Ekološko prijazni materiali v proizvodnji bele tehnike - Gorenje Group
Ekološko prijazni materiali v proizvodnji bele tehnike - Gorenje Group
Ekološko prijazni materiali v proizvodnji bele tehnike - Gorenje Group
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
STROKOVNI PRISPEVKI<br />
Avtor:<br />
mag. Srečko Jug<br />
<strong>Ekološko</strong> <strong>prijazni</strong> <strong>materiali</strong> v <strong>proizvodnji</strong> <strong>bele</strong><br />
<strong>tehnike</strong><br />
Povzetek magistrskega dela<br />
1 Uvod<br />
Rdeča nit magistrske naloge<br />
je analiza in nova konstrukcija<br />
povratne cevi v hladilni tehniki<br />
V novembru 2007 sem zaključil magistrski študij na Mednarodni<br />
podiplomski šoli JOŽEFA STEFANA v Ljubljani. Nalogo sem izdelal s<br />
področja ekološko <strong>prijazni</strong>h materialov v <strong>proizvodnji</strong> <strong>bele</strong> <strong>tehnike</strong> pod<br />
vodstvom mentorja prof. dr. Danila Suvorova. Rdeča nit naloge je bila<br />
analiza in nova konstrukcija povratne cevi v hladilni tehniki.<br />
V Gorenju uporabljamo vsaj tri izvedbe izdelave povratne cevi, ki<br />
se v osnovi bistveno razlikujejo, opravljajo pa isto funkcijo. V okviru<br />
magistrskega dela sem natančno preučil konstrukcijske materiale, ki<br />
se uporabljajo za izdelavo povratne cevi. Večina opravljenega dela pa je<br />
bila namenjena raziskavam prenosa toplote iz kapilare na povratno cev<br />
pri uporabi različnih materialov in različnih tehnologij spajanja kapilare<br />
na povratno cev. Optimalno rešitev sem skušal najti z ustrezno izbiro<br />
materialov, z iskanjem rešitve, ki bi zagotavljala optimalno spajanje<br />
kapilare na povratno cev, kar omogoči dober prenos toplote in ne<br />
povzroča stranskih učinkov interakcije materialov. Predlagana rešitev<br />
mora biti ustrezna tudi s stališča zahtev po reciklabilnosti izdelka.<br />
Pomemben faktor je seveda ekonomska učinkovitost izvedbe, ki naj v<br />
končni fazi vpliva na večjo kakovost in/ali pocenitev aparata.<br />
1.2 Delovanje hladilnega sistema v gospodinjskih aparatih<br />
Hladilni sistem je zaprt krožni sistem, v katerem kroži snov, ki služi za<br />
prenos toplote. Hladilni sistem deluje tako, da hladilna snov spreminja<br />
agregatna stanja. Kompresor (2) sesa pregreto paro in ji zvišuje tlak.<br />
Sledi ohlajevanje pregrete pare v kondenzatorju (3) in kondenzacija pare.<br />
Iz kondenzatorja kapljevina potuje preko filtra v kapilaro (ekspanzijski<br />
ventil – 4). Kapilara služi kot dušilni element, s katerim znižamo tlak in<br />
temperaturo. Takšno podhlajeno snov vodimo v uparjalnik, kjer se izvaja<br />
proces uparjanja. Za proces uparjanja potrebujemo toploto, ki jo črpamo<br />
iz notranjosti hladilnega aparata. Iz uparjalnika nato vodimo paro po cevi<br />
nazaj v kompresor, kjer se postopek ponovi. Cev, ki povezuje uparjalnik in<br />
kompresor, običajno imenujemo povratna cev. Ker je povratna cev hladna,<br />
saj vodi iz uparjalnika hladilno sredstvo nazaj v kompresor, obstaja<br />
nevarnost, da povratna cev zamrzne. Da zamrzovanje preprečimo, je<br />
potrebno povratno cev greti.<br />
Gretje dosežemo tako, da iz povratne cevi naredimo toplotni izmenjevalec.<br />
Kapilaro, ki je toplejši element, pritrdimo na povratno cev in tako dobimo<br />
izmenjevalec. Glede na posamezne polnitve, kapaciteto sistemov in<br />
temperaturo okolice je potrebno narediti ustrezno učinkovit izmenjevalec<br />
in s tem konstrukcijsko predvideti ustrezno dolžino povratne cevi.<br />
Slika1: Hladilni sistem<br />
gospodinjskega hladilnika<br />
1<br />
LETNIK 17 ŠT. 01/2008
STROKOVNI PRISPEVKI<br />
2 Obstoječi sistemi povratnih cevi<br />
2.1 Povratna cev z lotano kapilaro<br />
V tej izvedbi se toplota izmenjuje s pomočjo mehko lotane bakrene<br />
kapilare na bakreni povratni cevi. Izmenjevalec je ugoden s stališča<br />
prenosa toplote, saj je kapilara togo lotana na povratni cevi. Dolžina<br />
izmenjevalca je pogojena z dolžino povratne cevi, saj za izmenjevalec<br />
potrebujemo enako dolžino kapilare. Izmenjevalec je zaščiten s prašnim<br />
lakom in je ugoden s stališča priključitve na sistem. Baker je material,<br />
ki se lahko preoblikuje (širjenje, ožanje, itd), se dobro spaja z različnimi<br />
postopki z jeklom, aluminijem itn. Zaradi same izvedbe izmenjevalca na<br />
hladilnem sistemu niso potrebni dodatni spoji, ki lahko povzročijo dodatna<br />
potencialna spuščanja.<br />
Slika 2: Lotana izvedba<br />
izmenjevalca povratne cevi: Cu<br />
– povratna cev in Cu bakrena<br />
kapilara<br />
2.2 Povratna cev z vstavljeno kapilaro<br />
Pri tej izvedbi se toplota prevaja s pomočjo kapilarne cevi vstavljene v<br />
povratno cev. Povratna cev je lahko jeklena, aluminijasta ali bakrena.<br />
V povratni cevi je potrebno izdelati dve luknji. Prvo za vstop kapilare<br />
v povratno cev, drugo pa za izstop kapilare iz povratne cevi. Takšna<br />
izvedba omogoča dober prenos toplote iz kapilare v medij povratne cevi.<br />
Nevarnost takšne izvedbe je v povečanih uporih povratne cevi, če ima<br />
povratna cev premajhen presek. Takšna izvedba je nekoliko dražja s<br />
stališča izdelave, ker je potrebno izdelati dva dodatna spoja. Spoji lahko<br />
povzročijo tudi dodatno spuščanje. Povratna cev z vstavljeno kapilaro se<br />
dobro preoblikuje, saj ne zahteva vzdolžnega spajanja kapilare in cevi.<br />
Slika 3: Izmenjevalec z vstavljeno<br />
kapilaro<br />
2.3 Povratna cev z nalepljeno kapilaro<br />
Omenjen način izdelave izmenjevalca je eleganten s stališča izvedbe. Na<br />
izmenjevalcu ni dodatnih spojev, ki bi izhajali iz načina pritrditve kapilare<br />
2<br />
LETNIK 17 ŠT. 01/2008
STROKOVNI PRISPEVKI<br />
na povratno cev. Kapilara je pritrjena na povratno cev s pomočjo tanke<br />
aluminijaste samolepilne folije. Takšna konstrukcija omogoča relativno<br />
dober prenos toplote, lahko pa ga izboljšamo še s pomočjo nanosa termoprevodne<br />
paste med kapilaro in povratno cevjo. S stališča recikliranja<br />
ta izvedba ni ugodna, saj vsebuje lepilo, ki spaja folijo na cev. Prednost<br />
te izvedbe je v veliki fleksibilnosti proizvodnje izmenjevalca. Na ta način<br />
lahko spajamo različne materiale. Slabost takšne izvedbe pa je, da ni<br />
možno izmenjevalca lakirati ali kako drugače površinsko zaščititi, ker<br />
lepilo, ki je sestavni del izmenjevalca, ne prenese povišanih temperatur, ki<br />
jih zahteva tehnološki proces lakiranja.<br />
Slika 4: Izmenjevalec z nalepljeno<br />
kapilaro<br />
3 Nove konstrukcije povratne cevi<br />
Osnovni namen<br />
eksperimentalnega dela<br />
magisterija je izdelati<br />
izmenjevalec, ki bo ustrezal<br />
potrebam funkcionalnosti<br />
aparata, bo ekološko sprejemljiv<br />
in ugoden za recikliranje, dovolj<br />
poceni in enostaven za vgradnjo in<br />
izdelavo<br />
Osnovni namen nove izvedbe izmenjevalca, ki predstavlja<br />
eksperimentalno delo magisterija, je izdelati izmenjevalec, ki bo ustrezal<br />
potrebam funkcionalnosti aparata, bo ekološko sprejemljiv in ugoden<br />
za recikliranje, dovolj poceni in enostaven za vgradnjo in izdelavo. Pri<br />
konstrukciji nove izvedbe izmenjevalca sem moral upoštevati različne<br />
zahteve. Izmenjevalec mora zagotavljati ustrezno vgradno dimenzijo,<br />
omogočiti mora ustrezen prenos toplote – ne pa poslabšati izkoristka,<br />
biti mora ustrezno korozijsko zaščiten, imeti mora ustrezno togost in biti<br />
dovolj fleksibilen za vgradnjo. Posebno pozornost sem moral posvetiti<br />
zmanjševanju pretoka kapilare, še posebej pri oblikovanju kapilare. Prav<br />
tako sem moral paziti na priključke z ene in druge strani povratne cevi.<br />
Bistveno je, da ne smemo preveč zmanjšati preseka cevi oziroma moramo<br />
ustrezno povečati premer povratne cevi v primeru deformacije povratne<br />
cevi. Izmenjevalec mora biti tudi dovolj enostaven za proizvodnjo, seveda<br />
pa je potrebno paziti tudi na tehnološko izvedljivost. Vse te kriterije sem<br />
upošteval pri novi konstrukciji toplotnega izmenjevalca.<br />
Nove rešitve sem poiskal s pomočjo metodologije Problem - Solution<br />
- Morphology. V drugem stolpcu so navedeni elementi, ki bistveno vplivajo<br />
na konstrukcijo povratne cevi s kapilaro. V stolpcih pod specifikacijo<br />
so navedene specifikacije elementov. Povezave različnih specifikacij<br />
elementov predstavljajo posamezne izbire. Ta nabor izbir nam omogoča,<br />
da vključimo v izbor za vrednotenje različne rešitve.<br />
Tabela 1: Metodologija [1]<br />
Problem - Solution - Morphology<br />
prikazuje možne rešitve izvedbe<br />
povratne cevi<br />
3<br />
LETNIK 17 ŠT. 01/2008
STROKOVNI PRISPEVKI<br />
3.1 Povratna cev z navito kapilaro (izbira 1)<br />
Bakreno kapilaro navijemo na<br />
bakreno ali aluminijasto povratno<br />
cev<br />
Osnovni koncept izdelave toplotnega izmenjevalca je uporabiti vso<br />
kapilaro, ki je na voljo, za gretje povratne cevi. To je izvedljivo samo tako,<br />
da kapilaro navijemo na povratno cev, torej da bakreno kapilaro navijemo<br />
na bakreno ali aluminijasto povratno cev. Seveda pa je ponovno potrebno<br />
upoštevati vse prednosti in slabosti posameznih izvedb. Pri <strong>materiali</strong>h z<br />
različnimi električnimi potenciali je potrebno posebno pozornost posvetiti<br />
luknjičasti (pitting) koroziji. Z navitjem kapilare dosežemo boljši prenos<br />
toplote, saj smo na ta način povečali stično površino med gretim in<br />
hlajenim telesom. S tehnološkega stališča je seveda najzanimivejše, kako<br />
pritrditi kapilarno na povratno cev? Možnih je več izvedb. Lotanje bi bila<br />
najenostavnejša rešitev, vendar bi bilo lotanje po obodu povratne cevi<br />
zahteven proces, ki bi povzročil dodatno utrditev sistema, kar bi lahko<br />
oviralo vgradnjo elementa. Naslednja možnost je togo navitje kapilare na<br />
povratno cev in s tem zagotovitev ustreznega stika med njima. Ta rešitev<br />
je ugodna za razgradnjo, saj omogoča mehansko ločitev kapilare in<br />
povratne cevi. Pri navijanju kapilare je potrebno paziti, da ne povzročimo<br />
nekontroliranega zmanjševanja pretoka kapilare, kar bi lahko ohromilo<br />
kasnejše delovanje aparata. V proizvodnem procesu je potrebno zagotoviti<br />
100 % kontrolo pretoka in glede na eventualno zmanjšanje pretoka<br />
ustrezno skrajšati kapilaro. Zagotoviti moramo, da bo kapilara tesno<br />
navita na povratno cev. Prav tako je potrebno natančno raziskati vpliv<br />
koraka (razdalje med navoji) navijanja kapilare na povratno cev. Pri prašno<br />
lakiranem izmenjevalcu poveča togost izmenjevalca tudi lak, ki dodatno<br />
povezuje povratno in kapilarno cev.<br />
Slika 5 kaže bakreno kapilaro, navito na aluminijasti povratni cevi. V<br />
prerezu je lepo vidna tudi plast laka, ki služi kot vezni element med<br />
kapilaro in cevjo.<br />
Slika 5: Povratna cev z navito<br />
kapilaro na povratni cevi<br />
1 ..............................Bakrena kapilara<br />
2 .....................Epoksi poliesterski lak<br />
3 ...............Aluminijasta povratna cev<br />
3.2 Aluminijasta povratna cev z bakreno lotano kapilaro (izbira 3)<br />
Slika 6: Aluminijasta povratna cev<br />
z bakreno lotano kapilaro<br />
Takšna izvedba omogoča dober prenos toplote med kapilaro in povratno<br />
cevjo. Iz slike je razvidno, da je lot lepo spojil oba elementa, kar omogoča<br />
dovolj velike površine za prevod toplote. Težava nastopa pri spajanju<br />
bakra in aluminija zaradi majhne razlike med tališčem lota in tališčem<br />
1 ....... Bakrena kapilara<br />
2 ....... Epoksi poliesterski lak<br />
3 ....... Lot<br />
4 ....... Aluminijasta povratna cev<br />
4<br />
LETNIK 17 ŠT. 01/2008
STROKOVNI PRISPEVKI<br />
aluminijaste povratne cevi. Pri lotanju postane povratna cev krhka, zaradi<br />
česar obstaja nevarnost zloma pri montaži ali transportu izdelka. S tem<br />
lahko povzročimo nekontrolirano spuščanje izdelka pri montaži. Izdelek je<br />
potrebno lotati pri temperaturi 400°C, pri lotanju pa se uporabljajo paste.<br />
Ta način je tudi z ekološkega vidika manj primeren.<br />
3.3 Povratna cev z utorom (izbira 4)<br />
Izmenjevalec z utorom je zgrajen iz aluminijaste ali bakrene povratne cevi<br />
in bakrene kapilare. Izvedba potrebuje povratno cev z večjim premerom,<br />
da se zaradi izdelave utora ne povečajo upori pri pretoku hladiva<br />
skozi povratno cev. Utor v povratni cevi je mogoče narediti z ustreznim<br />
preoblikovalnim orodjem (valjčna enota). V utor povratne cevi se nato<br />
vstavi kapilara. Izvedba izmenjevalca z vgrajeno kapilaro zagotavlja zelo<br />
dober prenos toplote zaradi velike stične površine kapilare in povratne<br />
cevi. Prinaša pa tudi nekaj slabosti. Zaradi utora v povratni cevi se<br />
močno povečajo preoblikovalni upori, kar povzroča težave predvsem pri<br />
vgradnji. Posledično bi pri vgradnji lahko nastopil lom celotnega izdelka.<br />
Lom bi bil lahko usoden predvsem pri povratni cevi iz aluminija, ki ima<br />
slabše preoblikovalne lastnosti. Naslednja slaba lastnost je oblikovanje<br />
priključkov z obeh strani povratne cevi. Zaradi povečanja premera cevi<br />
je potrebno za priključitev končine le-te ustrezno zmanjšati. Pozorni pa<br />
moramo biti tudi na spremembo materiala povratne cevi. Aluminijasta cev<br />
lahko povzroča probleme pri spajanju, ker je slabše varljiva v kombinaciji z<br />
ostalimi <strong>materiali</strong>.<br />
Slika 7: Povratna cev z vstavljeno<br />
kapilaro<br />
4 Vrednotenje nove rešitve povratne cevi z obstoječo<br />
Na osnovi opisa posameznih izbir in možnosti tehnološke izdelave sem se<br />
odločil, da podrobneje obdelam izbiro 1. Pri tem bom primerjal prednosti<br />
in slabosti izbire 1 v primerjavi z izbiro 2, ki je doslej v rabi.<br />
Opis izbire 1<br />
Prva izbira vključuje aluminijasto povratno cev. Aluminijasta povratna<br />
cev je primerna rešitev s stališča mehanske obdelave cevi, to je krivljenja<br />
cevi, širjenja cevi oziroma priprave koncev cevi za spajanje. Takšno cev je<br />
mogoče tudi dobro površinsko zaščititi. Aluminij je sicer nekoliko slabši<br />
prevodnik toplote kot baker, vendar bistveno boljši kot jeklo. Aluminij<br />
zagotavlja tudi ustrezno plinotesnost.<br />
Bakrena kapilara je element, ki zelo dobro prevaja toploto. Spajanje bakra<br />
(sposobnost varjenja in lotanja z drugimi <strong>materiali</strong> je dobra) z ostalimi<br />
kovinami je dobra. Lahko ga varimo v kombinaciji z aluminijem ter lotamo<br />
z aluminijem in z jeklom oziroma bakrene dele med seboj. Baker je<br />
kovina, ki ima zelo dobre preoblikovalne lastnosti, kar nam omogoča tudi<br />
krivljenje kapilare, ne da bi ji pri tem bistveno spreminjali pretok.<br />
Površinska zaščita z epoksi - poliesterskim lakom omogoča zaščito<br />
pred neugodnimi klimatskimi razmerami, prav tako pa tudi pred vplivi<br />
slane atmosfere. Istočasno s svojo elastičnostjo in oprijemom omogoča<br />
krivljenje izmenjevalca (povratna cev + kapilara) v zaželeno obliko, ki jo<br />
potrebujemo zaradi geometrije povezave uparjalnika s kompresorjem.<br />
Nevarnost, ki jo je potrebno omeniti pri tem spoju, je nastanek luknjičaste<br />
korozije, ki nastane kot posledica delovanja kovin z različnimi električnimi<br />
5<br />
LETNIK 17 ŠT. 01/2008
STROKOVNI PRISPEVKI<br />
potenciali, ko pridejo v stik z medijem, ki prevaja električni tok. Pri tem<br />
ostane nezaščiten kontakt med kovinama in pojavi se korozija.<br />
Le-ta lahko povzroči propad aluminijaste cevi, kar bi privedlo do<br />
prenehanja delovanja celotnega hladilnega sistema. Takšen kontakt pa<br />
lahko nastane tudi pri poškodbi površinske zaščite.<br />
Trdno navitje omogoča povečanje dolžine grelne kapilare na povratni<br />
cevi. To omogoča, da povečamo grelno moč, ki se bo sicer zagotovo<br />
delno izgubila zaradi kontakta med kapilaro in povratno cevjo pri samem<br />
nanosu epoksi poliesterskega laka. Navitje mora biti skrbno zasnovano in<br />
kontrolirano zaradi zmanjšanje pretoka kapilare.<br />
Opis izbire 2<br />
V drugi izbiri uporabimo bakreno povratno cev. Tudi bakrena povratna cev<br />
ima vrsto prednosti pred ostalimi <strong>materiali</strong>, ki jih uporabljamo v hladilni<br />
tehniki. Baker je korozijsko obstojen, je dober prevodnik toplote in se da<br />
dobro preoblikovati. Zagotavlja tudi dobro varivost z ostalimi <strong>materiali</strong>.<br />
Slaba lastnost bakra je, da je v primerjavi z ostalimi kovinami drag, kar se<br />
bistveno odraža v končni ceni izdelka. Cena metra bakrene cevi lahko tudi<br />
petkrat presega ceno drugih materialov, na primer aluminija ali jekla.<br />
Bakrena kapilara z dobro sposobnostjo varjenja na bakreno povratno cev<br />
nudi široko paleto možnosti pritrjevanja. Najverjetnejša izbira je lotanje z<br />
mehkimi loti ali potapljanje v tekočine za lotanje. Takšen način pritrjevanja<br />
je s stališča prevajanja toplote zelo dober. Celotna izvedba je tudi zelo<br />
kompaktna. Običajno kapilarno cev vzporedno lotamo na povratno cev.<br />
Zaradi kratke dolžine lotanega dela kapilare ostanek navijemo v ovoje<br />
premera 100 mm, za kar je potrebno dodatno delo.<br />
Površinska zaščita z epoksi - poliesterskim lakom v tem primeru<br />
služi tudi kot kvalitetno čiščenje lotanih površin. Pri lotanju toplotnega<br />
izmenjevalca ostanejo na površini ostanki past, ki v procesu lotanja<br />
služijo za kemijsko čiščenje površine in omogočajo boljšo omočljivost lota.<br />
Kasneje, pri sami uporabi izmenjevalca v delovanju, pa bi takšni ostanki<br />
povzročili trajne poškodbe bakrene cevi. Vsekakor praškasti lak zagotavlja<br />
zelo dobro in enakomerno zaščito na površini izmenjevalca.<br />
Lotanje kot način pritrjevanja kapilare na povratno cev omogoča dober<br />
kontakt med povratno cevjo, lotom in kapilaro. Slaba stran mehkega<br />
lota je v tem, da slabo prevaja toploto med kapilaro in povratno cevjo. Ta<br />
kontakt pa je zelo pomemben za enoličen in zanesljiv prevod toplote med<br />
bakrenima cevema. Slaba stran je tudi v tem, da z vzporednim potekom<br />
povratne in kapilarne cevi ne moremo zagotoviti povečanja dolžine<br />
kontakta med kapilaro in povratno cevjo tako kot pri naviti kapilari.<br />
Lotanje pa je tudi s stališča recikliranja problematičen spoj.<br />
Način spajanja povratne cevi z ostalimi elementi. Spajanje povratne<br />
cevi iz bakra nudi široko možnost pri izbiri postopka za spajanje. Spoje<br />
je mogoče izdelati z različnimi mehkimi in trdimi loti, elektro-uporovnim<br />
varjenjem s trenjem in z lepljenjem. Vrsta uporabljenega postopka je<br />
odvisna od vrste materiala, s katerim spajamo povratno cev.<br />
Lokacija kapilare na povratni cevi. Kapilara je ravna s povratno cevjo, kar<br />
je za izdelavo idealna rešitev. Takšna rešitev pa ne omogoča povečanja<br />
dolžine oprijema med kapilaro in povratno cevjo.<br />
Lokacija izmenjevalca glede na aparat. Toplotni izmenjevalec poteka<br />
iz notranjosti aparata v zunanjost na skrajni zgornji točki aparata, nato<br />
zavije po hrbtu navzdol do kompresorskega prostora. Ker želimo preprečiti<br />
prehajanje toplote v okolico in zamrznitev izmenjevalca pri izhodu iz<br />
notranjosti celice, moramo na izmenjevalec vstaviti izolacijsko cev.<br />
Izmenjevalec z izolacijsko cevjo je tako nameščen med kondenzatorjem<br />
in hrbtiščem hladilnika. Zaradi pomanjkanja prostora je običajno težko<br />
namestiti kondenzator. Pri tej izvedbi je izmenjevalec tudi bolj izpostavljen<br />
6<br />
LETNIK 17 ŠT. 01/2008
STROKOVNI PRISPEVKI<br />
raznim vplivom okolice aparata, vendar omogoča lažji servis pri<br />
morebitnih okvarah in napakah hladilnega sistema.<br />
5 Analize in eksperimentalno delo<br />
Novo rešitev povratne cevi sem ocenil in analiziral s pomočjo:<br />
• oceno izbire po izbranih kriterijih,<br />
• FMEA konstrukcije povratne cevi [2] (Failure Models and Effects<br />
Analysis) ali analizo možnih napak in posledic,<br />
• analize procesa uporabnika,<br />
• SIPOC analize [3] (Suppliers – Inputs – Process – Outputs –<br />
Customers),<br />
• teoretičnega izračuna prevoda toplote v spoju izmenjevalca.<br />
Na osnovi analize, ocene in predpisanih standardov sem planiral sledeče<br />
eksperimente na aparatu ZOS 2466:<br />
a) Kontrola ledenenja po ISO 15502<br />
Iz meritev sem ugotovil, da bistvene razlike pri izmenjavi toplote med<br />
obema primeroma ni, kar kaže, da zamrzovanje med delovanjem novega<br />
sklopa ne bo nastopilo.<br />
Tabela 2: Rezultati testiranj<br />
porabe električne energije<br />
b) Porabe električne energije po ISO 15502<br />
Vzorec<br />
Povprečna poraba energije (kWh/24 ur)<br />
Obstoječa izvedba – vzorec 1 0,936<br />
Obstoječa izvedba – vzorec 2 1,024<br />
Nova izvedba – vzorec 3 0,919<br />
Nova izvedba – vzorec 4 0,913<br />
Aparat ZOS 2466 ima deklarirano porabo električne energije 1,03<br />
kWh/24 ur. Rezultati kažejo na manjšo porabo električne energije nove<br />
izvedbe v primerjavi z obstoječo izvedbo.<br />
c) Test na vlago po SIST EN ISO 6270/2<br />
Pred testiranjem sem na izmenjevalcu namerno naredil poškodbe. S tem<br />
sem ustvaril ostrejše pogoje testiranja. Rezultati testiranja so pokazali,<br />
da kljub razpokanosti laka ne nastajajo poškodbe na kovinskih delih<br />
toplotnega izmenjevalca. Na mestih, kjer je lak počen, je bila opazna<br />
pasivacija površine aluminija, na spojih kapilara-cev pa ni opaziti<br />
luknjičaste korozije.<br />
Na osnovi rezultatov testiranja sklepam, da je uporabljen način izvedbe<br />
toplotnega izmenjevalca primeren tudi za vlažne atmosfere, ki jih sicer ne<br />
predvidevamo pri običajnih uporabah hladilnih aparatov.<br />
d) Testiranje v slani komori po DIN 50021 SS (neobvezen test)<br />
Test sem izvedel na vzorcu, ki je bil pripravljen s poškodovanim lakom.<br />
Zaradi slane atmosfere je aluminijasta cev propadla.<br />
e) Kontrola padcev pretoka z dušikom, pri tlaku 9.81 bara<br />
Pri zmanjševanju koraka ovojev kapilare na povratni cev prihaja do padcev<br />
pretoka v kapilari. Iz literature in z meritvami pretoka sem ugotovil, da je<br />
najoptimalnejši korak ovojev med 25 mm in 45 mm, kjer znaša padec<br />
pretoka med (0.3 in 0.15) l/min, kar je seveda potrebno upoštevati pri<br />
posameznih izvedbah izmenjevalca in kapilaro ustrezno skrajšati.<br />
6 Zaključek<br />
Teoretično sem obdeloval tri nove izvedbe povratne cevi (izbira 1, izbira<br />
3, in izbira 4). Eksperimentalni del pa sem izvajal samo na izbiri 1.<br />
Izvedel sem ga tako, da sem primerjal utečeno in novo izvedbo in pri<br />
tem upošteval predpisane standarde testiranja. Iz analiz lahko zaključim,<br />
7<br />
LETNIK 17 ŠT. 01/2008
STROKOVNI PRISPEVKI<br />
da je nova izvedba učinkovitejša pri prenosu toplote in ekološko bolj<br />
sprejemljiva.<br />
Glede na opravljene teste (poraba energije aparata, test ledenenja<br />
povratne cevi in korozijska testiranja) ugotavljam, da je takšna povratna<br />
cev primerna za vgradnjo v aparate, kjer na povratno cev ni vpliva slane<br />
atmosfere.<br />
Iz opravljenih analiz lahko<br />
zaključim, da je nova izvedba<br />
povratne cevi učinkovitejša pri<br />
prenosu toplote in ekološko bolj<br />
sprejemljiva<br />
Nova izvedba povratne cevi ima vrsto prednosti pred izvedbo, ki je v rabi.<br />
Zaradi mehanskega pritrjevanja kapilare ni potrebno lotati na povratno<br />
cev, kar pomeni prihranek na energiji in materialu za lotanje. Postopek<br />
lotanja obremenjuje okolje, lot pa onemogoča učinkovito recikliranje.<br />
Mehansko je kapilara pritrjena tako, da je tesno ovita okoli povratne cevi.<br />
Direkten kontakt med bakreno kapilaro in aluminijasto povratno cevjo<br />
omogoča zelo dober prevod med obema elementoma. Izračun toplotnih<br />
upornosti je pokazal, da je pri obstoječi izvedbi upornost prevoda toplote<br />
kar dvakrat večja, kar je s pozitivnimi učinki potrdil tudi eksperimentalni<br />
del na meritvah porabe energije. Zagotovo pa nova izvedba prinaša<br />
tudi velike ekonomske učinke, saj v nov izdelek vgrajujemo cenejše<br />
materiale, izločene so operacija lotanja, skrbna priprava površine za<br />
lotanje, dodatna poraba energije itn. Testiranja v vlažni komori, ki je tudi<br />
s standardom predpisan preizkus kontrole korozijske obstojnosti, so dala<br />
ugodne rezultate. Zaradi lastnega interesa sem se želel prepričati tudi<br />
o posledicah, ki nastanejo pri korozijsko nezaščitenem spoju bakrene<br />
kapilare in aluminijaste cevi ob agresivni atmosferi. Ta test sicer ni<br />
predpisan, vendarle moramo biti pozorni na ta pojav. V agresivni atmosferi<br />
lahko ob poškodbi laka nastopi luknjičava korozija.<br />
Mehansko je kapilara pritrjena tako, da je tesno ovita okoli povratne cevi,<br />
direkten kontakt med bakreno kapilaro in aluminijasto povratno cevjo pa<br />
omogoča zelo dober prevod med obema elementoma<br />
Ocenjujem, da ima nova izvedba vrsto prednosti, ki bi jih lahko izkoriščali<br />
ob uvedbi tega novega izdelka v proizvodnjo, hkrati pa bi lažje poskrbeli<br />
za izdelek tudi takrat, ko bi zaradi iztrošenosti odslužil svojemu namenu.<br />
Pred uvedbo nove rešitve v proizvodnjo pa je potrebno testirati povratno<br />
cev še na morebiten povečan hrup.<br />
7 Literatura<br />
[1] Hugo Tschirky, Management of Technology and Innovation, Swiss<br />
Federal Institute of Technology , ETH Zurich, 2005<br />
[2] Kenneth Crow; Failure modes and effects analysis; DRM 2002<br />
http://www.npd-solutions.com/fmea.html<br />
[3] Elena A. Averboukh, SIX – Sigma Dmaic Green Belt, Lusi – Centre<br />
Kassel, 2006<br />
8<br />
LETNIK 17 ŠT. 01/2008
Change language