Конденсаторы воздушного охлаждения

Стабильная работа

В точке А пары R22, имеющие температуру 70 С, переходят из нагнетающего патрубка компрессора в конденсатор (давление 14 бар). На промежутке А-В перегрев снижается и в точке В появляются первые капли жидкости хладагента (температура 38 С) при прежнем давлении. На промежутке В-С по-прежнему наблюдается конденсация молекул газа, но паров становится меньше и появляется больше жидкости. Давление и температура остаются прежними. В точке С конденсируются последние молекулы газа и кроме жидкости в контуре ничего нет. Температура и давление остаются прежними (38 С и 14 бар соответственно). На промежутке С-D хладагент полностью сконденсировался и жидкость продолжает охлаждаться, поскольку поддается действию воздуха, нагнетаемого вентилятором, который охлаждает конденсатор. На выходе из конденсатора (точка D) R22 находится в жидкой фазе. Температура снизилась до 32 С и давление сохранилось на уровне 14 бар.

Промежуток А-В является зоной снятия перегрева в конденсаторе. Температура хладагента снижается с 70 до 38 С. В точке В наблюдается появление первых капель R22. Промежуток В-С считается зоной конденсации. Температура R22 остается на уровне 38 С при давлении 14 бар. Последним пределом конденсации является точка С. На следующем промежутке С-D R22 снижается с 38 до 32 С – зона переохлаждения хладагента в конденсаторе.

На протяжении всего процесса перемещения R22 показатель манометра остается постоянным – на уровне 14 бар.

Воздух, нагнетаемый вентилятором (25 С) забирает тепло от хладагента и при этом нагревается до 31 С. Более детально его изменение во время прохождение через конденсатор можно наблюдать из графика (рис 2.4), где:

• tae – температура воздуха, подаваемая в конденсатор;
• tas – температура воздуха, после охлаждения конденсатора;
• tk – показания температуры конденсации с манометра;
• Δθ – разность температур.

Перепад температур в конденсаторах с воздушным охлаждением вычисляется следующим образом: Δθ =(tas — tae),

где К находится в пределах 5-10 К. в данном случае значение равняется 6 К.

Разница температур на выходе из конденсатора находится в том же пределе, и в данном примере равняется 7 К. Температурный напор (tk- tae) сосредоточен в пределах 10-20 К. Обычно его значение составляет порядка 15 К, но в данном случае оно равняется 13 К.

Стоит отметить, что величина температурного напора выступает очень важной для данного конденсатора, поскольку является постоянной величиной.

Если использовать показатели из рассмотренного нами примера и взять температуру подаваемого в конденсатор извне воздуха 30 С, то температура конденсации будет следующей:

tk= tae + Δθполн=30+13=43 С

Для R22 показания манометра будут соответствовать 15,5 барам, для R404A- 18,5 бар и для R134a-10,1 бар соответственно.

Следует отметить, что значения?? одинаково справедливы для конденсаторов установок искусственного климата и конденсаторов торгового холодильного оборудования.

Переохлаждение в конденсаторах с воздушным охлаждением

Известно, что температура конденсации воды при нормальном атмосферном давлении составляет 100 С. С точки зрения теплофизики стакан воды при температуре 20 С считается переохлажденным на 80 К.

Переохлаждение, измеряемое на выходе из конденсатора (ресивере), определяется как разность между температурой конденсации и температурой жидкости. Переохлаждение в приведенном примере (рис 2.5) будет следующим П/О=38-32=6 К.

Величина переохлаждения хладагента в конденсаторах с воздушным охлаждением должна находиться в промежутке от 4 до 7 К. Если она вышла за границы указанного предела, то это свидетельствует о нестабильности рабочего процесса. Далее проведем анализ возможных случаев аномального переохлаждения.

Различные виды аномального переохлаждения

Конструкторы, выбирающие размер конденсатора с воздушным охлаждением, учитывают ту особенность, что переохлаждение на выходе должно находиться в пределах 4-7 К. Но что же происходит в конденсаторе, если данная величина выходит за пределы допустимого диапазона?

Переохлаждение ниже допустимой нормы

При стабильной работе холодильного контура, молекулы пара перестают конденсироваться в точке С. На промежутке С-D жидкость продолжает охлаждаться и данный отрезок заполняется жидкой фазой для того, чтобы величина переохлаждения стала допустимой (4-7 К).

Если в конденсаторе находится недостаточное количество хладагента, то участок С-D не полностью залит жидкостью и имеется только небольшой отрезок, который полностью ею занят (Е- D). Для того чтобы обеспечить нормальное переохлаждение, длины отрезка оказывается недостаточно.

Если измерить значение переохлаждения в точке D, то оно окажется меньше допустимого (в данном случае 3 К). Если хладагента в установке находится недостаточное количество, то его будет меньше поступать на выходе из конденсатора и степень его переохлаждения также будет меньше.

Если в контуре холодильной установки присутствует значительная нехватка хладагента, то на выходе из конденсатора будет поступать парожидкостная смесь. Ее температура станет равной температуре конденсации, а это означает, что переохлаждение равно 0 К.

tB=tD=tK=38 С. Показатель переохлаждения П/О=38-38=0 К

Можно сделать следующий вывод: недостаточная заправка хладагентом приводит к снижению переохлаждения. Следовательно, если ремонтник холодильного оборудования имеет соответствующую квалификацию, то он никогда не станет добавлять в установку хладагент, предварительно не удостоверившись, что в ней нет утечек и что переохлаждение слишком низкое.

По мере поступления хладагента в контур, увеличивается и уровень жидкости в нижней части конденсатора, что способствует увеличению переохлаждения.

Переохлаждение выше допустимой нормы

tB=tD=tK=29 С. Показатель переохлаждения П/О=38-29=9 К

Ранее говорилось о том, что недостаток хладагента в контуре приводит к снижению переохлаждения. Сейчас же рассмотрим случай, когда чрезмерное его количество оседает в нижней части конденсатора.

Зона конденсатора полностью занята жидкостью, которая продолжает увеличиваться. Далее она может распространиться на весь участок С-D. Ее количество, контактирующее с холодным воздухом, увеличивается, а вместе с тем возрастает и величина переохлаждения (рис.2.8 П/О=9 К).

Подводя итоги, стоит отметить, что величина переохлаждения является лучшим показателем работы классической холодильной установки. Проводя анализ часто встречаемых неисправностей, мы видим, как легко объяснить результаты проведенных измерений. Если переохлаждение составляет менее 4 К, то хладагент в конденсаторе находится в недостаточном количестве, а если больше 7 К — то в избытке.