(495) 984-74-92
(495) 226-51-87
info@xiron.ru
Главная
Техническая информация
Ремонт, настройка холодильного оборудования
Внезапное вскипание хладагента в жидкостной магистрали


Внезапное вскипание хладагента в жидкостной магистрали

Прежде чем изучать неисправности, связанные с преждевременным дросселированием, отметим, что в данном разделе рассматривается малоизвестное явление — внезапное вскипание хладагента в жидкостной магистрали.

Напомним, что масло, используемое в холодильных установках в паровой фазе, плохо смешивается с хладагентом. В виду этого необходимо тщательно выбирать и прокладывать трубопроводы всасывания и нагнетания, для того чтобы масло, выводимое из компрессора, беспрепятственно могло в него возвращаться по всасывающей магистрали.

Вместе с этим данное масло хорошо взаимодействует с жидким хладагентом и беспрепятственно попадает в конденсатор и жидкостную магистраль, даже в случае, когда скорость смеси небольшая и трубопроводы размещены в нижней части установки.

В установках, в которых конденсатор расположен далеко от испарителя, а жидкостная линия имеет неудачную конструкцию и отсутствует опасность проблем с возвратом масла, потери давления в данной линии остаются существенными и могут привести к внезапному вскипанию хладагента.

Выбираем длину и диаметр жидкостной линии

Перемещение хладагента по трубопроводу неким образом схоже с протеканием тока по проводнику (рис.18.1). Протекание тока не проходит беспрепятственно. Ему оказывает сопротивление проводник и в результате возникает разность потенциалов (снижается напряжение ΔU) по длине проводника. Его величина зависит от длины, площади поперечного сечения, материала проводника.

Выбираем длину и диаметр жидкостной линии

Аналогичная ситуация происходит во время перемещения хладагента по трубопроводу. Образуется сопротивление, снижающее давление ΔР, величина которого зависит от типа и скорости жидкости, а также от длины трубопровода, площади его поперечного сечения и шероховатости стенок.

Таким образом, получается, что в случае с электрическим проводом разность потенциалов ΔU возрастает при увеличении силы тока и длины проводника и уменьшении площади поперечного сечения. В холодильном трубопроводе перепад давления ΔР возрастает при увеличении скорости жидкости и длины участка трубопровода, а площадь поперечного сечения снижается.

Выбираем длину и диаметр жидкостной линии

Длина и площадь сечения являются ключевыми факторами, влияющими на потери давления в трубопроводе ΔР. Поэтому при выборе жидкостной линии большой длины необходимо их учитывать во избежание больших потерь и предотвращения внезапного вскипания жидкости.

Рассмотрим пример, в котором изображено вскипание, связанное с неправильным подбором трубопровода.

При нагнетании компрессором перегретых паров R22 в конденсатор, температура жидкого хладагента составляет 44 С. На данном участке конденсации, давление будет равняться 15,9 бар. После того как последняя молекула пара сконденсировалась (температура 44 С), жидкость продолжает охлаждаться воздухом, продуваемым через конденсатор. На выходе ее температура составляет 40 С (переохлаждение 4 К).

Согласно таблице состояния насыщенного пара для R22 получаем равновесие между паром и жидкостью при температуре 40 С и давлении 14,3 бар. Выходит, что в случае снижения давления, установленного для температуры 40 С и давления в 14,3 бар, равновесие нарушится и жидкость начнет кипеть еще задолго до входа в ТРВ (эффект внезапного вскипания).

В рассмотренном примере (рис.18.3) площадь сечения жидкостной магистрали слишком мала, потери давления большие, и в местах, где давление упало ниже 14,3 бар, происходит вскипание.

Выбираем длину и диаметр жидкостной линии

Потери давления на местных сопротивлениях

В качестве жидкостных магистралей используются трубопроводы, потери давления в которых в основном зависят от диаметра, шероховатости стенок и длины трубопровода. Но падение давления также возникает и при прохождении жидкого хладагента через местные сопротивления. Это могут быть любые элементы холодильного контура: теплообменник, вентиль, фильтр-осушитель и др.

Потери давления на местных сопротивлениях

Неправильный подбор элементов холодильного контура может стать причиной потери давления, которые приведут к вскипанию жидкости.

Изменения уровня жидкостной линии

В открытом сосуде давление жидкости в любой точке зависит от плотности? данной жидкости и высоты столба h над ней.

Р= ω * h

На представленной схеме (рис.18.5) давление Р2 больше, чем Р1, поскольку точка 2 находится глубже точки 1.

Изменения уровня жидкостной линии

Давление столба жидкости, в нижней точке, взятого при комнатной температуре (ω зависит от температуры) составит 1,3 бара для ртути, 0,1 бара для воды, 0,12 для жидкого R22 и 0,13 бар для жидкого R12.

Если разность уровня между размещенным вверху испарителем и жидкостным ресивером, расположенным внизу, значительная, то потери давления станут причиной вскипания жидкости в одной из верхних точек.

Для большей наглядности, рассмотрим пример (рис.18.6), где столб жидкого R22 высотой 1 м создает давление 0,12 бар. В представленной установке жидкостной ресивер располагается ниже испарителя. Содержащийся в ней R22 находится под давлением 15,9 бар и температуре 40 С, а переохлаждение составляет 4 К. В нижней точке А давление равняется 15,9 бар, но чем выше подняться по трубопроводу, тем сильнее будут потери давления в жидкости.

Изменения уровня жидкостной линии

В следующей точке В, которая расположилась на 6,5 м выше точки А, давление снизится на 0,12х6,5=0,8 бар и показания манометра составят 15,9-0,8=15,1 бар. В точке С, которая расположена на 6,5 м выше точки В, давление также снизится на 0,8 бар и показания манометра составят 15,1-0,8=14,3 бар.

Поскольку давление в 14,3 бара является равновесным давлением между жидкостью и паром для R22 и температуры 40 С, то из этого напрашивается вывод, что вскипание может произойти выше точки С, как только давление опустится ниже 14,3 бара.

Если переохлаждение составит 2К (температура жидкости в ресивере 42 С), то вскипание произойдет выше точки В, с условием что давление в трубопроводе станет меньше 15,1 бара. В очередной раз мы можем убедиться в том, что риск внезапного вскипания увеличивается, когда величина переохлаждения уменьшается.

Снижение давления в жидкостной линии. Подведение итогов

Рассмотренные нами примеры позволяют сделать вывод, что снижение давления в жидкостных магистралях вызваны двумя факторами:
  • динамические потери давления ΔP, вызванные сопротивлениями элементов контура и длинами трубопроводов;
  • статические потери давления, которые зависят от высоты столба жидкости и не зависят от состояния жидкости (жидкость движется или стоит), а зависят от плотности и высоты столба жидкости.
В электрической цепи общее количество сопротивлений определяется их суммой отдельных сопротивлений. Аналогичная ситуация происходит в жидкостной магистрали, где общие потери давления равны сумме динамических и статических потерь давлений.

Необходимым условием стабильной работы любого типа установок является поддержание хорошего переохлаждения.

В тех случая, когда потери давления слишком большие (много местных сопротивлений, большая длина жидкостной магистрали и пр.) переохлаждение становится основной причиной, которая препятствует возникновению внезапного вскипания жидкости. Но когда переохлаждение достаточно большое, то уменьшается давление на входе в ТРВ и снижается производительность. Поэтому когда в жидкостной магистрали имеются большие потери давления, необходимо учитывать данную особенность при выборе ТРВ, поскольку работа такой установки будет отличаться низкой производительностью.

 

"Добавить комментарий"

<< Особенности работы установок с предохранительным клапаном   Преждевременное дросселирование хладагента. Проявления на жидкостной магистрали >>

 

Menu