冷柜冷卻速度的等效檢驗(yàn)方法研究

鄭家強(qiáng)，姚 亮，謝鴻璽

（合肥通用機(jī)械研究院有限公司，合肥 230031）

0 引言

冷柜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)JB/T7244-2018 《冷柜》規(guī)定冷卻速度是冷柜出廠檢驗(yàn)的必檢項(xiàng)目，標(biāo)準(zhǔn)中給出的冷卻速度檢驗(yàn)方法耗時(shí)非常長(zhǎng)［1］，與目前大多企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍不匹配。正是基于此，相較于JB/T7244-1994，JB/T7244-2018對(duì)冷卻速度增加了允許使用等效方法這一修訂，即冷卻速度可以使用等效方法的修訂［2］。該修訂主要是考慮到生產(chǎn)批量大的企業(yè)的實(shí)際情況，使用等效檢驗(yàn)方法，以縮短檢驗(yàn)時(shí)間。但標(biāo)準(zhǔn)中仍然未明確給出具體的等效方法。因此，冷柜的生產(chǎn)企業(yè)，非常需要一種快速便捷的等效檢驗(yàn)方法，來檢驗(yàn)冷柜冷卻速度這個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必檢的出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目［3］。本文介紹了一種快速的冷卻速度的等效檢驗(yàn)方法。

1 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)冷柜冷卻速度的要求

JB/T7244-2018“表9出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目、要求和方法”規(guī)定冷卻速度的技術(shù)要求按5.4.2條規(guī)定，試驗(yàn)方法按6.2.2條規(guī)定。JB/T7244-2018表9注1規(guī)定了冷卻速度為出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目中必檢項(xiàng)目。

將JB/T7244-2018中冷卻速度的試驗(yàn)方法、技術(shù)要求進(jìn)行歸納梳理，見表1，從表可以看出冷柜冷卻速度的檢驗(yàn)非常耗時(shí)：放置至少6 h，食品冷柜的各個(gè)間室的瞬時(shí)溫度都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值，則還需要2.0～3.5 h。

表1 冷卻速度的試驗(yàn)方法、技術(shù)要求Tab.1 Summary of test methods and technical requirements of cooling rate

2 冷卻速度的等效檢驗(yàn)方法

2.1 原理分析

冷柜制冷原理如圖1所示，制冷劑以氣態(tài)被壓縮機(jī)吸入，被壓縮后變成高溫高壓的過熱蒸汽從排氣管排出，隨著壓縮機(jī)排出高溫高壓的冷媒，壓縮機(jī)排氣管溫度上升。同時(shí)，由于壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)放熱也會(huì)引起排氣管的溫度上升。而蒸發(fā)器不斷吸收熱量，冷藏室溫度、冷凍室溫度逐漸下降。

圖1 冷柜制冷原理Fig.1 Refrigeration schematic diagram of refrigerated cabinets

通過試驗(yàn)測(cè)試得到冷凍室溫度、冷藏室溫度、壓縮機(jī)排氣管溫度的溫度曲線。圖2示出一臺(tái)合格冷柜的冷凍室溫度、冷藏室溫度、壓縮機(jī)排氣管溫度的關(guān)系曲線。從圖可以看出，壓縮機(jī)排氣管溫度變化與冷凍室、冷藏室溫度變化相關(guān)。通過試驗(yàn)，找出這種關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而找出測(cè)試?yán)涔窭鋮s速度的等效方法。

圖2 冷凍室、冷藏室、壓縮機(jī)排氣管溫度曲線Fig.2 Temperature curve of frozen compartment，fresh-food compartment，compressor exhaust pipe

由于冷柜生產(chǎn)線的環(huán)境溫度難以保證，JB/T7244-2018中要求在現(xiàn)場(chǎng)搭建環(huán)境室（商檢室）控制其環(huán)境溫度，或者在試驗(yàn)室獲取不同環(huán)溫條件下的多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得多組判定值。同時(shí)還需注意在環(huán)境室之前的工序的一致性，尤其是發(fā)泡、保壓檢漏、抽真空、灌注制冷劑、鹵素檢漏等關(guān)鍵工序的控制，否則會(huì)造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差。

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

為了提高檢測(cè)效率、根據(jù)環(huán)境室內(nèi)流水線長(zhǎng)度以適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)奏，本文介紹用開機(jī)100～300 s之間的壓縮機(jī)排氣管的溫度變化來等效冷卻速度。通過溫度測(cè)試儀器采集冷凍室、冷藏室分別在100，300，12 600 s時(shí)的溫度，排氣管分別在 100，300 s的溫度，從而計(jì)算排氣管在300，100 s時(shí)的溫差ΔT，表2列出了一臺(tái)合格冷柜的相關(guān)數(shù)據(jù)。

表2 冷凍室、冷藏室、排氣管的溫度與溫差Tab.2 Temperature and temperature difference of frozen compartment，fresh-food compartment，exhaust pipe ℃

為找到排氣管溫度變化與冷卻速度的等效關(guān)系，以及判定的基準(zhǔn)，選用40臺(tái)合格品冷柜（容量為500 L以上）和3臺(tái)不合格品冷柜（容量為500 L以上）進(jìn)行試驗(yàn)，采集上述數(shù)據(jù)，以便后續(xù)的統(tǒng)計(jì)分析。表3列出了采集的部分合格冷柜的相關(guān)數(shù)據(jù)，表4列出了采集的3臺(tái)不合格冷柜的相關(guān)數(shù)據(jù)。

表3 部分合格品溫度測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.3 Temperature test data of part of qualified products ℃

表4 不合格品溫度測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.4 Temperature test data of unqualified products ℃

40臺(tái)冷柜測(cè)試數(shù)據(jù)中，冷柜在3.5 h內(nèi)的冷卻速度均滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，取合格品壓縮機(jī)排氣管出口溫度ΔT下限作為判定基準(zhǔn)：ΔT=5.9 ℃，即排氣管溫升ΔT達(dá)到5.9 ℃或以上時(shí)，判定冷柜的冷卻速度合格。

3臺(tái)不合格冷柜測(cè)試數(shù)據(jù)中，冷柜在3.5 h內(nèi)的冷卻速度達(dá)不到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，取不合格品壓縮機(jī)排氣管溫差ΔT上限作為冷卻速度不合格的判定基準(zhǔn)：ΔT=1.9 ℃，即排氣管溫升在1.9 ℃或以下時(shí)，判定冷柜的冷卻速度不合格。

當(dāng)測(cè)試?yán)涔駢嚎s機(jī)排氣管在300，100 s時(shí)的溫差ΔT低于5.9 ℃，但又高于1.9 ℃時(shí)，此時(shí)冷柜要作為待處理品，需要按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)一步測(cè)試判定。

2.3 數(shù)據(jù)可靠性驗(yàn)證

對(duì)于40臺(tái)合格冷柜壓縮機(jī)排氣管在300，100 s時(shí)的溫差ΔT的變化趨勢(shì)，采用六西格瑪工具進(jìn)行正態(tài)性分析驗(yàn)證。圖3示出通過MINITAB軟件做出的ΔT數(shù)據(jù)的正態(tài)性分析，得到的P值為0.361，ΔT數(shù)據(jù)具有正態(tài)性分布特性，即使用壓縮機(jī)排氣管在300，100 s時(shí)的溫差ΔT來等效冷柜的冷卻速度的方法是可行的。

圖3 ΔT正態(tài)性分析Fig3 Diagram of ΔT normality analysis

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于JB/T7244-2018中未明確給出具體的冷卻速度等效方法，本文通過原理分析、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)可靠性驗(yàn)證得出了具體的冷卻速度等效檢驗(yàn)方法：利用測(cè)試?yán)涔駢嚎s機(jī)排氣管在300，100 s時(shí)的溫差ΔT來等效冷卻速度的檢驗(yàn)，即測(cè)量壓縮機(jī)排氣管溫差來等效冷卻速度的檢驗(yàn)方法。

對(duì)于不同型號(hào)的冷柜，生產(chǎn)企業(yè)可以通過本文介紹的方法，通過數(shù)據(jù)的采集分析得到具體的溫差ΔT的判定基準(zhǔn)，從而等效耗時(shí)的冷卻速度的檢驗(yàn)。