-типов в термоэлемент. Сборку производят в два этапа. Сначала собирают изрезанные бруски / (рис. 2.3) материала в блок. Затем в специальной оснастке блок заливают связывающим веществом, например эпоксидной смолой. Можно рекомендовать способ сборки через бумагу 2, пропитанную эпоксидной смолой, с последующей полимеризацией в течение 3 ч при температуре 80 ℃. Затем блок разрезают по линиям 3 на таблетки, готовые для коммутации.
Коммутация термоэлементов. Соединение ветвей в термоэлемент производится через коммутационные пластины из материала с высокой, тепло- и электропроводностью. Наиболее распространенный способ коммутации — пайка предварительно залуженных ветвей и пластин. Полупроводник покрывают припоем методом погружения с применением специальных флюсов. Иногда коммутацию производят с помощью амальгам. Амальгаму наносят на соединенные поверхности, которые затем прижимают и выдерживают несколько часов в нормальных условиях.
Соединение термоэлементов в батарею. Термоэлементы соединяют в батареи так, чтобы все холодные спаи были с одной стороны, а горячие —с другой. Термоэлектрические батареи можно собирать с использованием технологии напыления тонких пленок. На подложку электроизоляционного материала с высокой теплопроводностью напыляется проводящий слой нужной конфигурации. Затем производится спай известными способами. Для изготовления батарей с общим основанием и электроизоляционной прослойкой можно рекомендовать и тол- стопленочную технологию；
Контроль качества термоэлектрического материала. Методы контроля достаточно хорошо изложены в литературе. Библиография этих работ приведена в работе [5]. Отметим только, что при серийном производстве термоэлектрических холодильников применяют специальные стенды, позволяющие измерить основные параметры: сопротивление термоэлектрического модуля по силе переменного тока; максимальный перепад температур между гранями модуля при заданных силе тока, напряжении и температуре горячей грани; холодопроизводительность модуля при заданных силе тока, температурах горячих и холодных граней и тепловой нагрузке. Кроме того, перед сборкой
измеряют геометрические размеры, иеплоскост- ность и непараллельность граней модуля. В собранном холодном агрегате при заданных силе тока, поступающего через модуль, и температуре горячей стороны спая измеряют падение напряжения на модуле (батарее) и разность температур холодной и горячей сторон спая.Рис. 2.3. Блок термоэлектрических брусков:/ — бруски термоэлектрического материала; 2 — бумага, пропитанная эпоксидным клеем; 3 — линии разрезаJ LI U U U L□ □ □ □ □匚旷 口 口口口 □匚黔///2измеряют геометрические размеры, иеплоскост- ность и непараллельность граней модуля. В собранном холодном агрегате при заданных силе тока, поступающего через модуль, и температуре горячей стороны спая измеряют падение напряжения на модуле (батарее) и разность температур холодной и горячей сторон спая.Рис. 2.3. Блок термоэлектрических брусков:/ — бруски термоэлектрического материала; 2 — бумага, пропитанная эпоксидным клеем; 3 — линии разрезаJ LI U U U L□ □ □ □ □匚旷 口 口口口 □匚黔///23 Зак. 4213 Зак. 421
измеряют геометрические размеры, иеплоскост- ность и непараллельность граней модуля. В собранном холодном агрегате при заданных силе тока, поступающего через модуль, и температуре горячей стороны спая измеряют падение напряжения на модуле (батарее) и разность температур холодной и горячей сторон спая.
Рис. 2.3. Блок термоэлектрических брусков:
/ — бруски термоэлектрического материала; 2 — бумага, пропитанная эпоксидным клеем; 3 — линии разреза
J LI U U U L
□ □ □ □ □匚旷 口 口口口 □匚黔
//
/2
измеряют геометрические размеры, иеплоскост- ность и непараллельность граней модуля. В собранном холодном агрегате при заданных силе тока, поступающего через модуль, и температуре горячей стороны спая измеряют падение напряжения на модуле (батарее) и разность температур холодной и горячей сторон спая.
Рис. 2.3. Блок термоэлектрических брусков:
/ — бруски термоэлектрического материала; 2 — бумага, пропитанная эпоксидным клеем; 3 — линии разреза
J LI U U U L
□ □ □ □ □匚旷 口 口口口 □匚黔
//
/2
3 Зак. 421
3 Зак. 421
Конструкции термоэлектрических холодильников
Автомобильные холодильники
Получение термоэлектрических элементов достаточно высокой добротности привело к обращению изготовителей бытовых холодильников к термоэлектрическим холодильным агрегатам. Были сделаны попытки создать бытовые холодильники большого объема (100—150 дм') с морозильным отделением и без него, но они не выдержали конкуренции с компрессионными и абсорбционными холодильниками в части энергопотребления. При объеме 120—140 дм3 холодильник с термоэлектрическим материалом высокой добротности потребляет в 3 раза больше электроэнергии, чем компрессионный.
В то же время наряду с тенденцией к увеличению объема домашних холодильников появился спрос на холодильники небольших объемов, в том числе для эксплуатации на транспорте. Эти холодильники должны быть небольшого объема, работать в условиях транспортной тряски при напряжении 12 В или 24 В. В этих условиях термоэлектрические холодильники не имеют конкурентов.
Следует учесть, что продукты в транспортных холодильниках хранятся недолго. Это позволяет повысить температуру до 8—10 ℃ и при окружающей температуре 30—32 ℃ перепад температур должен быть 25—27 ℃. Это обстоятельство существенно, так как с уменьшением разности температур холодопроизводительность термоэлектрических агрегатов увеличивается больше, чем у компрессионных и особенно абсорбционных. Учитывая это, а также преимущества термоэлектрических холодильников по надежности, уровню звука, удельной материалоемкости, становится очевидным, что целесообразно создавать термоэлектрические холодильники только малых объемов (до 40——50 дм3).
При ■ разработке автомобильных холодильников следует обеспечить быстрый выход на режим холодильника при питании от генератора автомобиля и длительное поддержание низкой температуры на стоянках, когда расход электроэнергии ограничен емкостью аккумулятора. Естественно, что при потреблении тока силой 2—4 А автомобиль на стоянке может проработать 4—5 ч. При включении питания через батарею будет поступать большой теплоприток, особенно в конструкциях с естественно-контактным теплообменником на горячих спаях.
В холодильнике с принудительной циркуляцией воздуха при отключении питания батарей и вентиляторов возникает достаточно большое термическое сопротивление теплообмену как у горячих, так и у холодных спаев. Больше того, в холодильниках с принудительным охлаждением возможно вынесение термобатареи за пределы термостата, что при отключении питания практически не увеличивает теплоприток в холодильную камеру. Однако эти холодильники имеют большие размеры и потребление электроэнергии, а также уменьшенную надежность в результате появления движущихся элементов (двигателя вентилятора) .Кроме того, увеличивается уровень звука.
Несмотря на указанные недостатки практически все фирмы выпускают автомобильные холодильники с принудительной циркуляцией. 66 ，
В СССР серийно выпускается автомобильный холодильник ХАТЭ-12М с искусственным охлаждением пластин радиатора вентилятором. В вентиляторе центробежного типа применен двигатель МЭ-237 или МЭ-233, на одном конце которого установлена крыльчатка охлаждения радиатора, а на другом — крыльчатка для перемешивания воздуха в холодильной камере. Термоэлектрическая батарея состоит из 75 элементов размером 3X3X7 мм, изготовленных методом прессования. В холодильнике имеется два режима работы： основной и вспомогательный. В основном режиме на термобатарею подается напряжение 12 В, во вспомогательном последовательно с батареей подключается гасящее сопротивление, что уменьшает силу потребляемого тока примерно в 2 раза.
Готовится к выпуску новое поколение термоэлектрических холодильников. Отличительной особенностью их является применение термобатарей, изготовленных из синтезированного материала, полученного методом кристаллизации из расплава. Направленная кристаллизация проводится методом зонной плавки. Такая технология позволила создать ряд термоэлектрических холодильников со сниженным потреблением электроэнергии (табл. 2.2). Внешний вид холодильников показан на рис. 2.4 (ОСТ 27-56-572—87).
Холодильники работают как от постоянного тока (П), так и от постоянного и переменного (К — комбинированное питание). Управление режимами работы может быть ручным (Р), полуавтоматическим (ПА) и автоматическим (А). Номинальный объем холодильников кратен условному модулю объемом 1,5 дм3, размеры — 80X80X240 мм.
2.2. Техническая характеристика термоэлектрических холодильников параметрического ряда
Показатель
Общий объем холодильной камеры, дм3
1,54
3,1
6,2
9,2
13,8
18,4
Перепад температур, ℃ (не меиее) в ре-
жимах:
основном
26
26
26
26
26
26
вспомогательном
—
—
20
20
—
—
подогрева
30
30
30
30
—
——
Время выхода иа основной режим при
120
120
120
120
120
120
перепаде температур 26 ℃, мии
Потребляемая мощность, Вт, в режимах:
основном
20
30
40
60
80
150
вспомогательном
10
15
15
30
40
50
резервном
5
5
10
10
10
20
подогрева
20
30
40
——
—
—
Размеры виутреиией камеры, мм:
высота
240
240
240
240
240
240
длина
80
160
160
240
240
320
глубина
80
80
160
460
240
240
Рис. 2.4. Термоэлектрические холодильники параметрического ряда：Рис. 2.4. Термоэлектрические холодильники параметрического ряда：
Рис. 2.4. Термоэлектрические холодильники параметрического ряда：
Рис. 2.4. Термоэлектрические холодильники параметрического ряда：
а — ХТЭП-1,5; б - ХТЭП-3,1; 8 — ХТЭП-6,2; а — ХТЭП-7,7 ； д — ХТЭП-9,2； е — ХТЭП-13,8; ж — ХТЭП-18,4； / — условная схема расположения модулей в объеме холодильника (/—модуль; 2—— термоэлектрический холодильный агрегат); 〃 一внешний вид холодильника
Объем холодильной камеры соответствует одному из значений ряда: 1,5; 3,1; 6,2; 9,2; 13,8 и 18,4 дм3.
Режимами работы холодильников являются основной, вспомогательный, резервный и подогрева. В холодильниках имеется не менее двух из перечисленных режимов, одним из них должен быть основной. Холодильник ХТЭП-18А имеет устройство, сигнализирующее о разряде аккумуляторной батареи, а также устройство, отключающее батарею при разряде ее ниже допустимого уровня. В качестве теплоизоляции применен пенополиуретан. 、
Так как конструкции холодильных агрегатов идентичны, ограничимся описанием агрегата холодильника ХТЭП-13,8. Радиатор состоит из ребер и пластин, скрепленных между собой трубками с последующей их развальцовкой. Съем тепла производится принудительной конвекцией путем продувания воздуха между ребрами от вентилятора. 68
Термоэлектрическая батарея состоит из пяти модулей и установлена между металлической плитой и радиатором. Каждый модуль состоит из 34 термоэлементов с числом ветвей 68. В холодильном агрегате модули соединены электрически последовательно. Термоэлектрический агрегат крепится к камере и. закрывается крышкой с окнами для циркуляции воздуха. Имеется место для хранения шнура. В холодильную камеру вкладывается ложемент для хранения бутылок. Наработка на отказ холодильника не менее 1000 ч, средний ресурс 5000 ч. Средняя суммарная трудоемкость ремонта не более 0,4 чел. -ч.
Транспортные воздухоохладители
Охлаждение воздуха в кабинах водителей автомобилей, тракторов, комбайнов значительно повышает производительность их труда. Многие зарубежные фирмы выпускают транспортные воздухоохладители. Так, фирма «Техас Инструменте» (Техас Instruments, США) выпускает термоэлектрический кондиционер для автобусов, в Японии выпускается кондиционер холодопроизводительностью 800——900 Вт для легковых автомобилей.
В СССР разработаны воздухоохл а дител и для тракторов холодопроизводительностью 130 Вт с подачей охлаждаемого воздуха 40— 50 м3/ч. Перепад температур в кабине относительно окружающей среды по медицинским требованиям не должен превышать 10 ℃. Питание воздухоохладителя производится электрическим током силой 25 А, напряжением 12 В. Для тракторов разработан воздухоохладитель холодопроизводительностью 350 Вт при потребляемой мощности 500 Вт.
Разработан прибор микроклимата для охлаждения и подогрева воздуха в салоне автомобиля «Запорожец». Так как в автомобиле «Запорожец» воздушное охлаждение, то для обогрева салона в зимнее время применен бензиновый обогреватель ——устройство довольно сложное и пожароопасное. Использование термоэлектрического прибора, работающего в двух режимах (охлаждение — нагрев), позволяет значительно улучшить комфортность условий работы водителя. Для питания воздухоохладителя (рис. 2.5) на двигателе автомобиля установлен дополнительный генератор Г-250. Прибор микроклимата размерами 200X420X300 мм и массой
20 кг располагают в багажнике автомобиля. В приборе две термобатареи, каждая из которых включает 23 платы. Плата состоит из рамки и помещенных в нее термоэлементов, которые
Рис. 2.5. Автомобильный воздухоохладитель:
5 — вентиляторы; 2 — термобатарея; 3 — контейнер; 4 — крышка; 6 — электродвигатели
припаяны к 32 радиаторам. Все холодные и горячие спаи обращены в противоположные стороны. Для циркуляции воздуха применены два радиальных вентилятора.
Испытания прибора показали, что для снижения температуры в салоне на 8——10 ℃ относительно окружающей среды необходима холодопроизводительность 800——1000 Вт. В том числе на компенсацию солнечной радиации 180 Вт, теплопритоков 500 Вт, тепловыделений четырьмя пассажирами 220 Вт. Время выхода на режим 5—7 мин.
Следует отметить, что сделана попытка вторичного использования охлаждаемого воздуха (режим рециркуляции). Однако при длительном использовании этого режима затруднялось дыхание пассажиров, наблюдалось потовыделение, хотя температура в салоне понижалась. При полной циркуляции воздуха самочувствие пассажиров значительно улучшалось.
Льдогенераторы и охладители жидкостей
Льдогенераторы предназначены для приготовления пищевого льда. Фирма «Норге Див» (Norge Div, США) выпускает термоэлектрические генераторы, производящие 18 см3 за 6 ч.
В СССР завод «Биофизприбор» выпускает льдогенератор, состоящий из 8 батарей, в каждой ——19 термоэлементов. При силе тока 28 А и напряжении 4,5 В за 20——30 мин можно получить 250 г льда. Теплоотвод от горячих спаев осуществляется проточной водой. Расход воды 120 л/ч. Для обеспечения съема льда кратковременно подается ток обратной полярности.
Выпускаются разнообразные термоэлектрические охладители жидкостей. Это охладители бутылок, детского питания (имеют режим подогрева и охлаждения).
Охладитель воды (рис. 2.6), устанавливаемый на самолетах, состоит из корпуса 7 со съемной крышкой, резервуара 3 для жидкости с подводящими 2 и отводящими 7 патрубками, термоэлектрической батареи 8, «горячих» радиаторов 4, вентилятора 6 и системы управления 5.
Резервуар для жидкости цилиндрической формы представляет собой тонкостенную трубу из коррозионно-стойкой стали. От отводящего штуцера внутрь резервуара уходит трубка, которая на 5 мм короче длины резервуара. Рабочее положение водоохладителя ——вертикальное по оси трубы резервуара. Вода, поступая в резервуар, заполняет его. Когда уровень воды достигает верхнего края внутренней трубки, происходит слив воды в эту трубку, а далее в отводящий патрубок.
По высоте резервуара на противоположных образующих цилиндра размещены модули термоэлектрической батареи сечением 3x3 мм и высотой 4 мм. В термоэлектрической батарее 400 термоэлементов, которые собраны в 6 модулей. Между термобатареей и резервуаром расположена теплопроводящая переходная пластина. «Горячие» радиаторы пластинчатые. Съем теплоты осуществляется вынужденной конвекцией осевым электровентилятором ЭВ-0,7-1640. Электронное устрой- 70 "
Рис. 2.6. Самолетный охладитель воды
ство поддерживает на выходе температуру 10土 3℃ при температуре воды на выходе не более 50 ℃. Производительность охладителя 3 л/ч. Холодопроизводительность батареи 85 Вт, потребляемая мощность 270 Вт, сила потребляемого тока 8 А.
Особенности конструирования, ремонта и эксплуатации термоэлектрических холодильников
Способы теплообмена батарей с внешней средой были описаны выше. Следует отметить, что при естественном теплообмене ребра нельзя располагать слишком тесно вследствие ухудшения теплопередачи. При искусственной конвекции ребра можно располагать с небольшими зазорами, что позволяет увеличить общую поверхность теплоотдачи. Наиболее эффективен съем тепла промежуточным теплоносителем, например водой. При этом оребрение требуется очень небольшое или даже можно обеспечить съем теплоты без оребрения. Для увеличения теплоотдачи на оребрения целесообразно наносить покрытия с большой степенью черноты.
В качестве теплоизоляции применен пенополистирол или пенополиуретан.
Более качественную теплоизоляцию можно получить, применяя вакуумированные сосуды с двойными стенками (типа сосуда Дьюра). При использовании металлических сосудов необходимо применять поглотитель (силикагель, цеолиты), который располагается на низкотемпературной стенке и поглощает газы, выделяющиеся из стенок и проникающие внутрь сосуда в результате диффузии стенок.
Наружные поверхности, температура которых ниже температуры окружающей среды, должны теплоизолироваться. Детали, для которых недопустимо увлажнение, загерметизированы.
Охлаждение объектов небольших размеров возможно путем закрепления их непосредственно на коммутационных пластинах холодных спаев термобатареи.
Для питания термоэлектрических батарей используют постоянный ток с малым уровнем пульсации. Для этого применяют сглаживающие фильтры. Наиболее выгодны с точки зрения КПД выпрямители с выводом нулевой точки вторичной обмотки трансформатора.
При эксплуатации термоэлектрических холодильников следует придерживаться следующих рекомендаций.
Размещать холодильник в ногах пассажиров, сидящих на переднем и заднем сидениях. При установке холодильника на верхнем багажнике автомобиля встречный поток воздуха должен совпадать с направлением потока, создаваемого вентилятором холодильника. В заднем багажнике размещать холодильник не рекомендуется.
При работе холодильника на стоянке от аккумуляторной батареи и при температуре окружающей среды ниже 20 ℃ рекомендуется переключать холодильник во вспомогательный режим.
В холодильник целесообразно закладывать продукты предварительно охлажденными.
Не эксплуатировать холодильник вблизи источников тепла и под действием прямых солнечных лучей.
Периодически мыть камеры холодильника мыльной влажной тканью и протирать насухо. Не допускается применение порошков, паст и щелочей.
При работе холодильника на дне камеры образуются капли воды (конденсат), которые периодически необходимо вытирать.
Возможные неисправности холодильников приведены в табл. 2.3.
2.3. Возможные неисправности термоэлектрических холодильников и способы их устранения
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
Холодильник не работает
Холодильник в режимах охлаждения нагревается
При работе холодильника не работает вентилятор
Отсутствие напряжения питания
Нарушена полярность источника питания
Неисправен электродвигатель
Полости вентилятора заклинило на корпус
Найти обрыв цепи пита* ния и устранить его Поменять местами провода в штекере или в розетке питания
Заменить электродвигатель
Устранить заклинивание
ГЛАВА 3
БЕЛЬЕОБРАБАТЫВАЮЩИЕ И ПОСУДОМОЕЧНЫЕ МАШИНЫ
Стиральные машины
Загрязнение и стирка текстильных материалов
Стирка тканей представляет собой комплекс тепловых и механических воздействий на загрязненную ткань с помощью моющих средств и удаление загрязнения моющими и ополаскивающими растворами. Так как в процессе стирки участвуют ткани, загрязнители и моющие средства, рассмотрим их физические и химические свойства.
Ткани. В промышленно развитых странах умеренного климата из общего количества потребляемых текстильных материалов на одежду расходуется 35—40 %, а на хозяйственные потребности (спальное белье, полотенца, скатерти и др.) — 20—25 %.
В настоящее время используют ткани трех типов: натуральные, химические и смешанные.
* Материалы для натуральных тканей образуются в природе (хлопок, лен, шерсть, шелк), химические (искусственные и синтетические) изготовляются промышленностью на основе физико-химических процессов (капрон, вискоза, ацетат, дедерон и др.), смешанные ткани в своем составе имеют определенный процент натуральных волокон..
'Объем производства тканей на основе химических волокон резко увеличивается. Так, еще в 1980 г. натуральных тканей промышленностью было выпущено 51 %, а химических 49%. К 2000 г. предполагается, что натуральных тканей будет только 35%, а химических —— 65 %, из них нетканных материалов — 20 %. По данным зарубежных специалистов, к 2000 г. натуральные ткани составят 26 %, а химические и смешанные — 74 %.
Для рассмотрения процессов стирки введем некоторые определения.
Отстирываемость определяется путем сравнения белизны исходной ткани с загрязненной и стиранной. Белизна определяется коэффициентом отражения синего спектра света от испытываемого образца ткани. Измерение производят лейкометром. Отстирываемость (в %) определяют по формуле
5c 一邑
一
где 5c — белизна (отражательная способность) искусственно загрязненного образца после стирки; 5з ——белизна загрязненной ткани; 5H ——белизна ткани в исходном состоянии.
Потеря прочности ткани (в %) показывает, на сколько уменьшилась прочность ткани на разрыв после 20 стирок：
〃=〃=〃н — Пс〃н — Пс100,100,
〃=
〃=
〃н — Пс
〃н — Пс
100,
100,
где /У”——прочность исходных образцов (среднеарифметическое значение); /7С — прочность стиранной ткани.
Остаточная нлажность (в %) определяется количеством воды в ткани, оставшейся после отжима：
(3.1)(3.1)5上用产畋
(3.1)
(3.1)
где 俏| ——масса сухого белья； т2 ——масса белья после отжима.
Эффектинность полоскания (в мг-экв/л) определяется щелочностью воды грсле последнего полоскания относительно водопроводной воды и выражается формулой
A = М2 — Mi,
где' М2 — щелочность воды после последнего полоскания; Mi ——щелочность водопроводной воды.
Способность материалов поглощать воду оценивается водопогло- щаемостью, водоемкостью и капиллярностью.
Водопоглощаемость (в %) характеризуется количеством поглощенной воды при полном погружении материала в воду:
где тв ——масса образца после замачивания; т — начальная масса.
Водоемкость (намокаемость) (в г/м2) материала выражает количество поглощенной воды в г в пересчете на 1 м2:
где 尸一площадь замоченного образца.
Капиллярность ткани характеризуют высотой /г, на которую поднимается влага через определенное время.
Практика показала, что хлопчатобумажная ткань загрязняется быстрее, чем льняная, а отстирывается значительно труднее. Шерстяные ткани более склонны к загрязнению, так как имеют крупнопористую структуру.. Кроме того, имеющиеся в шерсти химические группы СО——NH вызывают притяжение загрязнений. Синтетические материалы, будучи хорошим диэлектриком, обладают способностью накапливать электрический заряд, усиленно притягивают загрязнение.
Свойства тканей можно разделить на три группы： механические (прочность, удлинение, эластичность, сминаемость, склонность к изнашиванию); гигиенические (воздухопроницаемость, зольность) ； физические (усадка, легкость очистки, плотность, гигроскопичность, белизна, тепловые свойства).‘
Шерстяные ткани, мягкие, эластичные, имеют хорошие гигиенические показатели. Однако при нагревании до 100—105 ℃ шерстяные ткани разрушаются. Стирать шерстяные ткани рекомендуется при температуре не выше 50 ℃, а отжимать в «деликатных» режимах. Аналогично должна быть ограничена температура сушки шерстяных тканей.
Из этого примера видно, что важной характеристикой ткаии является теплоустойчивость.
Теплоустойчивость материала оценивается максимальной температурой, выше
Рис. 3.1. Снижение прочности хлопчатобумажной ткаии при нагревеРис. 3.1. Снижение прочности хлопчатобумажной ткаии при нагревекоторой начинается ухудшение свойств материалов, препятствующее их использованию. Например, нагревание хлопчатобумажной ткани в течение 1 ч приводит к уменьшению ее прочности (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Снижение прочности хлопчатобумажной ткаии при нагреве
Рис. 3.1. Снижение прочности хлопчатобумажной ткаии при нагреве
Изделия из искусственного волокна (вискоза, ацетатный шелк и др.) обладают устойчивостью к температуре 110——120 ℃, рекомендуемая температура их сушки 60 ℃.
Следует отметить, что синтетические ткаии (капрон, лавсан) устой
чивы к истиранию. Некоторые химические материалы теряют прочность в мокром состоянии (вискоза, ацетат) до 40 %. Натуральные волокна, такие как шерсть, натуральный шелк, в мокром состоянии теряют прочность, а хлопок наоборот становится прочнее.
Потеря прочности мокрой ткани из химических волокон тем больше, чем выше гигроскопичность ткани. Поэтому следует избегать механических воздействий иа ткань как во время стирки, так и при сушке. Как показала практика, в мокром состоянии, льняная ткань больше склонна к изнашиванию, обусловленному трением, чем хлопчатобумаж
ная. В то же время в сухом состоянии льняная ткань лучше противостоит изнашиванию, чем хлопчатобумажная. Характеристика теплостойкости некоторых видов тканей приведена в табл. 3.1.
Некоторые стиральные машины включают в цикл обработки белья сушку ткани. Поэтому знание тепловых свойств тканей необходимо
3.1. Теплостойкость тканевых волокон
Волокно
Температура, ℃
разложения
потерн прочности
размягчения
плавления
Хлопок
150
120
Лен
—
120
—
Шерсть
170—180
—
—
—
Натуральный шелк
150—170
—
—
—
Вискоза
180—200
120—130
—
Ацетат
95—105
95—105
200
200
Полиэфир
——
160—170
200—240
250
для оптимизации процесса сушки, а также при разработке сушильных машин.*
При сушке ткань обдувается потоком нагретого воздуха. Количество теплоты Qi, проходящее из среды с температурой t\ в среду с температурой /2 через изолирующий слой толщины b и площадью F за время Т,
Qi=[(/i-/2)/h] m,
где 九一теплопроводность, Вт/(м-К).
Теплопроводность [Bt/(m-K)J характеризует, какое количество теплоты проходит через материал толщиной 1 м, площадью 1 м2, в течение 1 ч при разности температур в 1°:
-(/1-/2)FT *
Так как текстильные материалы имеют различную толщину, то вводят коэффициент теплопередачи [Вт/(м2-К)]：
九 Q
ь (/1-/2) FT ■
Для некоторых материалов значения 九 приведены ниже: вода —— 0,50, воздух — 0,02, шерсть — 0,03, шелк — 0,04, лен — 0,04, хлопок — 0,05.
Поскольку текстильные материалы имеют пористое строение с воздушными прослойками между отдельными волокнами и нитями, их тепловое сопротивление мало зависит не столько от вида волокон, сколько от их строения (пористости). Следует знать, что теплопроводность воздуха меньше теплопроводности волокон. Если поры мелкие и «задерживают» воздух, то тепловое сопротивление таких материалов высокое, т. е. материал является ячеечной структурой для хранения теплоизолирующего воздуха. Если поры крупные и сквозные, то они не препятствуют свободному перемещению воздуха и теплоизолирующие свойства материала ухудшаются.
Теплоемкость влажной ткани, содержащей 1 кг сухой ткани,
Свлт = Ст + 0,01В,
где Ст — теплоемкость сухой ткани, в расчетах принимаются Ст = 0,33 кДж/ (кг*К); В — влажность ткани (масса воды, приходящаяся на единицу массы абсолютно сухой ткани), %.
Бытовые загрязнения. В состав бытовых загрязнений тканей входят следующие основные компоненты： вещества, растворимые в воде и легкоудаляемые с волокон; вещества, растворимые в воде и активно оседающие на волокно; белковые и жировые вещества, а также неорганические пигменты.
Основными растворимыми веществами, не имеющими сродства к волокну, являются поваренная соль, мочевина (выделяется, в основном, из пота). Они удаляются из ткани относительно легко водой прн невысокой температуре 50—70 ℃.
76
Веществами, растворимыми в воде и имеющими сродство к волокну, являются красящие вещества: чернила, кофе, чай, соки, вино и др. Эти вещества прочно связываются с волокном и удаление их производится путем химической отбелки (синтетическими моющими средствами, отбеливающими средствами).
Белковые вещества вследствие их набухания в щелочной и горячей среде моющего раствора удаляются с ткани легко, но требуют весьма продолжительного воздействия. Исключение представляет кровь, которая удаляется сравнительно трудно. Но в последнее время созданы синтетические моющие средства (СМС) с включением протеолитической энзимы, активно действующие на кровь. Жировые и пигментные загрязнения удаляются воздействием СМС, так как гидрофилизация и удаление их возможно благодаря поверхностной активности моющего раствора.
Самым «тяжелым» пигментом для удаления является сажа. К тому же это самый распространенный пигмент, особенно в границах города. Уникальная его способность заключается в том, что удаление возможно только при строгом соблюдении технологии стирки, в противном случае сажа подвергается сильному диспергированию и вторичному осаждению на волокне, что приводит к необратимому посерению ткани. Но основные компоненты уличной пыли ——это неогранические карбонаты (до 20 %), силикаты (до 40 %) и жиры (до 10 %).
Жировые загрязнения могут быть животного или растительного происхождения или минеральными маслами. Основной состав кожножировых загрязнений составляют глицериды жирных кислот и около 40—45 % холестерин и его соединения. Воротнички из хлопчатобумажной ткани могут удерживать до 1,2% кожных выделений. Окисление этих веществ приводит к увеличению прочности их связи с материалом и усилению интенсивности окраски загрязнения. Загрязнения, содержащие красители, удерживаются в материале в результате глубокого проникновения тонкоднсперсных частиц пигмента и адсорбции растворимых красителей.
На повышении степени загрязнения сказываются диэлектрические свойства материала. Если ткань обладает высоким объемным сопротивлением, то возникшие при тренни заряды не стекают, а притягивают пыль из окружающей среды. В меньшей степени это также свойственно хлопку в сухом состоянии. В то же время жировые отложения проникают в синтетические материалы менее активно, чем в хлопчатобумажные. Можно установить четыре группы видов связи загрязнений с тканью: включение макрочастиц между волокнами ткани; включение макрочастиц в дефектные участки структуры поверхности волокна (трещины, царапины) ； удержание инородного вещества сорбционными силами благодаря энергии межмолекулярного (Ван-дер-Ваальса) или электростатического взаимодействия; химическое взаимодействие загрязнителя и волокна.
Эти особенности загрязнений определяют режим обработки тканей, выбор моющих средств, температуры и степени механического воздействия при стирке.
Моющие средства. Моющий процесс можно свести к следующим основным стадиям: Положительная адсорбция моющих средств иа границе раздела загрязнение ——моющий раствор； смачивание ткани и загрязнений; отделение загрязнений от волокна; диспергирование и эмульгирование загрязнений в моющем растворе; стабилизация дисперсий.
Положительной адсорбцией называют накопление одного вещества на поверхности другого. Вещества, положительно адсорбирующиеся, называются поверхностно-активными (ПАВ). Физика явления заключается в уменьшении поверхностного натяжения на границе раздела двух сред и проникновении моющего раствора между тканью и загрязнением. Далее с помощью механического воздействия грязь удаляется с ткани, дробится, а образовавшиеся частицы окружаются гидрофильным адсорбционным слоем ПАВ. Молекулы ПАВ проникают также в микротрещины загрязнений и разрушают их вследствие расклинивающего эффекта тонких абсорбционных слоев. Кроме того, большинство обычных загрязнений при р〃> 5 заряжается отрицательно и отталкивается от ткани. В процессе стирки электростатическое поле и гидрофильный слой препятствуют сближению частиц загрязнений и осаждению их на ткань.
При разработке технологического процесса стирки необходимо учитывать, что активность моющего средства зависит от жесткости воды, природы ПАВ, вида ткани и др.
Под смачиванием понимают вытеснение жидкой фазой какой-либо другой фазы из твердого или жидкого тела. Диспергирование ——процесс дробления пигментов и удержания их в жидкой фазе. Эмульгирующая способность ——возможность образования эмульсии различных жидких сред. Для моющего действия важна только эмульсия масла в воде. Под стабилизацией дисперсии понимают свойство системы текстильное волокно — загрязнение ——моющее средство предотвращать повторное осаждение удаленного загрязнения на волокно. Достигается это свойство введением в моющее средство карбоксилметил- целлюлозы.
Моющие средства можно разделить на две группы: жировые и синтетические. Жировые (мыло) —это химическое соединение жирных кислот с органическими или неорганическими основаниями. В состав мыла входят также соли высокомолекулярных жирных кислот. В синтетических моющих средствах (СМС) вместо натуральных жиров применяют синтетические жирозаменители. -
Положительной особенностью мыла является то, что оно легко выделяется в осадок, и не загрязняет водную среду, но действие его менее активно, так как оно требует наличия щелочи и высоких температур раствора (до 100 ℃). СМС примерно на 10—12 % сокращает время стирки, повышают качество стирки, не требуют таких высоких температур. Так, в Японии созданы СМС, позволяющие стирать при температуре 50 ℃, что значительно уменьшает эксплуатационные расходы и сохраняет ткань.
В качестве сырья для изготовления синтетических моющих средств 78
используют керосин, парафин, нафталин, фенол и др. В СМС входят ПАВ, отбеливающие средства, добавки, уменьшающие пенообразова- ние и повышающие моющую способность ПАВ, добавки для смягчения воды и снижения корродирующего действия на металлические части стиральных машин.
Молекулы моющего вещества разделяются на две группы: гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильность——свойство, обусловленное наличием групп COO', SO4, SO3, а также полугидрофильных остатков, например, NH—СО. Гидрофобность — водоотталкивающая способность, присущая всем углеводам. Гидрофобная группа моющего средства в большинстве случаев состоит из остатков насыщенного углеводорода с длиной цепи из 10—18 углеводородных атомов.
Почти все загрязнения гидрофобны, поэтому они не смачиваются водой. Если в воде растворить моющее средство, то ее поверхностное натяжение резко уменьшится и она смочит загрязнение, заполняя микроскопические поры. Благодаря этому через молекулы моющего вещества происходит соединение воды с загрязнением, уменьшение сил сцепления ткани и загрязнителя.
При последующем механическом воздействии потоком воды загрязнения переходят в водный раствор. При этом молекулы моющего вещества образуют прочные защитные пленки вокруг отмытых загрязнений и на поверхности волокна, предотвращая повторное осаждение загрязнений на ткань.
Так как взаимодействие загрязнений и моющего вещества имеет химическую природу, то существуют оптимальные концентрации моющего раствора, при которых достигается максимум моющего действия. •Кроме того, активизации химического воздействия способствует повышение температуры моющего раствора. Для создания отбеливающего эффекта добавляют персоли, способные разлагаться с выделением кислорода. Назначение их состоит в том, чтобы обеспечить отбелку невымываемых остатков. Однако разложение персолей происходит только при температуре раствора более 70 ℃, поэтому применять их целесообразно только при стирке хлопчатобумажных и льняных тканей (табл. 3.2).
3.2. Допустимаи температура стирки различных видов ткани
Волокна
Температура стирки, ℃
Волокна
Температура стирки, °C
нормальная
максимальная
нормальная
максимальная
Перлон
50—60
100
Лен
90—100
100
Нейлон
60—7Q
100
Шерсть, шелк
30—40
40
Полиэфирные (диэ-
60—70
100
Вискоза
60—70
100
лен, тревира) Хлопок
90—100
100
Ацетат
50—60
80
В настоящее время ведется разработка новых типов СМС с отбеливателями, разлагающимися при температуре 40—50 ℃. Создание таких СМС позволит значительно сократить расход электроэнергии на стирку.
Современные стиральные машины
В СССР принята следующая классификация стиральных машин: СМ — стиральная машина без отжима; СМР — стиральная машина с ручным отжимным устройством; СМП ： — полуавтоматическая стиральная машина с управлением отдельными процессами обработки тканей, выполняемым оператором; СМА — автоматическая стиральная машина с управлением процессами обработки тканей, выполняемым в соответствии с заданной программой.
Номинальная загрузка выпускаемых машин 1—5 кг (в СССР до 4 кг включительно). В зависимости от числа баков машины бывают однобаковые и двухбаковые. Двухбаковая машина имеет бак для стирки и бак центрифуги (отжим). По способу активации моющего раствора машины делятся на барабанные и активаторные.
Машины типов СМ и СМР выполняют, как правило, активаторными; имеются отдельные барабанные модели СМ с одной-двумя программами стирки без подогрева.
Машины СМП выпускают как однобаковыми барабанными и акти- ваторными, так и двухбаковыми активаторными. В этих машинах число программ достигает десяти. В процессе работы оператор участвует в подготовке ткани и переходных процессах от одного вида обработки к другому. Например, в двухбаковых СМП после стирки белье перекладывается в центрифугу вручную.
Автоматические машины без участия оператора выполняют весь технологический процесс стирки, полоскания, отжима, подсинивания, ароматизации и т. д.
Наиболее крупным производителем стиральных машин в Западной Европе является Италия. Около 40 % стиральных машин, продаваемых в Европе, изготовлено в Италии.
Однако отсутствие хорошо развитой электронной промышленности привело к концентрации производства в Италии машин с электромеханическими командоаппаратами с небольшим числом программ (12— 16); производство сложных многопрограммных машин с электронным управлением (III поколение) сосредоточено в основном в ФРГ и Великобритании. Как в Европе, так и в СЩА основная тенденция производства стиральных машин направлена на создание стиральных автоматов.
В США производится 95 % стиральных автоматов.
Надо сказать, что это не дань моде, а экономическая необходимость. Несмотря на то, что стиральный автомат стоит значительно дороже, эксплуатационные расходы окупают первоначальные затраты с лихвой. Однако самое главное то, что время занятости оператора при стирке на СМА уменьшается в 8——10 раз, а трудоемкость сводится только к закладке и выгрузке белья. Кроме того, СМА по сравнению 80
с CMP потребляет меньше электроэнергии в 2,5 раза, воды в 1,8 раза, моющих средств в 4,5 раза. Учитывая, что вода и электроэнергия в Европе дорогие, автоматические машины в конечном счете оказываются более экономичными.
В СССР выпускают в основном машины с ручным отжимом и полуавтоматические двухбаковые, а также две модели автоматических машин: 《Зврнка-автомат》на 3 кг сухой ткани и «Вятка-автомат» на 4 кг сухой ткани. С МА《Вятка-автомат» будет выпускаться трех модификаций： на 12, 14 и 16 программ.
Стиральные машины .с ручным отжимом, как правило, рассчитаны на 1,5——2 кг сухого белья и состоят из бака с активатором, двигателя и отжимного устройства. Некоторые машины снабжены насосом для откачки отработанного раствора, реле времени и устройством, обеспечивающим реверсивное вращение активатора. В европейских и японских образцах активатор применяют в основном дисковый, в США — винтовой, цилиндрический. Потеря прочности тканей у активаторных машин больше: 12—15 % против 6——8 % у барабанных. Наличие центрифуги в двухбаковых активаторных СМИ позволяет достичь остаточной влажности 50—70 %, а у барабанных машин 70—80 %. Последнее требует увеличения электроэнергии на сушку в 2 раза (при использовании сушильных машин).
Несмотря на то, что двухбаковые СМИ лучше по функциональным характеристикам (кроме потери прочности), они уступают однобаковым моделям по массе, удельной материалоемкости, размерам, энергопотреблению, расходу воды. Таким образом, известное правило： «ничего бесплатно не бывает» — как нельзя лучше иллюстрируется конструк- •циями стиральных машин. Естественно, что чем лучше стирается ткань, тем больше теряется прочность. Поэтому машины должны обеспечить такой технологический процесс, который для данного вида ткани обеспечивал бы компромиссное решение противоречий между отстирывае- мостью, потерей прочности и стоимостью стирки.
Анализ тенденций развития стиральных машин, конъюнктуры рынка и спроса потребителей, технико-экономических показателей различных типов стиральных машин позволяет сделать следующее обобщение.
Машины типа СМР не являются перспективными из-за большой трудоемкости цикла, больших затрат времени, большой удельной материалоемкости, низкого качества "отжима, больших эксплуатационных- расходов.
Всех этих недостатков не имеют автоматические машины, хотя розничная цена их значительно выше: 60—80 руб.— СМР и 300一400 руб.一 СМА.
Полуавтоматические двухбаковые машины являются механическим соединением СМР и центрифуги (без валкового устройства), что по сути не дает права причислить их к типу полуавтоматических. Двухбаковая СМИ может быть заменена малогабаритной машиной без отжима и центрифугой, вкладываемой в бак стиральной машины в период хранения. Такая компоновка занимает значительно меньше места, 81
кВт к
Рис. 3.2. Зависимость удельного расхода электроэнергии от массы загрузки
Рис. 3.3. Зависимость удельного энергопотребления от мощности нагревателя при стирке 5 кг сухого белья, температуре воды 90 ℃ и расходе воды иа замачивание 18 л, стирку — 12 л
имеет меньшую материалоемкость и стоимость. Если к этому добавить, что двухбаковые СМП не поддаются автоматизации, то станет очевидным, что этот тип машин также не перспективен.
Более перспективны активаторные полуавтоматы, у которых стирка производится с помощью вращения активатора, а отжим 一 вращением бака центрифуги. Этот тип машин, получивший название СМП с совмещенным стиральным баком и баком центрифуги (или с совмещенными баками), имеет высокие функциональные показатели. И наиболее перспективные — это автоматические машины.
Как правило, СМА рассчитаны на 2—5 кг сухого белья, но наибольшее распространение получили барабанные машины на 4 кг сухого белья.
Главной причиной является то, что с увеличением объема обрабатываемой ткани снижается удельный расход электроэнергии (рис, 3.2). Кроме того, разработчики стремятся увеличить мощность нагревателя (рис. 3.3). К сожалению, жилой фонд СССР в основном не позволяет повышать установочную мощность прибора свыше 1,3 кВт. Поэтому спрос на автоматические стиральные машины невысок.
Длительная опытная эксплуатация авторами различных типов стиральных машин показала, что целесообразно иметь на семью две стиральные машины： автоматическую — для стирки крупногабаритного белья и машину типа СМ — для стирки мелкого белья в небольшом количестве.
Основные технические характеристики стиральных машин, выпускаемых отечественной промышленностью, приведены в табл. 3.3.
Модели и. типы стиральных машин
Отстиры- ваемость, %
Потеря прочности, %
g(5
Е s
Размеры, мм
3.3. Технические характеристики бытовых стиральных машин
Активаторные стиральные машины
Без отжима (СМ)
《Десна», СМ-1
«Малютка-2», СМ-1 «Фея», СМ-1,5 «Лыбидь»
8 6 6 6
о о о о
5 0 3 3
2 2 3 3
375500460460
0-0 о о
3 8 4 5
4 4 4 4
о о о о
6 5 4 4
5 5 4 4
8 о о 9^3
С ручным отжимным устройством (СМР)
«Донбасс», СМР-1,5 «Донбасс~3» (2 р.)
«Таврия-2» (2 р.) «Алма-Ата» «Алма-Ата-3» «Волжанка» «Волжанка-М» (2 р.) «Оренбург» «Оренбург-2» (2 р.) «Кама-5» «Кама-7» «Киргизия-4» 《Кама-8》，СМР-1,5 «Кама-8М» (2 р.) «Исеть-3» «Исеть-8» (2 р.) «Симбирка» «Симбирка-2» (2 р.) «Амгунь» «Ока-7» (2 р.) «Волга-9» (2 р.) «Волга-8Р» (2 р.) «Рига-17» (2 р.) «Волга-15», СМР-2 «Приморье-бМ» «Белка-4» «Урал-4» (2 р.) 《Урал-4М» (2 р.)
62,3
14,4
96,9
60,2/63,1
14,9/17,5
97,3
62,4
14,6
97,7
60,5/62
15/20
98
62
13,8
96,4
62/63
12,9/15
96
62
17
98
60,1/62,5
15,1/11
97
63,2
16,7
97,3
59/63,2
13,8/16,7
97,3
62,1
16
98
62,1
16,8
98
59,3/63,5
13,6/16,4
96,6
59,9/62,9
12,9/14,3
98
59,4/62,9
12,3/14,3
98
62
14
97
55/62
13,4/15
97
63
13,8
96,5
58/62
15/17,1
98
62,3
14,8
97,8
58,5/62,5
14,3/17,8
97,3
60,4/63
14/16,8
96,6
60,5/63,4
12,4/15,2
95,8
61/64
8,9/12,5
92,5
62/64
12/15
93
61/62
15/20
98
64,1
14,6.
96,6
61/62,7
9/15,3
95,3
61,8/64,2
11,3/14,8
93,8
ООООЮЮОООООООООООЮОО5ОООООООО 7755^-^-00007717777-^-60755760157
33333333333333333323233333333
ОООООООО5555О5655ОООО22ОЮОООЮ 22444444222212222445182302610
77777777777777777777767777788
0 0 2 ой 800335505500000020000800
3564У 455336666644453845832055
44444 444444444444444444444444
Двухбаковые полуавтоматические (СМП)
«Золушка» СМП-2 «Аурика-80» «Аурика-78» «Золушка-З» «Золушка-4» «Сибирь-6» «Волна-М» «Чайка-3»
69/65
7/13,5
51,5
500
64
14,8
45,6
500
65,1
13
50
500
63/65,5
13,5/15
49,9
500
65,5
14,5
49,1
2500
62,5/64,4
13,9/17,2
51,3
600
60,6/63,1
9,3/11,6-
51,7
600
63,5/65,8
12,1/15,5
50,6
600
2020202020001565
7 7777777
66 3JJ7£ 1 5 о 9 9 1 1 о 54544555
00000005 6969696969687067
00000055770000000005078050000
6657778855886889^784049473455
44444444444444444444544444444
2020202020J801520
44444344
5 方 s SJ 2 30^444^544^-5588288555530^-0^7508.79^ 22222222222222222222232232233
5и^0сг*7о5& 44444444
Размеры, мм
енн9A『」 аноозш In -qJ-JOHmow Kew2K『92d.L0u
次"1°онже『°кахуой^оо
Отстиры-
Потеря
ваемость,
прочности
%
%
Модели и типыстиральных машин
«ЗВИ-Ь, СМП-1,5
64,93
14,43
49,27
480
822
675
390-
50
«зви-м»
61/64,2
10,5/14,5
51
500
791
662
410
49
Стиральные барабанные машины
Полуавто
м а т и ч е с
кие
(СМП)
«Эврика-3», СМП-ЗБ
47,8
10,4
113
650
600
415
615
75
Автомат!
^ ч е с к и е
с верхней з а г р у:
J К О й
(СМА)
«Эврика-автомат», СМА-ЗБ
52
12
112
650
600
415
615
80
«Кншинэу-2», СМА-4Б
52,6
15
100
2400
800
500
600
100
Автоматически
е € ф р о
н т а л ь и с
й з а г р у
з к о й (СМА)
«Вятка-автомат»,
55
11
95,5
2200
850
595
555
90
СМА-4БФ (иа 12 программ)
Примечания:
Размеры моделей СМР даны в нерабочем положении.
Для моделей с двумя режимами стирки (2 р.) в числителе приведены данные по бережному режиму (Б), в знаменателе — по нормальному режиму. Для модели «Волга-15» с четырьмя режимами стирки приведены данные только по бережному и нормальному режимам.
Гидромеханические процессы н активаторных стиральных машинах
На процесс стирки в активаторных стиральных машинах наряду с химическим воздействием моющих средств и температуры воды большое влияние оказывает механическое воздействие потока моющего раствора. В результате загрязнитель отделяется от ткани и уносится потоком воды.
Так как положение кома ткани в процессе стирки непрерывно изменяется, то гидро ди намический процесс в стиральном баке представляет собой сложное движение, называемое перемешиванием. При этом в баке возникают два основных режима течения жидкости： ламинарное и турбулентное. Ламинарным называют гидродинамический режим, при котором элементарные частицы жидкости двигаются параллельно в направлении движения потока. Турбулентным называют гидродинамический режим, при котором возникают вихри, хаотически перемещающиеся в объеме движущейся жидкости. Если в ламинарном потоке из одного слоя в другой переходят только молекулы, то в турбу- 84
лентном ——элементарные массы' жидкости. Поэтому для получения наибольшей эффективности с точки зрения отстирываемости необходимо создавать турбулентное движение.
В гидродинамике движение жидкостей описывают основным уравнением движения жидкости (уравнение Бернулли):
咻 п+%д+取 K = snst,
где Wnn — потенциальная энергия положения элементарной частицы жидкости; Wna ——потенциальная энергия давления жидкости; WK ——кинетическая энергия элементарной точки жидкости.
Если в трубопроводе установившийся процесс, то в единицу времени протекает одна и та же масса жидкости, которую определяют по уравнению непрерывного потока
Si 51Pl=S252P2,
где Si и S2 — сечения' трубопровода; Ш1 и шг — массовые скорости в сечениях трубопровода; pi н р2 — плотности жидкости.
Исходя из этих уравнений можно сделать вывод, что при установив
шемся режиме движения массовые и энергетические характеристики для любого сечения трубопровода остаются постоянными.
При движении реальной жидкости необходимо учитывать потери энергии на преодоление трения и других сопротивлений. В этом случае уравнение Бернулли преобразовывают в выражение, характеризующее
изменение напоров:
2о
九=Л2Н—-Н^п,pg 2g I pg 2gl
где 仙 и 九2 ——геометрические напоры, определяемые высотой столба жидкости над рассматриваемой точкой; p/pg и w2/2g ——пьезометрический и скоростной напоры в разных точках; йп — потери напора.
Пользуясь уравнением Бернулли, определяют скорость, расход жидкости, напор, временные характеристики и другие параметры. Кроме того, из этих уравнений следует, что одинаковые условия течения жидкости можно создать в разных (например по размерам) установках. Условия, необходимые для создания подобных процессов, излагаются в теории подобия. Так, условием подобия двух змеевиков является соблюдение двух равенств:
Л /2 Ri /?2
-т—= —— И -—=：,
где /], /2 — длина труб; Ri, R2 ——радиусы змеевиков; d], d2 — диаметры труб,
Имеется ряд чисел (критериев) подобия, названных именами ученых, сделавших большие открытия в гидродинамике и теплотехнике.
Критерий Нуссельта Nu определяет интенсивность конвективного теплообмена на границе стенка — жидкость. Чем интенсивнее происходит теплообмен, тем больше число Nu и тем больше коэффициент теплоотдачи:
Nu =^S/A,
где S — площадь, в границах которой происходит теплообмен;入一теплопроводность жидкости.
Критерий Рейнольдса Re определяет характер движения жидкости: Re = soS/v,
где шо — средняя скорость жидкости; v — кинематическая вязкость жидкости.
Для стиральных машин критерий Рейнольдса может быть записан в виде
nР⑴dand2
где p и ц — плотность и вязкость стирального раствора; со — угловая скорость активатора; п — частота вращения активатора; d — диаметр активатора.
Экспериментальные исследования показали, что при Rev2 000： 10 000 обеспечивается интенсивное трехмерное движение жидкости, а при Re> 10 000 — турбулентное движение, при котором мгновенно изменяется скорость отдельных частиц и ее направление, т. е. происходит пульсация скорости [27]. Именно этот режим благоприятен для стирки.
При вращении активатора в стиральном баке цилиндрической формы возникают три основных потока моющего раствора (рис. 3.4) ： осевой /, направленный по оси вращения активатора, радиальный 2, направленный по радиусу активатора и тангенциальный 3, направленный по касательной и окружности активатора.
При установившемся процессе вращения активатора в жидкости вокруг оси активатора возникает однородный цилиндрический вихрь круглого сечения с постоянной угловой скоростью (зона /, рис. 3.5). Теоретический диаметр вихря должен быть равен диаметру 厂 активатора. Скорость частиц в вихре вдоль радиуса активатора возрастает линейно. Вне активатора цилиндрический вихрь возбуждает движение частиц жидкости вдоль линии радиуса с убывающей скоростью (зона ///). Между этими двумя зонами возникает переходная зона II (радиус этой зоны к). Радиус вихря определен экспериментально: q = 0,75二
Для потокообразования первостепенное значение имеет тангенциальная составляющая. Тангенциальная скорость в вихре ут =(ог (где з — угловая скорость жидкости).
В периферийной зоне III приближенно можно считать
vr = mrnrQ/r\
Рис. 3.4. Схема движения жидкости в стиральном баке с осесимметричным расположением активатора
Рис. 3.5. Распределение скоростей движения частиц раствора в стиральном баке：
/ — зона цилиндрического однородного вихря； 〃一 переходная зона; 〃/ — зона падающей скорости; / ——активатор； 2 ——теоретическое распределение скоростей； 3 ——реальное распределение скоростей
в переходной зоне 〃
, Тангенциальная скорость достигает своего максимума при
Наличие радиальной скорости жидкости на дне бака у активатора создает повышенное давление у стенки бака и разрежение в центре. Таким образом, возникает восходящий поток у стенки и ниспадающий в центре активатора. При определенных скоростях по оси вращения может образовываться воронка, которая значительно ухудшает условия трехмерного перемешивания. Подробное исследование условий образования воронки и ее влияние на качество стирки описано в работе [23].
Характер циркуляции зависит от соотношения размеров активатора и бака, частоты вращения активатора, а также от его формы (рис. 3.6). Как видно, в любом случае с осесимметричным активатором имеются условия для образования воронки. Воронка нарушает структуру потока
Рис. 3.6. Образование потока при различных формах активатора:а —— диск с вертикальными лопастями; б — активатор вертикального типа; в — турбинный активаторРис. 3.6. Образование потока при различных формах активатора:а —— диск с вертикальными лопастями; б — активатор вертикального типа; в — турбинный активатор
Рис. 3.6. Образование потока при различных формах активатора:
а —— диск с вертикальными лопастями; б — активатор вертикального типа; в — турбинный активатор
Рис. 3.6. Образование потока при различных формах активатора:
а —— диск с вертикальными лопастями; б — активатор вертикального типа; в — турбинный активатор
2002001201204〃4〃勿勿力8" 38U力8" 38UРис. 3.7. Зависимость глубины вороики:а — от частоты вращения активатора; б — от частоты вращения активатора при различномчисле К отражательных элементов на бакеРис. 3.7. Зависимость глубины вороики:а — от частоты вращения активатора; б — от частоты вращения активатора при различномчисле К отражательных элементов на бакеN,BeN,BeРис. 3.8. Зависимость потребляемой мощности от частоты вращения активатора при различных количествах отражательных элементов иа баке
200
200
120
120
4〃
4〃
勿
勿
力8" 38U
力8" 38U
Рис. 3.7. Зависимость глубины вороики:
а — от частоты вращения активатора; б — от частоты вращения активатора при различном
числе К отражательных элементов на баке
Рис. 3.7. Зависимость глубины вороики:
а — от частоты вращения активатора; б — от частоты вращения активатора при различном
числе К отражательных элементов на баке
N,Be
N,Be
и ткань концентрируется под нею. С увеличением глубины воронки ткань прижимается к активатору и практически не перемешивается. На рис. 3.7 показана зависимость глубины воронки от частоты вращения при различных размерах активатора и отражательных эле
ментов.
Для уменьшения воронки применяют различного вида отражатель
ные элементы, которые создают локальные завихрения по периметру
бака. Однако отражательные элементы увеличивают сопротивление потока, что приводит к увеличению потребляемой мощности. На рис. 3.8 видно, что уменьшение глубины воронки в 2 раза ведет к увеличению
потребляемой мощности также в 2 раза. Кроме того, при плоском дне
бака потребляемая мощность больше, чем в машинах с полуцилиндри-
ческим или сферическим дном. При увеличении высоты жидкости над
активатором потребляемая мощность также увеличивается.
Поэтому стараются не использовать осесимметричное расположение активатора, а применять боковое его расположение или несколько активаторов (рис. 3.9).
Рис. 3.9. Несимметричное расположение активатора:
а — боковое; 6 — наклонное
По данным Н. И. Сивченко и др. [23], перегородки на крышке бака повысили отстирываемость на 6——9 %. Кроме этого, применение ребер в крышке дает возможность ликвидировать воронку при меньших затратах мощности, чем при установке их на внутренней поверхности бака. Оптимальной высотой ребер на крышке является такая, при которой, если отсутствует активация, ребра касаются поверхности раствора.
В машинах с цилиндрическим баком активатор расположен наклонно (машины «Рига-17», 《Кама-8》， 《Мсеть-6», «Волга-9» и др.), в машинах с прямоугольным баком ——сбоку (《Золушка-З»,《Волна-М», «Белоснежка-2», 《Приморье-6», 《Урал-4», «Десна», 《Самара», 《Вол・ жанка-4»). Осесимметрично расположен активатор в машинах с несимметричном баком («Фея»,《Лыбид1b»,《Рига-80»), что уменьшает ворон- кообразование, а также в машинах, в которых стиральный бак совмещен с центрифугой.
Гидромеханические процессы в барабанных стиральных машинах
При барабанном способе стирки механическое воздействие на ткань осуществляется не в результате движения потока моющего раствора, а путем механического перелопачивания изделий в стиральном барабане. Механическое воздействие заключается в том, что изделия при вращении в барабане захватываются расположенными внутри гребнями, поднимаются и под действием собственной массы падают в жидкость. Очевидно, что механическое воздействие тем больше, чем больше кинетическая энергия будет сообщена массе ткани, а следовательно, определяется диаметром барабана, уровнем воды в баке, частотой вращения барабана, размером и числом гребней. При небольшой частоте вращения (рис. 3.10, а) имеет место скользящий режим, при котором происходит постепенное соскальзывание верхних слоев ткани. С увеличением частоты вращения барабана ткань не соскальзывает, а поднимается на максимальную высоту и падает с максимальной кинетической энергией (рис. 3.10, б). При дальнейшем увели-
чении частоты вращения, когда центробежные силы превышают собственную массу мокрой ткани, ткань прижимается к барабану в виде кольца и вращается вместе с ним (рис. 3.10,в).
Рассмотрим силы (рис. 3.11), действующие на материальную точку Л на внутреннем гребне барабана. Это сила тяжести массы 2, направленная вертикально, центробежная сила А, направленная по радиусу от центра, и сила трения FTp. По законам физики
= P^m^R\ 尸 тр = р/,
где m — масса увлажненной ткани; со — угловая скорость барабана; R — радиус барабана; р ——давление материала на гребеиь барабана; f — коэффициент трения.
Угол а подъема точки Л соответствует моменту, когда она начинает соскальзывать с гребня. При этом справедливо равенство
Рт sin а— Р^-^ FtP cos он,
где ai — угол наклона плоского гребия к радиальной плоскости.
Это уравнение можно записать в виде
mg sin а = m^R + FTp cos ai
или
. S”R尸 Tp
sin a=cosg mg
Максимальный угол подъема a = n/2. ТогдаdR Зр1 =cos ai.
g mg
Учитывая, что cosai< 1 и [FTp/(mg)] <1, можно записать
I (dR m^R
ggСоотношениеСоотношениеmdR АmdR Аmg Rmg R=Ф называют фактором разделения:=Ф называют фактором разделения:mg
g
g
Соотношение
Соотношение
mdR А
mdR А
mg R
mg R
=Ф называют фактором разделения:
=Ф называют фактором разделения:
и в переплетениях между волокнами. Эти загрязнения представляют собой макрочастицы (песок, металлические осаждения и др.), присутствие которых в ткани при основной стирке привело бы к истощению моющего раствора, снижению концентрации ПАВ и, как следствие, к ухудшению отстирываемости. Анализ этой операции в зарубежных машинах показал, что температура моющего раствора практически во всех моделях составляет 40 ℃, продолжительность операции 20—35 мин. Повышение температуры предварительной стирки недопустимо, так как при высоких температурах сворачивается белок, имеющийся в составе загрязнения. Свернувшийся белок прочно соединяется с волокнами и его вымывание затруднено. В дальнейшем оставшиеся после стирки белковые загрязнения окисляются и приводят ,к пожелтению тканей в местах загрязнения.
Для повышения отстирываемости и уменьшения потери прочности в результате скручивания ткани вводят реверсивный режим стирки, заключающийся в переменном изменении направления вращения барабана с паузой между вращениями. В этом случае результирующее механическое воздействие (в %) будет составлять только часть общего времени стирки:
М=出-100,Св -j-
где /в — время вращения барабана, с,厶二厶川 + 厶口 (/вл и /вп — время вращения барабана соответственно влево и вправо); /п ——время паузы между левым и правым вращением барабана, с.
Время цикла реверсирования можно записать в виде
/ц == /вл + /ц + ^вп-
Если время реверсирования в процессе стирки различно, пбщее механическое воздействие
где Mi, М2,…，Mrt — механическое воздействие в каждом реверсировании, %; Л, 6,・.,/п — время каждого реверсирования, мии; Т — суммарное время реверсирований, мии.
В зарубежных стиральных машинах механическое нагружение при предварительной стирке колеблется в широких пределах от 28 % (модель «Philips Sesa 822》，ФРГ) до 88 % (модель «Siwamat 850», ФРГ) при следующей структуре реверсирования: /щ =： 12-|-3-|-12 с; 九2 = 3十 18 + 5 + 40 с (модель «Philips Sesa 882»)； /ц = 14-|-4-|- 14 с (модель «Siwamat 850»).
Механическое воздействие бывает трех режимов: интенсивного (М = 70%) при структуре реверсирования /ц, = 14-|-4-|-14 с, /ц2= 12-|- + 3+12 с; нормального (М = 50%) при структуре реверсирования /Ц1 =： Ю-|-5-|- 10 с и /Ц2 = 9-|-4-|-9 с; бережного (Mv40%) при структуре реверсирования 九1 = 5 + 5十5 с, /ц2 = 5+ 10 + 5 с и %з = 3，18 + 3 с.
Для достижения максимального эффекта применяют комбинированную структуру реверсирования. Как правило, при нагреве применяют
91
нормальный или бережный режимы, так как при холодном растворе большое механическое нагружение только увеличивает потери прочности. В то же время при достижении раствором температуры 90 ℃ эффективен интенсивный режим. Общее время механического воздействия при стирке не должно превышать 60—70 мин. Дальнейшее увеличение механического нагружения сильно повышает изнашивание ткани: при увеличении механического воздействия до 90——95 мин износ составляет 10—12 % при отстирываемости 59—62 %, при механическом нагружении 70 мин отстирываемость практически не изменяется (59—60 %), а потери прочности снижаются до 5,9 %.
Время предварительной стирки определяется временем нагрева моющего раствора до заданной температуры и временем набухания волокон ткани. Набухание волокон — процесс, в котором волокна ткани поглощают жидкость, увеличиваясь в поперечном и- продольном направлениях. В процессе набухания происходит ослабление молекулярных связей волокна и загрязнения. Из графика (рис. 3.12) видно, что процесс набухания практически завершается через 20—25 мин. Учитывая, что время нагрева также составляет 15—20 мин, это время устанавливают для длительности предварительной стирки с бережным механическим воздействием. В ГОСТ 8051—83*Е установлена только температура моющего раствора (40 ℃) и время предварительной стирки (20 мин).
Основная стирка производится при максимально допустимой температуре для данного вида ткани. Для хлопчатобумажной ткани 90——95 °C. Применение таких высоких температур необходимо для удаления жировых и пигментных загрязнений. С одной стороны, высокая температура действует на жировые и пигментные соединения, а с другой — на карбонат натрия, входящий в состав синтетических моющих средств. Карбонат натрия разлагается при температуре свыше 70 ℃ с выделением кислорода, который, взаимодействуя с жировыми и пигментными загрязнениями, обеспечивает их удаление. Пользуясь потребительской терминологией, этот процесс соответствует «вывариванию» белья. Исследования показали, что с точки зрения отстирываемости и расхода электроэнергии для хлопчатобумажных тканей предпочтительной является температура моющего раствора 90 ℃.
Время основной стирки состоит из времени нагрева моющего раствора до заданной температуры /н и времени стирки после нагрева /с. Время /н зависит от температуры нагрева, водного модуля, температуры заливаемой воды и температуры окружающей среды. Время задается программой и составляет 5——20 мин. При этом, как правило, нагревательные элементы выключаются, так как температура за это время уменьшается незначительно. Увеличение времени свыше 20 мин
Рис. 3.12. Зависимость набухания хлопчатобумажной ткани при f = 4Q ℃ и бережном режиме от времени механического действия "
нецелесообразно, так как при этом температура раствора падает до 60—70 ℃, при которых возможна ресорбция загрязнения из моющего раствора на ткань (ткань «застирывается»).
В автоматических стиральных машинах отечественного • производства для барабанных машин рекомендуется длительность основной стирки — 15 мин.
В барабанных машинах водный модуль значительно меньше, чем в активаторных. Так, в активаторных он равен 18—22 л/кг, а в барабанных 5——7 л/кг. В последних моделях зарубежных фирм намечена тенденция резкого снижения водного модуля. Исследования процесса стирки, проведенные В. И. Мельниковым, показали, что оптимальное значение водного модуля для барабанных машин на 4——5 кг сухой ткани составляет 4——5 л/кг. В то же время зарубежные модели стиральных автоматов выпуска 1984——1985 гг. имеют водный модуль 2,2—3,6 л/кг.
Как было отмечено ранее, для обеспечения максимальной кинетической энергии ткани при падении в барабан уровень воды должен быть как можно ниже. Практически уровень несвязанной воды устанавливают не ниже 25 мм. Наличие небольшого уровня не связанного с тканью моющего раствора высокой температуры, обеспечивает постоянное контактирование перемешиваемой ткани с почти кипящим раствором, что поддерживает температуру поглощенного тканью раствора.
Учитывая, что 1 кг сухой ткани (хлопчатобумажной) удерживает 2,2—2,5 кг раствора, для обеспечения уровня не связанного моющего раствора 20——25 мм водный модуль барабанных машин должен быть при основной стирке 3 л/кг, а при предварительной до 4 л/кг, так как температура моющего раствора в этом случае не превышает 40 ℃ и затраты электроэнергии невелики.
Уменьшение водного модуля до 3——4 л/кг позволяет уменьшить затраты на моющие средства, электроэнергию на нагрев и привод. На заключительной стадии стирки рекомендуется доливать холодную воду до водяного модуля 5—6 л/кг. Долив холодной воды снижает температуру моющего раствора, исключая возможность травматизма, и способствует лучшему вымыванию и удалению загрязнений.
Для снижения потери прочности ткани для основной стирки рекомендуется применять следующий一 режим механического воздействия: при нагреве раствора до 40 ℃ применять бережный режим; при нагреве раствора от 40 до 85 ℃ — нормальный; при достижении 85—90 ℃ —— интенсивный режим.
ГОСТ 8051—83*Е для режима основной стирки в барабанных машинах и при их испытаниях установлена температура моющего раствора 85±2°С и механическое воздействие в течение 30 мин, если эти параметры не установлены автоматической системой управления стиральной машиной.
Провести математический анализ и установить математические зависимости между отдельными параметрами, например между отстиры- ваемостью, потерей прочности, температурой, в некоторых случаям бывает крайне трудно. В этих случаях прибегают к эксперименту. При
большом числе параметров для сокращения числа опытов используют теорию планирования эксперимента (например метод Бокса — Унль- сона). Сущность метода н способы его применения достаточно подробно изложены в работах [2, 34, 42].
* Приведем некоторые результаты работ по исследованию технологического процесса стнркн н созданию математической модели этого процесса. Аналогичный подход целесообразен прн исследовании н оптнмн- зацнн многокомпонентных хладагентов для холодильников, сушильных н гладильных машин н т. д. В связи с этим специалистам, занимающимся бытовыми приборами, рекомендуем освоить практическое использование метода Бокса — Унльсона.
Прн создании математической модели процесса стнркн в качестве параметра оптимизации выбран показатель отстирываемостн Q.
Ограничимся линейной моделью вида
p=a()+ a[%[+a2%2+ • •
Такая постановка задачи позволяет ставить опыт по схеме дробного факторного эксперимента для двух уровней факторов.
В качестве факторов, определяющих процесс, выделим количество моющего раствора У (xj, температуру раствора прн основной стирке / (х2), концентрацию моющих средств с (%з), продолжительность основной стнркн после достижения заданной температуры ti (х4), суммарное время механического воздействия тг (尤5)・
Для уменьшения громоздкости приводимого примера выбрана чет- верть-реплнка вида (D + Э) 25-2, содержащая всего восемь опытов. Интервалы варьирования: У= 12 + 22 л, / = 654-85 ℃, с = 2 + 4 г/л, и — 154-30 мнн, т2 = 25 + 45 мнн.
Матрица планирования показана в виде табл. 3.4.
Номер опытаХ|V, л”2/, ℃Хз% г/л打Ть мин*5Т2» МИИ+ 122+ 185+ 14+ 130+ 145—112+ 185+ 14—115—125+ 122—165+ 14—115+ 145—112—165+ 14+ 130—125+ 122+ 185—12+ 130—125—112+ 185—12-115+ 145+ 122-165-12-115—125-11265—12+ 130+ 145Номер опытаХ|V, л”2/, ℃Хз% г/л打Ть мин*5Т2» МИИ+ 122+ 185+ 14+ 130+ 145—112+ 185+ 14—115—125+ 122—165+ 14—115+ 145—112—165+ 14+ 130—125+ 122+ 185—12+ 130—125—112+ 185—12-115+ 145+ 122-165-12-115—125-11265—12+ 130+ 1453.4. Матрица планирования3.4. Матрица планированияДля отстирываемости получено следующее выражение: q6=-16,1+0>12V + 0,75/+16,2c + 0,2t1 + 0,056t2-0,17c/.Для отстирываемости получено следующее выражение: q6=-16,1+0>12V + 0,75/+16,2c + 0,2t1 + 0,056t2-0,17c/.Отдельные факторы влияют на отстнрываемость следующим образом: 6Q6/(6V) =0,12 %/л; 6Q6/(6/) =0,75-?0,17 %/К при с《4 г/л; 6Q6/(6c) = 16,24-0,17 %/г/л при /<90℃; 6Q6/(6т,) =0,2 %/мин; 6Q6/(6Q6) =0,056 %/мин.
Номер опыта
Х|
V, л
”2
/, ℃
Хз
% г/л
打
Ть мин
*5
Т2» МИИ
+ 1
22
+ 1
85
+ 1
4
+ 1
30
+ 1
45
—1
12
+ 1
85
+ 1
4
—1
15
—1
25
+ 1
22
—1
65
+ 1
4
—1
15
+ 1
45
—1
12
—1
65
+ 1
4
+ 1
30
—1
25
+ 1
22
+ 1
85
—1
2
+ 1
30
—1
25
—1
12
+ 1
85
—1
2
-1
15
+ 1
45
+ 1
22
-1
65
-1
2
-1
15
—1
25
-1
12
65
—1
2
+ 1
30
+ 1
45
Номер опыта
Х|
V, л
”2
/, ℃
Хз
% г/л
打
Ть мин
*5
Т2» МИИ
+ 1
22
+ 1
85
+ 1
4
+ 1
30
+ 1
45
—1
12
+ 1
85
+ 1
4
—1
15
—1
25
+ 1
22
—1
65
+ 1
4
—1
15
+ 1
45
—1
12
—1
65
+ 1
4
+ 1
30
—1
25
+ 1
22
+ 1
85
—1
2
+ 1
30
—1
25
—1
12
+ 1
85
—1
2
-1
15
+ 1
45
+ 1
22
-1
65
-1
2
-1
15
—1
25
-1
12
65
—1
2
+ 1
30
+ 1
45
3.4. Матрица планирования
3.4. Матрица планирования
Для отстирываемости получено следующее выражение: q6=-16,1+0>12V + 0,75/+16,2c + 0,2t1 + 0,056t2-0,17c/.
Для отстирываемости получено следующее выражение: q6=-16,1+0>12V + 0,75/+16,2c + 0,2t1 + 0,056t2-0,17c/.
94
Эти значения показывают, в каких пределах можно варьировать параметрами 修一％〃，чтобы повысить отстирываемость, и как влияет изменение каждого из факторов на показатель отстирываемости. Увеличение объема моющего раствора на 1 л приведет к повышению показателя отстирываемости всего на 0,12 %.
Аналогичная математическая модель процесса стирки в активатор- ных стиральных машинах была получена Н. И. Сивченко и др. [23]:
Qa = 3.1+0,816d + 0,098/i + 0,49/z + 0,49・ IO」’孔“一о;」。—4孔2, где d ——диаметр активатора; п — частота вращения активатора; 6 ——высота лопатки.
Полоскание. Процесс сводится к удалению из ткани остатков растворимых веществ стирального раствора, отдельных частиц загрязнений, оставшихся в ткани. Эффективность полоскания определяется щелочностью воды после полоскания относительно щелочности з-али- ваемой воды (ГОСТ 8051——83*Е). Значение щелочности воды после полоскания относительно водопроводной воды не должно превышать 0,3 мг-экв/л.
В процессе полоскания используют большое количество воды. В зарубежных машинах применяют 4——6 полосканий с расходом воды до 25 л на 1 кг ткани. В некоторых моделях машин применяют проточный способ полоскания. Расход воды в этом случае еще больше.
Выбор правильной технологии полоскания мажет дать наибольшую экономию расхода воды. На рис. 3.13 приведена зависимость эффективности полоскания от числа полосканий в цикле. Для получения остаточной щелочности менее 0,3 мг-экв/л, как правило, требуется провести пять полосканий с общим расходом воды около 100 л. В модели «Lavamat de Luxe Е》(ФРГ) уже после первого полоскания низкая щелочность объясняется тем, что в программе основной стирки в конце процесса предусмотрено четыре долива воды по 50 с и один долив 35 с, т. е. расход воды перенесен с процесса полоскания на процесс основной стирки, что в сумме не дает никакой экономии.
Для повышения качества полоскания во всех моделях стиральных машин применяют интенсивное механическое воздействие. Общее время полоскания составляет 8—25 мин. Эффективным методом повышения качества полоскания является введение промежуточного отжима между полосканиями длительностью (1——2) мин. Так, применение двух промежуточных отжимов длительностью по 2 мин после второго и третьего полоскания позволяет уменьшить число полосканий до четырех с обеспечением остаточной щелочности 0,17 мг-экв/л.
Отжнм влаги нз тканн в бытовых стиральных машинах является самой сложной технологической операцией, определяющей конструкцию машины. Как отмечено, 1 кг сухой ткани впитывает 2—2,5 кг воды, т. е. влажность ткани составляет 200——250 %. В процессе отжима и сушки степень влажности ткани необходимо довести до 17—20 %. При сушке в сушильных машинах на испарение 1 кг влаги затрачивается около 1,5 кВт-ч электроэнергии и 30—40 мин времени. Для
44Уасло полосканийУасло полосканийРис. 3.13. Зависимость эффективности отполаскивания от количества полосканий в цикле моделей машин:Рис. 3.13. Зависимость эффективности отполаскивания от количества полосканий в цикле моделей машин:
4
4
Уасло полосканий
Уасло полосканий
Рис. 3.13. Зависимость эффективности отполаскивания от количества полосканий в цикле моделей машин:
Рис. 3.13. Зависимость эффективности отполаскивания от количества полосканий в цикле моделей машин:
/ — «Siwamat 810》；2 —《Lawamat»; 3 —《Siwamat 850»; 4—《Candy»; 5 — ОЦО2; 6 — «Philips»; 7 — «Miele»
отжатия 1 кг влаги в центрифуге с начальной влажностью 200 % затрачивается менее 1 мин времени и не более 0,2 Вт/ч электроэнергии. Отсюда становится очевидным необходимость максимального удаления воды в процессе отжима.
Удаление влаги из ткани в стиральных машинах осуществляется путем прессования валками или центрифугированием. Валки применяют в машинах типа СМР. В полуавтоматических и автоматических машинах используют центрифуги.
Процесс центрифугирования можно разделить на два этапа. На первом этапе удаляется влага, находящаяся в основных и уточных переплетениях ткани, а также в промежутках между волокнами. На втором этапе удаляется влага, находящаяся в ткани, в результате 96
Рис. 3.14. Зависимость остаточной влажности от частоты вращения барабана центрифуги с горизонтальной осью вращенияРис. 3.14. Зависимость остаточной влажности от частоты вращения барабана центрифуги с горизонтальной осью вращениясил поверхностного натяжения. После первого этапа центрифугирования влажность ткани составляет 110—120 %, после второго — 55—65 % (рис. 3.14). Из графика видно, что для достижения остаточной влажности 110—120 % частота вращения барабана должна быть 350—400 об/мин, а для достижения 55—— 65 % необходимо увеличить частоту вращения до 1000 об/мин. Оказывается, чтобы развить такую частоту вращения барабана и обеспечить устойчивость машины, необходимо увеличить массу машины до 100—120 кг. Это объясняется тем, что масса влажной ткани распределяется внутри барабана нерав-
Рис. 3.14. Зависимость остаточной влажности от частоты вращения барабана центрифуги с горизонтальной осью вращения
Рис. 3.14. Зависимость остаточной влажности от частоты вращения барабана центрифуги с горизонтальной осью вращения
номерно и при больших частотах вращения возникает большая центробежная сила, компенсировать которую можно, создав дополнительную
массу.
Автоматическая барабанная стиральная машина, рассчитанная на 4—5 кг сухого белья, имеет массу 70——80 кг. Следовательно, для обеспечения устойчивости необходимо на 30——40 кг увеличить массу машины. Но и при этом получают только частоту 350—400 об/мин. Для повышения частоты до 800—1000 об/мин необходимо применять мягкую систему подвески, которая может быть выполнена с применением пружин и фрикционов, пружинно-фрикционных гидравлических амортизаторов и др. Такие системы значительно усложняют конструкцию машины и повышают ее стоимость. Поэтому используют различные специальные способы выхода на режим отжима с заданной частотой. К таким способам относится, например, прерывистый отжим, получивший за рубежом название《интерсвинг» (intersving).
Прерывистый отжим ——это способ отжима, состоящий из нескольких простых фаз отжима, прерываемых во времени для обеспечения равномерного распределения массы ткани вдоль обечайки барабана. Анализ зарубежных автоматических барабанных машин показал, что способы выхода на максимальную частоту вращения можно сгруппировать и следующим образом (рис. 3.15):
Г) линейный отжим ——в различных машинах отличается только крутизной линии /: S — dn/(dt);
ступенчатый отжим — отжим при котором применяют различное число ступеней и их уровней；
прерывистый отжим — отжим, при котором применяют различное число прерываний и их уровней.
Каждая из этих групп имеет свои модификации для хлопчатобумажной ткани, синтетической и в некоторых случаях даже для шерсти. Кроме того, в ряде машин для лучшей раскладки ткани в барабане отжим начинается при не полностью слитой воде. В некоторых машинах при одностороннем вращении барабана и частоте его вращения,
4 Зак. 421
Рис. 3.15. Способы выхода барабана на максимальную частоту вращения:а — линейный; б — ступенчатый； в — прерывистый； /—хлопок, лен; // ——синтетика; III — шерстьРис. 3.15. Способы выхода барабана на максимальную частоту вращения:а — линейный; б — ступенчатый； в — прерывистый； /—хлопок, лен; // ——синтетика; III — шерстьв)в)
Рис. 3.15. Способы выхода барабана на максимальную частоту вращения:
а — линейный; б — ступенчатый； в — прерывистый； /—хлопок, лен; // ——синтетика; III — шерсть
Рис. 3.15. Способы выхода барабана на максимальную частоту вращения:
а — линейный; б — ступенчатый； в — прерывистый； /—хлопок, лен; // ——синтетика; III — шерсть
в)
в)
соответствующей частоте вращения прн стирке, производят слив воды, а затем в этом же направлении начинают отжим.
В современных стиральных машинах с электронной памятью записывают несколько программ отжима от простой до сложной. В машину встраивают датчик вибраций. При превышении амплитуды вибрации бака срабатывает датчик и дает сигнал на остановку отжима с последующим переходом на другую программу отжима. Таким образом, делается перебор всех имеющихся программ, пока не произойдет равномерная раскладка и отжим. Если перебор всех заложенных программ не обеспечивает выхода на заданную частоту отжима, в бак заливается вода и делается новая попытка провести раскладку. Если и это не дает результата, на индикаторе дается сигнал оператору о необходимости произвести раскладку ткани вручную.
Такая система отжима используется в автоматических барабанных машинах отечественного параметрического ряда с электронной системой управления, имеющей достаточно большой объем памяти.
Параметрический ряд стиральных машин
На основании анализа существующего парка стиральных машин [26], исследований технологии стирки и перспективных решений разработан параметрический ряд стиральных машин (ОСТ.27-56-414—78). Всего в ряду 12 моделей (табл. 3.5).
98
Две модели типа СМ: СМ-1 с боковым активатором; СМ-1,5 с донным активатором. Две модели типа СМР: СМР-1,5 с цилиндрическим баком и корпусом и донным активатором; СМР-2 с прямоугольным корпусом, прямоугольным усеченным баком и боковым активатором. Следует отметить, что эти две модели заменят 29 существующих, чем обеспечится глубокая унификация и улучшатся условия ремонта. Четыре модели полуавтоматических машин： СМП-2 и СМП-3 с совмещенными стиральным баком и баком центрифуги, с донным активатором; СМП-2Д, двухбаковая с отдельными баками для стирки и отжима； СМП-ЗБ, однобаковая барабанная машина с верхней загрузкой. Учитывая перспективность автоматических машин, в ряд включены четыре модели типа СМА: СМА-ЗБ и СМА-4Б, однобаковые барабанные машины с верхней загрузкой; СМА-ЗФБ, однобаковая барабанная машина с фронтальной загрузкой, совмещенная с раковиной умывальника； СМА-ЗФБ, СМА-4ФБ, барабанные машины с фронтальной загрузкой.
Учитывая, что при разработке машин СМ-1 с навесным активатором и СМА-ЗФБ, • совмещенной с раковиной умывальника, разработчики
Рнс. 3.16. Стиральная машина СМ-1:
а — внешний внд； 6 —схема； в — принципиальная электрическая схема； / — крышка бака; 2 электрошнур; 3 — ручка реле； 4 — ручка переноски； 5 — вентиляционная решетка； 6 — кожух; 7 — опора для фиксирования шланга или электрошнура； 8 — пробка;
9 — шланг； 10 — бак; II — сливной патрубок; 12 — активатор； 13 — электродвигатель； ковденсаторы; — реле времени; КТ — реле времени; М — электродвигатеМь；
。厶 С2, СЗ — конденсаторы
3.5. Параметрический рид стиральных машин
1
1,5
2
однобаковые,
однобаковые,
однобаковые.
двухбаковые,
верхняя
верхняя
верхняя
верхняя
загрузка
загрузка
загрузка
загрузка
Номинальная загрузка
Стиральная машина
СМ-1
3
4
однобаковые,
однобаковые,
однобаковые,
однобаковые,
однобаковые.
верхняя
верхняя
фронтальная
верхняя
фронтальная
загрузка
загрузка
загрузка
загрузка
загрузка
сухим бельем, кг
без отжима
Разработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразна
Разработка лесообразна
То же
СМ-1,5
Разработка возможна
Разработка можна
невоз-
неце-
Полуавтоматическая
отжимным устройством (СМР)
Разработка нецелесообразна
То же
Автоматическая
Разработка нецелесообразна
стиральная машина (СМА)
Разработка нецелесообразна
То же
Разработка воз-
Разработка невоз-
можна
можна
100
Разработка возможна
СМА-ЗБ
СМА-ЗФБ
■=3к
СМА-4Б СМА-4ФБ
.101
встретились с определенными трудностями, а серийное производство этих машин проблематично, описание в данной работе их не приведено.
Машина СМ-1 (рис. 3.16). Машина состоит из бака /0, крышки / бака, кожуха 6, активатора /2, платы 5 и электрооборудования. На плате закреплены: электродвигатель 13, реле 15 времени, конденсаторы 14. Основные детали машины выполнены из полипропилена. Активатор закреплен непосредственно на резьбовом конце вала электродвигателя. В нижней передней части бака расположен сливной патрубок 11 с пробкой 8. На патрубок может одеваться сливной шланг 9, имеющийся в комплекте принадлежностей. Электродвигатель КД-120-4/56Р УХЛЧ включается через реле времени РВ-6. В качестве фазосдвигающих конденсаторов применяют три конденсатора МБГЧ-1-1-250В на 10,4 и 1 МкФ, включенные параллельно. Электрическая схема машины приведена на рис. 3.16, в.
Машина СМ-1,5 (рис. 3.17). Машина состоит из бака 2 (прямоугольной формы), привода, крышки 3 бака, активатора 1, электро-
Рис. 3.17. Стиральная машина СМ-1,5：
。一схема； б — принципиальная электрическая схема； / — активатор; 2 — стиральный бак; 3 ~ крышка бака; 4 一 ручка реле времени； 5 — жалюзи; 6 — реле времени； 7 — коидеисатор； 8 ——конденсатор КБГ; 9 — электродвигатель; ,0 — ремеииая передача； 〃 —шланг； 12 — электрошнур; Cl, С2 — коидеисаторы； КТ — реле； R — резистор; М — синхронный электродвигатель
шнура /2. Стиральный бак, кожух привода' и крышка бака выполнены из пластмассы. Стиральный бак имеет выемку в днище для установки активатора и выступы на внутренней стенке, указывающие на необходимый уровень воды для стирки и полоскания. Активатор приводится во вращение электродвигателем через ременную передачу 10. Привод машины состоит из электродвигателя 9 марки АВЕ-071-4С, реле времени 6, конденсаторов 1 марки К75 и 8 марки КБГ. Пуск и остановка привода активатора осуществляется с помощью реле времени, ручка 4 которого выведена на панель пульта управления. Реле времени обеспечивает автоматическое управление циклическим реверсированием, при этом чередование фаз процесса реверсирования происходит в такой последовательности： рабочий период, соответствующий вращению электродвигателя в одну сторону, 50 с; пауза 10 с; рабочий ход в обратную сторону 50 с. Машины типа СМ-1 и СМ-1,5 устанавливаются над прямобортной ванной на специальной подставке (рис. 3.18).
Стиральная машина СМР-1,5 (рис. 3.19) имеет корпус /, в котором расположен бак 2, выполненный из нержавеющей стали. На одном валу с активатором 2/ установлен центробежный насос 20, которые приводятся во вращение с помощью электродвигателя КД-180. Электродвигатель установлен на наклонной раме /6, продольные пазы которой позволяют регулировать натяжение ременной передачи. Отжимное устройство с двумя обрезиненными валками съемное; закрепляется в рабочем положении винтом на кронштейне бака. Для пуска и остановки двигателя применено реле времени РВЦ-50, обеспечивающее реверсивное вращение двигателя. На внутренней поверхности бака имеется отметка заливаемого уровня воды при стирке и полоскании. Машина перемещается на двух роликах. Для переноски машины имеются пластмассовые ручки. В комплект машины входит наливной шланг для заливки воды из водопровода. Сверху машина закрывается съемной крышкой. Экспериментально было найдено оптимальное соотношение диаметра стирального бака и активатора при осесимметричном расположении активатора： D/d= 1,23. Высота лопатки
активатора должна составлять 0,04 диаметра бака, частоту вращения активатора целесообразно выбирать из соотношения n = Kd, где К= = 1,6+ 2,5 1/(мин-мм). Результаты этих исследований были учтены при конструировании машин параметрического ряда, в том числе и при конструировании машины СМР-1,5.
Стиральная машина СМР-2 (рис. 3.20) состоит из прямоугольного корпуса //, съемнбй передней панели /0, стирального бака 14, отжимного устройства 6, поддона /2, крышки бака и крышки машины. Стиральный бак выполнен из нержавеющей стали. В верхней части бака установлено откидное отжимное устройство. Расстояние между отжимными валками регулируется ручкой 7. На внутренней стенке бака имеется отметка, указывающая на необходимый уровень воды для стирки и полоскания. В нижней части бака расположен съемный фильтр 13. Активатор 15 вращается в специальном подшипнике и приводится во вращение электродвигателем через ременную передачу. Активатор вмонтирован в стенку бака. Пуск и остановка машины осуществляются от контактов реле времени, ручка которого выведена на переднюю панель управления. На передней панели управления также установлены ручки переключения режимов стирки и включения электронасоса. На съемной передней панели смонтированы реле времени, переключатель режимов стнркн, реверсивное устройство активатора, конденсаторы. Электродвигатель, электронасос и клеммная колодка установлены на поддоне /2. Клеммная колодка закрывается крышкой /8. Слив остатков жидкости из насоса производится через сливной кран в специальную емкость. Машина перемещается по полу на двух роликах. Шнур с вилкой в нерабочем положении укладывается в карман в нижней части корпуса. Электрическая схема машины СМР-2 показана на рис. 3.20, в.
л—Ул—УCl、Cl、'—I卜'—I卜рнс. 3.20. Стиральная машина CMP-2:
л—У
л—У
Cl、
Cl、
'—I卜
'—I卜
a — внешний вид； б — схема; в — принципиальная электрическая схема； SA1 — переключатель режима стирки； SA2 — выключатель насоса; Ml — двигатель активатора; МО — двигатель насоса; Cl, С2 — конденсаторы; R — резистор ре*н- 8) ма стирки
Стиральная машина СМП-2Д (рис. 3.21). При проектировании базовой модели СМП-2Д в качестве основы взята конструкция машины «Золушка». Машина состоит из стирального бака 1 с боковым дисковым активатором 8, бака центрифуги 9 с вертикальной корзиной 10, центробежного насоса /2, клапанного устройства ‘3, системы управления. Стиральный бак и^бак центрифуги вместе с верхней панелью представляют собой единую конструкцию. Корпус 6 - машины сборный, из двух металлических панелей. Корпус соединен с верхней панелью и баками стяжками. Машина имеет четыре ролика для перемещения 105
。一внешний вид； б ——схема; / — пульт управления； 2 — ручка для переноса; 3 — крышка центрифуги； 4 — крышка бака； 5 — ременная передача； 6 — корпус; 7—бак; 8 — актн- ватор; Р — центрифуга； 10 — барабан центрифуги (корзина); 11 — муфта; 12 — насос; /3 — клапанное устройство; 14 ——электродвигатель； 15 — гидросистема; 16 — роликовые опоры
по полу. Загрузочные отверстия бака для стирки и бака для отжима закрываются автономными крышками. Центрифуга работает только при закрытой крышке (блокировка от возможного травматизма). Центробежный насос /2 установлен на корпусе и соединен шлангами с клапанным устройством 13. В некоторых моделях вместо автоматического устройства применена механическая система переключения с выводом ручки на переднюю панель. Конструкция предохранительного клапана такова, что при неработающем насосе клапан препятствует поступлению жидкости из стирального бака в бак центрифуги. При включении насоса жидкость из бака центрифуги перекачивается в стиральный бак. Внутренняя гидросистема обеспечивает кольцевую циркуляцию раствора. Пульт управления расположен на передней панели машины и несколько утоплен внутрь, что защищает его от капель. Активатор и корзина центрифуги приводятся в движение разными электродвигателями. Вращающий момент к центрифуге подается через эластичную муфту, которая снижает вибрации машины в момент пуска центрифуги. Для обеспечения трех режимов стирки различных тканей применено универсальное электронное реверсивное устройство (УЭРУ).
Стиральная машина СМП-2 с совмещенными стиральным баком и баком центрифуги (рис. 3.22) (аналогичная модель ——СМП-3) является более перспективной, чем двухбаковая машина. Этот тип машин позволяет на базе единой конструкции создавать как полуавтоматические, так и автоматические стиральные машины с различным числом программ. Переход от одного типа машины к другому осуществляется путем введения разных электронных систем управления, унифицированных по размерам. Унифицированные электронные системы на базе 106
Рис. 3.22. Стиральная машина СМП-2 (СМП-3): а ——с одним двигателем; б ——с двумя электродвигателями; / — корпус; 2 — ручка для переноса; 3 — крышка пульта; 4 — пульт; 5 — крышка загрузочного люка； 6 — тормоз; 7 — бак; 8 — барабан центрифуги； 9 — верхняя панель; 10 — блок управления； 11 — подвеска； 12 — активатор; 13 — редуктор; 14 — электродвигатель; /5 — опоры; 16 — электродвигатель акти- затора; /7 — гидроклапан; 18 ——электродвигатель центрифуги; 19 — роликовые опорыРис. 3.22. Стиральная машина СМП-2 (СМП-3): а ——с одним двигателем; б ——с двумя электродвигателями; / — корпус; 2 — ручка для переноса; 3 — крышка пульта; 4 — пульт; 5 — крышка загрузочного люка； 6 — тормоз; 7 — бак; 8 — барабан центрифуги； 9 — верхняя панель; 10 — блок управления； 11 — подвеска； 12 — активатор; 13 — редуктор; 14 — электродвигатель; /5 — опоры; 16 — электродвигатель акти- затора; /7 — гидроклапан; 18 ——электродвигатель центрифуги; 19 — роликовые опоры
Рис. 3.22. Стиральная машина СМП-2 (СМП-3): а ——с одним двигателем; б ——с двумя электродвигателями; / — корпус; 2 — ручка для переноса; 3 — крышка пульта; 4 — пульт; 5 — крышка загрузочного люка； 6 — тормоз; 7 — бак; 8 — барабан центрифуги； 9 — верхняя панель; 10 — блок управления； 11 — подвеска； 12 — активатор; 13 — редуктор; 14 — электродвигатель; /5 — опоры; 16 — электродвигатель акти- затора; /7 — гидроклапан; 18 ——электродвигатель центрифуги; 19 — роликовые опоры
Рис. 3.22. Стиральная машина СМП-2 (СМП-3): а ——с одним двигателем; б ——с двумя электродвигателями; / — корпус; 2 — ручка для переноса; 3 — крышка пульта; 4 — пульт; 5 — крышка загрузочного люка； 6 — тормоз; 7 — бак; 8 — барабан центрифуги； 9 — верхняя панель; 10 — блок управления； 11 — подвеска； 12 — активатор; 13 — редуктор; 14 — электродвигатель; /5 — опоры; 16 — электродвигатель акти- затора; /7 — гидроклапан; 18 ——электродвигатель центрифуги; 19 — роликовые опоры
микропроцессоров описаны в гл. 6. Поэтому в настоящем разделе ограничимся только описанием механической части машины.
Машина СМП-2 (СМП-3) имеет три режима стирки по виду ткани: хлопчатобумажная, синтетика и шерсть. Номинальная загрузка при этом соответственно 2; 1,5; 1 кг. Водный модуль машины с совмещенным баком несколько больше, чем в других типах машин, но это позволяет по
высить отстирываемость и отполаскива-
емость. Максимальная продолжительность стирки для машины этого типа 25 мин. При этом в бак заливается вода требуемой температуры. Автоматическая машина СМА-2 (на базе конструкции СМП-2) нагревает воду до .заданных циклограммой температур. При этом максимальное время стирки не превышает 1,5 ч. Номинальная частота вращения центрифуги 900—1000 об/мин, что позволяет получить остаточную влажность 65—70%.
Рис. 3.23. Внешний вид стиральной машины СМП-2 (СМП-3) в пластмассовом варианте：
/ ——ручка для переноса; 2—подключение шланка; 3 — ручка управления временем стирки; 4 — символы программ; 5 — ручка режимов; 6 — верхняя панель; 7 — крышка загрузочного люка; 8 — корпус
Стиральная машина состоит (рис. 3.22, б) из корпуса / с крышкой, бака 7, амортизирующей системы подвески 11 бака, барабана 8 для стирки, полоскания и отжима, активатора 12, гидросистемы для откачки жидкости из бака, узла привода активатора и барабана (редуктор /3, тормоз 6, электродвигатель /4), электронной системы управления (ЭСУ) 10.
Узел привода активатора и барабана разработан в двух вариантах. В первом варианте для привода активатора применен один двигатель и специальный редуктор (см. рис. 3.22, а). Во втором варианте установлено два двигателя (отдельно для активатора и центрифуги), в результате чего отпадает необходимость в редукторе. Однако, по мнению авторов, целесообразно создавать машину с одним двигателем и редуктором. Второй вариант показан на рис. 3.22, 6.
Имеется проработка полностью пластмассового варианта такой машины (рис. 3.23), но только в полуавтоматическом режиме работы, так как нагрев раствора до 90 ℃ в пластмассовом баке проблематичен. Отечественного аналога машина не имеет, так как стиральная машина такого типа в СССР разработана впервые. За аналоги разработки приняты модели японских фирм: «Хитачи» (Hitachi) и «Натио- наль》(National).
Стиральные машины СМА-ЗБ и СМА-4Б (рис. 3.24) с верхней загрузкой выпускают на 3 кг сухой ткани (СМА-ЗБ) и на 4 кг (СМА-4Б). Конструктивно и по системе управления эти машины практически не различаются. Отличием является объем стирального бака и, как следствие, размеры. Машина СМП-ЗБ (полуавтоматическая) отличается от машины СМА-ЗБ отсутствием нагревателя и упрощенной системой управления. Как видно, между машинами СМП-ЗБ и СМА-ЗБ довольно большой уровень унификации. Поэтому ограничимся описанием машины СМА-ЗБ.
Автоматические (полуавтоматические) барабанные стиральные машины -с верхней загрузкой (см. рис. 3.24) состоят из основания /5, корпуса 5 с ручкой 4, верхней крышки 3, бака /2, барабана & системы виброизоляции, электропривода и электронной системы управления. Основание машины представляет собой жестко отбортованный профиль, выполненный методом штамповки. На основании имеются места крепления для амортизаторов 13 и роликов перемещения (или опор 108
Рис. 3.24. Стиральная машина СМП-ЗБ (СМА-ЗБ и СМА-4Б):а — внешний вид; б — схема; / — сенсорная клавиатура; 2 — верхняя панель; 3 — верхняя крышка； 4 — ручка для переноса; 5 — корпус; 6 — фильтр; 7 — электродвигатель;8 ——барабан; 9 — гидросистема; 10 — привод； / / ——пульт; /2 ——бак; /3 ——амортизатор;14 — насос; 15 — основаниеРис. 3.24. Стиральная машина СМП-ЗБ (СМА-ЗБ и СМА-4Б):а — внешний вид; б — схема; / — сенсорная клавиатура; 2 — верхняя панель; 3 — верхняя крышка； 4 — ручка для переноса; 5 — корпус; 6 — фильтр; 7 — электродвигатель;8 ——барабан; 9 — гидросистема; 10 — привод； / / ——пульт; /2 ——бак; /3 ——амортизатор;14 — насос; 15 — основание
Рис. 3.24. Стиральная машина СМП-ЗБ (СМА-ЗБ и СМА-4Б):
а — внешний вид; б — схема; / — сенсорная клавиатура; 2 — верхняя панель; 3 — верхняя крышка； 4 — ручка для переноса; 5 — корпус; 6 — фильтр; 7 — электродвигатель;
8 ——барабан; 9 — гидросистема; 10 — привод； / / ——пульт; /2 ——бак; /3 ——амортизатор;
14 — насос; 15 — основание
Рис. 3.24. Стиральная машина СМП-ЗБ (СМА-ЗБ и СМА-4Б):
а — внешний вид; б — схема; / — сенсорная клавиатура; 2 — верхняя панель; 3 — верхняя крышка； 4 — ручка для переноса; 5 — корпус; 6 — фильтр; 7 — электродвигатель;
8 ——барабан; 9 — гидросистема; 10 — привод； / / ——пульт; /2 ——бак; /3 ——амортизатор;
14 — насос; 15 — основание
в СМА-4Б). На верхней части основания закреплен электронасос 14 с фильтром 6 и часть блоков электронных систем управления.
Корпус 5 машины состоит из двух штампованных Г-образных профилей с отбортовками в нижней части. Отбортовка служит для крепления облицовки к основанию. На передней панели расположена ниша для сетевого электрошнура и крышки фильтра гидросистемы. Верхняя панель 2 выполнена из пластмассы и соединена со стиральным баком 12 резиновой манжетой. На верхней панели имеются крышка 3, через которую обеспечивается доступ к загрузочному люку барабана & блок клавиатуры 11 и индикации, трехсекционный дозатор, электромагнитная защелка блокировки электропитания.
Стиральный бак состоит из обечайки и двух стенок, соединяемых сваркой или завальцовкой. На дне бака имеется отверстие для сливного патрубка. В стенках бака выштамиованы отверстия для установки датчиков температуры, уровня воды и нагревательного элемента. Барабан 8 расположен внутри стирального бака, две полуоси которого установлены в подшипниковых узлах, находящихся на стенках бака. На внутренней поверхности барабана имеются ребра, обеспечивающие перемешивание ткани. На обечайке барабана расположен загрузочный люк.
В качестве системы виброизоляции использована упруго-диссипативная система, состоящая из четырех витых пружин и гасителей колебания вязкого трения. Пружины и гасители колебаний объединены
109
в единую конструкцию (рис. 3.25). Для уменьшения амплитуды колебаний бака в переходных режимах барабана (разгон, торможение) гасители колебаний имеют две ступени сопротивления. Управляющим параметром для переключения ступеней является частота вращения стирального барабана. В качестве исполнительного механизма служит электромагнит, установленный в корпусе амортизатора.
Гидросистема машины состоит из системы заполнения стирального бака моющим раствором и системы откачки отработанной жидкости. Системы заполнения и откачки обеспечивают установку машины как при левых, так и при правых планировках ванных комнат. Система заполнения включает заливные шланги, подсоединенные одним концом к системе водоснабжения, а другим — к резьбовым штуцерам машины, и разветвленный трубопровод с электромагнитными клапанами, обеспечивающий залив воды в машину через дозатор моющих средств. Система откачки состоит из электронасоса 14 (см. рис. 3.24) с фильтром 6, трубопровода и сливного шланга.
Привод барабана состоит из коллекторного электродвигателя 7 и клиноременной передачи 10 с устройством регулирования натяжения ремня. Электродвигатель с ведущим шкивом установлен на раме машины, а ведомый шкив — на одной из осей стирального барабана.
Автоматическая стиральная машина СМА-4ФБ (рис. 3.26) на 4 кг сухой ткани выполнена на базе машины «Вятка-автомат». Машину отличают современные формы, оригинальные цветовые и графические решения.
Машина состоит из следующих основных частей: корпуса (наружной облицовки) 4, верхней панели 8, передней панели с загрузочным отверстием, стирального бака //, стирального барабана 6, системы виброизоляции (гаситель /6, пружина 7), узла привода барабана (элект род в и га тел ь /5, клиноременная передача 5), системы электропитания и блокировки, электронной системы управления.
Корпус 4 машины представляет собой коробчатую сварную конструкцию, выполненную из штампованных стальных листов. Корпус является несущей конструкцией. На передней панели корпуса установлена передняя стенка с загрузочным люком. В верхней части корпуса в углублениях с обеих сторон машины установлены поворотные краны для слива отработанного раствора. Корпус имеет четыре регулируемые опоры. Верхняя крышка машины, выполненная из штампованного листа, имеет ровную, гладкую поверхность.
Передняя панель машины выполнена из штампованного стального листа. На ней расположены: в средней части — загрузочный люк круглой формы (люк фиксируется защелкой), в нижней части ——ниша для установки поддона для хранения сетевого шнура и слива остатков моющего раствора, а также отверстие для крышки фильтра иасоса. На передней части сверху размещена панель пульта управления и дозатор моющих средств. На панели пульта, выполненной из пластмассы, расположены: сенсорная клавиатура управления машины с индикацией и сетевым выключателем, а также установлена и зафиксирована крышка дозатора моющих средств.
aa77101034345656Рис. 3；25. Амортизатор:/ — шток; 2 — гайка;Рис. 3；25. Амортизатор:/ — шток; 2 — гайка;-20-20-4-422222424Z5、Z5、北、北、1515/4 »/4 »2727-乃1617-乃16171212-門 77-門 7728/Г 3028/Г 303 — втулка； 4 — контргайка; 5 — внутренний3 — втулка； 4 — контргайка; 5 — внутреннийнаружный цилиндр; 7 ——поршень； 8 — шайба; 9 ——катушка; 10 ——гайканаружный цилиндр; 7 ——поршень； 8 — шайба; 9 ——катушка; 10 ——гайка2卜犷32102卜犷3210цнлиидр;цнлиидр;6 —6 —
a
a
7
7
10
10
3
4
3
4
5
6
5
6
Рис. 3；25. Амортизатор:
/ — шток; 2 — гайка;
Рис. 3；25. Амортизатор:
/ — шток; 2 — гайка;
-20
-20
-4
-4
22
22
24
24
Z5、
Z5、
北、
北、
15
15
/4 »
/4 »
27
27
-乃
16
17
-乃
16
17
12
12
-門 77
-門 77
28
/Г 30
28
/Г 30
3 — втулка； 4 — контргайка; 5 — внутренний
3 — втулка； 4 — контргайка; 5 — внутренний
наружный цилиндр; 7 ——поршень； 8 — шайба; 9 ——катушка; 10 ——гайка
наружный цилиндр; 7 ——поршень； 8 — шайба; 9 ——катушка; 10 ——гайка
2
卜犷
32
10
2
卜犷
32
10
цнлиидр;
цнлиидр;
6 —
6 —
Рис. 3.26. Стиральная машина СМА-4ФБ:
I — блок коммутации； 2 — основание； 3 — гидросистема； 4 — корпус; 5 — клиноременная передача； 6 — барабан； 7—пружина; 8 — верхняя панель； 9 — блок сенсорной клавиатуры； 10 ——верхний шкнв; // ——бак; 12 ——датчики температуры; 13 ——нагреватель； 14 —— нижний шкнв; /5 — электродвигатель; 16 — гаситель； /7—блок питания； 18 — крышка дозатора; /9—пульт; 20—крышка загрузочного люка; 21 ——передняя панель; 22 — крышка фильтра; 23 — реле уровня; 24 — шланг реле уровня; 25 — пластина бака； 26 — фильтр; 27—насос； 28 — рессора; 29—конденсатор; 30—реле РНК； 3/ — сливной шланг; 32, 33 — наливные шланги; 34 — крестовина; 35 ——отвод конденсата; 36 —— клапан КЭН-1 ； 37— клапан КЭН-3； 38 — упор пружины; 39 — дозатор
Стиральный бак // конструктивно собирается из обечайки и двух стенок (одна с загрузочным отверстием), соединенных сваркой. На задней стенке бака выполнены отверстия для установки первичных элементов датчиков уровня и датчика 12 температуры, а также электронагревателя. Бак выполнен из углеродистой стали с последующим горячим эмалированием.
Перфорированный стиральный барабан 6 цилиндрической формы, размещенный внутри стирального бака, собран из обечайки и двух стенок (задней^ и передней). Передняя стенка имеет круглое загру-
- .имфнсцнаппомвд и 2ОМЯ^ NZHqFBdsI。&23ХХ^Н^2ИОО。^'с^<и зтвд вн ях^хчосзи'VWU лч^§^< .寸 •Я5ИЯЛСОЛЁ^ЧЛ (3ИЖ1О и S^SHO Hdu) ЛН0ОХНО2 KBMaKIfgadsu wxssx^c НИГЛЕ2XHMJahsIPMOSP и «кмо^укьягония^чос кчи .8
♦BIJ3hBX SHdoJUIBM «^зози KS3W2 вкзьятзоснвв ХВМ9ОМ。Z
•ИНЕМ江OH>KAgohuoxsSMS^W^^O ^ssw&o^c ОС зхозиклс кьоох^^чи ^охуоьяьоо -sbooxs^c adasu -кьоовяизлкноьо ОС ^зххя^- <su вниннигпрк-^ -Ksxwff^ss^c
1^1 1 § § §§ § § s.
1 ^ JV 1 § § §§ § § S
1^1 1 § § §§ §• § s
1 寸 9^2g
^^^ 1 ^^3团詹号双
1 2 1 1 § 8 1§ S § 58
|^| 1 Й § §S 3 § Й
|s В Й 1 1 1Ilfs
^巴1丨每巴
I 2 11 1 1§ § § 2
次-S
О Е О X С XdhHW
HHmEMixlqsqlfBdHJ.JEWBd oJOXjahHdlawEdBurairaWowxiqgoBEg EXHJ.°Hd9.DIEdEXeE±o9hHHX9H.9.m
зочное отверстие. На задней стенке имеется крестовина с полуосью. Полуось установлена в подшипниковый узел, расположенный на задней стенке бака. При сборке полуось барабана фиксируется стопорной пружиной и шайбой. На внутренней поверхности барабана симметрично расположены три ребра, обеспечивающие перемешивание белья при стирке. Барабан изготовлен из коррозионно-стойкой стали (листовой) с шероховатостью внутренней поверхности Ra& 1,35 мкм (ГОСТ 2789—73*).
Система виброизоляции, гидросистема и система управления аналогичны примененным в машине СМА-36. ‘
Основная техническая характеристика базовых моделей стиральных машин параметрического ряда приведена в табл. 3.6.
Ремонт стиральных машин
Меры безопасности. Все виды ремонтных работ следует выполнять только на полностью отключенной от электросети машине. При этом штепсельная вилка должна быть вынута из розетки электрической сети. При необходимости проверки работоспособности машины в рабочем состоянии нельзя прикасаться к токоведущим элементам, а также к узлам, которые могут прийти в движение от электродвигателя.
Категорически запрещается включать машину в электросеть без заземления. Включение машины в работу и подсоединение к водопроводу и канализации необходимо выполнять в соответствии с руководством по эксплуатации.
2
4 5 6 7 8 9 104 5 6 7 8 9 10
4 5 6 7 8 9 10
4 5 6 7 8 9 10
Машины типа СМ-1 (рис. 3.27) следует ремонтировать в такой последовательности.
Вынуть пробку 7, вы вернуть винт 8, снять ручку 9 и отвернуть гайку 6. Снять шайбу /0, прокладку 5 и отвернуть пять винтов, постепенно подавая шнур / через ниппель 2 внутрь кожуха 14. Снять кожух 4.
Придерживая крыльчатку электродвигателя 3, отвернуть активатор /2, вращая его по часовой стрелке. Отвернуть диск 15, используя для этого отверстие на его торце, и снять диск. При этом необходимо помнить, что на активаторе резьба левая, а на диске — правая.
.ВиВА.
Рнс. 3.28. Конструкция8
машины СМР-2:
I к II ——узел крепления отжимного устройства； /// — крепление лицевой панели; /V ― крепление крышки клеммной коробки; I，— узел привода и иасос
Далее заменяют отказавший элемент и собирают машину в обратной последовательности, обращая внимание на следующее:
устанавливая электродвигатель 3, нужно следить за правильной насадкой втулки 13 и не допускать перекосов;
монтируя активатор, необходимо следить, чтобы сальник 11 не вывернулся и правильно облегчал ступицу активатора, а имеющаяся в сальнике пружина осталась в своем рабочем положении;
устанавливая плату, следует проверить наличие уплотнительного кольца /4;
перед установкой кожуха надо проверить правильность положения уплотнителя;
установить штуцер /6, проверить наличие уплотнительной прокладки 19 и кольца 17 в пробке 18,
Машину СМ-1,5 ремонтируют аналогично машине СМ-1. Отличительной особенностью машины СМ-1,5 является наличие ременной передачи. При эксплуатации стиральной машины возможно ослабление натяжения ремня. Для регулирования его натяжения необходимо:
N
/4%汚〃
отключить машину от сети, снять поддон, ослабить винты крепления электродвигателя. Натяжение считается нормальным, если при приложении усилия в центре ремня, равном 3,9 Н, ремень прогибается на 3—4 мм.
Ремонт машин типа СМР-1,5 достаточно подробно изложен в работе [30].
Машина типа СМР-2 (рис. 3.28) ремонтируют в такой последовательности.
Снять верхнюю крышку Д крышку бака 3, рамку 2.
Отвернуть две шпильки 8 с пружиной 10 и снять отжимное устройство 9.
Отвернуть две гайки 6, снять шайбы 5 и винты 4. Отвести в стороны панель 7, вывести ее из зацепления с поддоном 17 и отсоединить жгут от клеммной колодки 16 (крышка 12 колодки, винт 11 крепления).
Пассатижами разжать зажимы 14 и снять шланги с патрубков электронасоса. Ослабить натяжение ремня /3, отвернув на два ——три оборота винт /5, и снять со шкива ремень электродвигателя.
Заменить вышедшую из строя деталь. Сбоку производить в обратной последовательности с учетом следующего:
наружная плоскость обода активатора должна выступать над плоскостью стенки бака не более чем на 1 мм; регулировку проводят установкой шайб;
3.7. Возможные неисправности машин типов СМ н СМР н способы их устранения
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
При включении в сеть и
Обрыв питающего шну-
Устранить обрыв или заме-
включении реле времени электродвигатель не работает
ра
нить шнур
При включении реле времени электродвигатель
I. Неисправен электродвигатель
Заменить электродвигатель
гудит
Активатор прижат тканью, электродвигатель перегружен
Неисправен конденсатор
Освободить активатор, вынуть часть ткани. Машину пустить через 5—6 мин Заменить конденсатор
Утечка воды из бака
Неплотно затянут диск активатора
Неплотно прилегает уплотняющее кольцо
Неисправен сальник активатора
Забоины на поверхности ступицы активатора
Снять активатор, затянуть диск
Проверитьуплотняющее
кольцо Заменить сальник
Зачистить поверхность ступицы. При необходимости заменить активатор
Электродвигатель рабо-
Ослаблено натяжечие
Разобрать машину, натянуть
тает; активатор не вращается
ремня или ремень соскочил
ремень
Насос не качает воду
Засорился фильтр
Вышел из строя насос
Очистить фильтр
Заменить насос
смещение канавки шкива активатора относительно канавки шкива двигателя не должно превышать 1 мм; регулировку проводят установкой шайб между шкивом и подшипником；
натяжение ремня считается нормальным, если под действием силы в 4 Н середина ветви ремня прогибается на 3——4 мм.
Возможные неисправности машины типов СМ и СМР и способы их устранения приведены в табл. 3.7.
Ремонт автоматических машин. В автоматических стиральных машинах применена сложная система управления на основе микропроцессоров, обнаружение неисправностей в которой под силу только квалифицированным специалистом. Методика определения наиболее сложных дефектов изложена в ремонтной документации, которую поставляют разработчики. Ремонт машин СМА на дому можно производить только путем замены отказавшего элемента. Методика определения отказавшего элемента приведена в табл. 3.8, а также в описании электронной системы управления в гл. 6.
Прежде чем начинать разборку всей машины или отдельных ее узлов, необходимо определить место дефекта. Особенностью электро-
3.8. Возможные неисправности машин типа СМА-4ФБ н способы их устранения
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
При включении не горит
1. Не закрыт люк
Закрыть люк
индикатор, машина не ра-
2. Неисправен индика-
Заменить индикатор
ботает
тор
3. Обрыв соединительно-
Устранить обрыв, заменить
Не работает электродви-
го шнура или неисправна штепсельная вилка 4. Неисправен помехоподавляющий фильтр
5. Неисправен микровьь ключатель
1. Обрыв в соединитель-
шнур или штепсельную вил- ку
Заменить фильтр
Заменить микровыключа
тель
Устранить обрыв
гатель барабана
При включении электро-
ной цепи
Вышел из строя электродвигатель
Неисправен узел ЭСУ
Неисправен датчик- реле температуры
I. Неисправен электро-
Заменить электродвигатель
Заменить узел ЭСУ
Заменить датчик-реле температуры
Заменить электродвигатель
двигатель гудит, но барабан не вращается
двигатель
2. Пробой фазосдвигаю-
Заменить конденсатор
Электродвигатель приво-
щего конденсатора
1. Обрыв соединитель-
Устранить обрыв
да барабана работает без реверсирования
ной цепи
2. Неисправен узел ЭСУ
Заменить узел ЭСУ
Электродвигатель приво-
Ослаблено натяжение
Отрегулировать натяжение
да барабана работает,
ремня
ремня или при необходимо-
барабан не вращается Не выдерживается тем-
I. Неисправен датчик-
сти заменить ремень Заменить датчик-реле тем-
пературный режим стирки
реле температуры
пературы
Продолжение табл. 3.8
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
Перегорел нагреватель
Неисправен узел ЭСУ
Заменить нагреватель
Заменить узел ЭСУ
Вода не заливается в бак
Засорилась сетка клапана
Неисправно реле уровня
Неисправен клапан
Обрыв в соединительной цепи
Неисправен узел ЭСУ
Прочистить сетку
Заменить реле уровня
Заменить клапан
Устранить обрыв
Замейить узел ЭСУ
Вода заливается в бак выше допустимого уровня
Неисправно реле уровня
Неисправен клапан
Неисправен командо- аппарат
Заменить реле уровня
Заменить клапан
Заменить командоаппарат
Вода не откачивается из бака
Засорился фильтр насоса
Засорился насос
Вышел из строя электродвигатель насоса
Неисправен узел ЭСУ
Прочистить фильтр
Прочистить насос
Заменить электродвигатель
Заменить узел ЭСУ
Сильный шум и вибрация при вращении барабана
Ослабло крепление противовесов
Не произведен демонтаж деталей, крепящих бак
Не отрегулировано устойчивое положение машины
Подтянуть гайки крепления
Демонтировать детали, крепящие бак
Отрегулировать устойчивое положение машины
Утечка воды
Нарушена герметичность резиновых деталей
Заменить соответствующую деталь
Слабый отжим белья.
1. Насос не откачивает
Прочистить фильтр, распра-
После отжима белье очень сырое, с него бежит
или слабо откачивает моющий раствор
вить шланги, заменить насос
вода
2. Ослаблено натяжение приводного ремня
Натянуть ремень
схемы является то, что все цепи питания комплектующих (двигатель, электронагреватель, электроклапан и др.) проходят через микровыключатель в крышке реле уровня и контакты реле температур. Подобная особенность требует применения определенной методики поиска неисправностей в. электросхеме машины. Исследуемая цепь, в которой предполагается дефект (определяется по перечню возможных неисправностей) ,разрывается путем отсоединения съемных контактов соединительных проводов от клемм командоаппарата. Далее проверяют целостность электрических цепей омметром и жгута с комплектующими изделиями. Когда дефект будет обнаружен, приступают к разборке машины и отдельных узлов.
Последовательность разборки показана на рис. 3.29.
Рис. 3.29. Конструкция машины СМА-4ФБ：
1. 13, 28, 29, 32, 33 — вииты; 2, 8, 9, 27, 31. 34 — шайбы; 3 — основание； 4 — однопо люсиый клавишный выключатель； 5 —— кулачок; 6 — диск программы; 7 —— ручка; 10, 24 гайки； 11——вкладыш ручки； 12 —— верхняя облицовка； 14 — боковая облицовка； 15 — индикатор； 16 — пластина； /7, 19 ——облицовки； 18 ——панель； 20, 25 — передние стеики корпуса； 21 ——крушка фильтра； 22 ——фильтр; 23 ——опора； 26 ——задняя панель; 30 —— упор; 35 — верхняя крышка корпуса
3.1.7. Испытание бытовых стиральных машин
Стиральные машины подвергают приемосдаточным, периодическим, типовым испытанием и испытаниям на надежность.
Приемосдаточным испытаниям подвергают каждую изготовленную машину. Обязательным для всех видов испытаний является испытание электрической прочности изоляции в холодном состоянии без увлажнения, так как без выполнения требований по электробезопасности машина не может быть допущена к испытаниям или к эксплуатации. Это также относится к работоспособности устройств защиты от поражения электрическим током (блокировки) и от травмоопасных частей. Поэтому при всех видах испытаний проверяют блокировочные и тормозные устройства. На приемосдаточных испытаниях также проверяют функционирование машины.
Периодические испытания машин проводят не реже одного раза в год, а стиральных малогабаритных машин (СМ) — не реже одного раза в два года. Для периодических испытаний региональной службой Госстандарта по ГОСТ 18321—73* (СТ СЭВ 1934—79) отбирают не менее трех машин одного типа, прошедших приемосдаточные испыта- 119
ния, и направляют их в Государственный испытательный центр электробытовых машин и приборов (ГИЦ ЭМП). На периодических испытаниях кроме общетехнических испытаний на соответствие требованиям ГОСТ 14087—80 (СТ СЭВ 1110—78) проводят функциональные испытания на качество отстирываемости, потерю прочности ткани, остаточную влажность, отсутствие механических повреждений ткани при стирке, эффективность отполаскивания и др. Торговые оптовые базы подвергают испытаниям 3 % машин проверяемой партии. В программу испытаний входит внешний осмотр и проверка на функционирование.
Испытания на надежность также проводятся в ГИЦ ЭМП не реже одного раза в два года в соответствии с ГОСТ 17446一86*.
Общие условия испытаний должны соответствовать ГОСТ 14087—80 (СТ СЭВ 1110—78).
При испытаниях используют воду температурой 20±5°С, жесткостью 1—6 мг-экв/л. При испытаниях машин с дополнительным нагревом и при использовании горячего водоснабжения в машинах с полным нагревом температура, потребляемой воды при основной стирке должна быть 55±2 ℃. Машины с пластмассовым баком допускают залив воды температурой не более 80 ℃. Испытания по функциональным параметрам проводят на трех машинах. Для проведения испытаний подготавливают загрузочную ткаиь, на которую нашивают испытательные образцы ткани. Масса испытательной ткани должна соответствовать данному типоразмеру машины. Массу ткани определяют при температуре окружающей среды 20±5 ℃ и относительной влажности 65±5 % после 24 ч пребывания в этих условиях. Если нет возможности создать указанные условия, то образцы сушат в сушильном шкафу при температуре 60± 10 ℃ в течение 10 мин, пока окончательная масса станет изменяться не более, чем на 1 %. За массу загрузки принимают значение, полученное при этом процессе, и увеличенное на 8 %. Методы испытаний приведены в ГОСТ 8051—83*Е.
Бытовые сушильные машины и устройства
Физические осноны процесса сушки
Процесс сушки в бытовых условиях заключается в удалении воды из пористых материалов. Сушка материалов других видов, как и удаление различных органических растворителей, в быту требуется крайне редко. Поэтому при создании бытовой техники для сушки белья учитывают только процесс удаления воды. Сушку можно проводить как при атмосферном давлении, так и а вакууме, однако последнее технически сложно, малоэкономично, хотя и более эффективно.
По способу передачи теплоты для удаления влаги сушка может быть контактной, радиационной (инфракрасными лучами), токами высокой частоты и конвективной. Конвективный способ получил наибольшее распространение. При этом способе теплота передается непосредственно от теплоносителя (воздуха) к высушиваемому материалу. Б данной работе рассмотрен только конвективный способ сушки.
Виды связи влаги с тканью и процессы ее уда北心究劈受 из ткани
По характеру связи влаги с тканью различают физико-механическую (макро- и микрокапиллярную), физико-химическую (абсорбционно и осмотически связанную) и химическую связи.
Макрокапиллярная влага находится в мелких капиллярах, заполняемых при смачивании, а также при поглощении (адсорбции) из влажного воздуха. Адсорбционная влага прочно удерживается на поверхности и в порах материала. Значительная часть этой влаги может быть удалена механическим путем. Осмотически связанная влага (влага набухания) находится внутри клеток и после химической является наиболее прочно связанной с материалом. Химическая вл а га входит в состав молекул вещества и не удаляется, так как это приводит к разрушению материала.
В процессе сушки из ткани испаряется поверхностная влага, в результате чего в материале начинается движение влаги от центра к периферии элементарных частиц. Поскольку перемещение влаги из глубины ткани к ее поверхности в основном определяется разностью концентрации влаги, а разность концентрации увеличивается с понижением влажности на поверхности материала, то внешние факторы (температура, относительная влажность и барометрическое давление воздуха) при конвекционной сушке одновременно влияют на внутреннюю диффузию влаги в процессе сушки. Наибольшее влияние в этом случае оказывает температура воздуха. Значения влажности некоторых видов ткани при нормальных условиях приведены в табл. 3.9.
3.9. Влажность различных тканей при температуре 20 ℃ и относительной влажности воздуха 60—65 %
Ткань
Влажность, %
Ткань
Влажность, %
Шерсть
13—18
Хлопок
6,5—8,5
Лен
13—14
Ацетат
5,7-6,5
Вискоза
11,5—13,5
Капрон
3,5—4,5
Шелк
8—9
Лавсан
0,4—0,5
Процесс увлажнения и сушки ведет к изменению качества ткани: прежде всего изменяется структура волокон. Проникновение молекул воды в волокна ткани вызывает их набухание. При этом резко проявляется анизотропия волокон. Поскольку структурные элементы располагаются в основном вдоль продольной оси волокон, набухание в поперечном направлении оказывается большим. Иногда наблюдается сокращение волокон, когда увеличивающиеся при набухании волокна, сокращаясь при сушке, не принимают первоначальные размеры. Для сохранения свойств ткани в процессе ее сушки для каждого вида необходимо определять оптимальный технологический режим обработки. Технология сушки является решающим фактором сохранения свойств ткани и ее качества.
Рис. 3.30. Изменение температуры и влажности ткани в про- цессе сушкиРис. 3.30. Изменение температуры и влажности ткани в про- цессе сушкиТеория процесса сушки базируется на тепло- и массообмене при фазовых превращениях и на физических явлениях связи влаги с тканевыми материалами. Сложность заключается в том, что нельзя определить резкую границу между видами связи влаги с волокном ткани. Одна форма связи постепенно уменьшается, а другая начинает преобладать. Графически процесс сушки изображен на рис. 3.30. В зоне / происходит нагрев материала (кривая* /) и медленное уменьшение влагосодержания (кривая 2). В зоне 〃 начинается поверхност
Рис. 3.30. Изменение температуры и влажности ткани в про- цессе сушки
Рис. 3.30. Изменение температуры и влажности ткани в про- цессе сушки
ное испарение влаги, температура ткани практически постоянная, а влаго- содержание будет уменьшаться по линейному закону (скорость сушки постоянная). В зоне /// (осмотическое испарение) температура поверхности материала увеличивается, а скорость сушки уменьшается. Температура в центре волокна ткани повышается, но температурная кривая в этой точке несколько отстает от температурной кривой на поверхности волокна. Таким образом внутри тканевого материала возникает температурный градиент, который снижается и при достижении равновесного влагосодержания становится равным нулю.
Период сушки с повышением температуры ткани и непрерывным уменьшением скорости сушки называют периодом падающей скорости.
Влагосодержание на стыке зон II и III называют критическим. Начиная с критического влагосодержания, температура ткани повышается, достигая при этом температуры окружающей среды. В зоне IV при испарении химически связанной влаги наступает разрушение тканевого материала.
При конструировании бельесушильных машин необходимо выбирать оптимальные параметры сушильного агента — воздуха: его температуру, влагосодержание и скорость движения. Температура сушильного агента сильно сказывается на времени сушки. Время сушки в период постоянной ее скорости
Т1 =——(ф一屮 кр),
С
где с — коэффициент 1 кг сухой тканн; ср нгде с — коэффициент 1 кг сухой тканн; ср нВремя сушкиВремя сушкисушкн, определяющий количество испаряемой влагн на фкр — влагосодержание в конце зон / н //.
где с — коэффициент 1 кг сухой тканн; ср н
где с — коэффициент 1 кг сухой тканн; ср н
Время сушки
Время сушки
в период падающей скорости
где(рр ——равновесная влажность.
Общая п родолж и те л ьн ость сушки составляет t = ti+t2.
Рис. 3.31. Зависимость влагосодержания:
а — от времени сушки при различных температурах； 6 — от скорости теплоносителя; в — от влажности теплоносителя； /—40℃; 2—56 °C; 3—75 °C; 4—0,5 м/с; 5—1,0 м/с;
6 — 1,5 м/с; 7 — 1,5 г/кг; 8— 3,0 г/кг; 9 — 9,0 г/кг
На рис. 3.31, а приведены кривые сушки хлопчатобумажной ткани с начальной влажностью 105 % при скорости теплоносителя 1,5 м/с и температуре 40, 60 и 75 ℃. Как видно, при увеличении температуры сушильного агента с 40 до 75 ℃ снижается время сушки с 55 до 35 мин. Отсюда вытекает целесообразность максимального повышения температуры агента. Однако следует помнить, что с увеличением температуры повышаются энергопотребление и стоимость сушки. Кроме того,
высокая температура теплоносителя негативно влияет на физико-механические свойства текстильного материала. *
Влияние скорости теплоносителя на процесс сушки хлопчатобумажной ткани с начальной влажностью 70 % при температуре 73 ℃ и скоростях (0,5—1,0—1,5) м/с показано на рис. 3.31,6. Из графика видно, что время сушки сокращается примерно в 1,5 раза при скорости теплоносителя 1,5 м/с по сравнению с временем сушки при скорости теплоносителя 0,5 м/с. Повышение скорости теплоносителя свыше 1,5 м/с ускоряет процесс сушки, но ведет к чрезмерным затратам энергии (дополнительные нагреватели, увеличение мощности вентилятора).
Влияние вл а госодержания теплоносителя на процесс показано на рис. 3.31,8. Анализ кривых сушки показывает, что незначительное повышение влагосодержания ведет к существенному замедлению процесса сушки. Указанные особенности следует учитывать при проектировании бельесушильиых машин.
Тепловой баланс бельесушильиых машин
Получаемое в бельесушильной машине тепло расходуется на нагрев ткани до заданной температуры (Qi); нагрев влаги, удаляемой из ткани (Q2)； испарение влаги (Q3)； нагрев деталей машины (Q4)； нагрев воздуха, удаляемого из машины (Q5).
Опыт показывает, что на составляющие Q4 и Q5 идет незначительное количество теплоты, поэтому им можно пренебречь. Тогда 123
уравнение теплового баланса в процессе сушки ткани можно записать в виде:
Qc=Ql + Q2+Q3・
Количество теплоты, необходимое для нагрева массы влажной ткани от теплоты /о окружающей среды до максимально допустимой /к (конечной), для данного вида ткани
Q1 =/?2тСт «к /о),
где тт — масса ткани; ст 一 удельная теплоемкость сухой ткани.
Количество теплоты, необходимое для нагрева влаги от температуры окружающей среды до 100 ℃,.
Q2 = % (ф! —ф2)& (100—/о),
где q)i и q)2 ——остаточная влажность до сушки и после сушки; св ——удельная теплоемкость воды.
Количество теплоты, необходимое для испарения влаги из белья,
Q3 = tn^r,
где тв — масса испаренной воды; г — теплота парообразования;「= 5953 Дж・К «н—температура испарения в период постоянной скорости сушки).
Расчет процессов сушки в бельесушильных машинах
Расчет трактов сушильных машин. Воздушный тракт сушильной
машины состоит из нескольких участков, на каждом из которых происходит потеря давления воздушного потока (рис. 3.32).
По ходу сушильного агента можно определить следующие участки： сопротивление на входе в машину, электрические нагреватели, сопротивление входа в сушильный барабан, пухоулавливатель, сопротивления вентилятора и выходного тракта. Общую потерю давления опре
деляют путем суммирования потерь давления на всех участках:
Ар= Е Ар，1
где р — плотность воздуха, кг/м3.
\2 и2"女(3.2)\2 и2"女(3.2)Потери давления при внезапном расширении внутри воздушного тракта
\2 и2
"女(3.2)
\2 и2
"女(3.2)
Рис. 3.32. Схема воздушного тракта сушильной машины:
/ — вход тракта; 2 — пухоулавливатель;
3 — электродвигатель; 4 — нагреватель;
5 — вход в барабан; 6 — сетчатый фильтр;
7 — вентилятор; 8— выход тракта
где S[ к S2 — площади поперечного сечения до и после расширения; у ——скорость воздушного потока; g — ускорение свободного падения.
Потери давления в удлинительных трубах
/v2
М = 成’（3.3）
где Лт — коэффициент трения; / — длина трубопровода; J — диаметр трубопровода.
Коэффициент трения для турбулентного потока
匚 Re=!274Q
0,25 Re '厶’
где Re — число Рейнольдса； Q — расход воздуха, м3/с; d — диаметр трубопровода; V — коэффициент кинематической вязкости, м2/с.
Расчет частоты вращения барабана сушильных машин. Для хорошего перемешивания ткани в барабане сушильной машины рекомендуется частоту вращения устанавливать несколько ниже частоты вращения сбалансированного режима. Фактор разделения следует брать примерно равным 0,8, т. е.
—D /2лм \2=函（而丿，—D /2лм \2=函（而丿，
—D /2лм \2
=函（而丿，
—D /2лм \2
=函（而丿，
где D—диаметр барабана, м; п — частота вращения сушильного барабана, об/мин; g — ускорение свободного падения, м/с2; со — угловая скорость, откуда /г = 35八®
Классификация сушильных машин и устройств
В настоящее время бытовая бельесушильная техника включает сушильные шкафы, стирально-сушильные шкафы, стирально-сушильные машины, сушильные устройства и барабанные сушильные машины.
Сушильный шкаф представляет собой металлический прямоугольный корпус с дверью на фронтальной части, внутри которого размещены штанги для развешивания белья. Вода, содержащаяся в белье, под действием потока теплого воздуха удаляется в атмосферу. Белье почти не сминается, чем облегчается глаженье. В сушильных шкафах возможна сушка белья, не прошедшего отжим （за исключением огнеопасных тканей или изделий）, платьев, костюмов, сумок, портфелей, плащей, обуви, зонтов и др. Если изделия бельевые, то сушильный щкаф является также и местом хранения. Большинство шкафов с загрузкой 6—8 кг белья имеют 30 штанг длиной до 500 мм, установленных в три ряда.
По системе удаления влажного воздуха существующие шкафы делятся на шкафы с естественной тягой и шкафы с активной циркуляцией воздуха. Шкафы с естественной тягой, в которых циркуляция осуществляется снизу вверх под влиянием теплоты, получаемой от нагревательных элементов, более экономичны, так как нет дополнительных энергозатрат на вентиляционное устройство принудительной 125
циркуляции нагретого воздуха. В шкафах с активной циркуляцией воздух движется благодаря принудительному потоку, ； обеспечиваемому вентиляционным устройством. Воздух направляется на нагревательные элементы и, проходя их, нагревается до температуры 50—55 ℃. В зависимости от вида изделий имеется несколько уровней нагрева. Некоторые модели имеют частичную рециркуляцию воздуха, что позволяет получить наиболее рациональное использование электроэнергии.
Стирально-сушильный шкаф построен на том же принципе, что и сушильный шкаф. Прибор основан на водоструйном способе стирки; в нем полностью автоматизирована обработка белья (стирка, сушка, гигиеническая обработка, ароматизация) и обеспечивается хранение готовых изделий. Главными недостатками этого прибора являются большие размеры и высокое удельное энергопотребление.
Стирально-сушильные барабанные машины имеют основной недостаток—низкую производительность сушки по сравнению с барабанными бельесушильными машинами аналогичного объема загрузки. За один цикл сушки обрабатывается только половина выстиранного и отжатого белья. Поэтому после отжима необходимо вынимать из барабана половину белья, которое можно высушить только во втором цикле.
Барабанные бельесушильные машины считаются наиболее перспективными для сушки белья в бытовых условиях. Это подтверждается теми изменениями в ассортименте бытовой бельесушильной техники, которые произошли еще в середине семидесятых годов на основных мировых рынках электробытовых машин и приборов. Если в шестидесятые годы в основном спросом пользовались сушильные шкафы, устройства и центрифуги, то, начиная с 1976 г., все более увеличивались поставки барабанных сушильных полуавтоматических и автоматических машин. Преимущество барабанных сушильных машин перед остальной номенклатурой бельесушильной электробытовой техники подтверждают также и данные анализа патентных поступлений. Так, в середине восьмидесятых годов патентные поступления по барабанным сушильным машинам составили 59,8 % всех патентных поступлений по бельесушильной бытовой технике, включая стирально-сушильные машины; на долю сушильных шкафов приходилось 12,5 %, настенных сушильных устройств — 5,5 %, напольных складных сушильных устройств — 3,8 %, а стирально-сушильных автоматических машин — 18,4 %. Таким образом, основным направлением развития бел ьесу шильной бытовой техники можно считать барабанный способ сушки.
Классификация сушильных машин. В качестве основного параметра при характеристике сушильных машин выбирают массу сухой ткани на одну загрузку. Выпускаются машины с загрузкой 1—6 кг сухой ткани.
По степени автоматизации сушильные машины делятся на автоматические и неавтоматические. Автоматическая машина — машина с автоматическим управлением, в которой весь технологический процесс осуществляется по заданной программе, без участия оператора. В неавтоматической машине для каждой последующей операции требуется участие оператора.
126
По способу установки машины делят на встраиваемые и блочновстраиваемые. Встраиваемая сушильная машина — машина, параметры которой позволяют устанавливать и эксплуатировать ее как отдельно, так и в комплексе оборудования в специально предназначенном месте ванных комнат и санузлов квартир. Изготовляют напольные и навесные модели таких машин.
По способу загрузки сушильные машины выпускают с верхней и фронтальной загрузкой. По способу сбора отработанного воздуха сушильные машины разделяют на машины с выбросом отработанного воздуха в атмосферу и машины с конденсацией влаги.
Параметрический ряд бельесушильных машин
По номинальной загрузке бельесушильные машины параметрического ряда рассчитаны на 1, 2, 3 и 4 кг сухой ткани (табл. 3.10). Машины должны изготовляться типоразмеров МС-1, МС-2, МСА-3 и МСА-4, характеризующихся следующими основными конструктивными особенностями: МС-1——сушильная навесная автоматическая машина с фронтальной загрузкой на 1 кг сухой ткани; МС-2ФУ — сушильная напольная машина с фронтальной загрузкой на 2 кг сухой ткани,
1234фронтальнаяверхняяфронтальнаяверхняяфронтальная1234фронтальнаяверхняяфронтальнаяверхняяфронтальная3.10. Параметрический ряд сушильных машин3.10. Параметрический ряд сушильных машинНоминальная загрузка сухим бельем, кгНоминальная загрузка сухим бельем, кгРазработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразнаНавесное исполнениеРазработка нецелесообразнаНавесное исполнениеРазработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразнаМС-1МС-1Разработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразнаНапольное исполнениеНапольное исполнение
1
2
3
4
фронтальная
верхняя
фронтальная
верхняя
фронтальная
1
2
3
4
фронтальная
верхняя
фронтальная
верхняя
фронтальная
3.10. Параметрический ряд сушильных машин
3.10. Параметрический ряд сушильных машин
Номинальная загрузка сухим бельем, кг
Номинальная загрузка сухим бельем, кг
Разработка нецелесообразна
Разработка нецелесообразна
Навесное исполнение
Разработка нецелесообразна
Навесное исполнение
Разработка нецелесообразна
Разработка нецелесообразна
Разработка нецелесообразна
МС-1
МС-1
Разработка нецелесообразна
Разработка нецелесообразна
Напольное исполнение
Напольное исполнение
3.11. Техническая характеристика сушильных машин
Показатель
МС-1
МС-2ФУ
МСА-ЗФУ
МСА-ЗВ
МСА-4Ф
Потребляемая мощность, ВТ, не более
Время сушки, мин:
1200
1200
2500
2500
300
от 100 %-ной влажности
90
90
105
105
120
от 55 %-ной влажности Размеры, мм:
60
70
90
90
105
высота
500
850
850
650
850
длина
500
600
550
450
550
глубина
360
450
600
650
600
Масса, кг, не более
23
50
65 *
60
70
Примечание. Время сушки определено до относительной влажности 20 %.
совмещенная с раковиной умывальника; МС-2Ф ——то же, без раковины умывальника; МСА-ЗВ ——сушильная автоматическая машина на 3 кг сухой ткани с верхней загрузкой; МСА-ЗФУ ——сушильная автоматическая машина на 3 кг сухой ткани, совмещенная с раковиной умывальника; МСА-4Ф ——сушильная автоматическая машина с фронтальной загрузкой на 4 кг сухой ткани.
Основные параметры и размеры бельесушильных машин приведены в табл. 3.11.
В машинах параметрического ряда предусмотрено регулирование мощности нагрева, пухоуловитель, самоцентрирующие ролики для удобства перемещения напольных машин. Корректированный уровень звуковой мощности не должен превышать 4 2 дБ «А (ОСТ 27-56-536——81).
По своим размерам модели ряда соответствуют международным параметрам, принятым для установки или встраивания машин в комплексное оборудование для ванных комнат, а также в ряд кухонных комплексов. Конструктивно все базовые модели типоразмерного параметрического ряда построены по единому принципу с унифицированным управлением. Примером может служить конструкция модели МСА-ЗФУ.
Конструкция базовой модели МСА-ЗФУ разработана в напольном исполнении с раковиной умывальника (рис. 3.33). Корпус 3 машины, состоящий из обечайки, основания, двух кронштейнов и задней стенки, предназначен для размещения и крепления основных узлов и деталей. В верхней части корпуса расположена раковина 4 умывальника, выполненная из нержавеющей стали с краном 5 смесителя. Загрузочный люк 2, расположенный на фронтальной панели корпуса, со смотровой крышкой из прозрачного пластика служит для загрузки белья в сушильный барабан. Запор 7 крышки люка оснащен микровыключателем, обеспечивающим отключение электрического питания при угле открывания люка более 10°. Пулы 6 управления с сенсорной клавиатурой расположен также на фронтальной панели в ее верхней части. Управление обеспечивается электронным устройством. Отверстие 18 для забора воздуха перекрыто решеткой. Сушильной барабан /5, представ- 128
a)a)Рис. 3.33. Сушильная машниа МСА-ЗФУ：Рис. 3.33. Сушильная машниа МСА-ЗФУ：
a)
a)
Рис. 3.33. Сушильная машниа МСА-ЗФУ：
Рис. 3.33. Сушильная машниа МСА-ЗФУ：
а — внешний вид; б — схема
ляющнй собой сварную конструкцию из обечайки, фланца с отверстием под крышку люка и фланца с филыром-пухоуловителем, для лучшего проворачивания белья при сушке имеет три ребра. Через отверстие во фланце продувается нагретый воздух; отбортовка на фланцах является направляющей опор при вращении барабана. Внутри барабана в отбортовку с отверстием установлен фильтр-пухоуловитель 13, представляющий собой сетку, натянутую на каркас. Перегородка 18 корпуса, на которой установлены спиральные нагреватели 9 для подогрева воздуха, закреплена на внутренних боковых стенках корпуса посредством кронштейнов и является передней опорой барабана. Задней опорой барабана служит центробежный вентилятор 12, работающий в режиме отсасывания воздуха. Для контроля температурного режима на выходе из вентилятора установлен датчик-реле 11 температуры. Для контроля температуры около нагревателя предназначен датчик- реле 10. '
Электродвигатель 19 с помощью плоскоременной передачи 14 вращает барабан. Натяжение ремня обеспечивается прижимными роликами, осуществляющими необходимое его натяжение прн реверсировании. Электронное устройство обеспечивает автоматическое управление машиной в соответствии с программой технологического процесса сушки белья. Выбор программ осуществляется на сенсорном поле пульта 6, который имеет 12 клавиш. Программа выбирается в зависимости от вида ткани (хлопчатобумажная, шерсть, сннтетнка», степени загрузки машины (полная, половинная), начальной (ручной отжим, центрифуга) и конечной сушки (сушка «под утюг》，«под складирование») и относительной остаточной влажности. Съемный сифон 16
г Q W 129 о Зак, 421
установлен для сбора загрязнений и осадков. Так как базовая модель предусмотрена для установки в ванных комнатах и совмещенных санузлах, то в конструкции предусмотрена система слива и соединения с канализацией. Сливной шланг 17 соединяет раковину 4 умывальника с канализационной системой.
В комплект машины входит несъемный соединительный электрошнур, армированный трехполюсной вилкой, длиной не менее 3 м. На фронтальной панели корпуса, под люком находится отсек / для укладки шнура.一
Режим работы машины — повторно-кратковременный в автоматическом режиме без постоянного надзора оператором.- По санитарным нормам в ванных комнатах и совмещенных санузлах обеспечивается воздухообмен не менее 50 м3/ч. В части защиты от* поражения электрическим током машина соответствует машинам класса I, по степени защиты от проникновения влаги — изготовляется в каплезащитном исполнении [ГОСТ 14087—80 (СТ СЭВ 1110—78)]. Аналогично выполнены и другие типы машин.
Испытание сушильных машин
Перед началом испытаний машина должна выдерживаться при температуре испытательного помещения не менее 24 ч. Испытания осуществляют прн номинальной загрузке текстильным материалом влажностью 90——120 % (ручной отжим). Материал должен состоять из чистых подрубленных образцов хлопчатобумажной ткани. Масса сухого материала определяется после пребывания образцов при температуре окружающей среды 20±2℃ и относительной влажности 65±5%. Если нет возможности так подготовить образцы, допускается перед испытаниями обрабатывать образцы сушкой, взвешивая их через каждые 10——15 мин до тех пор, пока масса при взвешивании не будет отличаться от предыдущего результата на ±1 %. Полученное значение массы, увеличенное на 8 %, принимают за массу загрузки.
Перед испытаниями белье замачивают в воде при температуре 20±5°С не менее 20 мин. При проверке повышения температуры ； нагрева частей машины она должна работать с номинальной загрузкой 《 при Р= 1,1РНОМ по такому режиму: три рабочих периода с паузой ； 5± 1 мин между периодами. Вид двигателя ——асинхронный с конденса- : тором. Нагревостойкость изЪляции электродвигателя ——класса Е. Время : сушки белья проверяют при номинальной загрузке образцов из хлопча-. тобумажной ткани (арт. 227 по ГОСТ 11680—76*). В загрузку входят： две рубашки, одна простыня, салфетки и носовые платки. Общая масса салфеток и носовых платков представляет дополнительную массу, J необходимую для создания номинальной загрузки, причем число салфеток и носовых платков должно находиться в соответствии 1:2. Размеры 热 образцов изделия должны соответствовать ГОСТ 8051—83*Е.:
Белье подготавливают (см. п. 3.1.7), отжимают вручную, контроля- j руют начальную влажность в пределах 115±5 %，загружают в машину j и с помощью сенсорной клавиатуры производят набор команд: вид j
Ткани «хлопок»,' загрузка машины ——«полная», начальная относительная влажность белья —— «ручной отжим», конечная относительная влажность белья ——«сушка под утюг》. Секундомером определяют время обработки заданной программы. Время полного цикла указанной программы —не более 90 мин.
После сушки относительная влажность белья определяется по формуле (3.1). При определении влажности загружаемого белья (после отжима) пользуются этой же формулой, подставляя в качестве т2 массу мокрого белья. Масса белья во всех случаях определяется взвешиванием. Машины считаются выдержавшими испытания, если оста- точнйй влажность (относительная) не более 20 %.
Ремонт аушнпьны* машин
Методика расчета сушильных машин и требования по обеспечению безопасности при ремонте аналогичны методике и требованиям, изложенным в разделе 3.1.6. Все напряжения, сила тока и сопротивления измеряются прибором типа Ц4313 или любым аналогичным прибором класса точности не ниже 2,5. Возможные неисправности сушильных машин и способы их устранения приведены в табл. 3.12.
3.12. Возможные неисправности сушильных машин и способы их устранения
Неисправность
1 Возможная причина
Способ устранения
Вал электродвигателя вращается с трудом и перегревается
При работе машины слышны ритмичный стук и звук трёния
Увеличилось время сушки
На сенсорной клавиатуре КСУ-12 ие высвечивается цифра 00
Не поступает напряжение на обмотки электродвигателя
Короткозамкнутые витки обмотки электродвигателя
Пробит пусковой конденсатор
Снизилась мощность электродвигателя, сгорела обмотка якоря Прогнулась крыльчатка или имеется поломка лопастей вентилятора Перегорел нагреватель
Отсутствует напряжение питания на блоке БПр и на сенсорной клавиатуре КСУ-12
Проверить контакт в штепсельной вилке и розетке
Снять заднюю крышку машины, проверить наличие сетевого напряжения на клеммной колодке
Проверить наличие и исправность предохраиителя, заменить электродвигатель, заменить пусковой конденсатор
Заменить электродвигатель
Разобрать вентилятор и отремонтировать или заменить его
Заменить электронагреватель
Проверить наличие напряжения ( — 27 В постоянного тока и 24 В переменного тока). При наличии указанных напряжений снять блок БПр-MCA, сенсорную клавиатуру КСУ-12 и проверить их согласно инструкции по настройке
Продолжение табл.3.12
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
При иажатии клавиш от 1 до 0 иа клавиатуре не вы- 〔свечивается соответст
вующая цифра на цифровом табло или номер на индикаторе не соответствует номеру нажатой клавиши
При проверке клавиш за- 「дания температуры не
厶высвечиваетсяномер
* ,проверки и соответствую-
索.щее ему значение тем-
鼠пературы либо наблю-
?дается несоответствие
乎между номером провер-
$ки и соответствующим
串значением температуры
Неисправность сенсорнойклавиатуры
КСУ-12
Неисправность блока процессора БПр-МСА
Неисправность блока процессора
Снять клавиатуру КСУ-12 и проверить согласно инструкции по настройке
Снять блок процессора БПр-МСА и проверить его согласно инструкции по настройке
Снять блок процессора БПр-МСА н проверить согласно инструкции по настройке
Бытовые гладильные машины
Физические основы влажностно-тепловой обработки белья
Глаженье изделий из ткани производится для получения нужной или восстановления утерянной их формы, распрямления смятых участков ткани и получения требуемого внешнего вида изделия. Эти процессы обеспечиваются особыми свойствами ткаии: изменять физико- мехаиические свойства при определенных условиях и восстанавливать их при возвращении в исходное состояние. В зависимости от окружающей температуры, степени влажности и механического . нагружения ткани изменяют свою форму и механические свойства. Изменение температуры может придать ткани одно из трех физических состояний: стеклообразное, эластичное или вязкотекучее. Зависимость деформации большинства текстильных материалов от степени нагрева может быть представлена термомеханической кривой (рис. 3.34). При нормальной температуре волокна ткани находятся в так называемом «стеклообразном» состоянии и упругая деформация ее довольно высокая. С увеличением температуры и особенно при одновременном воздействии влаги упругая деформация в ткани значительно снижается, ослабляются меж- молекуляриые связи в волокнах и увеличивается эластичная деформация. Перевести волокна ткаии в пластическое состояние не удается потому, что все виды волокон (кроме синтетических) разрушаются прежде, чем достигают пластического состояния. Поэтому при влаж- ностио-тепловой обработке используют эластичную деформацию [участок Тс—Т{ (рис. 3.34) на термодинамической кривой], так как в этом состоянии ткань лучше формуется, а после охлаждения деформация ткаии фиксируется.
Для получения эластичной деформации необходимо ослабить молекулярные связи волокон. Это достигается увеличением энергетиче-
ского уровня молекул путем передачи им теплоты. Переходу волокон из стеклообразного состояния в эластичное способствует также введение в волокно пластификатора в виде влаги и механическое нагружение материала.
Обычно влажностно-тепловую обработку тканевых
изделий Проводят путем КОН- Рис- 3・34. Термомеханическая кривая текстильных г зматериалов
тактного воздействия нагретой поверхности, вводя влагу в парообразном состоянии.
Высушенная ткань после пропаривания и последующего охлаждения сохраняет форму, приданную ей при влажностно-тепловой обработке.
Исходя из изложенного, процесс глаженья можно разделить на следующие этапы： увлажнение и перевод ткани в эластичное состояние； формирование ткани; просушка ткани и фиксация полученной деформации; охлаждение и окончательная фиксация полученной формы ткани.
При влажностно-тепловой обработке тканевых изделий увлажнение способствует повышению пластичности и эластичности, сопротивлению на разрыв, снижению усилий иа распрямление изгибов, обеспечению равномерного нагрева поверхности ткани. Определяющим процессом при увлажнении является сорбция водяных паров и влаги. Сорбция (поглощение паров, газов, растворенных веществ твердыми телами и жидкостями) происходит при внесении волокон ткаии в область водяного пара. Волокно, имеющее капиллярно-пористую структуру, поглощает пар до тех пор, пока само не будет иметь температуру пара. Этот первый этап процесса называется конденсационным, так как отложение пара на волокне вызвано тем, что температура волокна ниже температуры пара.
В течение этого периода волокно нагревается только в результате выделения теплоты конденсации.
На втором этапе начинают действовать сорбционные свойства ткаии. Водяной пар диффундирует через пограничный слой поверхности материала, а оттуда проникает внутрь, где ои адсорбируется иа поверхности микро- и макрокапилляров. Пластифицирующее действие влаги в цикле влажностно-тепловой обработки ткани в первую очередь связано с сорбцией пара, в результате чего молекулы воды, проникающие вглубь волокна, изменяют межмолекулярные связи и, соответственно, механические свойства волокон.
В результате понижается температура стеклования, ткань переходит в эластичное состояние.
Снижение температуры стеклования увеличивает деформируемость материала и снижает затраты энергии на процесс глажения. Мате- 133
риальный баланс процесса увлажнения [27] определяется следующим уравнением:
Мвл + %в|Мвп + 团1 = Mb +%В2MB + 团2,(3.4)
где Мв — масса сухого воздуха; Мв“ ——масса влажного воздуха; xBi и хв2 — вла- госодержание воздуха до и после сорбции; т{ и т2 — масса материала до и после увлажнения.
В уравнении (3.4) имеем:
Мв =-■
%в1—%в2%в1—%в2
Тепловой баланс определяется следующим уравнением:
^в (/1 -/2)=(91 + 倣 + 93)- (гк +гС - 4,2еb),
где тв = Мв/Мвл; /】，厶一теплосодержание поступившего и отработанного пара; 9i，92, 9з — потери тепла в материале, гладильном валке и пространстве； гк — теплота конденсации; гс — температура сорбции； /в — температура отработанного пара.
На практике в процессе глаженья увлажнение составляет 0,1 — 0,6 кг/м2.
После увлажнения выполняется формование ткани. В качестве критерия формообразования ткани выбраны: угол а загибки, изменение угла 0 между нитями утка и основы, уменьшение толщины у ткани.
Общими требованиями на всех этапах влажностно-тепловой обработки является отсутствие лас, кызываемых излишним давлением на обрабатываемую ткань и представляющих собой блеск отдельных мест на изделиях. Угол а загибки при разутюживании должен быть менее 20°, а при заутюживании 30—35°. Изменение угла 0 между нитями основы и утка в пределах 12—15° может прочио фиксироваться. Большее значение угла 0 прочно не фиксируется.
На операции формования не требуется уменьшать толщину формуемых материалов, поэтому требования к давлению минимальные.
К операциям влажностно-тепловой обработки, на которых уменьшение толщины материала является основным требованием, относится прессование утолщенного края и выдавливание рельефных линий. Расчет силы прижима башмака гладильных машин [28] показывает, что давление поверхности плиты увеличивается в направлении, обратном вращению валка, и достигает максимального значения на набегающем конце гладильной плиты. Для обеспечения движения белья без проскальзывания относительно валка должно обеспечиваться условие: ，‘> f, где 片 —— коэффициент трения валка о ткань： f — коэффициент трения ткани о лоток (f = 0,26——0,30). Оптимальное давление на обрабатываемый материал колеблется от 2 до 15 кПа. На практике выбирают постоянное (6——7 кПа) или регулируемое давление.
Следующая стадия глаженья ——сушка, которая аналогична процессу, описанному в разделе о сушильных машинах. Отличительной особенностью является то, что в гладильных машинах и прессах имеет место контактная сушка ткани между греющими поверхностями. На основании исследований, проведенных И. В. Орловым и В. А. Дубов- 134
3.13. Режимы глаженья различных тканей
Ткань
Температура гладильной поверхности, ℃
Продолжительность обработки, с
Влажность тканн, % .
Давление, кПа
Хлопчатобумажная
180—200，
3
20—30
5—15
225
2
—
—
Льняная
200—220
3
20—30
10—15
250
0,5
—
—
Шерсть
160—200
2—6
20—30
5—10 '
Шерсть с лавсаном
160—180
2—4
20—30
10—15
Вискозная
160—180
3—4
10—20
2—10
Капроновая
80—110
1—2
10—20
2—5
ным в 1974 г., определены температурные режимы, время и сила прижима нагреваемой (гладильной) поверхности башмака для различных тканей (табл. 3.13). .
Конструкция машин должна обеспечивать выполнение всех технологических операций: переход ткани в эластичное состояние, формование, просушку, фиксацию полученной деформации с охлаждением.
Параметрический ряд бытовых гладильных машин
Бытовые гладильные машины, предназначенные для механизированной обработки широкого ассортимента ткани, входят наряду со стиральными и сушильными машинами в комплекс механизированной обработки белья в бытовых условиях. Применение гладильных машин для глаженья прямого белья больших размеров экономит более 50 % времени по сравнению с глаженьем утюгом, а при глаженьи фасонного белья — около 20 %, не говоря уже о снижении физического напряжения оператора. Наиболее распространенными являются гладильные машины с одним валком и подвижной прессующей поверхностью. Основными поставщиками машин являются фирмы «Миле» (Miele, ФРГ), «Сименс» (Siemens, ФРГ),《Калор》(Calor, Франция), «Тефал» (Tefal, Великобритания) и «Пфафф» (Pfaff, Франция). Практически все страны в Западной Европе, Японии и США, производящие бытовые гладильные машины, в настоящее время ведут работы по совершенствованию общей компоновки, способов и технологии покрытия гладильного валка и башмака, устройств увлажнения, привода, подогрева и управления гладильными машинами, включая введение электронных устройств для подогрева и регулирования частоты вращения валка.
Все работы, связанные с совершенствованием бытовых гладильных машин, в основном нацелены на снижение энергозатрат, выпуск более компактных моделей с уменьшенной установочной площадью и повышение эксплуатационных параметров машин, включая совершенствование функциональной и бытовой комфортности, эргономических и эстетиче
ских параметров.
Начиная с 1978 г. основные страны, выпускающие гладильные машины, вводят в системы управления электронные устройства управления установкой прижима подошвы башмака, частотой вращения валка и нагревом, причем частота вращения валка регулируется в зависимости от степени влажности белья, температуры нагрева подошвы и типа волокна ткани. По мнению зарубежных специалистов, введение электроники в гладильные машины позволяет существенно снизить энергозатраты и повысить комфортность изделий. Следует отметить, что бельегладильные машины, сравнительно недавно вступившие на мировые рынки Западной Европы, США и Японии, уже имеют традиционное компоновочное решение. Модели бытовых гладильных машин в основном отличаются друг от друга исполнением и длиной валка.
Исходя из этого, основными параметрами для классификации бытовых гладильных машин принимают: диапазон изменения температур нагревательного элемента; длину и частоту вращения валка； исполнение машин для установки и пользования.
По конструкции бытовые гладильные машины выпускают настольного (МГ), напольного (МГН) и тумбового (МГТ) исполнений. Машины наполного исполнения при хранении складываются, а тумбового — убираются внутрь тумбы. В соответствии с этой классификацией построен параметрический ряд базовых гладильных машин (ОСТ 27-56- 532—87) отечественного производства (табл. 3.14). Основной для пара-
Параметрический ряд бытовых гладильных машин
Исполнение машины
настольноенастольноенапольноенапольноетумбовоетумбовоеДлина валка 650 ммДлина валка 650 ммДлина валка 850 ммДлина валка 850 ммРазработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразнаМГН-850МГН-850МГТ-850МГТ-850
настольное
настольное
напольное
напольное
тумбовое
тумбовое
Длина валка 650 мм
Длина валка 650 мм
Длина валка 850 мм
Длина валка 850 мм
Разработка нецелесообразна
Разработка нецелесообразна
МГН-850
МГН-850
МГТ-850
МГТ-850
3.15. Техническая характеристика параметрического ряда гладил>4|ых машин
Показатель
МГ-650 >
МГН-650
МГТ-650
МГН-850
МГТ-850
Длина валка, мм
650
650
650
850
850
Потребляемая мощность,
1300
1300
1300
2500
2500
Вт
Размеры, мм:
в нерабочем положении
высота
360
1200
720
1400
720
длина
800
400
900
400
1200
глубина
360
360
450
400
450
в рабочем положении
высота
360
935
935
935
935
длина
800
800
900
1100
1200
глубина
360
360
450
400
450
Масса, кг
23
40
45
48
50
Примечание. Диаметр валка для всех машин — 140
ММ.
метрического ряда являются два основных параметра гладильных машин: длина валка и конструктивное исполнение. В качестве основного параметра выбрана длина валка. Установлено две длины валка — 650 и 850 мм (соответственно для одинарного и полуторного белья, сложенного вдвое).
Изготовляемые гладильные машины (МГ-650, МГН-650, МГТ-650, МГН-850 и МГТ-850) характеризуются следующими конструктивными особенностями： МГ-650 ——настольная машина с валком длиной 650 мм; МГН-650 и МГН-850—напольные машины, складываемые при хранении, с валком длиной соответственно 650 и 850 мм; МГТ-650 и МГТ-850 —— тумбовые машины, вкладываемые в тумбу при хранении, с валком длиной соответственно 650 и 850 мм.
Параметры и размеры машин приведены в табл. 3.15.
Частота вращения валка машины 3—10 об/мин, регулируется она бесступенчато. Время разогрева подошвы гладильного башмака до 200 ℃ не более 15 мин, корректированный уровень звуковой мощности не превышает 42 дБ-А. Машины с валком одной длины отличаются только исполнением. Поэтому модели параметрического ряда с валком одинаковой длины различаются исполнением основания, размерами и массой машины.
Исходя из этого рассмотрим только конструкцию настольной гладильной машины с валком длиной 650 мм, которая является составной частью машин напольного и тумбового исполнений (рис. 3.35). Машина состоит из основания 2, гладильного валка 3 и гладильного башмака 4. Основание 2, обеспечивающее устойчивость машины во время эксплуатации, выполнено литым из сплава АЛ-9. На нем расположены: выключатель 12 электропитания и светосигнальные индикаторы 11. К основанию прикреплены бабка 8 и гладильный башмак 4、
Бабка состоит из стойки, выполненной из сплава АЛ-9, которая прикреплена к основанию болтами, и кожуха, выполненного из полистирола УПИ-60. Стойка бабки является несущей конструкцией для 137
Гладильный башмак соединен сГладильный башмак соединен сРис. 3.35. Бытовая гладильная машина М Г-650
Гладильный башмак соединен с
Гладильный башмак соединен с
электропривода и гладильного валка. Внутри бабки размещено устройство защиты от радиопомех. Гладильный валок 3 представляет собой цилиндр из листовой стали 08кп с термостойким покрытием, обтянутый слоем сукна со сменным бязевым чехлом. Валок закреплен на оси редуктора электропривода 9. основанием посредством коромысла,
подвижно закрепленного с помощью оси на кронштейне основания. Башмак снабжен решеткой, расположенной вдоль передней кромки
подошвы, для предохранения пальцев оператора от прикосновения к нагретой подошве и попадания их между гладильным валком и подошвой. Длина башмака равна длине гладильного валка, а его ширина по дуге составляет 0,32 окружности валка. Металлическая
подошва закрыта декоративным защитным кожухом, выполненным из тонколистовой стали. Рабочая поверхность подошвы полированная или хромированная, на нерабочей стороне подошвы под защитным кожухом имеются два нагревательных элемента 5 и терморегуляторы, ручка управления которыми выведена на заднюю верхнюю часть 6 гладильного башмака. Электропривод 10, предназначенный для перевода башмака из исходного положения в рабочее и обратно, включает в себя приводной двигатель АД-10, понижающий редуктор, кривошипно-коромысловый механизм и систему рычагов и пружин. Конструкция привода обеспечивает плотное прилегание башмака к валку по всей рабочей поверхности подошвы. Нагревательный элемент 5 обеспечивает температурный режим глаженья. Длина элемента равна половине длины подошвы башмака, ширина ——ширине подошвы. Нагревательные элементы плотно прилегают к электроизоляционной теплопроводной прокладке из слюдопласта, находящейся на нерабочей поверхности подошвы.
Один терморегулятор 6 служит для поддержания температуры нагрева подошвы, другой (аналогичный) — для аварийного выключения (для защиты от пожара) и срабатывает при отказе основного. Электропривод 9 гладильного валка состоит из двигателя КД-40 и понижающего редуктора.* Конструкция привода обеспечивает свободный ход гладильного валка в рабочем направлении. Электронный регулятор // частоты вращения валка включает в себя датчик частоты вращения, механически связанный с двигателем задающий генератор импульсов, ключ и симметричный тиристор. Электронный регулятор (рис. 3.36), кроме датчика частоты вращения валка и переменного резистора, смонтирован на плате, выполненной печатным способом.
В основу регулирования частоты вращения валка положен широтноимпульсный метод управления асинхронным двигателем /, по которому
Рис. 3.36. Схема электронного регулятора частоты 1-2-3~^~5 вращения гладильного валка：। —■.—
/ ——электродвигатель; 2 — датчик частоты вращения; т
——электронный ключ; 4 — задающий генератор; 5 — управляемый тиристор
соотношение времени подачи питания на двигатель и времени пауз определяет среднюю частоту вращения двигателя. Этот способ осуществляется в схеме импульсного управления симметричным тиристором 5. На управляющий электрод тиристора подаются импульсы от задающего генератора 4 с частотой 500—1500 Гц в зависимости от требуемой частоты вращения двигателя. Переменный резистор, с помощью которого регулируют частоту управляющих импульсов, установлен в педали. При нажатии на педаль сопротивление уменьшается и частота вращения увеличивается. Для стабилизации частоты вращения двигателя применена обратная связь. Стабилизация осуществляется путем периодического срыва генерации генератора 4 и при совпадении реальной частоты вращения двигателя с заданной. Для этого на ^алу двигателя установлен диск с 60 прорезями, пересекающий световой поток от светодиода к фотодиоду. Элементы этого узла образуют датчик частоты вращения валка. Импульсы датчика 2 поступают на ключ 3. При частоте вращения меньше заданной на управляющий электрод симметричного тиристора 5 поступает импульс включения. Если частота вращения двигателя равна заданной, импульс управления на тиристор 5 не поступает, он остается запертым, и двигатель обесточивается.
Предохранительное устройство / (см. рис. 3.35) служит для экстренного перевода гладильного башмака в исходное положение при прекращении подачи электроэнергии нагретой подошве. Оно управляется кнопкой, расположенной на левом торце основания. Полка 7 служит для подготовки и распрямления белья перед подачей под гладильный башмак и поддерживает изделие при глажении. Длина полки равна длине гладильного валка. Металлическими кронштейнами полка прикреплена к основанию.
Устройство, предназначенное для управления приводом 10 башмака и валка при регулировании частоты вращения последнего, выполнено в виде педали 13.
Рекомендации по проектированию гладильных машин
В бытовых гладильных машинах в качестве нагревателя может использоваться трубчатый электрический нагреватель ——ТЭН (ГОСТ 13268—83Е) или плоский нагреватель на основе композиционных резестивных материалов. ТЭН представляет собой металлическую трубку с вмонтированным внутри нагревательным элементом в виде токопроводящей спирали, запрессованной в специальном наполнителе——плавленной окиси магния (переклаз), кварцевом песке или корунде. ТЭНы выполняют любой формы. Они характеризуются большой удельной мощностью, выдерживают большие нагрузки и сравнительно просты в изготовлении. Однако у них существенный недостаток:
безопасность их обеспечивается только при условии заземления внешней трубки т. е. их можно применять только в приборах класса I [ГСХ2Т 14087—70 (СТ СЭВ 1110—78)]. Поэтому возникает необходи ■ мость применять в приборах дополнительную изоляцию, что не всегда возможно. В последнее время при проектировании бытовых приборов все больше используют плоские нагреватели в виде напыленных проводников из фольговых материалов, а также тканевые элементы. В этих нагревательных элементах в качестве токопроводящей среды использованы специальные сплавы. Наиболее известными сплавами являются сплавы никеля с хромом (нихромы) и сплавы хрома, никеля и железа (ферронихромы): например нихром Х20НВО (работающий при температуре 1050—1100 ℃), феррохром X15Н60 (работающий при температуре 950—1000 ℃ и имеющий удельное сопротивление 1,0—— 1,2 Ом-мм2/м). '
При проектировании бытовых гладильных машин выбирать нагревательные элементы необходимо с учетом следующих требований:
токопроводящий материал должен быть термоустойчивым к температурам 1000——1100 ℃, иметь большое удельное сопротивление, малый температурный коэффициент электрического сопротивления;
токопроводящий материал должен быть максимально приближен к внутренней стороне металлической подошвы башмака;
теплопроводность электроизоляционного слоя между подошвой гладильного башмака и токопроводящим материалом должна быть высокой;
между токопроводящим материалом и защитным кожухом башмака должна быть необходимая теплоизоляция;
после выдержки в среде влажностью 95 %• в течение 48 ч [приборы класса II изоляции по ГОСТ 14087—80 (СТ СЭВ 1110—78)] электроизоляции должна выдерживать без пробоя и поверхностного разряда в течение 1 мин напряжение 3750 В частотой 50 Гц.
Приведенным требованиям наиболее полно отвечают напыленные или фольговые нагреватели.
В качестве электроизоляции в трубчатых нагревателях используют окись магния и слюдопласт ИФ-12, в спиральных нагревателях — слюду, миканит, в плазменно-напыленных ——окись алюминия, нанесенную на промежуточную пластину, и слюдопласт, а также применяют асбест или базальновый картон ТК-5. Влияние материалов нагревательного элемента и теплоизоляции на характеристики гладильного башмака показано на рис. 3.37. В первых образцах гладильной машины «Калинка» применяли асбест толщиной 4 мм [теплопроводность 九= = 0,11 Вт/(м-К)]. В гладильных машинах параметрического ряда применен базальтовый картон, который дешевле асбеста и обладает меньшей теплопроводностью [九= 0,32 Вт/(м-К) ]. Если сравнить базальтовый картон и асбест примерно равной толщины (соответственно 5 мм и 4 мм), то при применении базальтового картона температура кожуха будет меньше, потери теплоты снижаются и КПД нагревателя повышается.
Рис. 3.37. Влияние материалов нагревательного элемента и теплоизоляции на характе- ристйки гладильного башмака：
а — потребляемую мощность; 6 — температуру кожуха; / — ТЭН; 2 — проволока; 3 — фольга; 4 — асбест (4 мм); 5 — базальтовый картон толщиной 5 мм; 6 — базальтовый картон толщиной 10 мм; 7 ——базальтовый картон толщиной 15 мм
Гладильные машины параметрического ряда с базальтовым картоном в качестве теплоизоляции примерно на 40 % меньше потребляют энергии по сравнению с первыми образцами машин «Калинка». Это объясняется меньшей теплопроводностью базальтового картона, в результате чего при режиме глаженья 200 ℃ температура поверхности защитного кожуха 78 ℃ (при температуре 180 ℃ у машины «Калинка»)； более низкой (на 150—200 ℃) рабочей температурой нагревательных элементов; меньшим временем выхода на режим (на 1,5—2 мин).
В качестве теплоизоляции для напыления токопроводящих материалов можно применять окись алюминия с последующей пятикратной пропиткой окисью кремния. Электрическая прочность этих образцов после воздействия влаги составляет 1400—1500 В, что позволяет применять напыленные нагреватели в машинах и приборах класса I изоляции.
Возможно также использование органосиликатных покрытий толщиной 0,2—0,3 мм. Требования к усиленной изоляции (испытательное напряжение 3750 В) выдерживают покрытия ОС-92-04 (4500 В) и ОС-92-02 (4000 В). Однако следует помнить, что для нагревателей с кремниевыми и органосиликатными покрытиями требуется дополнительная электроизоляция на 1250 В. Для этого можно рекомендовать слюдопласты, которые обладают требуемыми электрическими свойствами, надежностью и технологичностью.
При испытаниях гладильных машин необходимо пользоваться токопроволочными термопарами диаметром не более 0,3 мм, которые припаивают к центру медного диска диаметром 10 + 0,5 мм и толщиной не более 1 мм. В процессе измерения необходимо обеспечить надежный контакт между поверхностью и диском. Методы испытаний гладильных машин изложены в ОСТ 27-560-190—81.
Рекомендации по расчету рабочих органов и частоты вращения валка приведены в работах И. В. Орлова и В. А. Дубовного, а также в работе [28].
Ремонт бытовых гладильных машин
Замена неисправных узлов и деталей и устранение бснбйных неисправностей производится в соответствии с инструкцией rto ремонту гладильных машин. При сборке машин особое внимание необходимо обратить на подключение вводных концов электродвигателей, так как неправильное подсоединение может привести к перегоранию обмоток. После ремонта гладильной машины необходимо проверить ее в следующем порядке:,
измерить сопротивление изоляции в холодном состоянии между токоведущими узлами и корпусом машины;
3.16. Перечень возможных неисправностей гладильных машин и способы их устранения
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
Не светится сигнальный
1. Индикатор перегорел
Заменить индикатор
индикатор включения ма-
2. Поврежден шнур или
Заменитьармированный
шины
штепсельная вилка
шнур со штепсельнбй вилкой
Не светится сигнальный
1. Перегорел индикатор
Заменить индикатор
индикатор электродвига-
2. Неисправен терморе-
Заменить терморегулятор
теля
гулятор
3. Перегорел электродвигатель
Заменить электродвигатель
Перегревается подошва
Неисправен терморегу-.
Заменить терморегулятор
башмака (свыше 240 ℃)
лятор и термовыключатель
и термовыключатель
Работа привода башмака
Неисправен редуктор
Заменить редуктор прижима
сопровождается резким
прижима
шумом
При нажатии на педаль
1. Неисправен микровы-
Заменить микровыключа-
башмак неподвижен
ключатель педали
тель педали
2. Неисправен двигатель
Заменить двигатель
КД40-2/45
Вращение валка сопро-
Неисправен редуктор
Заменить редуктор
вождается резким шумом
привода валка
При вращении валка слы-
Сместилась или погну-
Отрегулировать крыльчатку
шеи стук или звуки тре-
лась крыльчатка на валу
или заменить ее
НИЯ
двигатели КД40-2/45
При нажатии педали ва-
1. Неисправен микровы-
Заменить микровыключа-
лок неподвижен (пере-
ключатель педали
тель
ключа тель режимов рабо-
2. Неисправна плата пи-
Заменить плату
ты в положении I)
тания
3. Неисправен трансформатор
Заменить трансформатор
4. Неисправен двигатель КД40-2/45
Заменить двигатель
5. Неисправен регулятор частоты вращения валка
Заменить регулятор
Не регулируется частота
1. Неисправен преобра-
Заменить преобразователь
вращения валка
зовательположения
ПИЩ 6-1
2. Неисправен трансформатор
Заменить трансформатор
3. Неисправен регулятор частоты вращения валка
Заменить регулятор
проверить электрическую прочность изоляции в холодном состоянии без увлажнения;
проверить функционирование машины ——вращение валка от себя (вручную), синхронность работы индикатора при включении и выключении машины, прилегание подошвы башмака к валку в зависимости от нажима на педаль и вращения валка, повышение частоты вращения валка при перемещении ручки регулятора;
проверить потребляемую мощность и силу тока при номинальном напряжении питания и предельном положении лимба терморегулятора；
измерить силу потребляемого тока при одновременной работе нагревателя и электродвигателей валка и прижима.
Перечень возможных неисправностей гладильных машин и способы их устранения приведены в табл. 3.16.
Бытовые гладильные прессы
Наряду с гладильными машинами для влажностно-тепловой обработки тканей используют гладильные прессы (рис. 3.38). Гладильный пресс состоит из основания /0, на котором размещены гладильная доска / и гладильный башмак 2, а также другие узлы и детали. Ткань раскладывается на гладильной доске и .прижимается гладильным башмаком с помощью механизма 3 прижима.
В гладильном башмаке расположены двухсекционный нагреватель и датчики температуры. В блоке 6 управления установлена электронная система управления температурой башмака с переключателем 5 температуры, вынесенным на панель управления. Регулирование температуры производится дискретно (95, 140, 175, 240) ℃. Точность поддержания температуры ±20 ℃.
На передней панели расположена лампочка (индикатор) 4, сигнализирующая о достижении заданной температуры и готовности пресса к работе. В пульте управления установлен таймер на 3—7 с, который начинает отсчет времени после прижатия ткани башмаком. После 3—7 с подается звуковой сигнал для поднятия башмака, и отключается нагре
Рис. 3.38. Бытовой гладильный прессРис. 3.38. Бытовой гладильный прессватель. Манипуляции с башмаком осуществляются с помощью рукояток: подвижной 7 и неподвижной 8.
Рис. 3.38. Бытовой гладильный пресс
Рис. 3.38. Бытовой гладильный пресс
Для смачивания ткани на башмаке установлен увлажнитель 9. Усилие прижима башмака не менее 400 Н, потребляемая мощность 1 300 Вт. Размеры пресса с опущенным башмаком 240X X 640X530 мм, с поднятым башмаком 540 X 640 X 530 мм; размеры гладильной доски 250X 620 мм.
3.4. Бытовые центрифуги
После стирки ткани содержат большое количество жидкости,——1 кг ткани после ручного отжима содержит 1,5——2 кг воды. Если в дальнейшем предполагается сушка в сушильной машине^ то предпочтительно максимально отжать ткань, чтобы иметь минимальные затраты электроэнергии.
Ткань отжимают прессованием (валки в машинах типа СМР). или в центрифугах. Промышленность выпускает центрифуги, встроенные в стиральные машины (полуавтоматическая двухбаковая машина типа СМА-2Д), совмещенные со стиральным баком (машины типа СМП-2, СМГЬЗ), а также вкладные центрифуги. К последним относятся центрифуга «Цента», влкдываемая в стиральную машину «Рига-15» и центрифуга «Юла», вкладываемая в малогабаритные стиральные машины типа СМ-1 и СМ-1,5. Эти центрифуги рассчитаны на отжим 1 кг ткани.
Отжим ткани в центрифугах осуществляется под действием центробежных сил при вращении барабана. Остаточная влажность материала после отжима определяется по формуле (3.1). В процессе отжима сначала отделяется влага, заключенная между основными и уточными нитями, а также в промежутках между волокнами, затем влага, находящаяся в капиллярах волокна. Жидкость перемещается от центра барабана к обечайке, что ведет к неравномерному отжиму. Остаточная влажность зависит от частоты вращения барабана центрифуги (рис. 3.39,а) и времени отжима (рис. 3.39, б). Из графика видно, что через 3—4 мин независимо от частоты вращения барабана процесс отжима завершается. Остаточная влажность при частоте вращения более 3000 об/мин уменьшается незначительно. Следовательно, в бытовых центрифугах можно ограничиться частотой вращения 2800— 3000 об/мин и временем отжима 3―4 мин. Было исследовано влияние площади перфорации барабана на остаточную влажность [33]. Экспериментально показано, что остаточная влажность мало зависит от площади перфорации.
Рис. 3.39. Зависимость остаточной влажности от частоты вращения центрифуги при отжиме (а) и времени отжима (б)Рис. 3.39. Зависимость остаточной влажности от частоты вращения центрифуги при отжиме (а) и времени отжима (б)Следует отметить, что увеличение частоты вращения ограничено вследствие появления сминаемости ткани и усложнения в дальнейшем процесса глаженья.
Рис. 3.39. Зависимость остаточной влажности от частоты вращения центрифуги при отжиме (а) и времени отжима (б)
Рис. 3.39. Зависимость остаточной влажности от частоты вращения центрифуги при отжиме (а) и времени отжима (б)
Рис. 3.40. Центрифуга < Цента»Рис. 3.40. Центрифуга < Цента»Методы расчета и осрбенности проектирования центрифуг достаточно подробно изложены в работах [22, 33]. Встраиваемые и совмещенные центрифуги были описаны в параграфе 3.1, поэтому рассмотрим вкладные центрифуги.
Рис. 3.40. Центрифуга < Цента»
Рис. 3.40. Центрифуга < Цента»
Вкладная центрифуга «Цента» (рис. 3.40).
Для уменьшения вибраций в процессе отжима центрифугу устанавливают на надувной амортизатор /. На валу электродвигателя 2 смонтирован барабан (корзина) 3 из коррозионно-стойкой стали. Через отверстия (перфорацию) 4 удаляется отжатая вода. Из нижней полости корпуса 7 жидкость сливается через патрубок 8. В верхней части корпуса 7 устанавливается крышка 6. Для переноса центрифуги имеется ручка 5.
Вкладная центрифуга «Юла» (рис. 3.41). Центрифуга состоит из корпуса 4, крышки /, бака (корзины) 6, электродвигателя 11 с тормозным диском, дна центрифуги и амортизатора 10. Двигатель типа КД 90-4/56Р2 прикреплен к дну центрифуги. Частота вращения бака центрифуги 1350 об/мин. В нижней части корпуса находится тормоз, служащий для включения и торможения электродвигателя, а также блокировки крышки центрифуги во время ее работы. Время остановки бака центрифуги, загруженного 1 кг белья, не более 10 с. Блокировочное устройство 3 включается рукояткой 2.
Техническая характеристика центрифуги «Юла»
Номинальная загрузка сухим бельем, кг 1
Время отжима, мин3
Напряжение питания, В 220±22
Потребляемая мощность, Вт 250
Частота вращения бака, об/мнн1350
Время остановки барабана,с 10
Размеры, мм: высота 320
диаметр 300
Ремонт центрифуги. На примере центрифуги «Юла» рассмотрим ремонт центрифуг. При обнаружении неисправности центрифугу разбирают в определенной последовательности (см. рис. 3.41).
Вывернуть винт /7, снять кольцо 5, отвернуть гайку /6, снять бак 6.
■ 2. Поддеть отверткой пластину 8, вынуть ее; вывернуть винт 9, снять шайбы и рукоятку 2.
Специальным ключом отвернуть гайку 7, снять пластину /5, прокладку 14 и вынуть корпус 4 в сборе с крышкой / и ручкой.
Отвернуть винты 13 и снять амортизатор.
После этого заменяют отказавшую деталь.
Центрифугу собирают в обратной последовательности, учитывая, что:
после ремонта бак 6 должен вращаться без перекосов и заеданий при установке рукоятки 2 в положение《вкл.》；
Рис. 3.41. Центрифуга <Юла»: а — конструкц-ия； 6 — схема
крышка после ремонта должна открываться под действием пружины на угол не менее 10° при установке рукоятки 2 в положение «откр. крышки»；
при установке узла тормоза зазор между диском 12 и тормозной пластиной рычага тормоза должен быть 2——4 мм.
Испытания бытовых центрифуг. Испытания центрифуг на нагрев производят в соответствии с ГОСТ 14087—80 (СТ СЭВ 1110—78), при этом центрифугу испытывают в течение одного цикла. Цикл работы цетрифуги состоит из пяти последовательных периодов отжима, разделенных паузами. Длительность периода отжима 3 мин, длительность паузы 2 мин. Во время пауз ткань замачивается водой.
Остаточную влажность белья определяют количеством воды в образцах, оставшейся после отжима. Время отжима 3 мин. Загрузка центрифуг производится салфетками размером 600X800 мм из хлопчатобумажной ткани арт. 227 (ГОСТ 11680—76*), стиранных не менее 20 и не более 60 раз. Образцы ткани выдерживают в сушильной машине или в сушильном шкафу и периодически через каждые 10—15 мин взвешивают. Образцы сушат до тех пор, пока масса при взвешивании ие будет отличаться от предыдущего результата на ±1 %. Последний результат увеличивают на 8 % и полученное значение принимают за массу 的 ткани в воздушно-сухом состоянии. Затем ткань опускают в воду температурой 20+5 ℃ на время не менее 20 мин. После замачивания ткань отжимают вручную и укладывают в центрифугу. После отжима ткань взвешивают, определяя массу т. Отстаточ- ную влажность определяют по формуле (3.1). Остаточная влажность определяется как среднее значение результатов трех циклов отжима.
Испытание центрифуг на воздействие стиральных растворов производится при работе центрифуги с номинальной загрузкой. Продолжи-
тельность работы центрифуги 12 ч (5 мин отжим, 4 мин — пауза), из которых 1 ч центрифуга работает при температуре раствора 80土 5 °C и 11 ч при температуре 2±5°С.
Проверку на устойчивость центрифуги проводят на штатной подставке, устанавливаемой на борт прямобортной ванны или на полу. Пол должен быть выложен керамической плиткой и слегка увлажнен водой. На полу водостойкой краской наносят окружность диаметром на 100 мм больше диаметра опорного основания центрифуги. Из центра окружности проводят луч примерно на 100 мм длиннее радиуса окружности. Центрифугу загружают тканью и устанавливают в центре окружности, причем сливной патрубок ориентируют в направлении луча. Центрифугу включают в работу 3 раза по 3 мин. Результаты считаются удовлетворительными, если за время каждого включения центрифуга не переместится по полу за пределы окружности и не повернется вокруг вертикальной оси более чем на 90° в любую сторону от первоначального положения.
Устойчивость центрифуги на подставке проверяют следующим образом. Подставку устанавливают на борта ванны и увлажняют водопроводной водой. После этого загружают центрифугу тканью номинальной массы и устанавливают в центре подставки или в посадочное место в подставке. Сливной патрубок ориентируют в направлении сливного отверстия ванны. Центрифугу включают 3 раза по 3 мин. Зачет результата испытания считают удовлетворительным тогда, когда центрифуга не переместится за пределы подставки и не повернется более чем на 90° в любую сторону.
Как видно, испытания центрифуг по функциональным характеристикам проводятся аналогично испытаниям стиральных машин (см. параграф 3.1). Дополнительно проверяют пусковое и блокировочное устройства. Центрифуга должна выйти на режим отжима (1300 об/мин) через 10 с после включения. Для проверки блокировочного устройства необходимо нажатием руки закрыть крышку центрифуги, включить электродвигатель, повернув рукоятку в положение «вкл.». Крышка центрифуги должна открываться только после полной остановки барабана.
3.5. Посудомоечные бытовые машины
Основные способы мойки посуды
Мойка посуды в бытовых условиях является одной из наиболее трудоемких операций и составляет 12—15 % общих затрат времени на домашние работы. Внедрение в. быт посудомоечных машин значительно облегчает труд и освобождает время, а также эффективнее используются вода и моющее средство. Кроме этого, мойка посуды в машине более гигиенична, чем ручная. Технология мойки посуды по физическим явлениям аналогична стирке белья, однако процесс мойки проще. Во-первых, ассортимент моющихся изделий меньше, чем изделий для стирки. Для мойки в быту количество изделий едва пре-
вышает десяти, включая фарфор, керамику, деревянные, пластмассовые, металлические и эмалированные изделия. Во-вторых, хотя загрязнения имеют разнообразный характер, но они, как лравило, имеют небольшую адгезию и легко удаляются с моющихся изделий. В-третьих, моющиеся изделия находятся в статическом состоянии, что значительно упрощает создание оптимальных гидродинамических полей в камере посудомоечной машины.
При мытье посуды под воздействием струи воды (гидродинамическое воздействие) уменьшается адгезия загрязнителя к посуде и удаляются загрязнения с посуды. Для уменьшения адгезии в струю воды добавляют моющее средство (поверхностно-активное вещество — ПАВ), которое уменьшает силу сцепления загрязнителя с обрабатываемой поверхностью. Как было показано в разделе 3.1, молекулы ПАВ обладают особым строением — они дифильны, т. е. состоят из двух частей: гидрофильной группы (легко взаимодействующей с водой) и гидрофобного углеродистого радикала (не взаимодействующего с водой). Поэтому одна часть молекул ПАВ взаимодействует с водой, а другая — с обрабатываемой поверхностью. Снижая поверхностное натяжение на границе раздела фаз, ПАВ проникают в виде молекулярной пленки между поверхностью и загрязнением, разделяя их. Кроме этого, при взаимодействии ПАВ с жирами происходит гидролиз жиров. Активность гидролиза зависит от температуры моющего раствора, которая должна быть в пределах 75——80 ℃.
В бытовых посудомоечных машинах применяют механический, погружной и водоструйный Способы мойки.
Механический способ мойки, основанный на применении щеток различного типа, был применен в посудомоечных машинах ранних образцов. Из-за сложности конфигурации бытовой посуды и приборов механический способ нашел применение только для мытья однотипной посуды массового производства, например, бутылок, используемых в пищевой промышленности.
Погружной способ мойки аналогичен активатор ному способу, применяемому в стиральных машинах: посуда погружается в бак с моющим раствором, а активатор усиливает действие раствора. Пневматические активаторы применяют в машинах с баком, разделенным на две камеры.
Камеры соединены между собой через трехходовой клапан с вакуум- насосом. При переключении клапана в камерах поочередно создается разрежение, что приводит к перетеканию раствора из одной камеры в другую и наоборот. При этом смываются загрязнения с находящейся в камере посуды. Ультразвуковые вибраторы или комбинацию активатора и ультразвукового вибратора применяют в посудомоечных машинах для получения возвратно-поступательного перемещения частиц моющего раствора под действием кавитации, возникшей при направленном прохождении через раствор ультразвуковых колебаний. Однако машины с ультразвуковым вибратором имеют увеличенные размеры и сложны в изготовлении. Также недостатком погружного способа являются значительные расходы электроэнергии и воды.
Водоструйный способ мойки основан на физико-химическом и гидравлическом воздействии струи моющего раствора на поверхность посуды. В машинах с водоструйным способом моечный бак заполняется водой частично； посуду размещают выше уровня воды в корзинах. Моющий раствор через вращающиеся разбрызгиватели или импеллеры подается на посуду циркуляционным насосом под давлением. Водоструйный способ, обеспечивающий лучшие показатели качества мытья по сравнению с другими способами мойки посуды, конструктивно прост, легко поддается автоматизации и дает наименьшие затраты воды, электроэнергии и моющих средств. В настоящее время этот способ является традиционным для бытовых автоматических посудомоечных машин. Эффективность водоструйного способа зависит от давления на выходе из разбрызгивателей, их конструкции и размеров, вида смываемого загрязнения, температуры моющего раствора, расстояния от разбрызгивателей до посуды, угла между струей и смываемой поверхностью, а также от времени мойки. Из графиков на рис. 3.42 видно, что при повышении температуры раствора до 60 ℃ смываемость резко увеличивается, однако при дальнейшем подогреве раствора интенсивность смываемости замедляется [22]. Основная масса (60——90%) загрязнений смывается в течение 3 мин, полный смыв загрязнений происходит за 5 мин. Удельная энергия размыва Ер представляет собой отношение энергии, израсходованной на размыв определенного количества загрязнений, к соответствующей размытой площади:
сE, = Qp IF、
где q — расход моющего раствора; р — давление у выхода в иасадок;尸一 площадь, размываемая струей.
Удельная энергия размыва зависит от температуры раствора и времени воздействия струи (рис. 3.43). Анализ графика показывает, что минимальной энергией размыва в исследуемом диапазоне давлений
Рис. 3.42. Зависимость смываемости от времени воздействия струи при давлении (卩= = 0,5 МПа) и температуры моющего раствора：
/ —40℃; 2 — 50 ℃; 3 — 60 °C; 4 — 70 ℃; 5 — 80 ℃
Рис. 3,43. Зависимость удельной энергии размыва от времени размыва, давления струи и температуры моющего раствора:
/ — р = 0,1 МПа; f = 3 мнн； 2 — р = 0,1 МПа, f= 1 мнн; 3 — р = 0,3 МПа, f = 3 мин; 4 — р = 0,3 МПа, /— 1 мин; 5 — р = 0,5 МПа, f = 3 мнн； 6 — р = 6,5 МПа, /= 1 мнн
Рнс. 3.44. Зависнмость смываемостн яичного желтка：
а — от температуры моющего раствора при времени размыва 3 мин прн различном давлении струи воды (моющего раствора): /—р = 0,1 МПа; 2 — р = 6,2 МПа; 3 — р = = 0,3 МПа; 4 — р —0,4 МПа; 5 — р = 0,5 МПА; 6 — от давления у входа в насадок за 1 мин обработки посуды; 6 — f = 40 ℃; 7 — f = 50 ℃; 8 — f = 60 ℃; 9 — f = 70 ℃; 10 — / = 80℃
(0,1—0,5 МПа) обладает струя воды (моющего раствора) давлением 0,1 МПа, Во время эксперимента отверстие в насадке имело диаметр 2,5 мм. На рис. 3.44 показаны зависимости смываемости яичного желтка (наиболее трудно смываемое загрязнение) от температуры моющей струи при различных давлениях. Из графиков следует, что для достижения 100 % смываемости температура должна быть 80 ℃, а давление в насадке 0,4—0,5 МПа.
Параметрический ряд посудомоечных машин
В международной классификации бытовых посудомоечных машин в качестве основного показателя выбрана вместимость камеры, выражаемая числом одновременно загружаемых международных комплектов посуды. Международный комплект посуды состоит из 11 предметов для приема пищи и 6——11 предметов для сервировки стола (рис. 3.45). Камеры посудомоечных машин вмещают 4—16 комплектов, но оптимальными считаются камеры, вмещающие 6—12 международных комплектов посуды, так как посудомоечные машины также служат для хранения посуды.
Степень автоматизации машины определяется занятостью оператора в технологическом процессе. Если в процессе мойки оператору необходимо выполнять какие-либо дополнительные манипуляции кроме загрузки и выгрузки посуды, то машина считается полуавтоматической. К автоматическим посудомоечным бытовым машинам относятся такие машины, которые после подготовки и пуска не требуют участия оператора. Практически, современные посудомоечные машины выпускают как автоматы. В последнее время автоматические посудомоечные машины оснащают электронными системами управления и контроля, 150
Рис. 3.45. Международный комплект посуды;
/ — глубокая тарелка диаметром 240 мм; 2 — десертная тарелка диаметром 185 мм; 3 — мелкая тарелка диаметром 240 мм; 4 — стакан; 5 — салатник; 6 — блюдце; 7 — чайная чашка массой 200 г; 8 — овальное блюдо длиной 295 мм; 9 — сервировочная ваза диаметром 175 мм; 10 — сервировочная ваза диаметром 190 мм; 〃 一 сервировочная (раздаточная) внлка;12 — вилка;13,14 — сервировочные (раздаточные) ложки; /5 — столовая ложка; 16 — десертная ложка; 17 — чайная ложка; /8—соусная (разливная) ложка； 19 — столовый нож； 20 — овальное блюдо длиной 375 мм; 21 — кастрюля 150X70 мм
что существенно снижает энергозатраты, расход воды и моющих средств.
К дополнительным показателям при классификации машин относятся направление загрузки, установка в бытовых помещениях, стыковка с комплексом кухонного оборудования, комфортность.
По направлению загрузки различают машины с верхней и фронтальной загрузкой. Верхнюю загрузку применяют в моделях с погружным способом мойки. При верхней загрузке проще обеспечить герметичность моющей камеры. Машины с фронтальной загрузкой удобны для встраивания или установки в комплексе кухонного оборудования. Их конструкция позволяет использовать верхнюю плоскость как дополнительную рабочую поверхность.
По установке в бытовых помещениях машины делятся на напольные и настольные, которые, в свою очередь, могут быть встраиваемыми или блочно-встраиваемыми. Встраиваемые модели машин можно эксплуатировать как отдельно, так и в комплексе кухонного оборудования. Блочно-встраиваемые машины предназначены только для специально выделенных мест в кухонном комплексе. Популярностью пользуются модели, образующие вместе с раковиной-мойкой моющие центры, а также машины, у которых для сокращения установочной площади в кухнях-нишах в верхнюю панель встроена раковииа-мойка.
Некоторые модели посудомоечных машин снабжены устройством (мусородробилкой) для измельчения твердых бытовых частиц, которые
после дробления выносятся при сливе в канализационную сеть. Мусо- родробилка (рис. 3.46) состоит из дробильной камеры 4, куда через приемную камеру 3 поступают бытовые отходы. В дробильной камере приводом 7 приводятся в движение молоточки 6, которые разбивают отходы и вытесняют их через отверстия 5 в сливную камеру 8. Мусоро- дробилка соединяется с раковиной-мойкой или поддоном посудомоеч: иой машины / с помощью переходной муфты 2, которая гасит часть вибраций дробилки. Производительность дробилки более 30 кг/ч отходов. Она дробит практически все отходы, даже кости птицы и рыбы. Размеры дробленых частиц ие более 4 мм. Рабочий орган дробилки приводится во вращение двигателем мощностью 250—300 Вт.
Параметрический ряд отечественных бытовых посудомоечных машин построен с использованием зарубежного опыта и особенностей жизненного уклада жителей нашей страны. Исследования, проведенные во Всесоюзном научно-исслёдовательиом экспериментально-конструктор^ ском институте электробытовых машин и приборов, показали, что ряд 4, 6, 8 и 12 комплектов посуды является оптимальным. Параметрический ряд состоит из машин пяти типоразмеров： МПА-4, МПА-6, МПА-6Р, МПА-8 и МПА-12 (табл. 3.17), которые характеризуются следующими конструктивными особенностями (ОСТ 27・56丁531——81) • МПА-4 — машина вместимостью четыре комплекта поСуды, устанавливается иа напольный элемент кухонного комплекса (оборудования) ;МПА-6— машина вместимостью шесть комплектов посуды, устанавливается на напольный элемент кухонного комплекса (оборудования); МПА-6Р —— машина вместимостью шесть комплектов посуды, оборудована ракови- иой-мойкой; МПА-8 ——напольная машина вместимостью восемь комплектов посуды； МПА-12 — напольная машина вместимостью двенадцать комплектов посуды.
3.17. Параметрический рид посудомоечных машин
МПА-4МПА-4Номинальная загрузка стандартизированной посудой, комплектов468 丁 — 12Настольное нсполненнеНоминальная загрузка стандартизированной посудой, комплектов468 丁 — 12Настольное нсполненнеРазработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразнаРазработка лесообразнаРазработка лесообразнанеце-неце-Разработка лесообразнаРазработка лесообразна
МПА-4
МПА-4
Номинальная загрузка стандартизированной посудой, комплектов
468 丁 — 12
Настольное нсполненне
Номинальная загрузка стандартизированной посудой, комплектов
468 丁 — 12
Настольное нсполненне
Разработка нецелесообразна
Разработка нецелесообразна
Разработка лесообразна
Разработка лесообразна
неце-
неце-
Разработка лесообразна
Разработка лесообразна
Основные размеры и размеры машин параметрического ряда приведены в табл. 3.18.
В задней стейке машин предусмотрена ниша глубиной не менее 50 мм для подсоединения к системам водоснабжения, электроснабжения и канализации (рис. 3.47). Конструктивно все посудомоечные
3」8・ Техническая характернстнка посудомоечных машин параметрического ряда
Показатель
МПА-4
МПА-6
МПА-6Р
МПА-8
МПА-12
Время, затрачиваемое на полный цикл обработки посуды по самой продолжительной про-
60
70
70
75
85
грамме, мин
Расход воды на полный цикл по самой продолжительной про- грамме, дм3
24
30
32
33
33
Потребляемая мощность, кВт Размеры, мм:
1,3
2,2
2,2
2,2
2,2
высота
500
500
850
850
850
длина
500
600
600
500
600
глубина
600
600
600
600
600
Масса машины, кг
18
40
55
55
60
Примечание. В модели МПА-6Р приведена высота маши смесителя ра ковииы- мойки.
г1ы без уче
га высоты
Рис. 3.47. Установка и подключение посудомоечной машины к системе водоснабжения и канализации：
/ — горячая вода; 2 — холодная вода; 3 — водоотводная труба
машины отечественного типоразмерного параметрического ряда построены по единому принципу. Примером может служить ■ устройство модели МПА-4.
Посудомоечная бытоная машина МПА-4 (рис. 3.48). Машина состоит из корпуса 2, в котором размещена моечная камера 20 с дверью // и машинное отделение /, В машинном отделении расположены： циркуляционный насос /5, сливной насос /4, а также блоки 16 коммутации и 17 питания, взаимодействующие с пультом 10 управления машиной, расположенным на двери 11 моечной камеры.
Моечная камера сварной конструкции прямоугольной формы на дне имеет стойку /8, на которой установлен вращающийся разбрызгиватель /2 с форсунками-насадками 25. В нижней части камеры находится поддон 26 (сборник рабочей жидкости), в котором размещены: нагреватель 24, фильтр 23 и датчик 3 температуры. На боковых стенках камеры установлены датчик 4 уровня и две направляющие для размещения корзины с посудой и столовыми приборами. Корзина 5 представляет собой ажурную конструкцию. Дверь плотно закрывает моечную камеру и открывается на себя с помощью ручки & В открытом положении дверь горизонтально фиксируется и служит площадкой для выдвижения корзины. В двери находится замок 9 для ее фиксации в закрытом положении. Герметизация моечной камеры и двери обеспечивается специальным резиновым уплотнением 19. На внутренней панели двери размещены: дозаторы 22 моющих и 21 ополаскивающих веществ. Дозатор открывается при срабатывании электромагнитов, команда на срабатывание поступает от блока управления. На лицевой панели размещены пульт /0, сетевой клавишный выключатель 6 и светосигнальный индикатор 7, подтверждающий включение машины в сеть.
Рис. 3.48. Машина МПА-4
Корпус машины имеет четыре неподвижных опоры 13 для регулирования машины по высоте и придания ей горизонтального положения.
Пульт 10 управления имеет сенсорную или квазисенсорную клавиатуру выбора программ и двухразрядный цифровой индикатор. При выборе и установке программы на индикаторе отображается набранный номер программы, а после пуска программы нажатием клавиши 《пуск》показывается время, оставшееся до конца цикла. При этом после каждого процесса время, оставшееся до конца работы, корректируется в зависимости от температуры моющего раствора. На пульте управления имеется возможность выбора режимов работы (нормального, бережного, интенсивного или экономичного), вида ополаскивания (холодного или горячего), а также температуры моющего раствора (40, 50 или 65 ℃). В случае возникновения необходимости срочно прервать работу машины нажимают на клавишу《стоп》и прерывают дальнейшее прохождение программы. Для продолжения работы программу набирают вновь.
При открывании крышки (двери) моечной камеры автоматически отключается машина. После закрывания двери камеры продолжается дальнейшее прохождение программы. При окончании цикла обработки посуды на индикаторе высвечивается индекс《00》и выдается звуковой сигнал окончания цикла мойки.
Машины имеют не менее четырех автоматических программ.
L Интенсивная программа — обработка столовой и кухонной посуды с давностью загрязнения до нескольких суток и включающая предва-
рительное ополаскивание, основную мойку, два ополаскивания при тем- пературе 65—70 ℃ и сушку. ”
Нормальная программа — обработка сильнозагрязненной посуды с предварительным ополаскиванием, основной мойкой при температуре моющего раствора 65—70 ℃, горячим ополаскиванием с вводом ополаскивающих средств и сушкой,
Бережная (или легкая) программа ——обработка слабозагрязнен- ной посуды со свежими остатками пищи, с горячим ополаскиванием и вводом ополаскивающих средств и сушкой.
Экономичная программа, предусматривающая снижение расхода воды и энергозатрат при половинной загрузке или снижение нагрева с увеличением продолжительности цикла и времени.
Машины МПА-8 и МПА-12 имеют до десяти программ для различных видов посуды и числа комплектов загрузки.
Рекомендации по проектированию посудомоечных машин
При проектировании посудомоечных машин основное внимание следует уделить вопросам повышения функциональных показателей, экономичности моделей и удобству их эксплуатации. Качество мойки посуды во многом определяется правильным выбором параметров потокообра- зования моющего раствора, давления струи раствора, количеством и эффективностью моющих средств, автоматически выдаваемых дозатором, а также температурой моющего раствора.
Как правило, проектирование начинается с анализа уже известных конструкций, выбора типа разбрызгивателя, определения вместимости моечной камеры при различных формах выходных отверстий разбрызгивателя и исследования ряда зависимостей, которые позволяют оптимизировать элементы конструкции. Определяют минимальное количество воды, способное обеспечить нормальную циркуляцию и стабильную работу циркуляционного насоса. Исследования проводят при холодном и горячем водоснабжении с фильтром и без него, с чистой и загрязненной посудой. Зависимость давления от количества раствора в моечной камере приведена на рис. 3.49. Исходя из полученных результатов выбирают частоту вращения циркуляционного насоса и давление. После этого при выбранном давлении определяют зависимость качества мытья от количества воды в моющей камере (рис. 3.50, а), давления
Рис. 3.49. Зависимость давления от количества моющего раствора при различной частоте вращения насоса:
/ — п = 1420 об/мин; 2 — м = 2160 об/мин; 3 — л = 2700 об/мин нестабильная работа насоса; стабильная работа насоса
Рис. 3.50. Зависимость качества мойки Км:
а ——от количества раствора в моечной камере; 6 ——от давления в магистрали; в ——от температуры моющего раствора
воды в магистрали (рис. 3.50,6) и температуры моющего раствора (рис. 3.50,8). Затем анализируют результаты и выбирают конструкцию с соответствующими метрами. Данные анализа показали, что для принятой конструкции достаточным является 7 л моющего раствора; аналогичная зарубежная машина, например модель А1208 фирмы 《Кенвуд》(Kenwood, США) использует 10 л раствора.
Созданная на основе проведенных исследований конструкция посудомоечной машины позволила снизить потребление воды на 30 % и, соответственно, расхрд электроэнергии на ее подогрев, а также расход моющих и ополаскивающих средств и времени на мытье посуды.
Увеличение воды в моечной камере с 7 до 10 л (см. рис. 3.50, а) практически не повышает качества мытья, а расход электроэнергии, необходимый на подогрев моющего раствора, увеличивается на 18 %, т, е. увеличение количества воды не повышает качества мытья. На качество мытья значительно влияет давление в напорной магистрали (см. рис. 3.50,6). Однако давление воды ограничивается массой и конструкцией корзин: нельзя допустить колебание (дрожание) посуды в процессе мытья, особенно тонкого хрусталя и других хрупких изделий во избежание их повреждения. Для принятой конструкции машин оптимальной температурой подогрева моющего раствора и воды следует считать 65 ℃, так как дальнейшее повышение температуры незначительно повышает качество мытья. Концентрацию моющих средств также не следует увеличивать более 0,004 весовых частей.
Испытание посудомоечных машин
Испытания посудомоечных машин проводят в соответствии со СТ СЭВ 2498—80 и ГОСТ 14087—80 (СТ СЭВ 1110—78) по методикам, изложенным в гл. 7. Для измерения моющей способности (качества мытья) применяют испытательную загрязненную посуду, соответствующую табл. 3.19.
Ассортимент изделийЗагрязняющие веществаОвальное блюдоТарелкн, ложкиТарелкн, вилкнТарелки раздаточные, ложкнСтеклянные стаканыФарфоровые чашкиВысококачественный маргарин с содержанием жнра 80—85 %Овсяная каша хлопьями размером 3—4 ммЯнчнын желток из свежих куриных янц( срок хранения которых в холодильнике не превышает недели, массой 58 土 4 гКонсервированный шпинат в виде целых листочков илн щавельКонсервированный томатный сокЯпонский чан или сорт чая, соответствующий емуАссортимент изделийЗагрязняющие веществаОвальное блюдоТарелкн, ложкиТарелкн, вилкнТарелки раздаточные, ложкнСтеклянные стаканыФарфоровые чашкиВысококачественный маргарин с содержанием жнра 80—85 %Овсяная каша хлопьями размером 3—4 ммЯнчнын желток из свежих куриных янц( срок хранения которых в холодильнике не превышает недели, массой 58 土 4 гКонсервированный шпинат в виде целых листочков илн щавельКонсервированный томатный сокЯпонский чан или сорт чая, соответствующий ему3.19. Загризняющие вещества дли испытания посудомоечных машин3.19. Загризняющие вещества дли испытания посудомоечных машинЗагрязненную посуду загружают в машину. Посуда, столовые приборы, отобранные для испытаний, должны быть первого сорта, причем столовая посуда должна быть без украшейнй, средней толщины н нз белого Глазурованного фарфора. Стеклянные изделия должны иметь прямые края, быть прозрачными н не иметь украшений. Принадлежности для сервировки н приема пнщи должны быть нз нержавеющей стали, гладкими, без гравировки, не иметь режущих острых краев.
Ассортимент изделий
Загрязняющие вещества
Овальное блюдо
Тарелкн, ложки
Тарелкн, вилкн
Тарелки раздаточные, ложкн
Стеклянные стаканы
Фарфоровые чашки
Высококачественный маргарин с содержанием жнра 80—85 %
Овсяная каша хлопьями размером 3—4 мм
Янчнын желток из свежих куриных янц( срок хранения которых в холодильнике не превышает недели, массой 58 土 4 г
Консервированный шпинат в виде целых листочков илн щавель
Консервированный томатный сок
Японский чан или сорт чая, соответствующий ему
Ассортимент изделий
Загрязняющие вещества
Овальное блюдо
Тарелкн, ложки
Тарелкн, вилкн
Тарелки раздаточные, ложкн
Стеклянные стаканы
Фарфоровые чашки
Высококачественный маргарин с содержанием жнра 80—85 %
Овсяная каша хлопьями размером 3—4 мм
Янчнын желток из свежих куриных янц( срок хранения которых в холодильнике не превышает недели, массой 58 土 4 г
Консервированный шпинат в виде целых листочков илн щавель
Консервированный томатный сок
Японский чан или сорт чая, соответствующий ему
3.19. Загризняющие вещества дли испытания посудомоечных машин
3.19. Загризняющие вещества дли испытания посудомоечных машин
Затем засыпают моющие и ополаскивающие вещества и проводят один цикл мойки.
Оценку производят по трехбальной системе. Предметы осматривают в течение 10 с прн освещении рассеянным светом 1000—1500 лк. После проведения цикла высокую оценку (два балла) получает совершенно не загрязненное изделие; одни балл получает изделие, имеющее загрязненную площадь не более 4 мм, а ноль баллов получает неприемлемое изделие с загрязнением более 4 мм. Показатель Км рас- считывает для каждой номенклатуры столовой посуды по формуле
Км = С/24,
где С — общая сумма баллов прн оценке мытья всего комплекта； 2Л — максимально возможное число баллов по общему числу изделий.
Показатели качества сушки Кс измеряют одновременно с показателями качества мытья илн незанисимо от них. Метод измерения показателей Кс аналогичен методу определения показателей Км. В том случае, если измерения показателей Кс проводятся вместе с определением • показателей Км, то вначале измеряют показатели Кс, а затем Км・ Показатели Кс определяют спустя 30 мин после окончания цикла, по трехбальной системе. «Сухнм» считается изделие, на котором нет признаков нлагн, причем не учитывается влага, находящаяся на участках сложной формы. Такое изделие оценивается в два балла. «Посредственное» изделие, имеющее каплю влаги или влажный след, оценивается в один балл. «Влажным» считается изделие, на поверхности которого имеется более двух капель воды или влажный след и одна капля, или два влажных следа. Время оценки каждого изделия не 158
должно превышать 3 с. Показатель Кс определяют по формуле
Кс = В/2А,
где В — общее число баллов при оценке всего комплекта; 2Л — максимально возможное число баллов по общему числу изделий.
Особенности эксплуатации и ремонта посудомоечных машин
Инструкции по эксплуатации посудомоечных машин довольно подробны н написаны доступным языком. Однако ни в одной инструкции нельзя предусмотреть все возможные случаи. Рекламации, поступающие от потребителей, как правило, возникают нследствие неправильного пользования, машиной.
Если звук прн работе машины неестественный (стук, дребезжание), то это скорее нсего объясняется неправильным расположением посуды. Поэтому отдельные предметы посуды необходимо размещать так, чтобы они не касались друг друга. Иначе посуда может быть разбита, повреждена или задета. Необходимо особенно снободно размещать в верхней корзине фужеры и рюмкн, используя для этого специальную решетку. Для обеспечения качестненного мытья посуду располагают так, чтобы струя воды беспрепятственно попадала на все предметы. Трудно промываемую посуду, например посуду с узким горлышком илн высокие стаканы, целесообразно размещать в ннжней корзине, непосредственно над струей. Столовые приборы с длинными ручками могут перекрыть струю моющего раствора, поэтому нх лучше размещать на подстанке для чашек.
3.20. Неисправности в посудомоечных машинах и способы их устранении
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
Машина ие работает при
1. Не закрыта дверь
Плотно прикрыть дверь ка-
включении в сеть н введе-
моечной камеры
меры
ини программы
Повреждена вилка, розетка или соединительный шиур
Понизилось напряжение в сети
Проверить исправность вилки, розетки и шнура
Проверить напряжение в сети
Снизилось качество
1. Засорен фильтр
Очистить фильтр
мытья и сушки
Нет герметичности соединений
Нет моющего или ополаскивающего средства
Проверить герметичность
Проверить наличие средства
Неполный слив воды
Засорен фильтр
Очистить фильтр
Машина пропускает воду
Нарушена герметичность соединений патрубков
Проверить крепление патрубков, подтянуть хомуты креплений
Машниа не включается
Неисправна электрон-
Смотри рекомендации, прн-
или не проходит технологический цикл
иая система
веденные в гл. 6
Извлекать вымытую посуду необходимо в первую очередь из нижней корзины, в противном случае капли воды могут попасть на посуду, расположенную внизу.
Качество мытья во многом определяется моющими и ополаскивающими средствами. Нельзя использовать устаревшие по сроку годности моющие средства. Тип моющего средства рекомендуется в руководстве по эксплуатации. Посудомоечная машина может работать длительное время, не нуждаясь в ремонте. Однако уход за ней нужен постоянный. Перед загрузкой крупные остатки пищи нужно удалить. Фильтр грубой очистки регулярно чистить. Не избежать и загрязнения уплотнения двери. Попадание остатков пищи между резиной и корпусом неизбежно, поэтому необходимо периодически протирать эти участки влажной ветошью. Это поможет обеспечить герметичность и избежать неприятного запаха вследствие скопления остатков пищи в уплотнении двери.
Перечень неисправностей в посудомоечных машинах и способы их устранения приведены в табл. 3.20.
ГЛАВА 4
УБОРОЧНЫЕ МАШИНЫ
Механическая и пневматическая чистка изделий
Бытовые изделия, верхняя одежда, обувь при эксплуатации пылятся. Пыль проникает в щели полов, складки и поры одежды, ворс ковров и т. д. В состав пыли входят в основном кварцевые частицы различных размеров и органические частицы хлопка, шерсти, бумаги и т. д.
Содержание кварцевых частиц различных размеров в пыли различно: до 0,045 мм— 15 %, от 0,045 до 0,063 мм — 9 %, от 0,063 до 0,090 мм — 26 %, от 0,090 до 0,125 мм — 30 %, от 0,125 до 0,180 мм — 14 %, от 0,180 до 0,250 мм — 3 %, от 0,250 до 0,400 мм — 3 %.
Содержание органических частиц пыли тоже различно: хлопка 35 %, шерсти 50%, бумаги 10 %, волос 5 %.
В бытовых условиях применяют механическую чистку, влажную уборку и обеспыливание (пневматическую чистку).
Механическую чистку выполняют щетками, коврочистками, ковро- выбивалками и др. Наиболее распространены для ручной чистки плоские щетки. В автоматических или полуавтоматических устройствах, как правило, применяют круглые щетки. В процессе очистки поверхности с волокнистой структурой ворсинки щетки, прочесывая эту поверхность, удаляют частицы из межволоконного пространства. Для каждой поверхности следует подобрать определенный вид ворса щетки. Длина ворса щетки зависит от его жесткости и ее можно определить по формуле / =
где С* — коэффициент жесткости; £ — модуль упругости ворса; / — момент инерции сечения ворса.
В ковровыбивалках в качестве рабочего органа применяют вал с билами из ремней или кожзаменителей. Билы, передвигаясь вдоль изделия, наносят удары с большой частотой, в результате чего деформация происходит только в зоне контакта бил с материалом, а частицы пыли переносятся на поверхность материала.
Влажную уборку осуществляют поломоечными машинами, стеклоочистителями, пенными коврочистами и др.
Пневматическую чистку выполняют с помощью пылесосов для очистки тканей, ковров, полов от механических загрязнений, легкоуда- ляемых с очищаемой поверхности. Пылесос создает поток воздуха, который, проходя через поры материала или двигаясь вдоль материала, увлекает за собой механические частицы, находящиеся на материале
или в его порах. Процесс обеспыливания с применением пылесосов характеризуется рядом показателей： пылеочйстительной способностью, пылезадержанием, нитесборочной способностью и др. Пылеочистительная способность пылесоса — это отношение количества всасываемой пыли к количеству пыли, рассеянной на испытываемой поверхности, выраженное в процентах. Возможности пылесоса по уборке нитей оцениваются нитесборочной способностью. При фильтрации часть мелкодисперсной пыли не задерживается фильтром. Способность фильтра задерживать пыль характеризует эффективность пылезадержания.
Для бытовых пылесосов разрабатываются воздуховсасывающие агрегаты небольшой мощности (100——1000 Вт), а также специальные фильтрующие материалы.
Для создания потока воздуха в насадке пылесоса воздуховсасывающий агрегат должен преодолеть сопротивление шланга, тракта и фильтра. При этом возникает разность давлений (потери давления) Ар на входе в пылесос и выходе из него. Эта разность равна сумме потерь давлений в шланге, тракте и фильтре пылесоса. Потери давления в шланге определяют аналогично определению потерь давления в гладких трубах [формулы (3.2) и (3.3) ]. Скорость воздуха в воздуховодах принимают на 25——30 % больше, чем скорость витания, при которой частица поддерживается потоком во взвешенном состоянии. Эта скорость для тяжелой абразивной пыли равна 14—16 м/с, минеральной пыли 10—12 м/с, хлопка 8—10 м/с, синтетического волокна 10—14 м/с. Скорость воздушного потока
” v = 4Q/(nd2).
В гофрированных шлангах потери давления определяют по формуле (3.3), но при этом Кт = 0,11. Потери давления при расширении тракта (от сечения F\ до сечения 尸2) определяют по формуле (3.2). Потери в тканевом фильтре определяются по формуле [6]：
о (— 0,5/〃v — 0,5)
где V — коэффициент, характеризующий объем волокон в единице объема фильтра; г| — динамическая вязкость воздуха; v ——линейная скорость фильтрации; 力一толщина фильтра; о — радиус волокон.
При и = 0,2 м/с для молексина Ар = 833 Па, для вельвета Ар = = 686 Па, для фильтровального сукна (арт. 20) Ар = 44 Па. Исходя из потерь давления определяют требования к воздуховсасывающим агрегатам. Методика расчета центробежных нагнетателей изложена в работе [6].
Современные бытовые пылесосы
Основной уборочной машиной является напольный пылесос прямоточного или вихревого типа. В прямоточных пылесосах воздушный тракт линейный — вход и выход воздушного потока расположены на одной 162
4.1. Распределение площадей покрытия полов в жнлищно-гражданском строительстве СССР на период до 2000 г.
Покрытия
Площадь покрытий, млн. м2 по годам
1985
1990
1995
2000
Полимерные покрытия
113
122
137
168
В том числе:
поливинилхлоридные (ПВХ)
85,4
90
95
100
алкидные
21,1
16
12
8
ворсовые (ковровые)
4,5
10
20
40
бесшовные
2
3
5
10
комплексные
——
3
5
10
Покрытия на основе древесины
130,4
126
120
120
Холодные покрытия, в том числе камень,
18,1
18,1
20,5
27
бетон, керамика
Прочие
4,5
Ю,1
12,5
28
Всего
266
276,2
290
343
линии. В вихревых пылесосах воздушный поток движется по окружности. Широкое применение в последнее время находят штанговые пылесосы мощностью до 800 Вт. Выпускают универсальные пылесосы для сухой и влажной уборки.
Особенно повышается спрос на приборы для очистки ковровых изделий. Зарубежные фирмы для очистки ковров выпускают специальные уборочные машины. Это связано с резким увеличением напольных ковровых покрытий. В СССР в перспективе увеличится количество домов массового строительства с ковровыми покрытиями, а также с полимерными покрытиями, которые, как правило, дополнительно застилают коврами (табл. 4.1). Анализируя эти данные, видим, что по сравнению с 1985 г. площадь ворсовых покрытий в 2000 г. увеличится в 8,9 раза, их доля в общем объеме всех покрытий к этому времени составит 11,7 % по сравнению с 1,7 % в 1985 г. Это, в свою очередь, приведет к увеличению производства пылесосов и коврочистов.
Из простых устройств за рубежом популярны механические щетки- коврочисты, так как стоимость их невелика и они не потребляют электроэнергии. Также распространены электрические коврочисты. Пользуются спросом многофункциональные пылесосы повышенной комфортности. Их комплектуют большим числом насадок и снабжают электронным регулятором мощности. Многофункциональный пылесос позволяет убирать сухой и влажный мусор, собирать воду, специальный мусор, опилки и др. По мнению специалистов США, многофункциональные пылесосы являются перспективными изделиями.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает пылесосы двух типов: ручные (ПР) и напольные (ПН). По организации воздушного потока в корпусе пылесосы бывают прямоточные (П) и вихревые (В). Ручные пылесосы по конструкции разделяют на штанговые, щеточные и автомобильные. Техническая характеристика выпускаемых промышленностью пылесосов приведена в табл. 4.2.
6*6*163
6*
6*
Модель
Пылеочистительная способность, %
d з
Размеры, мм
К В
о о и и
о о
Прямоточные пылесосы
«Шмель-Авто», ПРА-90
70
61
——
50
—
170
130
370
2
73
«Шмель», ПРА-140
80
70
70
110
110/120
17Q
130
370
2
.72
«Спутник»,
75
60
70
125
80/100
300
180
3
70,6
ПРА-280
狰
«Уралец-5», ПНП-400 «Чайка-3»,
93
85
82
275
80/105
180
150 .
540
3,33
73
92,5
74
82,5
262
83/110
243
176
435
4,5
75,8
ПНП-400
«Ракета-7М2»,
ПНП-400
86,1
74,2
87,3
265
65/85
232
220
500
4,2
儿4
Г
«Ракета-9》，
ПНП-400
90
83
85
300
80/106
300
200
550
5,8
71
«Ракета-12》，
90
83
92
500
80/105
300
200
480
5,5
76
т
1.
ПНП-400 «Ракета-77»,
95
86
92
300
230
190
550
5,89
75
78/96
ПНП-600
«Чайка-10»,
96,2
86,5
92
440
39/49
250
182
540
6,4
76,1
ПНП-600
1
«Рассвет», ПНП-600
97,1
91,1
97,5
850
59/90
200
250
475
4,75
70
1
Вихревые пылесосы (ПНВ-600)
£
《Внхрь-бМ》I
89,3
74,6 1
87
400
62/81
310
305*
-1
5,1 1
73,4
«Вихрь-8А»
89,2
74,4
87
400
80/100
300
310
350
6,16
74,5
《Вуран-5М».
95
85
87
1000
80/100
300
290
330
75
«Вуран-5МУ》
95
85
87
650
80/100
323
290
315
6,5
72
«Уралец»
86
79,3
82
800
69/95
375
284*
7,95
75,4
if
«Аудра》
93,5
83
92
600
80/100
390
350
320
7,8
70
«Урал»
93,7
82,6
95
300
59/79
360
360*
—
8」
70,5
«Витязь-М»
92
82
90
600
76/90
320
316*
—
6,5
72
«Электросила»
91,4
79^
91,3
420
67/89
390
395*
8,29
74,9
«Тайфун»
95
86
92
600
50/67
302
320*
-
6,8
73
«Циклон»
97
88,5
92
630
57/85
330
300
316
5,6
70
«Циклон-М»
97
89
92
630
57/85
333
300
316
5,8
70
Параметрический ряд пылесосов
Повышение технического уровня пылесосов, степени комфортности, эстетических и эргономических параметров предусмотрено в пылесосах нового параметрического ряда (ОСТ 27-56-394—79). Предусмотрено изготовление модификаций базовых моделей, которые должны быть унифицированы с базовыми моделями не менее, чем на 80 %. Параметрический ряд пылесосов приведен в табл. 4.3. Проведенная унификация позволила сократить общее число узлов с 82 до 32. Так, вместо девяти воздуховсасывающих агрегатов применено три, вместо девяти существующих сигнализаторов запыленности применено два, вместо десяти устройств намотки шнура — одно и т. д. Техническая характеристика пылесосов параметрического ряда приведена в табл. 4.4.
Элементарная база для пылесосов разработана с учетом последних достижений советского и зарубежного приборостроения. Так, агрегаты серии А (три типоразмера на 400, 600 и 800 Вт) можно применять как в прямоточных, так и в вихревых пылесосах, а агрегаты А400ПР — и в ручном пылесосе. По сравнению с лучшими серийными агрегатами (например, с агрегатами серии АП) агрегаты серии А имеют меньшую потребляемую мощность, большее статическое давление, больший КПД. Материалоемкость агрегата серии А на 0,4——1,2 кг меньше материалоемкости аналогичных агрегатов серии АП. Характеристики агрегатов улучшаются путем увеличения частоты вращения С 17 000 об/мин до 25 000 об/мин, применения прогрессивных материалов (проводов ПЭФ-155, ПЭТ-155, компаунда КП-103) и комплектующих изделий (электрощеток Г-21, подшипников 10018 и др.). В пылесосах параметрического ряда предусмотрены： бумажные фильтры предварительной очистки или устройства прессования пыли; сигнализатор запыленности; отключение двигателя при заполнении пылесборника; устройство регулирования расхода воздуха; устройство организованного хранения принадлежностей; автоматическая намотка
шнура.
На перспективу предусмотрены следующие элементы комфортности: устройство регулирования мощности, дополнительный фильтр, очистка фильтра от пыли (механическое удаление пыли с фильтра), устройство для рассеивания или изменения воздушного потока, дистанцион
ное управление
пылесосом.
Рис. 4.1. Пылесос-электрощетка ПРПШ-70
Разработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразна4.3. Параметрический ряд базовых моделей пылесосов
Разработка нецелесообразна
Разработка нецелесообразна
Разработка нецелесообразна
Разработка нецелесообразна
Ручные
Напольные с сухим фильтром
прямоточные •
вихревые
——
Потребляемая мощность 70 Вт
Потребляемая мощность 100 Вт
ПР-100ПР-100То жеТо жеТо жеТо же
ПР-100
ПР-100
То же
То же
То же
То же
Потребляемая мощность 280 Вт
То жеТо жеПотребляемая мощность 400 ВтПотребляемая мощность 400 ВтПотребляемая мощность 600 ВтПотребляемая мощность 600 ВтРазработка нецелесообразнаРазработка нецелесообразнаПН-600ПН-600ПН-600ПН-600То жеТо жеээПотребляемая мощность 800 ВтПотребляемая мощность 800 Вт
То же
То же
Потребляемая мощность 400 Вт
Потребляемая мощность 400 Вт
Потребляемая мощность 600 Вт
Потребляемая мощность 600 Вт
Разработка нецелесообразна
Разработка нецелесообразна
ПН-600
ПН-600
ПН-600
ПН-600
То же
То же
э
э
Потребляемая мощность 800 Вт
Потребляемая мощность 800 Вт
4.4. Техническая характеристика пылесосов параметрического ряда
Пылеочистительная способность, %
х 5^
Время очистки, с не более
工
на полу
на ковре
1,5 м2 пола
2,2 м2 ковра
ПР-70
1
ПР-100
70
70/75
55/65
55
110/100
120/110
1,6
ПР-280
125
75/84
65/70
72
95/85
120/110
2,7
ПР-400
275
90/95
80/83
85
85/80
110/105
3,5
ПР-400
275
90/95
80/83
85
85/80
110/105
4,9
ПН-600
400
90/95
80/85
85
78/75
100/95
7,2
ПН-800
500
90/95
85/87
90
75/70
100/95
10
Примечание. В знаменателе приведены параметры моделей высшей категории качества.
Ниже приведены описания базовых моделей пылесосов параметрического ряда.
Пылесос-электрощетка ПРПЩ-70 (рис. 4.1) состоит из двух полукорпусов——4 пылесоса и / насадки, которые соединены с помощью защелки 2. В полукорпусе пылесоса на резиновых амортизаторах расположен электродвигатель 3, на выходном валу которого находится крыльчатка/ 7, создающая направленный воздушный поток. В корпусе / насадки расположен тканевый фильтр 10. Фильтр натянут на пружинный каркас 9 и закреплен на уплотняющем резиновом фланце 8. Фильтр с каркасом может быть установлен в любую из насадок, применяемую в пылесосе. В конструкции пылесоса предусмотрена скоба 6, позволяющая хранить пылесос в подвешенном состоянии. При работе электродвигателя крыльчатка создает разрежение в пылесборнике. При прохождении загрязненного вохдуха через одну из насадок пыль оседает на фильтре, а очищенный воздух, охлаждая электродвигатель, выходит наружу через выходные щели. Расположение клавиш 5 выключателя, защелки, а также форма пылесоса обусловлены требованиями компоновки узлов и деталей, эргономическими и эстетическими требованиями.
Пылесос ПРПА-100 (рис. 4.2) ручной, прямоточный мощностью 100 Вт с сухим фильтром, предназначен для уборки пыли и мелкого
Рис. 4.3. Пылесос ПРПШ-280
мусора из салона автомобиля и с одежды пассажиров, а также для других работ с использованием разрежения и давления воздуха. Он состоит из двух пластмассовых корпусов ——переднего 6 и заднего 5. В переднем корпусе расположен фильтр-мешок / (с резиновым фланцем, обеспечивающим герметичность при сочленении корпусов с помощью замка). Мешок одет на жесткий каркас 2. Входной патрубок корпуса представляет собой коническую поверхность, на которую непосредственно или с помощью удлинительной трубки крепят одну из насадок. Со стороны фильтра на входном патрубке имеется обратный клапан 7, предотвращающий высыпание пыли из корпуса. В заднем корпусе расположен воздуховсасывающий агрегат 4. В ручке пылесоса находится выключатель 3 и замок. В задней части пылесоса имеются прорези для выхода воздуха. В нижней части корпуса расположен вывод шнура питания пылесоса.
Пылесос ПРПШ-280 (рис. 4,3) ручной, предназначен для уборки помещений, чистки одежды, ковровых изделий и мягкой мебели, а также для выполнения работ, связанных с подачей разреженного воздуха и воздуха под давлением. Пылесос ПРПШ-280 состоит из корпуса 4 и передней крышки 7, выполненной из ударопрочного полистирола. На корпусе размещен переключатель 5. В корпусе расположен воздуховсасывающий агрегат 3, фильтры 6 грубой очистки и / тонкой очистки. Передняя крышка 7 предназначена для закрепления удлинителей. Пылесос имеет указатель 2 заполнения пылесборника пылью, устройство для регулирования расхода воздуха, сменные бумажные фильтры. Пылесос к источнику питания присоединяется съемным соединительным шнуром, армированным штепсельной вилкой и колодкой. В нерабочем положении шнур наматывается на штангу. Пылесос комплектуется телескопическим удлинителем.
Пылесос ПРПШ-400 (рис. 4.4) ручной штанговый, состоит из двух пластмассовых полукорпусов 5 и 6, скрепленных между собой замком. В одном полу корпусе размещен воздуховсасывающий агрегат 3, а в другом ——камера для сбора пыли и фильтры： тканевый / и бумажный для закрепления пыли. К торцовой части полукорпуса с помощью цанговых гаек прикреплен патрубок шланга. Конструкция цанговых гаек позволяет подсоединять к пылесосу унифицированный шланг при пользовании пылесосом как ранцевым. Входное отверстие в полукорпусе 168
Рис. 4.4. Пылесос ПРПШ-400Рис. 4.4. Пылесос ПРПШ-400Рис. 4.5. Пылесос ПНП-400Рис. 4.5. Пылесос ПНП-400
Рис. 4.4. Пылесос ПРПШ-400
Рис. 4.4. Пылесос ПРПШ-400
Рис. 4.5. Пылесос ПНП-400
Рис. 4.5. Пылесос ПНП-400
со стороны фильтра имеет обратный клапан 7 для предотвращения высыпания пыли наружу во время уборки. На полукорпусе 5, в котором размещен воздуховсасывающий агрегат, установлены розетка для подключения электроковровыбивалки, шнур питания и ручка для пользования пылесосом. Указатель 2 заполнения пылесборника размещен в верхней части полукорпуса, в которой размещены пылесборник и выключатель 4. Пылесос укомплектован унифицированными насадками: коврово-половой, потолочно-стенной, мебельной, одежной, щелевой. В комплект пылесоса входят также две удлинительные трубки, патру
бок с ручкой и унифицированный шланг. Насадки и шланг размещены в специальной полке-укладке.
Пылесос ПН П-400 (рис. 4.5) напольный, прямоточный мощностью 400 Вт с сухим фильтром, состоит из металлического корпуса 9 и двух пластмассовых крышек ——передней / и задней 6. В корпусе расположен пылесборник-мешок 4, закрепленный в жестком каркасе с резиновым фланцем, обеспечивающим герметичность при сочленении передней крышки и корпуса. Со стороны фильтра на входном патрубке имеется обратный клапан 3, предотвращающий высыпание пыли из пылесбор： ника. В корпусе расположен воздуховсасывающий агрегат 5. На корпусе расположена ручка, внутри которой вмонтирован указатель 2 запыленности. В верхней
части задней крышки расположен вывод шнура питания с вилкой. После нажатия клавиши шнур убирается внутрь пылесоса с помощью устройства 7 автоматической намотки шнура. Пылесос включается нажатием клавиши 8, расположенной в задней крышке пылесоса. Для перемещения пылесоса служат два задних и одно переднее поворотное колеса.
Рис. 4.6. Пылесос ПНП-600Рис. 4.6. Пылесос ПНП-600вишей для включения и выключения.вишей для включения и выключения.Пылесос ПНП-600
Рис. 4.6. Пылесос ПНП-600
Рис. 4.6. Пылесос ПНП-600
вишей для включения и выключения.
вишей для включения и выключения.
(рис. 4.6) напольный, прямоточный, мощностью 600 Вт с сухим фильтром. По сравнению с ранее выпускаемыми моделями этот пылесос более современной конструкции, оснащен автоматическим устройством намотки шнура, индикатором, следящим за заполнением пыле- сборника. пылью, ножной кла- комплектом насадок и сменными
бумажными фильтрами. Неоновая индикаторная лампочка сигнализирует о включении пылесоса в электрическую сеть. Пылесос состоит из металлического корпуса 2 и двух пластмассовых крышек / и 5. Корпус обтянут искусственной кожей.
В корпусе пылесоса расположен пылесборник — тканевый мешок 9, закрепленный на жестком каркасе с резиновым фланцем, обеспечивающим герметичность при сочленении передней крышки и корпуса. Внутри тканевого фильтра расположен бумажный мешок разового заполнения. Со стороны фильтра на входном патрубке имеется обратный клапан /0, предотвращающий высыпание пыли из пылесборника. Воздуховсасывающий агрегат 8 уплотнительным резиновым кольцом и пружиной прикреплен к корпусу пылесоса. На выходе воздуха из пылесоса установлен фильтр для задержания пыли, образовавшейся в процессе срабатывания угольных щеток электродвигателя. Для удобства пользования пылесосом в полости задней крышки предусмотрено устройство 6 автоматической намотки шнура, клавиша управления которым выведена на верхнюю панель. На верхней панели расположены выключатель 4 и лампочка, сигнализирующая о наличии напряжения при включении вилки электрошнура пылесоса в сеть. В конструкции пылесоса предусмотрен указатель 3 запыленности. Мембрана с токоподводящим контактом датчика 7, находящаяся между пылесборни- ком и полостью, в которой размещен воздуховсасывающий агрегат, вследствие изменения давления перемещается. В результате загорается лампочка, свидетельствующая о заполнении фильтров и необходимости их очистки. Для перемещения пылесоса служат два задних и одно переднее поворотное колеса.
Пылесос ПНВ-600 (рис. 4.7) напольный, вихревой, мощностью 600 Вт с сухим фильтром, оснащен автоматическим устройством для намотки шнура, индикатором 9, следящим за заполнением пылесборника пылью, ножной клавишей для включения и выключения пылесоса. Пылесос, выполненный в виде пуфа, состоит из нижнего корпуса (собственно пылесоса) / и верхней крышки 3, в которой размещены насадки и удлинительные трубки. Кратка сверху покрыта поролоном и обтянута искусственной кожей. В корпусе расположен пылесборник, состоящий из фильтра 4 грубой очистки и фильтра 5 тонкой очистки.
Герметичность соединения воздуховсасывающего агрегата 2 и корпуса пылесборника обеспечивается уплотнительным резиновым кольцом. Фильтр из полиуретана, установленный на выходе воздуха из пылесоса, задерживает пыль, образующуюся в процессе срабатывания угольных щеток. При работе воздуховсасывающий агрегат создает разрежение в пылесборнике пылесоса. Воздух с пылью проходит через фильтры; пыль оседает на фильтрах, а очищенный воздух, охлаждая электродвигатель, выходит в окружающую среду. Для удобства пользования пылесосом в конструкции предусмотрено устройство 8 для автоматической намотки шнура, клавиша управления которым выведена на панель. Загорание лампочки 7 свидетельствует о заполнении фильтров и необходимости их очистки. Рядом расположен выключатель 6. Указатель запыленности работает аналогично указателю запыленности пылесоса ПНП-600.
Пылесос ПН П-800 (рис. 4.8) напольный, прямоточный, мощностью 800 Вт с сухим фильтром, является многофункциональным пылесосом и предназначен для уборки помещений, чистки одежды, гардин, штор, ковров и мягкой мебели, а также для других работ, выполняемых при разрежении воздуха или под давлением его. В отечественной практике прямоточный пылесос мощностью 800 Вт разрабатывается впервые. При многофункциональном назначении пылесоса большой мощности, возникает необходимость в регулировании расхода воздуха и давления. Регулятор представляет собой отверстие на наконечнике шланга, перекрываемое с помощью вращающегося кольца, эффективность их применения очень мала.
Чистка предметов домашнего обихода (таких как занавески, шторы, портьеры, одежда, покрывала и др.) практически невозможна. Эти предметы просто присасываются к насадке и затрудняют ее перемещение по обрабатывающей поверхности. Мощные пылесосы при чистке таких предметов очень неэкономичны. Учитывая это, в конструкции прямоточного пылесоса предусмотрен электронный регулятор мощно-
сти, ручка 18 управления которым для удобства регулирования вынесена на наконечник шланга. Шланг армирован токонесущей двухспиральной проволокой, по которой к резистору подводится пониженное безопасное напряжение. Токосъемные контакты расположены так, что при закручивании шланга они замыкаются, т. е. регулятором, находящимся на шланге, можно регулировать частоту вращения вала электродвигателя. Кроме электронного регулятора мощности из элементов комфортности в пылесосе предусмотрена автоматическая намотка шнура и световой сигнализатор запыленности. Тройная система фильтрации обеспечивает высокую степень очистки.
Пылесос состоит из двух пластмассовых корпусов — переднего / (с крышкой) и заднего 5 (с крышкой 7) и имеет две кассеты — для хранения шлангов и для хранения насадок. В переднем корпусе расположен фильтр 14 из молескина, внутри которого находится контейнер 15 для сбора крупного мусора. Фильтр и контейнер одеваются на крышку, на патрубке которой расположен обратный клапан 2. Передний корпус со стороны входа воздуха закрыт крышкой с резьбовым отверстием (для присоединения шланга) и двумя подпружиненными контактами. В нижней части переднего корпуса находится поворотное колесо 16, на верхней его части расположены поворотная ручка для перевозки пылесоса к месту работы, ручка для переноски пылесоса или переднего корпуса к месту очистки пылесборника, клавиша включения пылесоса и клавиша тормоза. В заднем корпусе расположены воздуховсасывающий агрегат //, находящийся между двумя резиновыми амортизаторами, датчик 12 запыленности, перегородка, к которой прикреплен блок 10 электронного регулирования, устройство 9 автоматической намотки шнура, выключатель 6. На выходном патрубке пылесоса, также как и на входном, имеются контакты. В верхней части заднего корпуса расположены сигнализатор 3 запыленности, решетка, под которой находится фильтр 4 для задержания мелкодисперсной пыли. Два поворот- 172
A
ных колеса 8 приклеплены к корпусу с помощью цанг. На нижней части корпуса закреплен замок 13 для соединения переднего и заднего корпусов через промежуточное уплотнение. Шланг пылесоса представляет собой каркас из двух изолированных токоведущих пружин /7, заключенных в эластичный пластмассовый чехол. На торце патрубка, соединяющего шланг с пылесосом, имеются две контактные пластины. На патрубке, соединяющем насадки со шлангом, имеется ручка 18, которой с помощью резистора регулируют мощность воздуховсасывающего агрегата.
Пылесос ПН В-800 (рис. 4.9) также впервые освоен промышленностью. В конструкции пылесоса предусмотрены: электронный регулятор 2 мощности (частоты оборотов электродвигателя) с управляемым резистором 9. В нерабочем состоянии пылесос может быть использован в качестве пуфика. Конструкции пылесосов ПНВ-800 и ПНВ-600 аналогичны. Пылесос ПНВ-800 имеет корпус /, воздуховсасывающий агрегат 3, верхнюю крышку 4, автоматическую намотку 11 шнура, датчик 10 давления, указатель 8 запыленности, выключатель 7, фильтр 5 грубой очистки и тканевый фильтр 6.
Воздуховсасывающие агрегаты бытовых пылесосов
Воздуховсасывающий агрегат пылесосов состоит из вентилятора и привода. В качестве привода, как правило, используют коллекторный двигатель. Большинство агрегатов (кроме агрегатов серии АВП и агрегата АП-600) применяют в отечественных пылесосах с незначительными изменениями уже длительное время.
В коллекторном двигателе щеточно-коллекторный узел включает щеткодержатель, электрощетку и коллектор. В агрегатах АВП-4, АП-600 и КУВ-071В применен пластмассовый щеткодержатель. Он прост в изготовлении. Недостатком этого щеткодержателя являются плохие условия охлаждения электрощетки, что не позволяет использовать его при по-
173
6 96 9狗15狗15Рис. 4.10. Воздуховсасывающий агрегат АП-600Рис. 4.10. Воздуховсасывающий агрегат АП-600
6 9
6 9
狗15
狗15
Рис. 4.10. Воздуховсасывающий агрегат АП-600
Рис. 4.10. Воздуховсасывающий агрегат АП-600
вышенной частоте вращения. В агрегатах серии А применен щеткодержатель с запрессованной металлической обоймой. Этот щеткодержатель обеспечивает хорошее охлаждение электрощетки, стабильность условий работы. Улучшаются контактные характеристики установкой наклонных щеткодержателей.
Отечественные агрегаты АП-600 и серии АВП имеют достаточно высокий КПД. Однако низкая частота вращения не позволяет достигнуть хороших массовых показателей. Агрегат АП-600 (рис. 4.10) состоит из верхнего 2 и нижнего / корпусов, щита 5 электр одв и га те л я с вентилято
ром 15. Якорь 13 электродвигателя установлен на двух подшипниках 4 Hg. Верхний подшипник закрыт крышкой 8, нижний — крышкой 3. Статор 12 электродвигателя закреплен на щите 5 и корпусе 2 винтами 6. На щите 5 также закреплены щеткодержатели 7 и угольные щетки //, закрытые колпачками 10. Центробежные колеса 14 вентилятора /5 закреплены гайкой 16.
На надежность работы щеточно-коллекторного узла влияет коммутирующая способность щеток. В результате исследований было определено, что при большой частоте вращения наиболее пригодны электрощетки марки Г21. Эти щетки имеют наибольшее удельное сопротивление, способствующее улучшению коммутационных свойств, и наи-
4.5. Техническая характеристика воздуховсасывающих агрегатов
Агрегат
萨
J
МД-010
82
2
13 300
254 • 10—4
23
1930
23,5
МД-1ДА
100
2
13 800
152-10~4
27
2110
22,1
УД-2 («Буран»)
125
2
14 000
182-10~4
26,3
2940
23,5
АВП-4
200
2
15 200
250- КТ’
36
2620
13,1
АП-600
186
2
16 000
266-10~4
33,5
2150
Н,6
Агрегат серии А
190
1
25 000
232/0-4
38,4
2000
10,5
«Fhomson 62014》(Фран-
174
2
18 200
183-10~4
30
1890
10,9
ция)
《Lambelestric》(Канада)
172
1
20 000
280-Ю-4
27,7
1550.
9
меньший износ. Однако вследствие низкой допустимой частоты вращения пришлось уменьшить диаметр коллектора до 20 мм.
Конструкция коллектора должна быть жесткая. В агрегатах серии А применен коллектор, собранный на изолированной металлической втулке.
Надежность подшипникового узла — одна из главных проблем электродвигателей с высокой частотой вращения. Анализ отказов подшипников показал, что основной причиной разрушения сепаратора является плохая герметизация. Как известно, при работе коллекторного двигателя выделяется большое количество угольной пыли, которая приводит к ускоренному изнашиванию сепаратора. Поэтому в агрегатах серии А применен радиальный подшипник № 60018 с одной защитной шайбой или подшипник № 280017 с двумя защитными шайбами. Кроме того, принят ряд конструктивных мер по снижению уровня шума и повышению надежности. Агрегаты серии А обладают техническими характеристиками, превосходящими лучшие зарубежные аналоги (табл. 4.5).
Полотеры и коврочисты
Применение синтетических покрытий полов, появление лаков для паркетных полов привело к снижению спроса на полотеры. Поэтому объем выпуска и номенклатура полотеров ограничены. В настоящее время выпускают полотеры ЭП-ЗМ, ЭПО-3 и ЭПО-ЗМ.
Техническая характеристика бытовых электрополотеров ЭП-ЗМ, ЭПО-3 и ЭПО-ЗМ
Потребляемая мощность, Вт450
Тип электродвигателяЭДЭ-4
Размеры полотера, мм: длина * 210
ширина355 высота 370
Масса, кг 9
Примечания: 1. Длина полотера ЭП-ЗМ 175 мм.
Высота полотеров со штангой 1160—1200 мм.
Полотер ЭПО-3 (рис. 4.11) состоит из следующих частей: корпуса 2; электродвигателя, расположенного под кожухом 4, со штепсельным разъемом 8; трех щеткодержателей с натирочными щетками; штанги 5 управления с вилкой соединительного шнура 7; пылесборника; амортизатора /, предохраняющего мебель от повреждения. На верхнем конце штанги управления расположена ручка с выключателем -6. По мере загрязнения пылесборник необходимо освобождать от пыли. Для этого освобождают замки 3, снимают кожух 4 с пылесборником, вынимают и чистят мешок. При загрязнении щеток их моют горячей водой с мылом. Для снятия щеток под пружину крепления подводят лезвие отвертки w вынимают пружину. Для закрепления щетки кладут на щеткодержатель так, чтобы их прорези под пружину' совпали, затем ставят пружину в прорези и нажатием руки устанавливают ее на место.
Рис. 4.11. Полотер ЭПО-3
Рис. 4.12. Пенный коврочист:
/ — корпус; 2 — заглушка； 3 — крышка; 4 — камера давления; 5 — обратный клапан; 6 — дросселирующее устройство; 7 — гибкий гофрированный элемент; 8 — уплотнение; 9 — рассекатель; 10 — пористый материал; / / — воронка; /2 —
Для очистки ковровых изделий промышленность выпускает механический коврочист КМ-1, представляющий собой емкость с механически вращающимися щетками, пылевыбивалку《Жук» и пенный коврочист (табл. 4.6).
Показатель
Механический коврочист КМ-1
Пенный коврочист
Пылевыбйвалка «Жук»
Производительность, м2/ч
15
Пылеочистительная спо-
45
70
88,8
собность, %
Размеры, мм:
длина
370
240
248
тнрина
260
280
101
высота
120
150
98
4.6. Техническая характеристика бытовых коврочнстов
Примечания: 1. Высота механического коврочнста КМ-1 со штангой 1050 мм.
2. Пенный коврочнст выпускают без отсоса пыли с применением шампуня, пенного очистителя.
Пеииый коврочист (рис. 4.12) является приставкой к бытовому пылесосу для влажной очистки ковровых изделий. В камеру коврочиста заливают моющий раствор и приставку соединяют с выходом пылесоса. При включении пылесоса воздух проходит через камеру, образуя обильную пену. Внутри корпуса коврочиста имеются два окна, в которые вставлен пористый материал. Напротив окон находятся щетки и валки. Щетки расположены под углом к направлению перемещения коврочиста, что обеспечивает хорошее распушивание ворса ковра. Валки смачивают ворс пеной. Через некоторое время (зависит от вида шампуни) производят уборку пылесосом.
176
4.6. Ремонт пылесосов и полотеров
В электропылесосах и полотерах наиболее уязвимым элементом является коллекторный электродвигатель. При ремонте пылесосов необходимо обращать внимание на состояние коллекторного узла и степень искрения. Допускается слабое искрение под электрощеткой. При этом возможно появление следов почернения коллектроа, легко
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
Пылесос не работает
Нет контакта в электрической цепи (розетка, внлка, электромонтаж)
Неплотное прилегание угольных электрощеток
Обрыв в обмотках электродвигателя
Устранить обрыв
Вынуть щетки из щеткодержателей, расправить пружинку, зачистить щетки мелкой наждачной бумагой, протереть коллектор ветошью с бензином
Заменить двигатель
Не работает механизм
Соскочила или слома-
Закрепить пружину нли за-
уборки шнура
лась пружина барабана намоткн
менять ее
Не работает указатель
1. Заедает поршень в
Прочистить трубку указате-
запыленности
трубке указателя запыленности
2. Соскочила или сломалась пружина
ля запыленности
Закрепить пружину или заменить ее
Уменьшилось разрежение пылесоса
Вышел нз строи двигатель
Вышел из строи подшипник
Засорился гибкий шланг
Заменить двигатель
Заменить подшипник
Прочистить шланг
Большое искрение электрощеток
Неплотное прилегание электрощеток
Выработка пластин коллектора
То же
Разобрать электродвигатель, проточить коллектор якори на токарном станке
Механический скрежет
Крыльчатка вентилято-
Разобрать пылесос, отремон-
при работе пылесоса
ра задевает за корпус
тировать или заменить крыльчатку
В полотере не вращаются
Нет сцепления вала
Надеть ремень или заменить
натирочные щетки
электродвигатели с держателями щеток, соскочил или растянулся ремень
его
В полотере соскакивает щетка
Заедает подшипник
Сломан щеткодержатель натирочной щетки
Промыть и смазать подшипник или заменить его Заменить щеткодержател ь
4.7. Возможные неисправности электропылесосов и полотеров и способы их устранения
177
устраняемых протиранием коллектора бензином. Возможные неисправности пылесосов и полотеров и способы их устранения приведены в табл. 4.7.
Испытание пылесосов
Перед испытанием пылесос, фильтры, ковры, нити должны выдерживаться в течение суток в условиях окружающей среды: при температуре воздуха 20士5 °C, относительной влажности 60—70 % и атмосферном давлении 0,08—0,1 МПа.
Перед началом функциональных испытаний пылесос, укомплектованный шлангом, удлинителем воздухопровода и насадкой, должен работать в течение 2 ч с полностью открытым отверстием для всасывания воздуха. Перед каждой серией измерений пылесос должен работать в течение 30 мин. Фильтры разового заполнения при каждом новом испытании пылесоса должны заменяться новыми. Тканевый фильтр пылесоса перед каждым новым испытанием должен быть очищен выбиванием. Стирка фильтра не допускается.
До начала измерений, при которых взвешивается собранная пыль, на все поверхности пылесоса, через которые воздух проходит прежде, чем попасть в фильтр, должен быть нанесен слой пыли. Для этого проводят две уборки по методике проверки пылеочистительной способности, результаты которых не учитывают.
Методы испытаний пылесосов изложены в ГОСТ 10280—83 Е.
Объем производства замороженных продуктов (вторых блюд, мясных и овощных наборов, фруктов, ягод) будет постоянно увеличиваться, а использование их в быту значительно улучшит ассортимент, обеспечив этим рациональное питание (с позиций витаминности и калорийности) и сократив время для приготовления пищи.
Испытание сверхвысокочастотных бытовых приборов
Испытания сверхвысокочастотных бытовых приборов имеют некоторые особенности, связанные с измерением СВЧ-мощности. Остальные параметры (потребляемая мощность, соответствие требованиям электробезопасности и др.) проверяют в соответствии с ГОСТ 14087—80.
Измерение СВЧ-мощности. Стандартным прибором сделать это ие всегда удается. Поэтому заводы — изготовители СВЧ-печей рекомендуют принять калориметрический метод следующим образом.
Подготовить печь к включению согласно руководству по ее эксплуатации и поместить в рабочую камеру печи кастрюлю из жаропрочного стекла объемом 1,5 л (РСТ УССР 473—72) с 0,001 м3 (1 л) питьевой воды (ГОСТ 2874—82).
Подготовить печь к включению, предварительно замерив температуру воды, помещаемой в камеру печи.
Нажать кнопку «сеть» на передней панели печи.
Набрать на световом табло 3 мин 10 с, нажав сначала кнопку «быстро», а затем «замедл.».
Нажать кнопку «жарить» («парить» или «размораживать»).
После окончания работы таймера одну минуту перемешивать воду в кастрюле термометром, не касаясь стенок и дна кастрюли. Измерить температуру, выключить печь.
Подсчитать мощность в' камере по формуле:
N = (Т?—Tj) (piViCi-|-ш(?2)/Л
где Т\ —— начальная температура воды, К; 丁2 — конечная температура воды, К; р ——плотность воды, кг/м , р= 1000 кг/м'; Vi — объем воды, м'; с【——удельная теплоемкость воды, Дж/(кг*К),内=4190 Дж/(кг・К)；加 一 масса кастрюли, кг; с?——удельная теплоемкость кастрюли, Дж/(кг*К); ,2 = 838 Дж/(кг-К), t —— время иагрева, с.
Функционирование печи при отклонениях напряжения. Функционирование проверяют следующим образом.
Устанавливают напряжение питания печи 198 В.
Определяют мощность в рабочей камере печи. Мощность в рабочей камере в режиме «жарить» (100 % мощности в камере) должна быть не менее 450 Вт.
Устанавливают напряжение питания печи 242 В.
Определяют мощность в рабочей камере печи, которая в режиме «жарить» должна быть не более 800 Вт.
Проверка плотности потока утечки электромагнитной энергии. Проверку производят измерителем плотности потока мощности типа ПЭ-9Р на расстоянии 0,5 м от поверхности печи. Для этого необходимо сделать следующее:
、185
Рис. 5.2. Измерение плотности потока утечки СВЧ-печей:а — измерение в плоскостях /, 2, 3; б — измерение в плоскости 4 (а — m — точки измерения); / — СВЧ-печь (вид спереди); 2 — антенна измерительного прибора; 3 — СВЧ-печь (вид сбоку)Рис. 5.2. Измерение плотности потока утечки СВЧ-печей:а — измерение в плоскостях /, 2, 3; б — измерение в плоскости 4 (а — m — точки измерения); / — СВЧ-печь (вид спереди); 2 — антенна измерительного прибора; 3 — СВЧ-печь (вид сбоку)подготовить измеритель плотности к включению и выключить сокласно инструкции по эксплуатации;
Рис. 5.2. Измерение плотности потока утечки СВЧ-печей:
а — измерение в плоскостях /, 2, 3; б — измерение в плоскости 4 (а — m — точки измерения); / — СВЧ-печь (вид спереди); 2 — антенна измерительного прибора; 3 — СВЧ-печь (вид сбоку)
Рис. 5.2. Измерение плотности потока утечки СВЧ-печей:
а — измерение в плоскостях /, 2, 3; б — измерение в плоскости 4 (а — m — точки измерения); / — СВЧ-печь (вид спереди); 2 — антенна измерительного прибора; 3 — СВЧ-печь (вид сбоку)
подготовить печь к включению； при проведении испытаний по данной методике в печь поместить кастрюлю из жаропрочного стекла с 0,0002 м3 (0,2 л) воды;
нажать кнопку «сеть» на передней панели печи;
набрать на световом табло 24 мин 30 с, нажав сначала кнопку «быстро», а потом《замедл.》；
нажать кнопку 《жарить》； через 1 мин начать измерение утечки плотности потока электромагнитной энергии; каждые 2—3 мин необходимо менять воду; при замене воды печь должна быть выключена;
в процессе измерения в каждой точке антенна должна поворачиваться вокруг своей оси на угол не менее 90°; за отсчет принимают максимальное показа
ние прибора (измерителя); при измерении пространство вокруг печи на расстоянии не менее 2 м должно быть свободно от металлических конструкций;
выключить печь.
При проведении приемосдаточных испытаний максимальную плотность потока утечки электромагнитной энергии замеряют путем перемещения антенны измерителя вдоль линии сопряжения дверцы с камерой печи и в плоскости смотрового окна дверцы и перпендикулярно нижней плоскости редуктора.
При проведении периодических испытаний замер плотности утечки производится согласно рекомендациям Киевского научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены.
Измерение производится в четырех плоскостях (рис. 5.2): первая плоскость ——на уровне верхней плоскости печи; вторая ——на уровне полувысоты корпуса печи; третья ——на уровне нижней плоскости корпуса печи; четвертая ——плоскость сопряжения дверцы с камерой, а также в центральной точке смотрового окна дверцы.
ГЛАВА 6
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
БЫТОВЫМИ ЭЛЕКТРОПРИБОРАМИ
Особенности бытовых электроприборов с электронным управлением
Научно-технический прогресс в конструировании бытовой электротехники протекает по двум основным направлениям: первое ——совершенствование потребительских качеств электроприборов, второе —— расширение их ассортимента.
Совершенствование потребительских качеств электроприборов связано с повышением степени автоматизации и механизации их работы на базе применения электронных схем управления. Социально-экономический эффект автоматизации быта подтверждается социологическими обследованиями затрат времени на ведение домашнего хозяйства. При автоматизированном ведении хозяйства это время составляет 1 ч 30 мин в сутки, а при обычном 5 ч 20 мин. Однако до настоящего времени уровень автоматизации ограничивался механизацией отдельных операций, как правило, при непосредственном участии потребителя в технологическом процессе данного изделия. Это объясняется тем, что в качестве управляющего элемента использован электромеханический командоаппарат, в котором число команд (программ) ограничено.
Автоматизация ведения домашнего хозяйства с помощью электромеханических (и даже с использованием транзисторов) командоаппа- ратов означало бы создание командоаппарата, который по массе и размерам значительно превышал бы сам прибор. На протяжении длительного времени (вплоть до семидесятых годов) это являлось сдерживающим фактором повышения степени автоматизации быта.
Последние достижения полупроводниковой технологии и появление микропроцессоров (больших интегральных схем с интеграцией 10—— 30 тыс. транзисторов в одном кристалле) обеспечили новый подход к конструированию электробытовых машин и приборов.
Объединение микропроцессора с полупроводниковой памятью и устройствами ввода ——вывода позволило создать микроЭВМ, стоимость которой сопоставима со стоимостью электромеханических командоаппа- ратов, а функциональные возможности на несколько порядков выше. Функциональные возможности микроЭВМ определяются заданной программой и могут быть легко изменены путем замены программы, что позволяет организовать массовый выпуск унифицированных модулей, пригодных для компоновки самых разнообразных устройств.
На основе анализа серийно выпускаемых в странах Западной Европы, Япой^и и США последних образцов сложной электробытовой
187
техники можно отметить следующие преимущества приборов с электронными системами управления: значительное расширение функциональных возможностей машин путем увеличения числа программ на порядок (с десятков до сотен); долговременная конкурентоспособность (до 15—20 лет) на мировом рынке; уменьшение массы в 1,5—2 раза; повышение надежности на 1——2 порядка; экономия электроэнергии и воды на 10—70 %; повышение точности соблюдения выполнения заданных функций; возможность работы в режиме диалога человек——машина; повышение уровня унификации, технологичности и ремонтопригодности; уменьшение трудоемкости изготовления; низкий уровень радиопомех в сети; повышение электробезопасности.
Особо следует отметить, что несмотря на повышение розничной цены сложных электроприборов и машин с электронным управлением стоимость электронных устройств в сумме сопоставима со стоимостью электромеханических командоаппаратов. Так, по данным фирмы «ИТТ Семикондукторс» (JTT Semiconductors, США), стоимость электронной системы управления даже несколько ниже. Это обстоятельство активно воздействовало и на второй аспект конструирования электробытовых приборов и машин — расширение ассортимента. Стремительное увеличение потока новых электробытовых изделий можно проиллюстрировать на примере американской фирмы «Дженерал Электрик»: около 90 % ассортимента бытовых электроприборов, выпускаемых ею в настоящее время, десять лет назад вообще не было известно. С учетом номенклатуры и сложившегося состояния производства в СССР электронные системы управления могут значительно повысить технический и потребительский уровень сложных электробытовых приборов: автоматических и полуавтоматических стиральных машин; СВЧ-печей и СВЧ-размораживателей; посудомоечных машин; холодильников и морозильников; гладильных и сушильных машин; приборов микроклимата; уборочных машин; вязальных и швейных машин.
В СССР ведется разработка бытовых ЭВМ. В ближайшее время предполагается установка во вновь строящихся домах повышенной комфортности полного комплекта оборудования для кухни и ванной, в том числе: холодильника, морозильника, СВЧ-печи, электроплиты, посудомоечной, стиральной, сушильной машин и других приборов, управляемых микроЭВМ.
62 Универсальная система управления бытовыми электроприборами
Эффективность применения машин и приборов с электронными системами управления может быть повышена путем создания базовой системы управления, сложность которой может наращиваться включением дополнительных элементов, изменением программ, увеличением объема памяти. Анализ зарубежных приборов с электронным управлением подтверждает правильность выбранного направления — создание «электронных модулей», позволяющих путем выбора стандартных эле- 188
Рис. 6.1. Схема универсальной электронной системы управления
ментов создавать оптимальные варианты систем управления. Примером может служить специализированный микропроцессор фирмы «ИТТ Семикондукторс» (Великобритания), предназначенный для стиральных, сушильных и посудомоечных машин. Удачное оформление процессора обеспечивает ему продажу даже в США. Аналогичный подход использован при создании отечественной унифицированной электронной системы, применяемой в стиральных, посудомоечных, сушильных машинах и других бытовых электроприборах.
Блок-схема универсальной системы управления приведена на рис. 6.1. Основными элементами системы являются микроконтроллер типа К145ИК1807, запоминающее устройство типа К145РЕ1, интерфейс ввода — вывода, индикаторы и коммутаторы.
Микроконтроллер,— большая интегральная схема (БИС), выполняет все функции управления машиной в реальном масштабе времени и осуществляет контроль исполнение команд и прохождение технологического процесса в целом. В качестве микроконтроллера выбрана большая интегральная схема типа К145ИК1807, предназначенная для управления манипуляторами, технологическим и контрольно-измерительным оборудованием, а также электробытовыми машинами и приборами [19].
Устройство памяти —— постоянное запоминающее устройство, предназначенное для хранения программ работы автоматической машины. Запись программ осуществляется в процессе изготовления БИС. В универсальной электронной системе управления применена ПЗУ К145РЕ1.
Интерфейс в«рда состоит из сенсорных (чувствительных) полей, заменяющих клавиши, и электронной схемы для сопряжения с микро-
189
контроллером. Легкое прикосновение к сенсорному полю равноценно нажатию на подвижный элемент клавиши. Отсутствие в сенсорной клавиатуре подвижных деталей увеличивает надежность и срок службы и позволяет сделать ее герметичной, приспособленной для работы в агрессивной среде. В некоторых моделях применена «квазисенсор- ная》клавиатура, в которой использованы микровыключатели, печатные поля или аналогичные конструкции, которые по техническим и потребительским свойствам близки к сенсорной клавиатуре.
Интерфейс вывода служит для вывода на пульт управления информации, необходимой для организации диалогового режима работы. В частности, для стиральной машины — номер выбранной программы, указания о загрузке необходимого количества моющих средств и температуры, при которой будет происходить стирка, и ожидаемое время до окончания цикла, процессы обработки тканей (предварительная стирка, основная стирка, полоскание, отжим и др.).
В качестве индикатора могут быть применены газоразрядные люминесцентные или полупроводниковые светоизлучающие элементы.
Устройство ввода и индикации состоит из двух конструктивных узлов: сенсорной универсальной клавиатуры КСУ-12 на 12 полей и двухзнакового цифрового катодно-люминесцентного индикатора; сенсорной универсальной клавиатуры КСУ-4 на четыре поля и двухшкального линейного индикатора.
Клавиатура КСУ-12 имеет 10 полей (1 ——10) для ввода цифровой информации и 2 поля (《пуск》и 《стоп》) для пуска и остановки программы. На двухзнаковом индикаторе отображается номер набираемой программы, а после нажатия поля 《пуск》индицируется время, оставшееся до конца работы программы. После нажатия сенсорного поля «стоп》 останавливается программа и на двухзнаковом индикаторе высвечивается вновь номер программы. Для полного сброса программы необходимо нажать (повторно) на поле《стоп》. На индикаторе при этом высветится《00》.
Клавиатура КСУ-4 имеет четыре поля для задания температуры (раствора в стиральных или посудомоечных машинах, воздуха в сушильных машинах и др.). На линейном двухшкальном индикаторе отражается заданная температура и уровень жидкости (например, в баке стиральной машины). При задании температуры и уровня жидкости на индикаторе мигают выбранные значения, а после достижения их индикатор светится постоянно.
Клавиатуры КСУ-12 и КСУ-4 могут устанавливаться раздельно или вместе в зависимости от типа машины или прибора, уровня его комфортности, класса, стоимости и т. д.
Коммутационный блок. Исполнительные механизмы (например электродвигатель, сливной насос, магнитный клапан, нагреватель) включаются с помощью бесконтактных оптоэлектронных полупроводниковых приборов — оптронов и тиристоров. По сравнению с электромеханическим переключением бесконтактное имеет ряд преимуществ, в том числе: отсутствие искрения, снижение уровня радиопомех, большие надежность и срок службы. Число каналов коммутации и их пара-
метры (коммутирующий ток и напряжение) определяются составом и типом исполнительных механизмов в машине.
Чувствительные полупроводниковые элементы (датчики) контролируют температуру, уровень воды, вибрацию, влажность и ряд других параметров. Эти элементы характеризуются высокой точностью измерения. Так, электронный датчик температуры в стиральных машинах позволяет поддерживать температуру воды в баке с точностью 士 5°. Высокая точность измерения параметров позволяет качественно улучшить технологические процессы, выполняемые автоматами.
Ввод данных в микроконтроллер и вывод на исполнительные механизмы. Данные в микроконтроллер вводятся по четырем шинам, а на исполнительные механизмы выводятся по восьми шинам. В ряде машин этих вводов и выводов недостаточно. Поэтому применяют специальный расширитель ——интерфейс ввода и вывода, позволяющий расширить число каналов управления и датчиков до требуемого значения.
Блок питания вырабатывает следующие напряжения: постоянное стабилизированное напряжение ——27 В для питания микроконтроллера, формирователя сигналов датчиков и сенсорной клавиатуры； постоянное напряжение —15 В для питания электронных схем коммутационного блока; переменное напряжение 1,2 В для питания цепей накала индикаторов; переменное напряжение 6,3 В для формирования импульсов синхронизации микроконтроллера.
В качестве общего провода используется плюс источника питания.
Все устройства монтируют на печатных платах. В сложных быто： вых автоматах, например в автоматических стиральных машинах, система управления размещается на трех ——четырех печатных платах, в простых машинах (например гладильных)——на одной печатной плате.
Запоминающие устройства
Для решения логических или математических задач необходимо использовать запоминающие устройства (ЗУ), в которых фиксируются ранее полученная информация, константы, порядок выполнения операций, последовательность поступления дискретных сигналов и др. Кроме того, устройства должны обеспечивать возможность «прочитать» в нужный момент записанное в памяти содержание или распределение дискретной последовательности без разрушения этой информации. Запоминающее устройство по сути является каналом связи, передающим информацию с входа на выход, сохраняя смысловое содержание информации и обеспечивая задержку на определенное время ——время хранения.
Запоминающее устройство состоит из следующих основных элементов: ячейки памяти, регистров, дешифраторов, узлов записи и считывания.
В зависимости ^ог элемента памяти запоминающие устройства могут быть статическими или динамическими. В первом случае в ка-
191
честве элемента памяти выбран статический триггер на р-канальных МОП-транзисторах, во втором — емкость затвора МОП-транзистора [25]. В статических ЗУ информация в режиме хранения неподвижна относительно массива ячеек (носителя информации). В динамических ЗУ время хранения информации ограничено, вследствие чего необходима периодическая ее регенерация — перезапись информации. При регенерации производится перезапись каждого хранимого в ЗУ бита в ту же или соседнюю ячейку. В последнем случае коды информации сдвигаются на один разряд с каждым циклом регенерации.
По функциональному назначению внутренние ЗУ, входящие в систему, делятся на постоянные, оперативные и логические.
Постоянные ЗУ (ПЗУ) служат для хранения программ и констант. ПЗУ имеет неразрушающее считывание, энергонезависимое хранение информации, большой срок службы. Постоянное ЗУ может быть перепрограммируемым (ППЗУ), т. е. таким, которое обеспечивает возможность перепрограммирования готового прибора. Такие устройства можно изготовлять, например, на МНОП-структурах. Накопительные свойства МНОП-структур ухудшаются при многократном повторении цикла считывание — запись, что обусловливает стремление использовать их для создания постоянных ЗУ, а ие ЗУ с произвольной выборкой. Примером таких ПЗУ могут служить микросхемы К519, представляющие собой матрицу-накопитель на 128——256 бит с электрической перезаписью информации. ППЗУ типа К524РП1 на переключателях из стеклообразного полупроводника допускают 100 циклов перезаписи и сохраняют информацию при отключенном питании в течение 10 000 ч.
Оперативные ЗУ (ОЗУ) предназначены для хранения переменной информации. В общем случае хранимая в ОЗУ информация может разрушиться в процессе считывания и после отключения питания, хотя это является недостатком конкретных ЗУ.
Логические ЗУ (ЛЗУ) кроме хранения информации могут выполнять некоторые логические или арифметические операции, что позволяет частично разгрузить процессор или исключить его из состава ЭВМ.
В бытовых приборах применяют практически все виды ЗУ (кроме ЛЗУ). Так, для длительного хранения программ (10——15 лет) применяют ПЗУ, в котором записывают команды на выполнение отдельных технологических процессов (например стирки, слива моющего раствора, отжима и др.). Оператор устройством ввода — вывода задает последовательность выполнения этих программ. Однако при выключении питания необходимо вновь задать последовательность выборки. В этом случае применение оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) с сохранением информации при отключении питания и ПЗУ обеспечивает продолжение технологического процесса без повторного задания последовательности прохождения программ, записанных в ПЗУ. В серийно выпускаемых бытовых приборах применяют ПЗУ серии К145РЕ1 емкостью 2К- Отработка программ производится на перепрограммируемом ЗУ. При отработке унифицированной системы управления бытовыми приборами применяли ППЗУ типа К1601РР1.
Рнс. 6.2. Схема алгоритма технологического процесса основной стнркн на автоматической стиральной машинеРнс. 6.2. Схема алгоритма технологического процесса основной стнркн на автоматической стиральной машинеРазработчик прибора выдает программисту описание прибора и технологию его работы или схему алгоритма. Схема алгоритма 一 это графическое представление процесса решения задачи или технологического цикла.Схема алгоритма изображается специальными символами. Алгоритм технологического процесса основной стирки автоматической стиральной машины приведены на рис. 6.2. Приведем описание (или специализацию) процесса. После пуска программы включается магнитный клапан горячей воды и заливается горячая вода до уровня 14 л. В это время происходит регулярный опрос датчика уровня воды в баке стиральной машины. При достижении уровня 14 л клапан горячего водоснабжения закрывается и включается трубчатой электронагреватель, который нагревает воду до температуры 60°, при этом двигатель вращает барабан влево — пауза — вправо (с периодом соответственно 5—10—5 с). Затем вода нагревается до 90 ℃ с реверсированием вращения барабана соответственно 10—5—10 с, после чего происходит выключение ТЭНа, стирка в течение 5 мин с реверсированием соответственно 12—3—12 с,Разработчик прибора выдает программисту описание прибора и технологию его работы или схему алгоритма. Схема алгоритма 一 это графическое представление процесса решения задачи или технологического цикла.Схема алгоритма изображается специальными символами. Алгоритм технологического процесса основной стирки автоматической стиральной машины приведены на рис. 6.2. Приведем описание (или специализацию) процесса. После пуска программы включается магнитный клапан горячей воды и заливается горячая вода до уровня 14 л. В это время происходит регулярный опрос датчика уровня воды в баке стиральной машины. При достижении уровня 14 л клапан горячего водоснабжения закрывается и включается трубчатой электронагреватель, который нагревает воду до температуры 60°, при этом двигатель вращает барабан влево — пауза — вправо (с периодом соответственно 5—10—5 с). Затем вода нагревается до 90 ℃ с реверсированием вращения барабана соответственно 10—5—10 с, после чего происходит выключение ТЭНа, стирка в течение 5 мин с реверсированием соответственно 12—3—12 с,(Начало )(Начало )0—М「К0—М「К《Конна )《Конна )О—СНО—СН
Рнс. 6.2. Схема алгоритма технологического процесса основной стнркн на автоматической стиральной машине
Рнс. 6.2. Схема алгоритма технологического процесса основной стнркн на автоматической стиральной машине
Разработчик прибора выдает программисту описание прибора и технологию его работы или схему алгоритма. Схема алгоритма 一 это графическое представление процесса решения задачи или технологического цикла.
Схема алгоритма изображается специальными символами. Алгоритм технологического процесса основной стирки автоматической стиральной машины приведены на рис. 6.2. Приведем описание (или специализацию) процесса. После пуска программы включается магнитный клапан горячей воды и заливается горячая вода до уровня 14 л. В это время происходит регулярный опрос датчика уровня воды в баке стиральной машины. При достижении уровня 14 л клапан горячего водоснабжения закрывается и включается трубчатой электронагреватель, который нагревает воду до температуры 60°, при этом двигатель вращает барабан влево — пауза — вправо (с периодом соответственно 5—10—5 с). Затем вода нагревается до 90 ℃ с реверсированием вращения барабана соответственно 10—5—10 с, после чего происходит выключение ТЭНа, стирка в течение 5 мин с реверсированием соответственно 12—3—12 с,
Разработчик прибора выдает программисту описание прибора и технологию его работы или схему алгоритма. Схема алгоритма 一 это графическое представление процесса решения задачи или технологического цикла.
Схема алгоритма изображается специальными символами. Алгоритм технологического процесса основной стирки автоматической стиральной машины приведены на рис. 6.2. Приведем описание (или специализацию) процесса. После пуска программы включается магнитный клапан горячей воды и заливается горячая вода до уровня 14 л. В это время происходит регулярный опрос датчика уровня воды в баке стиральной машины. При достижении уровня 14 л клапан горячего водоснабжения закрывается и включается трубчатой электронагреватель, который нагревает воду до температуры 60°, при этом двигатель вращает барабан влево — пауза — вправо (с периодом соответственно 5—10—5 с). Затем вода нагревается до 90 ℃ с реверсированием вращения барабана соответственно 10—5—10 с, после чего происходит выключение ТЭНа, стирка в течение 5 мин с реверсированием соответственно 12—3—12 с,
(Начало )
(Начало )
0—М「К
0—М「К
《Конна )
《Конна )
О—СН
О—СН
слив моющего раствора путем включения насоса слива на 2 мин с реверсированием 10—5—10 с, остановка сливного насоса, конец программы.
На основании алгоритма программист составляет программу. Программа —это последовательность команд, какие надо вводить, как их обрабатывать и какие выводить к исполнительным механизмам, индикаторам и др. Команды содержат данные кода операции (КОП) и адресов данных (под адресом понимают местоположение данных в памяти). Например, программа описанного алгоритма основной стирки состоит из 113 команд.
Записи команд на машинном языке громоздки, поэтому применяют символы (символический язык). Та же программа на символическом языке составляет 13 команд. Языки высокого уровня (проблемно ориентированные) в данной работе、не приведены/ Следует отметить, что после написания и отработки программы команды символического языка необходимо переводить на язык машинных команд. Этот процесс перевода (трансляции) называют ассемблированием или компиляцией программыГПоследний термин чаще относят к языкам высокого уровня (КОБОЛ, ФОРТРАН). Однако эту операцию, как правило, уже выполняют с помощью специальных трансляторов (ассемблеров), что значительно упрощает разработку команд на машинном языке.
Микропроцессоры
Для управления выполнением команд, образующих программу, применяют устройство управления или процессор. В системах с небольшим объемом памяти (до. 16 К) используются микропроцессоры (МП). По архитектурным и структурным решениям МП аналогичны процессорам больших ЭВМ. Как правило, микропроцессор исполняют в одном или нескольких кристаллах повышенной степени интеграции (микропроцессорные комплексы). Микропроцессорные комплексы отличаются низкой стоимостью, малыми размерами и потребляемой мощностью, имеют в своем составе широкую гамму процессорных, интерфейсных и запоминающих больших интегральных схем для построения устройств различного назначения и различной производительности [6, 25, 36].
В простых системах управления, где достаточно только логической обработки, применяют так называемые микроконтроллеры — онокри- стальные микроЭВМ, программно ориентированные на решение задач управления внешними объектами. Типичным представителем такого класса БИС являются программируемые однокристальные процессоры серии 145, в которой имеется БИС, специально ориентированная на управление электробытовыми приборами К145ИК1807 [19].
Функции микроконтроллера следующие: ввод номера исполняемой программы; обращение к внешнему ЗУ, имеющему емкость до 4000X8 бит; автоматический поиск программы во внешнем ЗУ; выполнение заданной программы; вывод номера исполняемой программы на индикаторное устройство; занесение программы во внешнее ППЗУ, имеющее емкость 256X8 бит; опрос до 32 датчиков (в последовательном режиме число датчиков не ограничено); управление внешними объектами — до 256.
БИС К145ИК1807 позволяет организовать программное управление работой внешних устройств с учетом заданных временных интервалов включения ——выключения устройств, положения и состояния датчиков и возможности сравнения их с контрольными величинами (уставками), заданными по программе. Команды управления записаны во внутреннюю память микропроцессора. Доступ к ним осуществляется с помощью программ, хранящихся во внешнем ЗУ (дополнительно подключаемом к системе).
В БИС К145ИК1807 применен переменный формат управляющего слова (команды). Минимальная длина слова—1 байт, максимальная длина — 2 байта. Объем внутреннего ПЗУ — 4160 бит, ОЗУ — 30X4 бит, число выводов — 48.
Устройство ввода — вывода
Устройство ввода
Устройства ввода предназначены для ввода в вычислительную или управляющую систему информации, на основании которой выполняются определенные операции. Информация может храниться на раз- 194
личных носителях: перфокартах или лентах, магнитных дисках или пленках, магнитооптических или оптических дисках. Информация может вноситься также непосредственно оператором нажатием (замыканием) контактов клавиатуры по определенным программам.
Устройство ввода в сложных бытовых машинах и приборах должно обеспечивать ввод информации о выбранной оператором программе, отображение действий оператора (контроль правильного выбора команд), индикацию о ходе технологического процесса.
Важным требованием к устройствам является обеспечение брызго- защитности, работоспособности устройства ввода при неправильной эксплуатации, в том числе заливе его водой или моющим раствором. Из большого разнообразия устройств ввода последнему требованию наиболее полно отвечает сенсорная клавиатура. В литературе широко освещен вопрос использования сенсорных переключателей в качестве устройств для ввода информации. Надежность таких устройств зависит от способов их реализации (фотометрический, оптический, омми- ческий, емкостный и т. д.). При исследовании известных способов установлено, что наиболее перспективным является устройство потенциального, оммического и емкостного типов. Однако анализ литературы по этому вопросу не дает возможности установить, какому типу отдать предпочтение. Сопротивление кожи человека изменяется в широких пределах (от десятков килоом до единиц мегоом). Емкость человека составляет 50—20 пФ, а сопротивление утечки на землю сильно зависит от влажности воздуха и может изменяться от сотен килоом до десятков мегоом. Измерение напряжения, наводимого на тело человека от сети (частотой 50 Гц)； показало, что при нагрузке 1 Мом это напряжение может меняться от 20 мВ до нескольких десятков вольт. В клавиатуре потенциального типа обычно использован заряд конденсатора для обеспечения временной задержки импульса. Однако на теле оператора могут присутствовать заряды любого знака и напряжение сетевых наводок, что снижает надежность устройства.
Сенсорная клавиатура оммического типа не обеспечивает высокой надежности, так как бытовые приборы работают в повышенной влажности и загрязненности.
Разработанную универсальную сенсорную клавиатуру (КСУ-12) на 12 полей используют в стиральных, сушильных и посудомоечных автоматах. В качестве индикатора применяют двухзнаковый цифровой катодолюминесцентный индикатор.
При касании оператором определенного сенсорного поля порядковый номер этого поля отображается на цифровом индикаторе (от 0 до 9). При нажатии поля《пуск》машина начинает выполнять технологический процесс, соответствующий набранной программе, а на индикаторе отображается время, оставшееся до конца выбранного технологического процесса. В зависимости от температуры заливаемой воды и реального времени нагрева отображаемое вребя по ходу процесса корректируется. При касании поля 《стоп》 машина останавливается, а на индикаторе высвечивается номер ранее набранной программы. Для сброса программы необходимо повторно коснуться поля 《стоп》.
за^ьяхмяс.^,=OHdoJH3J EwaxJBEMJGh
s
Iй
l"
HdlMge венд 弓 ehuh 口 HHd= .'9 ・JHd
f
灯
硒亡
I
IV
I
*
I
生
笈
J
I
冤
I
I
@屮中中寸中电可中中.电期
ууеФшее рурр
i
器
岔
В клавиатуре КСУ-4 имеется четыре сенсорных поля, двухзнаковый цифровой индикатор и два линейных индикатора разного цвета (желтого и зеленого). Одна линия предназначена для индикации температуры моющего раствора, другая ——для его уровня. Каждая линия разделена на четыре участка, под которыми расположены соответствующие сенсорные поля задаваемой температуры раствора: 30, 40, 60 и 90 ℃. При касании одного из полей, например 60 ℃, третий участок линейного желтого индикатора переходит в мигающий режим, а при достижении этой температуры ——загорается постоянным свечением (рис. 6.3).
Датчики температуры и уровня жидкости
Данные о температуре моющего раствора и его уровня поступают от соответствующих датчиков.
Датчик температуры (рис. 6.4) выполнен из двух частей: чувствительного элемента, располагаемого в растворе, и формирователя, обеспечивающего выдачу логических сигналов для микроконтроллера и сенсорной клавиатуры. Выбор заданной программы температуры производится микроконтроллером путем опроса соответствующего входа (АО, //, /2 и /3). Импульсы опроса нормируются на амплитуде в каждом канале (в первом канале R/, VI). Для развязки между каналами введены диоды VD5——VD8, а подстройка каждого канала производится резисторами R5—R8. Нормированные сигналы поступают на операционный усилитель, включенный по схеме компаратора. Про-
本烷蜜l"叫 本阳曲厂吗产尸
审飞5r■」？『9 I
Рис. 6.4. Принципиальная электрическая схема датчика температуры
Контакт
Цепь
/
-276
2
Обилий
3
Вход АО
4
8xod 川
5
Вход 42
6
Вход 43
7
Выход 2
8
дход индикации /
Вход индикации 2
仞
вход индикации 3
Вход индикации 4
但
Ьыхо8 индикации /
13
выход индикации 2
伴
выход индикации 3
15
Выход индикации4
16
Датчик температуры
исходит сравнение опорного опросного сигналу и сигнала с чувствительного элемента. Сигнал с компаратора подается на индикатор сенсорной клавиатуры КСУ-4. Ключи, выполненные на транзисторах VT10——VT13, служат для коммутации цепей индикации температуры. В качестве чувствительного элемента использованы терморезисторы ММТ-6, СТ1-19 или СТЗ-19. Полость внутри крышки заполнена теплопроводной пастой. Точность измерения температуры 士 0,3°.
Датчик уровня жидкости (рис. 6.5) состоит из двух частей: чувствительного элемента, расположенного на стиральном баке машины, и формователя, обеспечивающего выдачу логических сигналов по командам системы управления. Датчик уровня жидкости имеет преобразователь сопротивления в напряжение, выполненный на транзисторе VTI, и чувствительный элемент —— приемный электрод, расположенный на нижней отметке уровня в контролируемом объеме. Для согласования преобразователя сопротивления в напряжение с управляемыми генераторами тока введен эмиттерный повторитель — транзистор УТ2. Датчик уровня представляет собой электрод, выведенный в корпус машины на заданном уровне через изоляционный переход. При достижении уровня жидкости электрода резко уменьшается сопротивление между электродом и корпусом машины. Это изменение обрабатывается схемой сравнения по логике 2И—4ИЛИ (микросхема D1) и при подаче адресного импульса опроса АО—АЗ от микроконтроллера на выходе формируется в сигнал в виде логической единицы.
R1WR7R1WR7j?6/wd 4 #q инбикатооj?6/wd 4 #q инбикатооА1А1VT1VT1Выход 3 на индикаторВыход 3 на индикаторС1С1ggВход 4 датчикаВход 4 датчикаВыход 2 на индикатор Вход 3 датчцнаВыход 2 на индикатор Вход 3 датчцна—6wd ] datnuuRQ выхоб 7 “а индиттар—6wd ] datnuuRQ выхоб 7 “а индиттарR8R8VIZVIZR2R2厅3厅3R2R2R3R3•276•276Рнс. 6.5. Принципиальная электрическая схема датчика уровня жидкостиРнс. 6.5. Принципиальная электрическая схема датчика уровня жидкости
R1WR7
R1WR7
j?6/wd 4 #q инбикатоо
j?6/wd 4 #q инбикатоо
А1
А1
VT1
VT1
Выход 3 на индикатор
Выход 3 на индикатор
С1
С1
g
g
Вход 4 датчика
Вход 4 датчика
Выход 2 на индикатор Вход 3 датчцна
Выход 2 на индикатор Вход 3 датчцна
—6wd ] datnuuRQ выхоб 7 “а индиттар
—6wd ] datnuuRQ выхоб 7 “а индиттар
R8
R8
VIZ
VIZ
R2
R2
厅3
厅3
R2
R2
R3
R3
•276
•276
Рнс. 6.5. Принципиальная электрическая схема датчика уровня жидкости
Рнс. 6.5. Принципиальная электрическая схема датчика уровня жидкости
6.53 Индикаторы бытовых электроприборов
В бытовых электроприборах необходимо индицировать состояние прибора и прохождение технологического цикла, в том числе:
включение и выключение питающего напряжения (сети);
значение времени (до четырех цифр) и номера набираемой программы (до двух цифр);
значение уровня жидкости и ее температуры (дискретное значение до четырех цифр);
нажатие оператором клавиши или сенсора клавиатуры.
В настоящее время существует большое число типов приборов отображения информации. К ним относятся газоразрядные, электролюминесцентные, вакуумные люминесцентные, жидкокристаллические (ЖК), а также светоизлучающие диоды СИД.
Газоразрядными (ионными) называют приборы, работа которых основана на явлении электрического разряда в газах. В этих приборах носителями заряда являются не только электроны, но и ионы газа. На основе этого явления создана большая номенклатура приборов от простейших сигнальных индикаторов до больших плазменных панелей. Газоразрядные приборы характеризуются большим размером знаков, широким диапазоном температур, надежностью, большой яркостью свечения. Наиболее распространенным газоразрядным прибором является сигнальный индикатор на базе неоновой лампы, а также люминесцентной лампы тлеющего разряда. Неоновая лампа представляет собой герметичный стеклянный баллон, в котором размещены два электрода, выполненные в виде дисков или стержней. Состав газовой смеси (обычно неон, аргон и гелий с преобладанием неона) под давлением 0,5—2,5 кПа обеспечивает красно-оранжевое свечение. Для обеспечения свечения другого цвета используют другие составы газов или покрывают люминофором внутреннюю часть баллона. Недостатком газоразрядных приборов является высокое напряжение питания переменного тока (напряжение зажигания составляет 170—220 В), наличие времени запаздывания возникновения разряда (от 1 с до 1 мин), ограниченный угол обзора.
Электролюминесцентные индикаторы также требуют повышенного напряжения питания (85——120 В частотой 10 кГц). Коммутация такого напряжения представляет известную трудность в бытовой технике. Эти индикаторы широкого применения не нашли.
Вакуумные люмнИбснентине индикаторы не имеют этих недостатков: напряжение возбуждения составляет 12—18 В, время запаздывания до 0,5 с, большой угол обзора, малая потребляемая мощность. Эти индикаторы совместимы с интегральными схемами и поэтому их широко используют в калькуляторах, стиральных машинах, автомобилях и других машинах и приборах. Недостатком вакуумных люминесцентных индикаторов является необходимость дополнительного источника для накала катода — 1 —1,5 В.
В литературе встречается термин катодолюминесцентные индикаторы. Интерес к ним объясняется тем, что кроме повышенной надеж-
199 ；
ности они обладают возможностью считывания,информации при высоком уровне освещенности, а также многоцветностью (до пяти цветов). В последнее время фирме «Индустриал Электроник Энергиес» (Industrial Electronic Enyineers, США) удалось создать индикатор, работающий от одного источника питания 5 В, управляемого непосредственно от интегральной схемы. Потребляемая им мощность 5 Вт. Индикатор воспроизводит одну сторону из 40 знаков высотой 0,5 см, каждый знак образован матрицей 5X7 точек, яркость индикатора размером (270X76X25) мм составляет 340 кд/м2.
В жидкостнокристаллических (ЖК) индикаторах использован твист- эффект, сущность которого заключается в изменении положения диполей в жидкостях при подаче на них электрического поля различной направленности. Конструктивно ЖК-индикаторы представляют собой две стеклянные пластины, расположенные на расстоянии 3—5 мкм. Пространство между пластинами наполнено жидкостью. На пластины нанесены электроды, к которым подается напряжение. При прохождении света через ЖК-индикатор или при отражении падающего света в зависимости от состояния жидкости меняется плоскость поляризации проходящего (отраженного) светового потока. Возникает контраст между элементами индикатора. ЖК-индикаторы получили широкое применение в основном в наручных часах, так как могут управляться непосредственно от КМОП-интегральных схем и имеют очень малое энергопотребление. Однако низкая контрастность изображения, сильная температурная зависимость порогового напряжения включения не позволяют их широко использовать в бытовых приборах.
Светоизлучающие диоды (СИД) представляют собой полупроводниковый прибор с одним электронно-дырочным переходом, предназначенным для непосредственного преобразования электрической энергии в энергию некогерентного светового излучения.
При подаче на р —п-переход прямого напряжения наблюдается интенсивная инжекция (от латинского слова injicio ——выбрасываю) неосновных носителей зарядов: электронов в p-область и дырок в п-область. При встрече электрона и дырки их заряды компенсируются и данные носители заряда исчезают. Поэтому при рекомбинации выделяется энергия. У многих проводников рекомбинация носит безизлу- чательный характер ——энергия, выделившаяся при рекомбинации, отдается кристаллической решетке, т. е. превращается в тепло. Однако у полупроводников, выполненных на основе карбида кремния (SiC), галлия (Ga), мышьяка (As) и некоторых других материалов, рекомбинация является излучательной ——энергия при рекомбинации выделяется в виде квантов излучения — фотонов.
Светодиоды помещают в герметичные металлостеклянные корпуса, р ——п-переход одной стороной обращают к стеклянному окну. Светодиоды имеют желтый, зеленый, красный или оранжевый цвет, широкий диапазон температур (218——375 К), малое время переключения (до 1 мкс) и низкую стоимость.
Детальный анализ существующих типов индикаторов позволил сделать выбор индикаторов для бытовых приборов.
Pile. 6.6. Газоразрядный индикатор：
/ — рассеивающая линза (экран) ； 2 — ограничительный резистор； 3 — фиксатор； 4 — выводы; 5 — основание; 6 — баллон индикаторной лампы； 7 — корпус
Для индикации включения сетевого напряжения на основе газоразрядных приборов с самостоятельным разрядом разработана серия индикаторов типа ИМС (индикатор малогабаритный светосигнальный). Индикаторы (рис. 6.6) имеют круглую, прямоугольную и квадратную форму. Цвет свечения: красный, желтый, оранжевый или зеленый. Потребляемая мощность не более 0,2 Вт, наработка на отказ 10 000 ч, средний ресурс не менее 25 000 ч. Размеры и масса индикаторов типа ИМС приведены в табл. 6.1.
6.1. Размеры и масса индикаторов ИМС
Показатель
Типоразмер
1 (круглый)
2 (квадратный)
3
(квадратный)
4
(прямоугольный)
Размеры, мм:
длина
40
40
23
25
ширина
—
15
22
15
высота
—
15
22
33
диаметр
16
—
—
Масс, г, не более
10
10
10
10
Для индикации включения (касания) клавиши клавиатуры используют светодиодные индикаторы типа АЛ 102 красного свечения. Яркость СИД АЛ102 до 50 кд/м2, напряжение питания до 5 В, сила тока до 10 мА, диапазон рабочих температур от —60° до 70℃.
В качестве цифрового индикатора (четыре знака), также индикатора уровня и температуры жидкости используют специально разработанный катодолюминесцентный индикатор. Цифровой индикатор (П-451) имеет зеленое свечение. Индикатор уровня и температуры (П-450) — двухцветный: красный и зеленый (рис. 6.7). Техническая характеристика индикаторов П-450 и П-451 приведена в табл. 6.2.
шиш
Рнс. 6.7. Цифровой (а) и дискретный (6) индикаторы： / — индикация уровня； 2 — нн-. дикация температуры
шшшш
тшн
шшш
S)
6.2. Техническая характеристика индикаторов П-450 н П-451
Показатель
Индикатор
цифровой двухразрядный П-450
шкальный двухцветный П-451
Напряжение, В:
анода
20
20
накала
3,15
1,2
сетки
15—20
15—20
Сила тока, мА:
накала
150
100
одного сегмента
2
5
сетки
5
*5
Яркость свечения, кд/м2:
зеленого
1000
1500
красного
—
150
6.6. Блоки питания бытовых электроприборов
Применение электронных систем управления в бытовых электроприборах и машинах потребовало создания источников питания со следующей номенклатурой напряжений:
Ток
ПостоянныйПере
менный
Напряжение, В . . .—18
Сила тока нагрузки, А:
для автоматов . . , 0,05—0,25
для полуавтоматов 0,04—0,05
Нестабильность, % . .±10
—24—27151,2
0,110,05—0,10,035—0,070,1
0,120,02—0,03——
Не ста-±10±5Не ста-
биленбилен
Примечание. Для источников напряжением 15 и —18 В пульсации выходных напряжений (эффективное значение) не должны превышать 土 I %.
Одним из основных вопросов является определение способа подключения вторичного источника питания (ВИП) к сети: с трансформатором или без него с использованием преобразователя напряжений. Создание бестрансформаторной схемы предпочтительнее. Однако для построения преобразователя необходимы как минимум: четыре высоковольтных транзистора с напряжением не менее 400 В; не менее четырех конденсаторов емкостью (10—20) мкФ и рабочим напряжением до 250 В; четыре высоковольтных диода и помехоподавляющий фильтр. Доступность таких элементов для массового применения пока проблематична. Поэтому блоки питания сложных бытовых электроприборов строятся по трансформаторной схеме подключения в сеть.
От выбора типа трансформатора зависит структура выпрямителя. Если трансформатор имеет отдельные обмотки на заданное напряжение, то можно ВИП строить по многоканальной схеме (рис. 6.8). В такой схеме число каналов равно числу номиналов требуемых напряжений. Как правило, такого числа обмоток нет. Тогда строят ВИП по одноканальной схеме (рис. 6.8,6), в которой после выпрямителя, фильтра и стабилизатора стоит преобразователь напряжения.
Рис. 6.8. Схема построения ВИП:
歌口匚叵鹏卜叵产歌口匚叵鹏卜叵产〃丿〃丿Центральный выпрямительЦентральный выпрямитель~220850Гц~220850ГцI叩XMWM62I〃I叩XMWM62I〃а — миогокаиальиая; б — одиокаиальиая; 8 — выпрямитель; Ф — фильтр; СН — стабилизатор; Пр — преобразователь напряжения
歌口匚叵鹏卜叵产
歌口匚叵鹏卜叵产
〃丿
〃丿
Центральный выпрямитель
Центральный выпрямитель
~2208
50Гц
~2208
50Гц
I叩XMWM62I〃
I叩XMWM62I〃
川
Выпрямитель и фильтр (центральный выпрямитель) рассчитывают по классическим методам.
Существует несколько способов стабилизации напряжения: параметрический, компенсационный с непрерывным регулированием, импульсный.
В параметрическом стабилизаторе используют нелинейное сопротивление, у которого вольтамперная характеристика соответствует условию постоянного напряжения (Z7 = const). Такими элементами являются кремневые или газоразрядные стабилитроны, термосопротивления, дроссели насыщения. Несмотря на простоту параметрические стабилизаторы имеют низкий коэффициент стабилизации, малый КПД, неспособны работать в большом диапазоне изменения силы тока
нагрузки.
В регуляторах непрерывного действия (рис. 6.9) последовательно с нагрузкой включается регулирующий элемент. Принцип работы такого стабилизатора заключается в том, что при изменении входного напряжения на измерительном элементе (ИЭ) выделяется сигнал рассогласования, который через усилитель (У) изменяет сопротивление регулирующего элемента так, чтобы напряжение на выходе оставалось постоянным. В регуляторах непрерывного действия на регулирующий
Рис. 6.9. Регулятор непрерывного действияРис. 6.9. Регулятор непрерывного действияэлемент подается постоянное напряжение.
Рис. 6.9. Регулятор непрерывного действия
Рис. 6.9. Регулятор непрерывного действия
В импульсных регуляторах на регулирующий элемент через преобразователь подается импульсное напряжение. Сопротивление (РЭ) регулируется изменением скважности импульсного сигнала. Импульсные стабилизаторы имеют более сложную схему управления и требуют вспомогательных фильтрующих элементов. При напряжениях 15——30 В значительного выигрыша в КПД и размерах
они не дают. Поэтому для автоматических бытовых машин нецелесообразно применять одноканальный ВИП с регулятором непрерывного действия. Для полуавтоматических машин, где диапазон изменения нагрузок невелик, целесообразно применять параметрический стабилизатор. В качестве фильтра в простейших схемах применяют /С-цепочки. Однако при токах силой 0,5——1 А размеры этих элементов становятся большими. Поэтому в таких случаях применяют электронный фильтры.
Ремонт универсальной электронной системы управления
При ремонте электронных систем управления бытовыми приборами необходимо учитывать следующее.
К ремонту допускаются лица, прошедшие специальную подготовку по основам микропроцессорной техники.
При ремонте необходимо соблюдать меры безопасности, записанные в инструкциях и паспортах ремонтируемых приборов
Все контрольно-измерительные приборы должны быть надежно заземлены.
Подключение исполнительных устройств следует производить только при отключении устройств от сети.
Ремонт устройств под напряжением запрещается.
Перед ремонтом необходимо предусмотреть меры защиты устройств от статического электричества.
Перед ремонтом необходимо проверить целостность предохранителей и их соответствие указанным номиналам.
Для диагностики неисправностей устройства необходимо иметь следующие контрольно-измерительные приборы и оборудование: универсальный прибор типа Ц 4313; имитатор чувствительного элемента датчика температуры; ремонтный комплект, в состав которого входит блок процессора БПр-МСА, блок коммутации БК-MCA, сенсорная универсальная клавиатура КСУ-12, блок питания БП-ПАЗ; инструкция по эксплуатации и паспорта на унифицированные блоки устройства управления.
После окончания ремонта необходимо проверить работоспособность устройства по контрольной программе № 55.
Порядок проверки блоков. Наиболее простой способ проверки блоков —замена их другими, заведомо исправными.
Все блоки соединены между собой с помощью соединителей. Подсоединяя к соответствующим контактам соединителей измерительный прибор, можно установить, какие напряжения подводятся к блоку и выводятся из него. Нумерация контактов начинается от точек на корпусе соединителя.
Тиристоры коммутационного блока БК-MCA проверяют на отсутствие пробоев или обрывов путем измерения сопротивления в прямом и обратном направлениях, предварительно отсоединив их от коммутационного блока БК-МСА.
Для лучшего охлаждения в коммутационном блоке БК-MCA тиристоры установлены на радиаторах.
Во избежание выхода из строя тиристоров из-за перегрева при их установке (в случае замены при ремонте) должны соблюдаться следующие правила.
Контактные поверхности должны быть чистыми, без шероховатостей и заусенцев, мешающих плотному прилеганию.
Гайки, крепящие полупроводниковые приборы, должны затягиваться с усилием, поскольку при недостаточной затяжке повышается тепловое сопротивление контакта.
Исправность каналов датчика температуры 'ДТ-1 проверяют по контрольной программе № 55 (номера проверок 01, 02, 03, 04). Точность настройки формирователя сигналов ФС-МСА датчика температуры ДТ-1 проверяют при нагреве чувствительных элементов до заданной температуры.
Исправность каналов управления включения двигателя и нагревателей проверяют по контрольной программе № 55 (номера проверок 05—08).
Проверку и замену блоков устройства производят в определенном
порядке:
Отключают машину от сети.
Снимают заднюю крышку и разбирают машину.
Проверяют плотность соединения в контактах соединителей
блоков.
Вместо чувствительных элементов В2, Bl, ВЗ датчика температуры ДТ-1 подсоединяют индикатор датчика температуры ДТ-1 (резистор 10 кОм) и переключатель-кнопку «проверка» по схеме.
Работу системы контролируют использованием тестовой (контрольной) программы № 55.
Определяют неисправный блок или узел устройства.
Заменяют неисправный блок и проверяют работоспособность устройства.
Проверяют сборку машины.
Рис. 6Л0. Принципиальная электрическая схема переключателя кнопки «проверка»Рис. 6Л0. Принципиальная электрическая схема переключателя кнопки «проверка»При отсутствии индикаторов датчика температуры ДТ-1 работоспособность формователя сигналов ФС-МСА вместе с блоком процессора БПр-МСА (без установления точности срабатывания по температуре) проверяют замыканием контактов чувствительных элементов датчика температуры ДТ-1. При замыкании контактов чувствительных элементов В2 и ВЗ на цифровом табло КСУ-12 через 1—2 с должна загореться цифра 88, при замыкании контактов чувствительного элемента В1 на цифровом табло КСУ-12 через 20—90 с (время зависит от номера программы) должна загореться цифра 10.
Рис. 6Л0. Принципиальная электрическая схема переключателя кнопки «проверка»
Рис. 6Л0. Принципиальная электрическая схема переключателя кнопки «проверка»
Возможные неисправности устройства и способы их устранения приведены в табл. 6.3.
、205
6.3. Возможные неисправности универсальной электронной системы управления н способы их устранения
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
При включении машины индикатор сети не светится:
машина работает
Неисправен индикатор
Снять заднюю крышку ма-
или обрыв в цепи инди-
шины, с помощью вольт-
катора
метра. переменного тока при
включенной машине проверить наличие напряжения индикатора. При отсутствии напряжения проверить токо-
машина не работает
1. Крышка машины не
ведущие цепи индикатора на обрыв, неисправность устранить. При наличии напряжения сети на клеммах заменить индикатор Закрыть крышку
закрыта на защелку
2. Нет напряжения в сети
Проверить наличие иапря-
3. Неисправна штепсель-
жения сети
Исправить штепсельную
ная вилка
вилку или заменить ее
4. Обрыв в сети питания
Проверить сетевой шнур и
При включении машины
1. Неисправна КСУ-12
при необходимости заменить его
Проверить иа соединителе
индикатор сети светится,
XI клавиатуры КСУ-12 на-
цифровой индикатор иа
личие напряжения： 1,2 В,
сенсорной универсальной
—27 В. При наличии напря-
клавиатуре КСУ-12 не
жений на соединителе XI за-
светится
меиить клавиатуру КСУ-12,
2. Неисправен блок пи-
при отсутствии напряжения на соединителе XI проверить напряжение на соединителе Х2 и ХЗ блока процессора БПР-МСА
Проверить наличие всех на-
тания БР-ПАЗ
пряжений на блоке питания.
Информация с клавиату-
Неисправна клавиатура
При наличии 220 В и отсутствии какого-либо напряжения на выходе заменить блок питания
Заменить клавиатуру
ры КСУ-12 не вводится
КСУ-12 или блок про-
КСУ-12. При сохранении не-
цессора БПр-МСА
исправности заменить блок
БПр-МСА
Не включаются исполнительные механизмы:
ие включается электро-
1. Неисправен электро-
Проверить наличие напря-
двигатель
двигатель или фазосдви-
жения на клеммах электро-
гающий конденсатор
двигателя. При наличии иа-
пряжения заменить фазосдвигающий конденсатор.
Продолжение табл. 6.3
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
2. Неисправно тепловое реле в цепи электродвигателя
При сохранении неисправности проверить тестером целостность обмотки электродвигателя и при необходимости заменить его
При включенной в сеть машине проверить наличие напряжения на входе и выходе теплового реле. При отсутствии напряжения на выходе заменить реле
не включается нагрева-
1. Неисправны нагрева-
Проверить наличие напря-
тель
тели
Неисправен блок коммутации БК-MCA или блок процессора БПр-МСА
Неисправен тиристор
жения на каждом нагревателе. При сохранении неисправности проверить тестером целостность спиралей и при необходимости заменить перегоревшую спираль Проконтролировать наличие дискретного сигнала на входе блока БК-MCA. При наличии входного дискретного сигнала на входе заменить блок БК-MCA. При отсутствии дискретного сигнала управления на входе блока БК-MCA заменить блок БПр-МСА
Заменить тиристор
На цифровом табло кла-
Не работает вентилятор
Проверить целостность рем-
виатуры КСУ-12 появляется мигающая цифра
(в сушильных машинах)
ня вентилятора, отрегулировать натяжение ремня
《88» и машина останавливается
Цифровое табло светится
1. Обрыв или нет кон-
Проверить соединитель бло-
слабо, при нажатии кла-
такта в соединителе бло-
ка клавиатуры КСУ-12 и
виш индикации не происходит
ка клавиатуры и блока процессора
Неисправность блока процессора
Неисправность блока клавиатуры КСУ-12
блока процессора БПр-МСА
Заменить блок процессора
БПр-МСА
Заменить блок клавиатуры
КСУ-12
При нажатии клавиш от
1. Нарушены контакты
Проверить плотность соеди-
《1》до «0» на табло клавиатуры КСУ-12 не вы-
в соединителях
нителей между блоками БПр и клавиатуры
свечивается соответствующая цифра или на-
2. Неисправность блока КСУ-12
Заменить блок КСУ-12
блюдаетсянесоответ
ствие номера иа индика-
3. Неисправность блока процессора БПр-МСА
Заменить блок БПр-МСА
торе номеру нажатой клавиши
Программа не запускает-
1. Обрыв в цепи клави-
Заменить блок клавиатуры
ся илм запускается не-
ши《пуск» блока клавиа-
КСУ-12
правильно
туры КСУ-12
Продолжение табл. 6.3
Неисправность
Возможная причина
Способ устранения
Нагреватель не выклю-
2. Неисправен блок процессора БПр-МСА
1. Неисправен формова-
Заменить блок процессора
БПр-МСА
Проверить канал датчика
чается по достижении ра-
тель сигналов ФС-МСА
температуры ДТ-1 по кон-
бочей температуры
илн датчик температуры
трольнон программе, заме-
После нескольких минут
Неисправен блок процессора БПр-МСА
Пробит тиристор Неисправен блок процессора БПр-МСА
нить чувствительный элемент В1
Заменить блок процессора
БПр-МСА
Заменить тиристор
Заменить блок процессора
БПр-МСА
работы машины на цифровом табло отображается неправильный отсчет времени
При касании клавиши
1. Неисправен блок про-
Заменить блок процессора
«стоп» машина не оста-
цессора БПр-МСА
БПр-МСА
навливается
2. Неисправен блок кла-
Заменить блок клавиатуры
виатуры КСУ-12
КСУ-12
Проверка работоспособности устройства управления.
При проверке работоспособности устройства управления проверяется работа: сенсорной универсальной клавиатуры КСУ-12 (в автономном режиме), блока процессора БПр, каналов управления и канала датчика температуры по контрольной программе № 55.
Проверка работоспособности сенсорной универсальной клавиатуры.
• Нажать на клавишу «стоп», на цифровом табло клавиатуры КСУ-12 должны высветиться цифры 00, подтверждающие готовность устройства к работе.
Нажать клавишу 1, при этом на цифровом табло клавиатуры КСУ-12 должны высветиться цифры 01.
Нажать на клавишу 2, при этом на цифровом табло должны высветиться цифры 12, цифра 2 высветится в правом разряде, а цифра 1 перейдет в левый разряд.
Нажать клавишу 3, при этом на цифровом табло клавиатуры КСУ-12 должны высветиться цифры 23, цифра 3 высветится в правом разряде, а цифра 2 перейдет в левый разряд.
Нажать поочередно клавиши 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, при этом на цифровом табло клавиатуры КСУ-12 должны высветиться цифры 34, 45, 56, 67, 78, 89, 90.
Проверка работы устройства управления по контрольной программе № 55.
Снять заднюю крышку машины.
Подсоединить к блоку процессора БПр технологический переключатель-кнопку «проверка» и имитатор чувствительного элемента датчика температуры ДТ-1.
208
3. Включить напряжение питания 220 В. При этом на передней панели машины загорится лампочка индикатора сети, а на цифровом табло клавиатуры КСУ-12 высветятся цифры 00, подтверждающие готовность устройства к работе.
На клавиатуре КСУ-12 набрать номер контрольной программы № 55.
Нажать клавишу《пуск》，при этом цифры на табло клавиатуры КСУ-12 гаснут на 2 с; если в течение первых 2 с технологическая кнопка не будет нажата, то программа выходит в режим аварийной сигнализации, на табло высвечивается 88.
Нажать кнопку «проверка», на цифровом табло высветится номер проверки 01, соответствующий проверке канала датчика температуры входного потока воздуха ——30℃ (для сушильных машин).
На имитаторе чувствительного элемента переменным резистором установить 30 ℃ (для сушильных машин), включить имитатор с помощью кнопки В1 (или замкнуть выводы элемента чувствительного датчика температуры ДТ-1). На цифровом табло высветятся цифры 30, выключить имитатор.
Нажать кнопку «проверка», при этом на цифровом табло высветится номер проверки 02, соответствующий проверке канала датчика температуры 40 ℃.
На имитаторе чувствительного элемента переменным резистором установить 40 ℃, включить имитатор датчика температуры ДТ-1 с помощью В1. На цифровом табло высветится 40, выключить имитатор.
Нажать кнопку «проверка», при этом на цифровом табло высветится номер проверки 03, соответствующий проверке канала датчика температуры 50 ℃.
На имитато^чувствительного элемента переменным резистором установить 50 ℃, включить имитатор датчика температуры ДТ-1 с помощью кнопки В1. На цифровом табло высветятся цифры 50, выключить имитатор.
Нажать кнопку «проверка», при этом на цифровом табло высветится номер проверки 04, соответствующий проверке канала датчика температуры 95 ℃.
На имитаторе чувствительного элемента переменным резистором установить 95 ℃, включить имитатор датчика превышения температуры нагревателя В2 с помощью кнопки В. На цифровом табло высветятся цифры 95; выключить имитатор — на цифровом табло высветится номер проверки 04.
Включить имитатор датчика превышения температуры ВЗ с помощью кнопки В. На цифровом табло высветится цифра 95, выключить имитатор.
Нажать кнопку «проверка», при этом на цифровом табло высветится номер проверки 05 и должен включиться двигатель барабана и вентилятора (далее двигатель)——имеется в виду проверка сушильной машины.
Нажать кнопку «проверка», на цифровом табло высветится номер проверки 06 и должны включиться ТЭН-1 и двигатель.
цифровом табло высве- ТЭН-2 и двигатель, цифровом табло высве- ТЭН-3 и двигатель. / цифровом табло внсве-цифровом табло высве- ТЭН-2 и двигатель, цифровом табло высве- ТЭН-3 и двигатель. / цифровом табло внсве-17； Нажать кнопку «проверка», при этом иа тится иомер проверки 07 и должны включиться
цифровом табло высве- ТЭН-2 и двигатель, цифровом табло высве- ТЭН-3 и двигатель. / цифровом табло внсве-
цифровом табло высве- ТЭН-2 и двигатель, цифровом табло высве- ТЭН-3 и двигатель. / цифровом табло внсве-
Нажать кнопку «проверка», при этом на тится номер проверки 08 и должны включиться
Нажать кнопку «проверка», при этом на
тится номер проверки 09 контроля временных интервалов работы двигателя, время включения двигателя ——30 с.
По истечении 30 с на цифровом табло высвечивается номер контрольной программы 55, двигатель и ТЭНы отключены.
Отключить питающее напряжение и отсоединить имитаторы контроля датчиков и технологическую кнопку.
В процессе разработки и изготовления устройства управления программы (в том числе контрольные) могут совершенствоваться и отличаться от изложенного.
，Эти улучшения будут отражены в соответствующих конструкторских и эксплуатационных документах.
ГЛАВА 7
ПОРЯДОК РАЗРАБОТКИ, ИЗГОТОВЛЕНИЯ
И ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ БЫТОВЫХ ЭЛЕКТРОПРИБОРОВ
Разработка и постановка продукции на производство
Порядок разработки и постановки продукции на производство — основа взаимоотношений между заказчиком, разработчиком и изготовителем продукции. Правила испытаний продукции приведены в ГОСТ 15.001—73 и ГОСТ 15.009—86.
Проведение единой технической политики по конкретному виду изделий осуществляют соответствующие ведущие министерства по закрепленным за ними видам продукции. Ведущие министерства разрабатывают государственные и отраслевые стандарты, устанавливающие особенности разработки конструкторской документации, проведения испытаний и постановки изделий на производство.
Описанная в книге номенклатура бытовых машин и приборов закреплена за Министерством машиностроения для легкой и пищевой промышленности и бытовых приборов (Минлегпищемаш). Минлегпищемаш осуществляет свои^функции через Научно-технический центр <Электро- бытмаш», Всесоюзный научно-исследовательский экспериментально-конструкторский институт электробытовых машин и приборов (ВНИЭКИЭМП), в состав которого входит Государственный испытательный центр электробытовых машин и приборов (ГИЦ ЗМП).
Заказчиком (получателем) изделий культурной-бытового назначения и хозяйственного обихода являются организации Министерства торговли.
Изделия, подлежащие разработке и постановке на производство, должны соответствовать высшей категории качества, соответствовать или превышать по характеристикам лучшие зарубежные или отечественные аналоги.
Перед началом разработки изделий необходимо согласовать с ведущим Министерством целесообразность разработки изделия, объемы его производства, сроки освоения и др. Для этого утверждается заявка на разработку по форме, изложенной в ГОСТ 15.001——73. Затем организация-разработчик разрабатывает техническое задание, порядок построения, изложения и оформление которого также должны соответствовать ГОСТ 15.001—73.
Техническое задание в общем случае согласовывается: с предприятием-изготовителем, если оно не является разработчиком конструкторской документации; с отраслевой и базовой организацией по стандартам (для номенклатуры изделий, изложенной в данной книге,——с
ВНИЭКИЭМП), со Всесоюзным научно-исследовательским институтом технической эстетики (ВНИИТЭ); с органами Министерства торговли; с Научно-исследовательским институтом бытового обслуживания (НИИбыт); с органами государственного надзора.
Техническое задание утверждается Всесоюзным производственным объединением Министерства по подчиненности организации-разработчика.
Обязательной стадией разработки является разработка технического проекта, выполняемого в соответствии с ГОСТ 2.120——73*. После утверждения технического проекта разрабатывается конструкторская документация. Виды и комплектность конструкторских документов определяют по ГОСТ 2.102——68. .
Технические условия на изделие согласовываются с организациями, утверждавшими техническое задание. Утвержденной проектной (тех- проект) и конструкторской документации присваивают литеру Т. Комплект конструкторской документации с литерой Т передается разработчиком предприятию-изготовителю по акту для изготовления опытного образцы изделия.
По результатам изготовления и предварительных (заводских) испытаний опытных образцов корректируют конструкторскую документацию с присвоением ей литеры О.
Опытные образцы с литерой О проходят экспертизу во ВНИИТЭ и испытываются в ГИЦ ЭМП. ,
Состав документов, предъявляемых на экспертизу, определен ГОСТ 2.106—68* и ГОСТ 2.120—73*.
Для приемки опытного образца предприятие-изготовитель- представляет на межведомственную Комиссию Общесоюзного объединения «Союзпромвнедрение» Минторга СССР следующие материалы: опытный образец; протокол испытаний опытного образца; техническое задание; протокол утверждения технического проекта; карту технического уровня с литерой О; проект технических условий; экспертные заключения; эксплуатационные документы по ГОСТ 2.606——71, макет упаковки и рекламно-сопроводительной документации.
По результатам рассмотрения и приемки опытного образца Комиссией Минторга СССР изделий народного потребления предприятие- изготовитель корректирует рабочую документацию с присвоением ей литеры 01, а также изготавливает технологическую оснастку и установочную серию изделий.
По результатам изготовления технологической оснастки и предварительных (заводских) испытаний установочной серии корректируют конструкторскую документацию с присвоением ей литеры А и изготовляют головную (установочную) серию.
Два образца-эталона, отобранные из установочной серии, с протоколом их испытаний, утвержденным техническим заданием, картой технического уровня, проектом ТУ и эксплуатационными документами вновь представляются на Комиссию Общесоюзного объединения《Союз- промвнедрение», которая разрешает серийное производство изделия.
212
Порядок проведения испытаний.
Государственные испытательные центры
Порядок проведения испытаний регламентируется государственными и отраслевыми стандартами. Требования и методы испытаний в этих документах базируются на соответствующих документах Международной электротехнической комиссии (МЗК), Международной организации по правилам приемки электрооборудования (СЕЕ) и стандартах СЭВ. МЭК в 1974 г. присоединилась к Международной организации по стандартизации (ИСО) в качестве электротехнического филиала.
Работа, проводимая СССР в рамках МЭК, осуществляется в технических подкомитетах МЭК по видам оборудования. Ведение работ этих подкомитетов в пределах Советского национального комитета МЭК осуществляется научно-исследовательскими организациями (по номенклатуре описываемых в книге приборов — ВНИЭКИЭМП).
СЕЕ проводит работы только по вопросам безопасности электрооборудования. В СЕЕ в 1961 г. введена система аттестации приборов (СВ), основой которой является соглашение о взаимном признании результатов испытаний (сертификат СВ). Изготовитель, обладающий сертификатом СВ, имеет право использовать национальные знаки приемки других стран, присоединившихся к системе СВ для данного вида изделий.
В СЭВ проводится работа по взаимному признанию результатов испытаний. Так, ВНИЭКИЭМП заключил договор с Венгерским электротехническим контрольным инстутитом МЕЕИ (г. Будапешт).
Государственный испытательный центр ВНИЭКИЭМП утвержден Госстандартом СССР и Минлегпищемашем. ГИЦ ЭМП проводит испытания бытовых машин и приборов по номенклатуре Минлегпищемаша. Ежегодно все бытовые приборы подвергаются периодическим испытаниям.
Органы Госстандарта, на территории которых находится завод- изготовитель, отбирают три образца изделий, прошедших приемосдаточные испытания, и с актом отбора направляют их в ГИЦ ЭМП на периодические испытания. Кроме того, ГИЦ ЭМП проводит другие виды испытаний, в том числе:
приемочные испытания опытных (модернизируемых) образцов;. испытания на надежность;
квалификационные испытания образцов установочной серии;
контрольные и контрольно-выборочные испытания серийных образцов по,указанию Управления Госнадзора и территориальных органов Госстандарта и Технического управления Минлегпищемаша, при контроле внедрения Государственных и отраслевых стандартов, контрольных проверках качества по видам продукции, контрольных сравнительных оценках технического уровня и др.;
контрольные испытания серийных образцов по решению головных организаций-разработчиков по закрепленным видам продукции при рассмотрении и согласовании научно-технической документации;
аттестационные испытания серийных образцов по решению Государственных аттестационных комиссий при аттестации или переаттестации изделий по категориям качества;
типовые испытания серийных образцов при изменении конструкции, технологии изготовления, материалов или комплектующих изделий;
контрольные специальные испытания серийных образцов продукции в порядке арбитража по требованию суда, советских, профсоюзных организаций, заказчика и потребителя продукции;
определительные испытания образцов зарубежной техники с целью выявления фактических показателей их технического уровня и качества в сопоставимых условиях и установления соответствия рекламным данным; •
исследовательские испытания макетных и лабораторных образцов вновь разрабатываемых или модернизируемых электробытовых машин и приборов;
контрольные испытания отечественных электробытовых машин и приборов на соответствие требованиям международных и национальных стандартов различных стран с целью выявления технических возможностей поставки на экспорт;
испытания при проведении международной сертификации;
испытания основных комплектующих изделий, определяющих технические и функциональные характеристики электробытовых машин и приборов.
ГИЦ ЭМП непосредственно на предприятиях-изготовителях проводит испытания, проверку качества выпускаемой продукции, соблюдения технологической дисциплины, стандартов и технических условий, а также состояния средств контроля, измерений и испытании.
Кроме ГИЦ ЭМП испытания проводятся заказчиком (органами Минторга СССР). Заказчик проводит испытания на соответствие внешнего вида конструкторским документам и образцу-эталону и на функционирование. При необходимости объем проверок заказчиком может быть расширен до объема приемосдаточных испытаний. Проверке подвергают 3 % изделий, но не менее трех штук от предъявленной партии. Результаты выборочной проверки качества машин потребителем распространяются на всю партию.
При проведении других видов испытаний и получения неудовлетворительного результата проводят повторные испытания на удвоенном количестве образцов. Результаты повторных испытаний считаются окончательными.
Испытания изделий, предназначенных для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом, проводят в соответствии с ГОСТ 15150—69 (СТ СЭВ 458—77, СТ СЭВ 460—77) по группам УХЛ4.2 или 04.2. Значение климатических факторов, если они не оговорены особо, следующие: температура окружающей среды 25±10°С; относительная влажность воздуха 45——85 %; отклонение напряжения питающей сети от номинального ±2 %.
Перед началом испытаний изделия должны выдерживаться в нормальных условиях 24 ч. Если не оговорено особо, электрические пара- 214
метры измеряются с погрешностью ±1 %, время с точностью 0,5 с, а при длительности более 30 мин,—— с точностью 士 1 мин. Температура измеряется ртутным термометром с точностью 1 °, масса с точностью до 5 г, геометрические размеры с точностью ±2 %.
Воздействие транспортной тряски проверяют на стендах имитации транспортирования (рис. 7.1).
При испытании приборы в транспортной таре крепят с помощью жгута по центру стола к платформе стенда.
После проведения испытаний осматривают упаковку, распаковывают и осматривают прибор. Определяют целостность упаковки, отсутствие повреждений комплектующих изделий, отсутствие царапин, повреждений корпуса, ослабление механических соединений. Затем машину включают в сеть и проверяют функционирование всех устройств.
Электрическую прочность изоляции в холодном состоянии без
Рис. 7.1. Стеид имитации транспортной тряскиРис. 7.1. Стеид имитации транспортной тряскиувлажнения испытывают на неподключенной к сети питания машине при установке выключателей всех цепей в положение «включено». При этом сначала проверяют усиленную (при ее наличии), а затем основную и дополнительную изоляцию. Испытания проводятся при напряжении, изменяющемся по синусоидальному закону, и токе частотой 50 Гц. Первоначально прикладывают не более половины испытательного напряжения, затем его быстро повышают до полного значения. Электрическую прочность усиленной изоляции проверяют путем приложения напряжения 3750 В в течение 1 мин между соединенными накоротко штырями штепсельной вилки и наружным металлическим корпусом машины или металлической фольгой, плотно прижатой к наружной поверхности кожуха. Электрическую прочность основной изоляции проверяют путем приложения напряжения 1250 В на время 1+0,1 мин между накоротко соединенными штырями штепсельной вилки и каждой из металлических деталей, отделенных от токоведущих частей только основной изоляцией. Электрическую прочность дополнительной изоляции проверяют путем приложения напряжения 2500 В в течение 1±0,1 мин между наружным кожухом машины или металлической фольгой, плотно прижатой к кожуху машины и каждой из деталей, отделенных от токоведущих частей только основной изоляцией.
Рис. 7.1. Стеид имитации транспортной тряски
Рис. 7.1. Стеид имитации транспортной тряски
Рис. 7.2. Камера испытания на холодоустойчивость
Испытание на теплоустойчивость при эксплуатации проводят в «камере тепла». Перед испытанием изделие выдерживают в нормальных условиях в течение 4 ч. Затем прибор в рабочем положении, но не подключенный к сети питания, устанавливают в «камеру тепла», обеспечивая при этом свободную циркуляцию воздуха между прибором и стенками камеры. Температуру в камере устанавливают 40±3°С или 45±3°С соответственно для приборов исполнения УХД4.2 или 04.2. Время выдержки составляет 3——6 ч и оговаривается в программе и методике испытаний. По истечении времени выдержки непосредственно в «камере тепла» измеряют сопротивление изоляции по ГОСТ 14087—80 (СТ СЭВ 1110——78). Затем изделие извлекают из камеры и в течение 3 мин проверяют электрическую прочность изоляции и не позднее чем через 10 мин проводят испытание на функционирование.
Испытание на холодоустойчивость при транспортировании проводят в камере (рис. 7.2) при температуре —60±3 ℃. Время выдержки 3——4 ч. По истечении времени выдержки изделие извлекают из камеры и выдерживают в нормальных условиях 12 ч. Затем проверяют покрытия, сопротивление и прочность изоляции, функционирование.
Каплезащитные приборы и машины испытывают под искусственным дождем на установках (рис. 7.3), представляющих собой согнутую в виде полукольца трубку с радиусом кривизны, кратным 200 мм. При испытании выбирают минимальный размер трубки с радиусом кривизны, близким к высоте изделия. Отверстия в трубке направлены вниз. Трубка, в которую подается вода под давлением 10 Па, совершает колебательные движения под углом ±60° от вертикали с длительностью цикла 4 с. Образец устанавливают в центре полукольца так, чтобы его нижняя часть находилась иа уровне оси колебаний. Во время испытаний образец вращают вокруг его вертикальной оси
испытания иа брызгозащищеииостьиспытания иа брызгозащищеииостьРис. 7.3. Установку дляРис. 7.3. Установку для
испытания иа брызгозащищеииость
испытания иа брызгозащищеииость
Рис. 7.3. Установку для
Рис. 7.3. Установку для
и выдерживают 5 мин под искусственным дождем интенсивностью 3 мм/мин, который падает с высоты 200 мм от верхней части изделия. После этого испытания образец обрызгивают водой со всех сторон с помощью разбрызгивателя. Для напольных образцов на полу устанавливают ванночку с водой (для других приборов на 5 см ниже нижней части прибора). В ванночку направляют струю воды так, чтобы брызги попадали на прибор на 15 см выше его нижней части, причем прямая струя на прибор попадать не должна. Затем протирают прибор ветошью и испытывают электрическую прочность изоляции.
Определение корректированного уровня звуковой мощности проводится по ГОСТ 12.1.026—80 (СТ СЭВ 1412—76) в заглушенной камере (рис. 7.4). Потолок и стены камеры покрываются поглощающим материалом (клинья из стекловолокна) так, чтобы уровень собственных шумов камеры не превышал 15 дБ-А. Измеряемые приборы и машины устанавливают на бетонном основании, масса которого должна быть не менее ием в 10 раз больше массы исследуемого образца изделия. Бетонное основание расположено на грунте и отделено от корпуса здания несколькими слоями виброизолирующих подушек из различных материалов (резина, песок и др.). В камере на определенном расстоянии устанавливают измерительный микрофон, а остальные измерительные приборы выносят в соседнее помещение. Измерения производятся в установившемся режиме работы.
Головная организация по государственным испытаниям электробытовых машин и приборов выдает заказчику результаты испытаний в виде отчета об испытаниях, содержащего конкретные результаты проведенных измерений и проверок, вывод о соответствии (несоответствии) испытанных электробытовых машин и приборов требованиям действующей нормативно-технической документации, а также предложе-
217
Рис. 7.4. Безэховая камера для испытания приборов иа уровень звукаРис. 7.4. Безэховая камера для испытания приборов иа уровень звукаоно является обязательным документом при принятии решения Комисоно является обязательным документом при принятии решения Комис
Рис. 7.4. Безэховая камера для испытания приборов иа уровень звука
Рис. 7.4. Безэховая камера для испытания приборов иа уровень звука
оно является обязательным документом при принятии решения Комис
оно является обязательным документом при принятии решения Комис
ния. по устранению недостатков, повышению технического уровня качества.
При положительных результатах испытаний опытных образцов или головных образцов установочной серии, а также экспертизы нормативнотехнической документации головная организация составляет «Заключение» о целесообразности подготовки производства и выпуска установочной серии или о постановке продукции на серийное производство. «Заключение» направля-
ют в Комиссию Общесоюзного объединения «Союзпромвнедрение» и
сией.
При положительных результатах контрольных испытаний образцов серийной продукции, а также экспертизы научно-технической документации, оценки технического уровня и качества головная организация выдает предприятию-изготовителю «Свидетельство о продлении права на производство», в котором указывается срок, на который разрешено продолжить серийное производство (не более двух лет).
При отрицательных результатах приемочных и контрольных испытаний головная организация назначает повторные испытания. При отрицательных результатах повторных испытаний серийной продукции (удвоенного числа образцов) головная организация сообщает управлению Госнадзора и территориальных органов Госстандарта и министерству (ведомству) -изготовителю о несоответствии качества выпускаемой продукции требованиям стандартов и технических условий. При этом головная организация вносит предложение о запрете предприятию-изготовителю отгрузки продукции в торговую сеть с одновременным указанием конструктивно-технологических предложений по повышению качества или предложение о снятии продукции с произ
водства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Адаменко А. И., Зинченко Ю. И. Выбор параметров пусковых реле однофазных двигателей//Электротехника. 1982. № 1. С. 40—43.
Адлер Ю. П., Маринова Е. С., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., Наука. 1976. 279 с.
州зенберг В. Я・，Азнрян Л. Г., Астабаянц Г. А. Хранение винограда в замороженном виде//Хранение и переработка картофеля, овощей, плодов и винограда. М., Пищевая промышленность. 1979. 306 с.
Аналоговые и цифровые интегральные схемы//Под ред. С. В. Якубовского. М., Советское радио. 1979. 336 с.
Анатычук Л. И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. Киев, Наукова думка. 1979. 768 с.
Березенко А. М. Микропроцессорные комплексы повышенного быстродействия. М., Радио и связь. 1981. 168 с.
Бондарь Е. С. Первоочередные проблемы повышения качества электробытовых машин и приборов//Пути дальнейшего развития производства товаров культурно-бытового назначения. М., Знание, 1981. С. 116—123.
Бондарь Е. С. Повышение эффективности электробытовых машин и приборов//Вопросы повышения эффективности электробытовых машин и приборов. Киев, Техшка. 1981. С. 3—14.
Бондарь Е. С. Проблемы развития производства важнейших видов бытовых машин и приборов в 11-й пятилетке. М., ЦНИИТЭИлегпищемаш. 1981. 68 с.
Бондарь Е. С. Электробытовые комплексы на базе ЭВМ//Исследование элементов электробытовых машин и приборов. Киев, TexHiKa. 1981. С. 3—7.
Бондарь Е. С., Гулндов В. Н., Волосюк Г. Е. Система автоматизации стендовых исследований//Исследование и разработка нового поколения электробытовых машин и приборов. Киев, Техн1ка. 1983. С. 1—7.
Бондаренко Г. Л., Полонская Р. С., Авдеева Т. Б. Определение функциональных параметров воздуховсасывающего агрегата пылесоса//Исследова- ние элементов электробытовых машин и приборов. Киев, Техн1ка. 1981. С 27—30.
Бондарь Е. С., Слнзкой А. А., Панченко А. В. Устройство для ввода информации//Пути автоматизации электробытовых машин и приборов. Киев, Техшка. 1982. С. 33—35.
Бондарь Е. С., Тумановнч Н. В. Централизованные системы управления бытовыми приборами//Пути автоматизации электробытовых машин и приборов. Киев, Техшка. 1982. С. 3—7.
Бродя некий В. М., Семенов А. М. Термодинамические основы криогенной техники. М., Энергия. 1980. 448 с.
Вайнберг Б. С., Ванн Л. Н. Бытовые компрессионные холодильники. М„ Пищевая промышленность. 1974. 272 с.
Васильев Э. А. Аппараты для перемешивания в жидких средах. М., Машиностроение. 1979. 120 с.
Ерохин В. Г., Махаиько М. Г., Самойленко М. П. Основы термодина
мики. М., Машиностроение. 1980. 224 с.
Захаров В. П. Программируемые однокристальные микроконтроллеры - серии К145//Электронная промышленность. 1983. Вып. 3. С. 27—29.
Зорин И. В., Зорина Э. Я- Термоэлектрические холодильники и генераторы. Л., Энергия. 1973. 136 с.
Иорданишвили Е. К., Бабии В. П. Нестационарные процессы в термоэлектрических и термомагнитных системах преобразования энергии. М., Наука. ' 1983. 216 с.
Исследование моющего действия струи/Н. А. Сивченко, Н. И. Бондаренко, В. П. Зубков, С. В. Орчинский//Исследование и конструирование электробытовых машин и приборов. М., ЦНИИТЭИлегпищемаш. 1984. С. 78—86.
Исследование процесса стирки в активаторных машинах/Н. А. Сивченко,;
Л. В. Ценова, Е. С. Бондарь и др.//Исследование и конструирование электро-|
бытовых машин и приборов. М., ЦНИИТЭИлегпищемаш. 1984. С. 65—73.|
Калорическая диаграмма состояния хладона R-601/B. Н. Никольский,|
Г. К- Лавренченко, И. П. Наученко и О. В. Баклан// Исследование и разработка|
нового поколения машин и приборов для быта. М., ЦНИИТЭИлегпищемаш.J
1983. С. 20—27.I
Клингмаи Э. Проектирование микропроцессорных систем: Пер. с англ. М.*；
Мир. 1980. 76 с.:
Кравцевич В. Я. Предпроектный анализ методом прикладной эвристики в системе комплексного проектирования//Качество и надежность электробыто- : вых машин и приборов. Киев, Техшка. 1980. С. 52—60.|
Кузовлев В. А. Техническая термодинамика и основы теплопередачи. j
М., Высшая школа. 1983. 335 с.，
Лебедев В. С. Основные процессы, машины и аппараты бытового обслу- ] живания. М., Легкая индустрия. 1976. 400 с.?
W 29. Лепаев Д. А. Справочная книга механика по ремонту холодильников. W М., Легкая и пищевая промышленность. 1983. 200 с.；
МЗО. Лепаев Д. А. Справочник слесаря по ремонту бытовых электроприборов ； и машин. М., Легкая индустрия. 1980. 231 с./
Малкин Л. Ш„ Колин В. Л. Осушка и очистка малых холодильных ， машин. М., Легкая и пищевая промышленность. 1982. 147 с.胃
Мусаев А. А., Бродяиский В. М., Боярский М. Ю. Экспериментальные исследования низкотемпературной одноступенчатой холодильной установки, i работающей на смесях хладагентов//Холодильная техника. 1978. № 12. С. 10—14.
Нагорный П. И., Феидриков И. А., Дзюба В. И. Исследование процесса
стирки в машинах с совмещенным стиральным баком и центрифугой//Исследо- ванне элементов электробытовых машин и приборов. Киев, Техн1ка. 1981. С. 17—20.
Налимов В. В., Голикова Т. И. Логические основы планирования эксперимента. М., Металлургия. 1980. 152 с.
Подбор компонентов при формировании сложных хладагентов для низкотемпературных холодильников/Г. К- Лавренченко, В. А. Никольский, И. П. Науменко, В. И. Тихонов//Исследование и разработка нового поколения машин и приборов для быта. М., ЦНИИТЭИлегпищемаш. 1983. С. 17—20.
Прангишвили И. В. Микропроцессоры и микроЭВМ. М., Энергия. 1979. 223 с.
Примаченко Д. В. Электродвигатели с конденсаторным пуском для компрессоров бытовых холодильников//Исследование и разработка нового поколения машин и приборов для быта. М., ЦНИИТЭИлегпищемаш. 1983. С. 56—62. 220
Применение холода в пищевой промышленности. Справочник, сер. Микробиология холодильного хранения. М., Пищевая промышленность. 1979. 160 с.
Принципы оптимизации при выборе многокомпонентных хладагентов/ В. М. Ягодин, И. П. Науменко, В. И. Тихонов, О. В. Баклан//Повышение эффективности электробытовых машин и приборов. Киев, Техника. 1981. С. 28—32.
Расчет прочности роторов центрифуг бытовых стиральных машин/ В. 3. Филиппов, С. Ф. Квитченко, П. И. Нагорный, И. П. Радченко//Повышение эффективности электробытовых машин и приборов. Киев, Техн1ка. 1981. С. 38—42.
Соколо? Е. Я・，Бородянский В. М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. М., Энергоиздат. 1981. 320 с.
Хартман К” Лецкий Э., Шефер В. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов: Пер. с англ. М., Мир. 1977. 552 с.
Хейвуд Р. В. Анализ циклов в технической термодинамике. М., Энергия. 1979. 87 с.
Штирлин Г. Значительное сокращение расхода электроэнергии при эксплуатации бесшумных холодильников. Новое поколение абсорбционных холоднль- ннко/《KHma — Kalte—Herzung». 1980. № 9. С. 363—368: Пер. с нем. № КВ—6772. Киев, ВЦП. 1980. 15 с.
Эиц)гетические диаграммы состояния многокомпонентного хладагента R-701/Г. К. Лавренченко, О. В. Баклан, В. Ф. Возный и др.//Пути автоматизации электробытовых машин и приборов. Киев: Техника. 1982. С. 13—16.
Zinnet D? Т7, Smith К7 S7 The process design optimization of a mixed ■ refrigerant cascade plant. ◊ Proc. Int. Conf, on Jiguefied Natural Gas ◊ J. Meeh. E.— London. May. 1969. p. 267—287.
-ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие*
Глава 1. Бытовые холодильники н морозильники
Особенности хранения пищевых продуктов в охлажденном и замороженном состояниях
Современные бытовые холодильники и морозильники ...
Основные положения термодинамики
Свойства идеальных газов и их смесей
Методы анализа состояния и свойств реальных газов
Термодинамические циклы и их анализ ..'..；..
Показатели термодинамической активности • циклов 1.4.2.- Особенности анализа холодильных циклов ....
Реальный цикл паровых компрессионных холодильных машин
Пути совершенствования холодильных циклов ...
Многокомпонентные хладагенты для бытовых холодильников
Принципы образования многокомпонентного хладагента
Холодильный цикл и хладон R-701 в бытовых холодильниках параметрического ряда :
Взаимодействие хладона R-701 с маслами, электроизоляционными и конструктивными материалами ...
Агрегаты компрессионных холодильников
Конструкции агрегатов бытовых холодильников ...
Основные узлы агрегатов бытовых компрессионных холодильников Компрессоры бытовых холодильников Электродвигатели компрессоров Испарители компрессионных холодильников .... Конденсаторы бытовых компрессионных холодильников Дросселирующие устройства бытовых холодильников Фильтр-осушитель бытовых компрессионных холодильников
.1.6.3. Регулирование температур в бытовых холодильниках
Параметрический ряд компрессионных холодильников ...
Ремонт бытовых компрессионных холодильников ....
Абсорбционные холодильники
Принцип работы абсорбционных холодильных машин
Ремонт абсорбционных холодильников
Использование солнечной энергии для получения холода
Методы испытаний бытовых холодильников
3 4
15''11223 46111111
4 7 8
8 9 5 7 7 891244
1 1 222 2 必 3303
S2895883 4 6
3334445 55
Глава 2. Термоэлектрические холоднльннкн 58
Основы теории термоэлектрических устройств 58
Конструкция термоэлектрических устройств 62
Технология изготовления термоэлектрического материала 62
Способы изготовления термоэлектрических батарей 65
Конструкции термоэлектрических холодильников 66
Автомобильные холодильники 66
Транспортные воздухоохладители 69
Льдогенераторы и охладители жидкостей 70
Особенности конструирования, ремонта и эксплуатации термоэлектрических холодильников 71
Глава 3. Бельеобрабатывающне н посудомоечные машины 73
/3.1. Стиральные машины 73
Загрязнение и стирка текстильных материалов73
Современные стиральные машины 80
Гидромеханические процессы в активаторных стиральных машинах 84
Гидромеханические процессы в барабанных стиральных машинах 39
Параметрический ряд стиральныхмашин 98
Ремонт стиральных машин 113
Испытание бытовых стиральныхмашин 119
Бытовые сушильные машины и устройства 120
Физические основы процесса сушки 120
Виды связи влаги с тканью и процессы ее удаления из ткани 121
Тепловой баланс бельесушильных машин 123
Расчет процессов сушки в бельесушильных машинах124
Классификация сушильных машин и устройств...125
Параметрический ряд бельесушильных машин...127
Испытание сушильных машин 130
Ремонт сушильных машин 131
Бытовые гладильные машины 132
Физические основы влажностно-тепловой обработки белья 132
Параметрический ряд бытовых гладильных машин 135
Рекомендации по проектированию гладильных машин 139
Ремонт бытовых гладильных машин 142
Бытовые гладильные прессы 143
Бытовые центрифуги 144
3.5. Посудомоечные бытовые машины 147
Основные способы мойки посуды 147
Параметрический ряд посудомоечных машин . . .150
Рекомендации по проектированию посудомоечных машин 156
Испытаниепосудомоечныхмашин ⑸
Особенности эксплуатации и ремонта посудомоечных машин 159
Глава 4. Уборочные машины
Механическая ипневматическаячистка изделий ....161
Современные бытовые пылесосы 162
Параметрический ряд пылесосов165
Воздуховсасывающие агрегаты бытовыхпылесосов ....173
Полотеры и коврочисты175
Ремонт пылесосов и полотеров177
Испытание пылесосов178
Глава 5. Применение сверхвысокочастотиой энергии в быту 179
Особенности сверхвысокочастотнойэнергии179
I 5.2. Сверхвысокочастотные бытовые приборы⑻
СВЧ-печи181
СВЧ-размораживатели183
СВЧ-сублиматоры[84
5.3. Испытание сверхвысокочастотных бытовых приборов . . .185
Глава 6. Системы управления бытовыми эле ктропр и бор ам и 187
Особенности бытовых электроприборов с электронным управлением 187
Универсальная система управления бытовыми электроприборами 188
Запоминающие устройства⑼
Микропроцессоры [94
Устройство ввода — вывода 194
Устройство ввода 194
Датчики температуры иуровняжидкости ....197
Индикаторы бытовых электроприборов 199
Блоки питания бытовых электроприборов 202
Ремонт универсальной электронной системы управления 204
Глава 7. Порядок разработки, изготовления н проведения нспытаинн бытовых электроприборов . . . 211
Разработка и постановкапродукции на производство211
Порядок проведения испытаний. Государствеииые испытательные центры 213
Списоклитературы 219
Е.С Бондарь
В.Я.Кравцевич
Современные
БЫТОВЫЕ
ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ И МАШИНЫ
Е
Москва «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
1987
Рецензент |С. М. Тульпа
Бондарь Е. С., Кравцевич В. Я.
Б81 Современные бытовые электроприборы и машины.— М.: Машиностроение, 1987.——224 с.: ил.
(В пер.): 1 р. 10 к.
Рассмотрены вопросы теории, конструкции, методы расчета и проектирования, особенности ремонта и эксплуатации бытовых холодильников, морозильников, стиральных, сушильных, посудомоечных, гладильных машин, пылесосов, полотеров н др. Описаны бытовые машины и приборы нового поколения, методы их испытаний. Уделено внимание современным системам управления бытовыми приборами, а также их элементной базе,“
Для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой, изготовлением н ремонтом бытовых электроприборов и машин.
3401020000-291К 31.293-5
038(01)=87
ПРОИЗВОДСТВЕ
Ефим Семенович
Владимир Яковл
СОВРЕМЕНН1"НН
Редактор В. В.《
Художественный
Переплет худож!
Технические реда
Корректор 4 〃.
ИБ № 4800
Сдано в набор 22.12.86. Подписано в печать 02.09.87. Т-19128. Формат 60X90 716. Бумага книжно-журн. № 2. Гзрнитурз литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 14,0, Усл. кр.-отт. 14,0. Уч.-изд. л. 16,09. Тирзж 45 000 экз. 3зкзз 42L221. Цена 1 р. 10 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение», 107076, Москва, Стромынский пер., 4.
Ленинградская типография № 2 головное предприятие ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 198052, г. Ленинград, Л-52, Измайловский проспект, 29.
Отпечатано с диапозитивов в Ленинградской типографии № 6 ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» им. Евгении Соколовой Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 193144, г. Ленинград, ул. Моисеенко, 10.