что такое переохлаждение в холодильной технике
Что такое переохлаждение в холодильной технике
3. ИСПАРИТЕЛЬ С ПРЯМЫМ ЦИКЛОМ РАСШИРЕНИЯ
Одной из наиболее важных характеристик холодильного контура, без всякого сомне-
ния, является величина перегрева паров хладагента на выходе из испарителя.
Перегревом пара называют разность между температурой этого пара и температурой кипения
жидкости, из которой этот пар образовался, при постоянном давлении.
Для испарителей перегрев пара представляет собой разность между температурой, измерен-
ной с помощью термобаллона ТРВ, и температурой кипения, соответствующей показаниям
манометра НД (в большинстве случаев потерями давления в трубопроводе всасывания можно
пренебречь ввиду их малости).
В примере, приведенном
перегрев составляет: 11 – 4 = 7 K.
Если ремонтник замечает, что перегрев выходит за пределы этого диапазона, можно гово-
рить об аномалиях в работе установки.
3.2. ПЕРЕГРЕВ ХЛАДАГЕНТА В ИСПАРИТЕЛЯХ
С ПРЯМЫМ ЦИКЛОМ РАСШИРЕНИЯ
Обычно считается, что в испарителях с прямым циклом расширения
величина перегрева должна составлять от 5 до 8 K.
Хладагенты с большим температурным глайдом см. в разделе 58
Установки, работающие на R407C, см. в разделе 102.2.
Установки, работающие на R407A, см. в разделе 102.3.
Методика заправки кондиционеров фреоном
Заправка кондиционера фреоном может осуществляться несколькими способами, каждый из них имеет свои преимущества, недостатки и точность.
Выбор метода заправки кондиционеров зависит от уровня профессионализма мастера, необходимой точности и используемых инструментов.
Также необходимо помнить о том что не все хладагенты можно дозаправлять, а лишь однокомпонентные (R22) или условно изотропные (R410a).
Многокомпонентные фреоны состоят из смеси газов с различными физическими свойствами, которые при утечке улетучиваются неравномерно и даже при небольшой утечке их состав изменяется, поэтому системы на таких хладагентах необходимо полностью перезаправлять.
Заправка кондиционера фреоном по массе
Каждый кондиционер заправлен на заводе определённым количеством хладагента, масса которого указана в документации на кондиционер (также указана на шильдике), там же указана информация о количестве фреона которое надо добавить дополнительно на каждый метр фреоновой трассы (обычно 5-15 гр.)
При заправке этим методом необходимо полностью освободить холодильный контур от оставшегося фреона (в баллон или стравть в атмосферу,экологии это нисколько не вредит- об этом читайте в статье о влиянии фреона на климат )и отвакуумировать. После залить в систему указанное количество хладагента по весам или с помощью заправочного цилиндра.
Преимущества этого метода в высокой точности и достаточной простоте процесса заправки кондиционера. К недостаткам относятся необходимость эвакуации фреона и вакуумирования контура, а заправочный цилиндр, к тому же имеет ограниченный объём 2 или 4 килограмма и большие габариты, что позволяет использовать его в основном в стационарных условиях.
Заправка кондиционера фреоном по переохлаждению
Температура переохлаждения – это разница между температурой конденсации фреона определённой по таблице или шкале манометра (определяется по давлению считанному с манометра, подсоединённого к магистрали высокого давления непосредственно на шкале или по таблице) и температурой на выходе из конденсатора. Температура переохлаждения обычно должна находится в пределах 10-12 0 C (точное значение указывают производители)
Значение переохлаждения ниже данных значений указывает на недостаток фреона- он не успевает достаточно охладиться. В этом случае его надо дозаправить
Если переохлаждение выше указанного диапазона, значит в системе переизбыток фреона и его необходимо слить до достижения оптимальных значений переохлаждения.
Заправить данным способом можно с помощью специальных приборов, которые сразу определяют величину переохлаждения и давление конденсации, а можно и с помощью отдельных приборов- манометрического коллектора и термометра.
К достоинствам этого метода относится достаточная точность заправки. Но на точность данного метода влияет загрязнённость теплообменника, поэтому до заправки данным методом необходимо очистить (промыть) конденсатор наружного блока.
Заправка кондиционера хладагентом по перегреву
Перегрев- это разница между температурой испарения хладагента определённой по давлению насыщения в холодильном контуре и температурой после испарителя. Практически определяется путём измерения давления на всасывающем вентиле кондиционера и температуры всасывающей трубки на расстоянии 15-20 см от компрессора.
Перегрев обычно находится в пределе 5-7 0 C (точное значение указывает производитель)
Переохлаждение выше нормы говорит о недостатке хладагента- систему нужно заправлять до достижения требуемой величины перегрева.
Данный метод достаточно точен и его можно существенно упростить, если использовать специальные приборы.
Другие методы заправки холодильных систем
Если в системе есть смотровое окошко, то по наличию пузырьков можно судить о нехватке фреона. В этом случае заправляют холодильный контур до исчезновения потока пузырьков, делать это нужно порциями, после каждой ждать стабилизации давления и отсутствия пузырьков.
Также можно заправлять по давлению, добиваясь при этом температур конденсации и испарения указанных производителем. Точность этого метода зависит от чистоты конденсатора и испарителя.
Здесь можно посмотреть таблицу зависимости температуры испарения фреона от давления.
Проверить нехватку хладагента в простых системах можно контролируя заполненость испарителя хладагентом- в нормально заправленном кондиционере температура всей поверхности испарителя должна быть одинаковой, если есть участки с более высокой температурой, это значит фреона не хватает и его надо дозаправлять.
А вот один из самых профессиональных видеоуроков по заправке кондиционеров от компании Rothenberger.
Что такое переохлаждение в холодильной технике
2. КОНДЕНСАТОРЫ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
Одной из наиболее важных характеристик при работе холодильного контура, вне всяко-
го сомнения, является степень переохлаждения жидкости на выходе из конденсатора.
Переохлаждением жидкости будем называть
между температурой конденсации
жидкости при данном давлении и температурой самой жидкости при этом же давлении.
Мы знаем, что температура конденсации воды при атмосферном давлении равна 100°C.
Следовательно, когда вы выпиваете стакан воды, имеющий температуру 20°C, с позиции
теплофизики вы пьете воду, переохлажденную на 80 K!*
В конденсаторе переохлаждение определяется как разность между температурой кон-
денсации (считывается с манометра ВД) и температурой жидкости, измеряемой на вы-
ходе из конденсатора (или в ресивере).
В примере, приведенном
переохлаждение П/О = 38 – 32 = 6 K.
2.2. ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕ В КОНДЕНСАТОРАХ
С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
Манометр ВД показывает температуру 38°C
Температура, жидкости измеренная
на выходе из конденсатора, равна 32°C
Нормальная величина переохлаждения хладагента в конденсаторах с воз-
душным охлаждением находится, как правило, в диапазоне от 4 до 7 K.
Когда величина переохлаждения выходит за пределы обычного диапазона температур, это
часто указывает на аномальное течение рабочего процесса.
Поэтому ниже мы проанализируем различные случаи аномального переохлаждения.
* Значения температур здесь и далее приводятся в градусах Цельсия, а разности температур – в Кельвинах. Напом-
ним, что 1 Кельвин численно равен 1°С, а t(°С) = Т(K) – 273,16
Пособие для ремонтника
| 2. КОНДЕНСАТОРЫ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ. 2.1. НОРМАЛЬНАЯ РАБОТА |
Рассмотрим схему на рис. 2.1, представляющую конденсатор воздушного охлаждения при нормальной работе в разрезе. Допустим, что в конденсатор поступает хладагент R22.
Точка А. Пары R22, перегретые до температуры около 70°С, покидают нагнетающий патрубок компрессора и попадают в конденсатор при давлении около 14 бар.
Линия А-В. Перегрев паров снижается при постоянном давлении.
Точка В. Появляются первые капли жидкости R22. Температура равна 38°С, давление по-прежнему около 14 бар.
Линия В-С. Молекулы газа продолжают конденсироваться. Появляется все больше и больше жидкости, остается все меньше и меньше паров.
Давление и температура остаются постоянными (14 бар и 38°С) в соответствии с соотношением «давление-температура» для R22.
Точка С. Последние молекулы газа конденсируются при температуре 38°С, кроме жидкости в контуре ничего нет. Температура и давление остаются постоянными, составляя около 38°С и 14 бар соответственно.
Линия C-D. Весь хладагент сконденсировался, жидкость под действием воздуха, охлаждающего конденсатор с помощью вентилятора, продолжает охлаждаться.
Точка D. R22 на выходе из конденсатора только в жидкой фазе. Давление, по-прежнему около 14 бар, но температура жидкости понизилась примерно до 32°С.
Поведение смесевых хладагентов типа гидрохлорфторугперодов (ГХФУ) с большим температурным глайдом см. в пункте Б раздела 58.
Поведение хладагентов типа гидрофторуглеродов (ГФУ), например, R407C и R410A см. в разделе 102.
Изменение фазового состояния R22 в конденсаторе можно представить следующим образом (см. рис. 2.2).
От А до В. Снижение перегрева паров R22 от 70 до 38°С (зона А-В является зоной снятия перегрева в конденсаторе).
В точке В появляются первые капли жидкости R22.
От В до С. Конденсация R22 при 38 °С и 14 барах (зона В-С является зоной конденсации в конденсаторе).
В точке С сконденсировалась последняя молекула пара.
От С до D. Переохлаждение жидкого R22 от 38 до 32°С (зона C-D является зоной переохлаждения жидкого R22 в конденсаторе).
В течение всего этого процесса давление остается постоянным, равным показанию манометра ВД (в нашем случае 14 бар).
Рассмотрим теперь, как ведет себя при этом охлаждающий воздух (см. рис. 2.3).
Наружный воздух, который охлаждает конденсатор и поступает на вход с температурой 25°С, нагревается до 31 °С, отбирая тепло, выделяемое хладагентом.
Мы можем представить изменения температуры охлаждающего воздуха при его прохождении через конденсатор и температуру конденсатора в виде графика (см. рис. 2.4) где:
А6 (читается: дельта тэта) разность (перепад) температур.
Понятие полного температурного напора очень важно, так как для данного конденсатора эта величина остается почти постоянной.
Используя величины, приведенные в вышеизложенном примере, можно говорить, что для температуры наружного воздуха на входе в конденсатор, равной 30°С (то есть tae = 30°С), температура конденсации tk должна быть равна:
tae + Дбполн = 30 + 13 = 43°С,
что будет соответствовать показанию манометра ВД около 15,5 бар для R22; 10,1 бар для R134a и 18,5 бар для R404A.
Заметим, что рекомендуемые значения А6 для конденсаторов с воздушным охлаждением одинаково справедливы как для торгового холодильного оборудования, так и для установок искусственного климата.
| 2.2. ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕ В КОНДЕНСАТОРАХ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ |
Одной из наиболее важных характеристик при работе холодильного контура, вне всякого сомнения, является степень переохлаждения жидкости на выходе из конденсатора.
Переохлаждением жидкости будем называть разность между температурой конденсации жидкости при данном давлении и температурой самой жидкости при этом же давлении.
Мы знаем, что температура конденсации воды при атмосферном давлении равна 100°С. Следовательно, когда вы выпиваете стакан воды, имеющий температуру 20°С, с позиции теплофизики вы пьете воду, переохлажденную на 80 К!
В конденсаторе переохлаждение определяется как разность между температурой конденсации (считывается с манометра ВД) и температурой жидкости, измеряемой на выходе из конденсатора (или в ресивере).
В примере, приведенном на рис. 2.5, переохлаждение П/О = 38 — 32 = 6 К.
Нормальная величина переохлаждения хладагента в конденсаторах с воздушным охлаждением находится, как правило, в диапазоне от 4 до 7 К.
Когда величина переохлаждения выходит за пределы обычного диапазона температур, это часто указывает на аномальное течение рабочего процесса.
Поэтому ниже мы проанализируем различные случаи аномального переохлаждения.
*Значения температур здесь и далее приводятся в градусах Цельсия, а разности температур — в Кельвинах. Напомним, что 1 Кельвин численно равен 1°С, a t(°C) = Т(К) — 273,16 (прим. ред.).
| 2.3. АНАЛИЗ СЛУЧАЕВ АНОМАЛЬНОГО ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЯ. |
Одна из самых больших сложностей в работе ремонтника заключается в том, что он не может видеть процессов, происходящих внутри трубопроводов и в холодильном контуре. Тем не менее, измерение величины переохлаждения может позволить получить относительно точную картину поведения хладагента внутри контура.
Заметим, что большинство конструкторов выбирают размеры конденсаторов с воздушным охлаждением таким образом, чтобы обеспечить переохлаждение на выходе из конденсатора в диапазоне от 4 до 7 К. Рассмотрим, что происходит в конденсаторе, если величина переохлаждения выходит за пределы этого диапазона.
А) Пониженное переохлаждение (как правило, меньше 4 К).
На рис. 2.6 приведено различие в состоянии хладагента внутри конденсатора при нормальном и аномальном переохлаждении.
Температура в точках tB = tc = tE = 38°С = температуре конденсации tK. Замер температуры в точке D дает значение tD = 35 °С, переохлаждение 3 К.
Пояснение. Когда холодильный контур работает нормально, последние молекулы пара конденсируются в точке С. Далее жидкость продолжает охлаждаться и трубопровод по всей длине (зона C-D) заполняется жидкой фазой, что позволяет добиваться нормальной величины переохлаждения (например, 6 К).
В случае нехватки хладагента в конденсаторе, зона C-D залита жидкостью не полностью, имеется только небольшой участок этой зоны, полностью занятый жидкостью (зона E-D), и его длины недостаточно, чтобы обеспечить нормальное переохлаждение.
В результате, при измерении переохлаждения в точке D, вы обязательно получите его значение ниже нормального (в примере на рис. 2.6 — 3 К).
И чем меньше будет хладагента в установке, тем меньше будет его жидкой фазы на выходе из конденсатора и тем меньше будет его степень переохлаждения.
В пределе, при значительной нехватке хладагента в контуре холодильной установки, на выходе из конденсатора будет находиться парожидкостная смесь, температура которой будет равна температуре конденсации, то есть переохлаяедение будет равно О К (см. рис. 2.7).
Таким образом, недостаточная заправка хладагента всегда приводит к уменьшению переохлаждения.
Отсюда следует, что грамотный ремонтник не будет без оглядки добавлять хладагент в установку, не убедившись в отсутствии утечек и не удостоверившись, что переохлаждение аномально низко!
Отметим, что по мере дозаправки хладагента в контур, уровень жидкости в нижней части конденсатора будет повышаться, вызывая увеличение переохлаждения.
Перейдем теперь к рассмотрению противоположного явления, то есть слишком большого переохлаждения.
Б) Повышенное переохлаждение (как правило, больше 7 к).
Пояснение. Выше мы убедились, что недостаток хладагента в контуре приводит к уменьшению переохлаждения. С другой стороны, чрезмерное количество хладагента будет накапливаться в нижней части конденсатора.
В этом случае длина зоны конденсатора, полностью залитая жидкостью, увеличивается и может занимать весь участок E-D. Количество жидкости, находящееся в контакте с охлаждающим воздухом, возрастает и величина переохлаждения, следовательно, тоже становится больше (в примере на рис. 2.8 П/О = 9 К).
В заключение укажем, что измерения величины переохлаждения являются идеальными для диагностики процесса функционирования классической холодильной установки.
В ходе детального анализа типовых неисправностей мы увидим как в каждом конкретном случае безошибочно интерпретировать данные этих измерений.
Слишком малое переохлаждение (менее 4 К) свидетельствует о недостатке хладагента в конденсаторе. Повышенное переохлаждение (более 7 К) указывает на избыток хладагента в конденсаторе.
Выберите из 4-х вариантов конструкций конденсатора с воздушным охлаждением, представленных на рис. 2.9, тот, который, по вашему мнению, является наилучшим. Объясните почему?
| Решение |
Под действием силы тяжести жидкость накапливается в нижней части конденсатора, поэтому вход паров в конденсатор всегда должен располагаться сверху. Следовательно, варианты 2 и 4 по меньшей мере представляют собой странное решение, которое не будет работоспособным.
Разница между вариантами 1 и 3 заключается, главным образом, в температуре воздуха, который обдувает зону переохлаждения. В 1-м варианте воздух, который обеспечивает переохлаждение, поступает в зону переохлаждения уже подогретым, поскольку он прошел через конденсатор. Наиболее удачной следует считать конструкцию 3-го варианта, так как в ней реализован теплообмен между хладагентом и воздухом по принципу противотока.
Этот вариант имеет наилучшие характеристики теплообмена и конструкции установки в целом.
Подумайте об этом, если вы еще не решили, какое направление прохождения охлаждающего воздуха (или воды) через конденсатор вам выбрать.
Что такое переохлаждение в холодильной технике
ЦИКЛ С ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕМ ХОЛОДИЛЬНОГО АГЕНТА
Большинство современных установок для увеличения ε работает
с переохлаждением холодильного агента.
Переохлаждение заключается в том, что образующая при
конденсации холодильного агента
жидкость охлаждается без изменения
давления на несколько градусов ниже
давлению насыщенных паров в
линией 3′-3 (рис.6), практически
совпадающей с левой пограничной
кривой, так как для большинства холодильных агентов изобары
жидкого состояния вещества совпадают с левой пограничной
кривой. Конечная температура холодильного агента при
переохлаждении (в точке 3) называется температурой
переохлаждения и обозначается буквой t
. С этой температурой
холодильный агент поступает к регулирующему вентилю.
В регулирующем вентиле процесс дросселирования при работе с
переохлаждением протекает по изоэнтальпе 3-4, соответствующей
меньшему значению энтальпии, чем в цикле без переохлаждения.
Точка 4, соответствующая состоянию холодильного агента в конце
процесса дросселирования, расположена на изобаре кипения
значительно ближе к кривой жидкости (х=0), чем точка 4′. В связи с
этим процесс кипения в испарителе изображается отрезком 4-1′,
благодаря чему холодопроизводительность каждого килограмма
холодильного агента возрастает на величину ∆q
диаграмме пл. d-4-4′-a (горизонтальная штриховка), т.е. выражается
уже не величиной q
=пл.a-4′-1′-b-a, а величиной q
1′-b-d. Затрачиваемая же в компрессоре работа сжатия l остается
без изменения и графически изображается, как и в цикле без
переохлаждения, пл.1′-2′-3′-с-1′. Таким образом, переохлаждение
холодопроизводительности машины без увеличения затраты