冷柜冷卻速度的等效檢驗方法研究

鄭家強，姚 亮，謝鴻璽

（合肥通用機械研究院有限公司，合肥 230031）

0 引言

冷柜產品標準JB/T7244-2018 《冷柜》規定冷卻速度是冷柜出廠檢驗的必檢項目，標準中給出的冷卻速度檢驗方法耗時非常長［1］，與目前大多企業的生產節拍不匹配。正是基于此，相較于JB/T7244-1994，JB/T7244-2018對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批量大的企業的實際情況，使用等效檢驗方法，以縮短檢驗時間。但標準中仍然未明確給出具體的等效方法。因此，冷柜的生產企業，非常需要一種快速便捷的等效檢驗方法，來檢驗冷柜冷卻速度這個產品標準規定必檢的出廠檢驗項目［3］。本文介紹了一種快速的冷卻速度的等效檢驗方法。

1 產品標準對冷柜冷卻速度的要求

JB/T7244-2018“表9出廠檢驗項目、要求和方法”規定冷卻速度的技術要求按5.4.2條規定，試驗方法按6.2.2條規定。JB/T7244-2018表9注1規定了冷卻速度為出廠檢驗項目中必檢項目。

將JB/T7244-2018中冷卻速度的試驗方法、技術要求進行歸納梳理，見表1，從表可以看出冷柜冷卻速度的檢驗非常耗時：放置至少6 h，食品冷柜的各個間室的瞬時溫度都達到標準的規定值，則還需要2.0～3.5 h。

表1 冷卻速度的試驗方法、技術要求Tab.1 Summary of test methods and technical requirements of cooling rate

2 冷卻速度的等效檢驗方法

2.1 原理分析

冷柜制冷原理如圖1所示，制冷劑以氣態被壓縮機吸入，被壓縮后變成高溫高壓的過熱蒸汽從排氣管排出，隨著壓縮機排出高溫高壓的冷媒，壓縮機排氣管溫度上升。同時，由于壓縮機運轉放熱也會引起排氣管的溫度上升。而蒸發器不斷吸收熱量，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

通過試驗測試得到冷凍室溫度、冷藏室溫度、壓縮機排氣管溫度的溫度曲線。圖2示出一臺合格冷柜的冷凍室溫度、冷藏室溫度、壓縮機排氣管溫度的關系曲線。從圖可以看出，壓縮機排氣管溫度變化與冷凍室、冷藏室溫度變化相關。通過試驗，找出這種關聯的對應關系，從而找出測試冷柜冷卻速度的等效方法。

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

由于冷柜生產線的環境溫度難以保證，JB/T7244-2018中要求在現場搭建環境室（商檢室）控制其環境溫度，或者在試驗室獲取不同環溫條件下的多組試驗數據，獲得多組判定值。同時還需注意在環境室之前的工序的一致性，尤其是發泡、保壓檢漏、抽真空、灌注制冷劑、鹵素檢漏等關鍵工序的控制，否則會造成試驗數據的偏差。

2.2 試驗數據采集

為了提高檢測效率、根據環境室內流水線長度以適應生產節奏，本文介紹用開機100～300 s之間的壓縮機排氣管的溫度變化來等效冷卻速度。通過溫度測試儀器采集冷凍室、冷藏室分別在100，300，12 600 s時的溫度，排氣管分別在 100，300 s的溫度，從而計算排氣管在300，100 s時的溫差ΔT，表2列出了一臺合格冷柜的相關數據。

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系，以及判定的基準，選用40臺合格品冷柜（容量為500 L以上）和3臺不合格品冷柜（容量為500 L以上）進行試驗，采集上述數據，以便后續的統計分析。表3列出了采集的部分合格冷柜的相關數據，表4列出了采集的3臺不合格冷柜的相關數據。

表3 部分合格品溫度測試數據Tab.3 Temperature test data of part of qualified products ℃

表4 不合格品溫度測試數據Tab.4 Temperature test data of unqualified products ℃

40臺冷柜測試數據中，冷柜在3.5 h內的冷卻速度均滿足產品標準要求，取合格品壓縮機排氣管出口溫度ΔT下限作為判定基準：ΔT=5.9 ℃，即排氣管溫升ΔT達到5.9 ℃或以上時，判定冷柜的冷卻速度合格。

3臺不合格冷柜測試數據中，冷柜在3.5 h內的冷卻速度達不到產品標準要求，取不合格品壓縮機排氣管溫差ΔT上限作為冷卻速度不合格的判定基準：ΔT=1.9 ℃，即排氣管溫升在1.9 ℃或以下時，判定冷柜的冷卻速度不合格。

當測試冷柜壓縮機排氣管在300，100 s時的溫差ΔT低于5.9 ℃，但又高于1.9 ℃時，此時冷柜要作為待處理品，需要按產品標準規定的方法進一步測試判定。

2.3 數據可靠性驗證

對于40臺合格冷柜壓縮機排氣管在300，100 s時的溫差ΔT的變化趨勢，采用六西格瑪工具進行正態性分析驗證。圖3示出通過MINITAB軟件做出的ΔT數據的正態性分析，得到的P值為0.361，ΔT數據具有正態性分布特性，即使用壓縮機排氣管在300，100 s時的溫差ΔT來等效冷柜的冷卻速度的方法是可行的。

圖3 ΔT正態性分析Fig3 Diagram of ΔT normality analysis

3 結語

對于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、試驗數據采集、數據可靠性驗證得出了具體的冷卻速度等效檢驗方法：利用測試冷柜壓縮機排氣管在300，100 s時的溫差ΔT來等效冷卻速度的檢驗，即測量壓縮機排氣管溫差來等效冷卻速度的檢驗方法。

對于不同型號的冷柜，生產企業可以通過本文介紹的方法，通過數據的采集分析得到具體的溫差ΔT的判定基準，從而等效耗時的冷卻速度的檢驗。