kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-4(20)-67kaz44-2266Research ArticleТЕХНИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ОТКЛИКА ХОЛОДИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ РЕЗКОГО ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯINVESTIGATION OF THE DYNAMICS OF THE RESPONSE OF THE REFRIGERATION SYSTEM UNDER CONDITIONS OF SEVERE HEAT EXPOSUREhttps://orcid.org/0000-0002-1677-8023ЕрмоленкоМ. В.YermolenkoM.

Михаил Вячеславович Ермоленко – кандидат технических наук, ассоциированный профессор (доцент) кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика»

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Yermolenko Mikhail – PhD in Engineering, Associate Professor, Department of Technical Physics and Heat Power Engineering

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, 20 A Glinka Street

tehfiz@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-1650-1077НургалиевД. Н.NurgaliyevD.

Данияр Нуржанович Нургалиев – магистр технических наук, старший преподаватель кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика» 

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Nurgaliev Daniyar – Master of Engineering Sciences, Senior Lecturer, Department of Technical Physics and Heat Power Engineering

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, 20 A Glinka Street

daniarsemei@mail.ruЕлистратовС. Л.ElistratovS.

Сергей Львович Елистратов – д.т.н., доцент

630073, Россиская федерация, г. Новосибирск, ул. К. Маркса, 20 

Sergey Elistratov – Doctor of Technical Sciences, Associate Professor

630073, Russian Federation, Novosibirsk, K. Marx Ave., 20 

elistratov@corp.nstu.ruhttps://orcid.org/0009-0005-7610-9058СатыбалдиноваА. Е.SatybaldinovaA.

Айгерим Еркеновна Сатыбалдинова – магистр технических наук, преподаватель кафедры «Техническая физика и теплоэнергетика»

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

Satybaldinova Aigerim – Master of Engineering Sciences, Lecturer, Department of Technical Physics and Heat Power Engineering

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, 20 A Glinka Street

aigerimsemei@mail.ruКарнаковаА. М.KarnakovaA.

Карнакова Аяжан Маликовна – студент 1 курса специальности «Теническая физика»

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 20 А

 

Karnakova Ayazhan – first-year student of the specialty «Theoretical Physics»

071412, Republic of Kazakhstan, Semey, 20 A Glinka Street

ayazhankarnakova@gmail.comНАО «Шәкәрім Университет»КазахстанShakarim UniversityKazakhstanНовосибирский государственный технический университетРоссияNovosibirsk State Technical UniversityRussian Federation20252501202614(20)564572Copyright © Ермоленко М.В., Нургалиев Д.Н., Елистратов С.Л., Сатыбалдинова А.Е., Карнакова А.М., 20262026Ермоленко М.В., Нургалиев Д.Н., Елистратов С.Л., Сатыбалдинова А.Е., Карнакова А.М.Yermolenko M., Nurgaliyev D., Elistratov S., Satybaldinova A., Karnakova A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2266

В данной статье рассматривается оценка работы парокомпрессионной холодильной установки при воздействии шоковой тепловой нагрузки. Исследование проведено на модернизированном экспериментальном стенде «Холодильник-2» с системой цифрового мониторинга, включающей дополнительных 24 датчика DS18B20 и микроконтроллер STM32. Основной целью являлось сравнение поведения установки при внесении объекта с температурой 40, 60 и 80°C после выхода на квазистационарный режим. Проведён анализ температурных кривых, продолжительности переходных процессов и времени выхода на новый стационарный режим. Дополнительно рассмотрены особенности распределения температур внутри морозильной камеры, а также влияние тепловой нагрузки на работу основных элементов цикла. Научная новизна исследования заключается в комплексном рассмотрении переходных процессов, возникающих при резких тепловых воздействиях, с акцентом на их продолжительность и устойчивость системы. Практическая значимость работы связана с возможностью применения полученных результатов для оптимизации режимов эксплуатации холодильных установок, а также для проведения диагностики неисправностей в условиях, приближённых к реальным. В качестве оптимального выбран режим воздействия 60 °C, который обеспечивает баланс между продолжительностью переходного процесса и равномерностью распределения температур.

This article presents an assessment of the performance of a vapor-compression refrigeration system under shock thermal load. The study was carried out on a modernized experimental stand «Kholodilnik-2» equipped with a digital monitoring system, including 24 DS18B20 sensors and an STM32 microcontroller. The main objective was to compare the system behavior when introducing an object with temperatures of 40, 60, and 80°C after reaching a quasi-steady-state mode. Temperature curves, transient process duration, and stabilization times were analyzed. Additionally, features of temperature distribution inside the freezer compartment and the influence of thermal load on the main elements of the cycle were examined.The scientific novelty of the study lies in the comprehensive analysis of transient processes occurring under sudden thermal impacts, with a focus on their duration and system stability. The practical significance of the work is related to the possibility of applying the obtained results to optimize the operating modes of refrigeration systems and to diagnose faults under conditions close to real operation. The optimal regime was found at 60°C, which ensures a balance between transient process duration and uniformity of temperature distribution.

холодильная установкатепловая нагрузкашоковое воздействиетемпературные кривыепереходные процессыхолодопроизвводительностьrefrigeration systemshock loadtransient processestemperature monitoringoperational stabilitycold productionReferencesYasuda H. A Dynamic Model of a Vapor Compression Refrigeration Cycle / H. Yasuda, T. Yanagisawa, M. Izushi // Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers. – 1994. – № 11(3). Р. – 263-275.Yasuda, H., Yanagisawa, T., & Izushi, M. A Dynamic Model of a Vapor Compression Refrigeration Cycle. Transactions of the Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineers, 11(3), 263-275 (1994).Energy and Exergy Analysis of Vapor Compression Refrigeration System with Low-GWP Refrigerants / Т. Aized et al // J. Energies. – 2022. – № 15(19). – Р. 7246.Aized, T., Rashid, M., Riaz, F., Hamza, A., Nabi, H. Z., Sultan, M., Ashraf, W. M., & Krzywanski, J. Energy and Exergy Analysis of Vapor Compression Refrigeration System with Low-GWP Refrigerants, Energies, 15(19), 7246 (2022).Eleiwi M.A. An Experimental Study on a Vapor Compression Refrigeration Cycle by Adding Internal Heat Exchanger / M.A. Eleiwi. – Tikrit Journal of Engineering Sciences.Eleiwi, M. A. An Experimental Study on a Vapor Compression Refrigeration Cycle by Adding Internal Heat Exchanger. Tikrit Journal of Engineering Sciences.Investigation of the Thermodynamic Process of the Refrigerator Compressor Based on the m-θ Diagram / Z. He et al // Energies. – 2017. – № 10(10). – Р. 1517.He, Z., Wang, T., Guo, J., & Peng, X. Investigation of the Thermodynamic Process of the Refrigerator Compressor Based on the m-θ Diagram, Energies, 10(10), 1517 (2017).Tantekin A. Thermodynamic Analysis of Vapor Compression Refrigeration System with Various Refrigerants / A. Tantekin // Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi. – 2025. – № 15(1). – Р. 392-405.Tantekin, A. Thermodynamic Analysis of Vapor Compression Refrigeration System with Various Refrigerants, Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 15(1), 392-405 (2025).Sarioğlu K. Performance Investigation of a Vapor Compression Refrigeration System with and without Heat Exchanger Using Mono and Hybrid Nanofluids (R1234yf) / K. Sarioğlu, G. Yıldız // Gazi University Journal of Science Part C. – 2025. – № 13(1). – Р. 169-186.Sarioğlu, K. & Yıldız, G. Performance Investigation of a Vapor Compression Refrigeration System with and without Heat Exchanger Using Mono and Hybrid Nanofluids (R1234yf), Gazi University Journal of Science Part C, 13(1), 169-186 (2025).Gabibov I.A. Modeling the Heat Transfer Process in Refrigeration Units Used in the Oil Industry / I.A. Gabibov, R.S. Nadjafkulieva, S.M. Abasova, // EUREKA: Physics and Engineering. – 2019.Gabibov, I. A., Nadjafkulieva, R. S., & Abasova, S. M. Modeling the Heat Transfer Process in Refrigeration Units Used in the Oil Industry, EUREKA: Physics and Engineering (2019).Modelling and Cooling Power Control of TES-Backed Up Vapour-Compression Refrigeration System / D. Rodríguez et al // arXiv preprint – 2024.Rodríguez, D., Bejarano, G., Vargas, M., Lemos, J. M., & Ortega, M. G. Modelling and Cooling Power Control of TES-Backed Up Vapour-Compression Refrigeration System. arXiv preprint (2024).Second-Law-Allowed Temporal Cooling of the Coldest Reservoir Without External Refrigeration / I.V. Vovchenko et al // arXiv preprint. – 2024.Vovchenko, I. V., Zyablovsky, A. A., Pukhov, A. A., & Andrianov, E. S. Second-Law-Allowed Temporal Cooling of the Coldest Reservoir Without External Refrigeration. arXiv preprint (2024).Bolaji B.O. Ozone depletion and global warming: Case for the use of natural refrigerants – A review / B.O. Bolaji, Z. Huan // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2013. – № 18. – Р. 49-54.Bolaji, B. O., Huan, Z. Ozone depletion and global warming: Case for the use of natural refrigerants – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 18, 2013, pp. 49–54.Hermes C.J.L. Dynamic behavior of vapor compression refrigeration systems: Modeling and simulation / C.J.L. Hermes // International Journal of Refrigeration. – 2011. – № 34(6). – Р. 1482-1493.Hermes, C. J. L. Dynamic behavior of vapor compression refrigeration systems: Modeling and simulation. International Journal of Refrigeration, 34(6), 2011, pp. 1482–1493.Kaya M. Transient thermal analysis of refrigeration systems under variable loads / M. Kaya, B. Kilic // Applied Thermal Engineering. – 2018. – № 145. – Р. 742-752.Kaya, M., Kilic, B. Transient thermal analysis of refrigeration systems under variable loads. Applied Thermal Engineering, 145, 2018, pp. 742–752.Вклад молодежного потенциала в модернизацию Казахстана 3.0: Сборник докладов Международной молодежной научно-практической конференции / Гл. ред. А.Б. Найзабеков, - Рудный: Рудненский индустриальный институт, 2018. – 454-457 С.Вклад молодежного потенциала в модернизацию Казахстана 3.0: Сборник докладов Международной молодежной научно-практической конференции / Гл. ред. А.Б. Найзабеков, - Рудный: Рудненский индустриальный институт, 2018, 454-457 с.Конденсатордың жартылай бітелуі мен жеткіліксіз өнімділігі тоңазытқыш қондырғылардың тиімді жұмысына әсері / Д.Н. Нургалиев және т.б. // Семей қаласының Шәкәрім атындағы Мемлекеттік университетінің хабаршысы. – 2020. – № 4(92). – Б. 96-100.Д.Н. Нургалиев, М.В. Ермоленко, А.Б. Касымов, И.А. Жолбарысов Конденсатордың жартылай бітелуі мен жеткіліксіз өнімділігі тоңазытқыш қондырғылардың тиімді жұмысына әсері // Семей қаласының Шәкәрім атындағы Мемлекеттік университетінің хабаршысы. 2020. №4 (92). С. 96-100.Тоңазытқыштың ақау жағдайында жұмыс істеу принципі / Д.Н. Нургалиев және т.б. // Вестник НЯЦ РК периодический научно-технический журнал национального ядерного центра Республики Казахстан. – 2023. – № 1(93). – Б. 48-54.Д.Н. Нургалиев, М.В. Ермоленко, О.А. Степанова, А.Е. Сатыбалдинова Тоңазытқыштың ақау жағдайында жұмыс істеу принципі // Вестник НЯЦ РК периодический научно-технический журнал национального ядерного центра Республики Казахстан. 2023. №1 (93). С. 48-54.Сакун А.А. Холодильные машины и тепловые насосы: теория, расчёт и эксплуатация. – М.: Машиностроение, 1988. – 320 с.Сакун А.А. Холодильные машины и тепловые насосы: теория, расчёт и эксплуатация. - М.: Машиностроение, 1988. - 320 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.