Розділ 9. Випробувальні холодильні установки

Розрізняють 3 види випробувальних установок: термокамери, термобарокамери і установки для режимних випробувань конструкцій на міцність і витривалість.

Термокамери призначені для досліду впливу низьких температур на процеси, явища, властивості речовин.

Термокамери бувають:

• науково-дослідні і науково-виробничі в різних галузях науки і техніки;

• кліматичні, що реалізують зимовий або полярний клімат у замкненому об'ємі;

• медичні.

Малі термокамери, об'ємом до 1м³, випускаються серійно, крупні камери і стенди – унікальні.

Система холодопостачання термокамер – фреонові 2-х ступінчасті і каскадні агрегати або повітряні холодильні машини; застосовують охолодження рідким азотом.

Термокамери мають високоякісну ізоляцію завтовшки (200...300) мм.

У термокамерах за заданою програмою можна реалізовувати температури повітря від 160С до –80С.

У кліматичних камерах регулюється температура, швидкість, вологість повітря, а також інтенсивність світлового потоку.

Всі холодильні машини термокамер мають резерв холодовидатності.

Холодильні агрегати малих камер розташовуються поряд з камерами; крупні камери мають окремі машинні відділення.

Охолоджуючі прилади термокамер – повітроохолоджувачі, рідше – батареї. Застосовують, в основному, безпосереднє випаровування, а там де необхідно – проміжні холодоносії.

Термобарокамери призначені для висотних випробувань приладів, устаткування, тренувань льотного персоналу (медичні термобарокамери).

Термобарокамера є циліндровою горизонтальною (рідше – вертикальною) посудиною з еліптичними днищами.

Двері цих камер – герметичні, надійні складній конструкції, на зашморгу, крупні двері – відкотні або підйомні. Привід дверей – механічний або гідравлічний.

Оглядові стекла: діаметром не більш 300мм з багатошаровим склінням, осушенням повітря між стеклами. Одне скло – товсте (завтовшки не менше 20мм) розраховане на повну різницю тиску.

Для проводки проводів і трубопроводів передбачені герметичні теплоізольовані вводи.

Ізоляція і холодильні машини термобарокамер аналогічні таким у термокамерах. Крім того, передбачені могутні вакуум-насоси.

Звичайна реалізація режиму: спочатку охолодження повітроохолоджувачами, поки в камері достатньо високий тиск (т.е. малий вакуум), а потім при пониженні тиску основна кількість теплоти відводиться радіаційними панелями.

У медичних термобарокамерах особлива увага приділяється заходам по забезпеченню безпеки людей, що знаходяться в них. Тому такі камери забезпечені надійною сигналізацією і телеметрією, блокуваннями, запобіжними пристроями, шлюзовими камерами та ін.

Режимні випробувальні установки застосовують при натурних випробуваннях елементів конструкцій літальних апаратів, наприклад для тривалих циклічних випробувань на міцність і витривалість планерів надзвукових пасажирських літаків.

У таких випробуваннях закон зміни теплового навантаження Q холодильної установки в часі має різкомінливий „ударний” характер:

Протягом декількох хвилин Q = (10...20) МВт, при t₀ = -70С, а потім у подальші 50...55 хвилин Q = 0. Багатодобові випробування передбачають 23 годинних циклів у добу.

Для реалізації таких режимів була розроблена спеціальна охолоджуюча система акумуляції з проміжним холодоносієм. Принципова спрощена схема її приведена на мал.52.

Н а початку кожного циклу випробувань весь холодоносій знаходиться в нижніх баках (на схемі показаний один циркуляційний контур). Протягом періоду часу, коли Q = 0 відбувається охолодження холодоносія і накопичення його у верхніх баках. Потім протягом декількох хвилин відкривається за заданою програмою швидкодіючі засувки електромоторів, відкриваючи доступ холодоносію в повітроохолоджувачі. Підігрітий холодоносій знов збирається в нижніх баках.

Така система акумуляції дозволяє понизити приблизно в 10 разів встановлену холодовидатність компресорів і забезпечити їх спокійну експлуатацію без частих пусків і зупинок.

Режимні випробні установки використовують також для натурних випробувань виробів автотракторної техніки, призначених для експлуатації у різноманітних кліматичних умовах.