Переохлаждение в конденсаторах с воздушным охлаждением

Онлайн-консультация

Настройка системы по переохлаждению в конденсаторе

Добрый день, читал версию про контроль и дозаправку фреона в реф установку по переохлаждению фреона в конденсаторе,т.е. разница температур конденсации(берем по давлению нагнетания компрессора) и температурой жидкого фреона на выходе из конденсатора(по термометру). Пишут что разница должа быть 10-12 С, так ли это для всех типов установок и под разные фреоны или только в частном случае(например на 404А). и если разница меньше — то дозаправить, если больше то спустить фреон. пишут что метод очень точен. Очень интересует ваше мнение,тк хочу свою авто-реф установку дозаправлять таким способом.Спасибо за ответ заранее!

06 02 2013 // Антон Егоров

Ответ:

Да, вполне допустимый способ определения необходимого кол-ва фреона в контуре. Но только переохлаждение в конденсаторе 10..12К м.б. для бытовых холодильников и приемлимо, а для больших хол. установок многовато.

Лучше контролировать заправку по виду потока фреона в жидкостной линии (отсутствие пузырей и пены) и перегреву всасывамых паров — д.б. не меньше 7К (если все компоненты контура подобраны правильно!).

Re (1): Настройка системы по переохлаждению в конденсаторе

Спасибо за ответ, только как применить перегрев если после него стоит теплообменник жидкой и газообразной линии, по опыту работы с рефконтейнерами могу только сказать что перегрев 5-10К точен между температурой испарения и на выходе из испарителя, а на входе в компрессор уже перегрев достигает 25-30К, особенно для установок работающих на -20 С. как тогда быть с перегревом? с переохлаждением более менее ясно в идеале 6-8К, и система работает ок. Спасибо за ответ

08 02 2013 // Антон Егоров

Ответ:

См. инфу в ответах на вопросы

Как добиться величиры перегрева 5-8 градусов Цельсия.

подскажите пожайлуста!как правильно мерить перегрев и чем?

Re (2): Настройка системы по переохлаждению в конденсаторе

Спасибо, скачал, буду разбираться, постараюсь сделать данную книгу букварем по холодильному оборудованию.

11 02 2013 // Антон Егоров

Ответ:

масло не возвращается в картер

Добрый день! Я работаю механиком на судне. У нас установлены два реф.компрессора BITZER 2N.2Y они работают на одну систему(мясная камера,рыбная,овощная и молочная) при работе 1-го компрессора масло через сепаратор возвращается обратно в картер независимо от нагрузки компрессора,т.е. он работает нормально без каких либо замечаний. Но когда переходишь на 2-ой компрессор, через три дня уровень в картере постепенно падает,и уже через неделю уровень на минимуме. 2-ой компрессор работает без вибрации,без шумно,посторонних стуков не наблюдалось, давление нагнетания и давление всасывания такие же как и на первом компрессоре при разных нагрузках,но масло не возвращается,был заменён сепаратор,проблема осталась. при переходе обратно на 1-ый компрессор масло возвращается к нему в картер и переполняется. т.е.первый высасывает всё масло из системы,которое скопилось от второго компрессора. Подскажите пожалуйста в чём может быть причина? компрессоры новые 1000 часов работы. собирались в китайской верфи.

14 05 2015 // Иван

Ответ:

См. инфу в ответе на вопрос Компрессор «кушает масло» и Возврат масла, а также на другие по этой же теме.

Принципы работы холодильной машины

Возврат и оплата товара

Подробнее об оплате товара, гарантиях и возврате товара, почитайте по ссылке.

Телефоны

(057) 756-56-13
(057) 755-95-00
(097) 158-31-10 Богдан
(050) 024-88-85 Богдан

(098) 817-62-58 Сергей

Обратный звонок

Принципы работы холодильной машины

Основные понятия, связанные с работой холодильной машины

Охлаждение в кондиционерах производится за счет поглощения тепла при кипении жидкости. Когда мы говорим о кипящей жидкости, мы, естественно, думаем, что она горячая. Однако это не совсем верно.

Во-первых, температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения, и наоборот: чем ниже давление, тем ниже температура кипения. При нормальном атмосферном давлении, равном 760 мм рт.ст. (1 атм), вода кипит при плюс 100°С, но если давление пониженное, как например в горах на высоте 7000-8000 м, вода начнет кипеть уже при температуре плюс 40-60°С.

Во-вторых, при одинаковых условиях разные жидкости имеют различные температуры кипения.

Например, фреон R-22, широко используемый в холодильной технике, при нормальном атмосферном давлении имеет температуру кипения минус 4°,8°С.

Если жидкий фреон находится в открытом сосуде, то есть при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он немедленно вскипает, поглощая при этом большое количество тепла из окружающей среды или любого материала, с которым находится в контакте. В холодильной машине фреон кипит не в открытом сосуде, а в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя фреон активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребренную поверхность трубок.

Рассмотрим процесс конденсации паров жидкости на примере фреона R-22. Температура конденсации паров фреона, так же, как и температура кипения, зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура конденсации. Так, например, конденсация паров фреона R-22 при давлении 23 атм начинается уже при температуре плюс 55°С. Процесс конденсации фреоновых паров, как и любой другой жидкости, сопровождается выделением большого количества тепла в окружающую среду или, применительно к холодильной машине, передачей этого тепла потоку воздуха или жидкости в специальном теплообменнике, называемом конденсатором.

Естественно, чтобы процесс кипения фреона в испарителе и охлаждения воздуха, а также процесс конденсации и отвод тепла в конденсаторе были непрерывными, необходимо постоянно «подливать» в испаритель жидкий фреон, а в конденсатор постоянно подавать пары фреона. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине.

Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (капиллярная трубка), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор. Кроме обеспечения циркуляции, компрессор поддерживает в конденсаторе (на линии нагнетания) высокое давление порядка 20-23 атм.

Теперь, когда рассмотрены основные понятия, связанные с работой холодильной машины, перейдем к более подробному рассмотрению схемы компрессионного цикла охлаждения, конструктивному исполнению и функциональному назначению отдельных узлов и элементов.

Схема компрессионного цикла охлаждения

Кондиционер — это та же холодильная машина, предназначенная для тепловлажностной обработки воздушного потока. Кроме того, кондиционер обладает существенно большими возможностями, более сложной конструкцией и многочисленными дополнительными опциями. Обработка воздуха предполагает придание ему определенных кондиций, таких как температура и влажность, а также направление движения и подвижность (скорость движения). Остановимся на принципе работы и физических процессах, происходящих в холодильной машине (кондиционере). Охлаждение в кондиционере обеспечивается непрерывной циркуляцией, кипением и конденсацией хладагента в замкнутой системе. Кипение хладагента происходит при низком давлении и низкой температуре, а конденсация — при высоком давлении и высокой температуре. Принципиальная схема компрессионного цикла охлаждения показана на рис. 1.

Начнем рассмотрение работы цикла с выхода испарителя (участок 1-1). Здесь хладагент находится в парообразном состоянии с низким давлением и температурой.

Парообразный хладагент всасывается компрессором, который повышает его давление до 15-25 атм и температуру до плюс 70-90°С (участок 2-2).

Далее в конденсаторе горячий парообразный хладагент охлаждается и конденсируется, то есть переходит в жидкую фазу. Конденсатор может быть либо с воздушным, либо с водяным охлаждением в зависимости от типа холодильной системы.

На выходе из конденсатора (точка 3) хладагент находится в жидком состоянии при высоком давлении. Размеры конденсатора выбираются таким образом, чтобы газ полностью сконденсировался внутри конденсатора. Поэтому температура жидкости на выходе из конденсатора оказывается несколько ниже температуры конденсации. Переохлаждение в конденсаторах с воздушным охлаждением обычно составляет примерно плюс 4-7°С.

При этом температура конденсации примерно на 10-20°С выше температуры атмосферного воздуха.

Затем хладагент в жидкой фазе при высокой температуре и давлении поступает в регулятор потока, где давление смеси резко уменьшается, часть жидкости при этом может испариться, переходя в парообразную фазу. Таким образом, в испаритель попадает смесь пара и жидкости (точка 4).

Жидкость кипит в испарителе, отбирая тепло от окружающего воздуха, и вновь переходит в парообразное состояние.

Размеры испарителя выбираются таким образом, чтобы жидкость полностью испарилась внутри испарителя. Поэтому температура пара на выходе из испарителя оказывается выше температуры кипения, происходит так называемый перегрев хладагента в испарителе. В этом случае даже самые маленькие капельки хладагента испаряются и в компрессор не попадает жидкость. Следует отметить, что в случае попадания жидкого хладагента в компрессор, так называемого «гидравлического удара», возможны повреждения и поломки клапанов и других деталей компрессора.

Перегретый пар выходит из испарителя (точка 1), и цикл возобновляется.

Таким образом, хладагент постоянно циркулирует по замкнутому контуру, меняя свое агрегатное состояние с жидкого на парообразное и наоборот.

Все компрессионные циклы холодильных машин включают два определенных уровня давления. Граница между ними проходит через нагнетательный клапан на выходе компрессора с одной стороны и выход из регулятора потока (из капиллярной трубки) с другой стороны.

Нагнетательный клапан компрессора и выходное отверстие регулятора потока являются разделительными точками между сторонами высокого и низкого давлений в холодильной машине.

На стороне высокого давления находятся все элементы, работающие при давлении конденсации.

На стороне низкого давления находятся все элементы, работающие при давлении испарения.

Несмотря на то, что существует много типов компрессионных холодильных машин, принципиальная схема цикла в них практически одинакова.

Теоретический и реальный цикл охлаждения.

Цикл охлаждения можно представить графически в виде диаграммы зависимости абсолютного давления и теплосодержания (энтальпии). На диаграмме (рис. 2) представлена характерная кривая отображающая процесс насыщения хладагента.

Левая часть кривой соответствует состоянию насыщенной жидкости, правая часть — состоянию насыщенного пара. Две кривые соединяются в центре в так называемой «критической точке», где хладагент может находиться как в жидком, так и в парообразном состоянии. Зоны слева и справа от кривой соответствуют переохлажденной жидкости и перегретому пару. Внутри кривой линии помещается зона, соответствующая состоянию смеси жидкости и пара.

Рассмотрим схему теоретического (идеального) цикла охлаждения с тем, чтобы лучше понять действующие факторы (рис. 3).

Рассмотрим наиболее характерные процессы, происходящие в компрессионном цикле охлаждения.

Сжатие пара в компрессоре.

Холодный парообразный насыщенный хладагент поступает в компрессор (точка С`). В процессе сжатия повышаются его давление и температура (точка D). Теплосодержание также повышается на величину, определяемую отрезком НС`-HD, то есть проекцией линии C`-D на горизонтальную ось.

Конденсация.

В конце цикла сжатия (точка D) горячий пар поступает в конденсатор, где начинается его конденсация и переход из состояния горячего пара в состояние горячей жидкости. Этот переход в новое состояние происходит при неизменных давлении и температуре. Следует отметить, что, хотя температура смеси остается практически неизменной, теплосодержание уменьшается за счет отвода тепла от конденсатора и превращения пара в жидкость, поэтому он отображается на диаграмме в виде прямой, параллельной горизонтальной оси.

Характеристика воздушного конденсатора

Одним из основных узлов холодильного и климатического оборудования является воздушный конденсатор. Он необходим для передачи тепловой энергии хладагентом окружающей среде.

Воздушный конденсатор — теплообменный прибор

Назначение оборудования

Конденсатор – это теплообменник, который в зависимости от своей конструкции может передавать тепловую энергию определенному веществу. Часто такими веществами являются воздух или вода. Основная сфера наличия такого теплообменника – холодильное оборудование. Использование движения холодильного агента для передачи тепловой энергии окружающей среде позволяет повысить производительность всего оборудования более чем на 30%.

Всего существует 2 типа таких теплообменников – воздушные конденсаторы с воздушным или водяным охлаждением. Наиболее распространены машины первого типа. Их использование эффективно в холодильных машинах малой и средней мощности. Вторые же системы также эффективны, но их использование может иметь недостаток. Из-за высокого показателя жесткости воды на внутренних стенках теплообменника может образовываться осадок, который негативно влияет на теплопередачу.

Воздушный конденсатор с водяным охлаждением

Устройства воздушного охлаждения

Воздушный конденсатор водяного охлаждения состоит из нескольких узлов. В его конструкцию входят:

• теплообменник;
• вентилятор;
• электродвигатель.

Для изготовления теплообменника часто используют металлические трубки диаметром в 6 или 19 мм. Благоприятно воздействует на работу системы их оребрение с шагом в 1,5–3 мм. В качестве основного материала используется медь, которой свойственны высокие показатели теплопроводности. Оребрение же – алюминиевое.

Конструкция ребер может быть разной. Точная модель определяется целевым использованием теплообменника. Жесткий профиль из алюминия с просечкой или выступом будет способствовать повышению движения потока воздуха вблизи самого ребра.

И также свои особенности имеет движение воздуха в теплообменнике. Наиболее распространенный агент фреон поступает в систему сверху, где начинает интенсивно охлаждаться, растекаясь вниз. Заняв 90% полезной площади теплообменника, фреон достигает привычной нормы температур.

Устройства водяного охлаждения

Воздушный конденсатор, в котором используется водяное охлаждение, имеет несколько разновидностей. Такое оборудование может быть:

• кожухотрубным;
• исполнено по типу «труба в трубе»;
• пластинчатым.

Кожухотрубные – наиболее мощные. Их используют в холодильных машинах большой и средней мощности. Остальные же типы предназначаются для маломощного и среднемощного оборудования.

Кожухотрубные

Конструктивно такие воздушные конденсаторы представляют собой цилиндрический кожух с приваренными к нему решетками по краям. Такие решетки делают из труб, которые и задействуются при водяном охлаждении. В сам же кожух подается газообразный холодильный агент, омывающий все расположенные в нем трубы с внешней стороны. Сам же агент охлаждается, соприкасаясь с этими трубами.

В таких системах часто используют воду обратного водоснабжения. Температурный показатель конденсации на 5°С выше температуры воды на выходе. А для того чтобы передать 1 кВт тепловой энергии, расход жидкости будет равен 165–170 л/ч.

Устройство конденсатора с водяным охлаждением

Труба в трубе

Такая система выполнена в виде спиралевидной трубы, внутри которой расположена еще одна труба, но меньшего диаметра. Холодильный агент заполняет пространство одной трубы, а вода – другой. Наиболее распространенные материалы в таких конденсаторах – медь и сталь. Для эффективности передачи тепла может использоваться оребрение. Работа же такого теплообменника состоит в противоположном направлении движения веществ.

Пластинчатые

Такой теплообменник состоит из двух расположенных «елочкой» стальных пластин, между которыми располагаются независимые контуры циркуляции холодильного агента и охлаждающей жидкости.

Как и в случае с системой «труба в трубе», работа пластинчатого типа оборудования обеспечивается движением холодильного агента и воды в противоположных направлениях.

Благодаря простой конструкции, минимальным размерам теплообменника и небольшому объему холодильного агента пластинчатые конденсаторы чаще находят применение в холодильном оборудовании малой и средней мощности. Важно и то, что такие системы могут использоваться и в качестве испарителей.

Заключение

Существует две разновидности воздушных конденсаторов – с водяным и воздушным охлаждением. Их использование в холодильном оборудовании позволяет повысить эффективность работы на 30–35%.

Единственная проблема, которая может возникать в ходе использования теплообменников – это загрязнение труб. Из-за жесткости воды происходит отложения осадка в полости теплообменника, что может повлиять на энергоемкость процесса и снижение теплопередачи.

Переохлаждение в конденсаторах с воздушным охлаждением

НОРД. Торговое холодильное и морозильное оборудование -> Статьи -> 13.03.2012 — Переохлаждение в холодильных установках

Переохлаждение жидкого хладагента после конденсатора – существенный способ увеличения холодопроизводительности холодильной установки. Понижение температуры переохлаждаемого хладагента на один градус соответствует повышению производительности нормально функционирующей холодильной установки примерно на 1% при том же уровне энергопотребления. Эффект достигается за счёт уменьшения при переохлаждении доли пара в парожидкостной смеси, которой является сконденсированный хладагент, поступающий к ТРВ испарителя даже из ресивера.

В низкотемпературных холодильных установках применение переохлаждения особенно эффективно. В них переохлаждение сконденсированного хладагента до значительных отрицательных температур позволяет увеличивать холодопроизводительность установки более чем в 1,5 раза.

В зависимости от размеров и конструкции холодильных установок реализовать этот фактор можно в дополнительном теплообменнике, устанавливаемом на жидкостной линии между ресивером и ТРВ испарителя, различными способами.

Переохлаждение хладагента за счёт внешних источников холода

• в водяном теплообменнике за счёт использования доступных источников очень холодной воды
• в воздушных теплообменниках в холодное время года
• в дополнительном теплообменнике холодными парами от внешней/вспомогательной холодильной установки

Переохлаждение за счёт внутренних ресурсов холодильной установки

• в теплообменнике — переохладителе за счёт расширения части фреона, циркулирующего в основном холодильном контуре — реализуется в установках с двухступенчатым сжатием и в сателлитных системах, а также в установках с винтовыми, поршневыми и спиральными компрессорами, имеющими промежуточные порты всасывания
• в регенеративных теплообменниках холодными парами, всасываемыми в компрессор из основного испарителя — реализуется в установках, работающих на хладагентах с низким значением показателя адиабаты, главным образом HFC (ГФУ) и HFO (ГФО)

истемы переохлаждения, использующие внешние источники холода всё ещё довольно редко применяются на практике. Переохлаждение от источников холодной воды применяется, как правило, в тепловых насосах – водонагревательных установках, а также в средне- и высокотемпературных установках, где в непосредственной близости от них есть источник прохладной воды — используемые артезианские скважины, естественные водоёмы для судовых установок и т.д. Переохлаждение от внешних дополнительных холодильных машин реализуется крайне редко и только в очень больших установках промышленного холода.

Переохлаждение в воздушных теплообменниках применяется тоже весьма нечасто, так как эта опция холодильных установок пока малопонятна и непривычна для российских холодильщиков. Кроме того, проектировщиков смущают сезонные колебания значений повышения холодопроизводительности установок от применения в них воздушных переохладителей.

Системы переохлаждения, использующие внутренние ресурсы широко применяются в современных холодильных установках, причём с компрессорами практически всех типов. В установках с винтовыми и двухступенчатыми поршневыми компрессорами применение переохлаждения уверенно доминирует, так как возможность обеспечивать всасывание паров с промежуточным давлением реализована непосредственно в конструкции этих типов компрессоров.

Главной задачей, стоящей в настоящее время перед производителями холодильных и климатических установок различного назначения, является повышение производительности и эффективности входящих в них компрессоров и теплообменного оборудования. Эта идея не потеряла своей актуальности за всё время развития холодильного оборудования с момента зарождения этой отрасли промышленности до наших дней. Сегодня, когда стоимость энергоресурсов, а также размер парка эксплуатируемого и вводимого в эксплуатацию холодильного оборудования достигли таких впечатляющих высот, повышение эффективности систем производящих и потребляющих холод стало актуальной мировой проблемой. С учётом того, что проблема эта носит комплексный характер, действующие законодательства большинства европейских государств стимулируют разработчиков холодильных систем на повышение их эффективности и производительности.