Нормальная и аномальная работа воздушного конденсатора простой холодильной системы

Классические холодильные конденсаторы состоят из контура медных трубок, по которым течет хладагент. Они скреплены тонкими пластинами (ламелями), и через них при помощи вентиляторов протягивается наружный воздух. И все это собрано в металлический корпус и используется в холодильных агрегатах в качестве радиатора, охлаждающего фреон. Ламели являются основным инструментом для охлаждения трубок. Чем меньше зазор между ними, тем больше этих пластин в конденсаторе, и соответственно выше степень теплообмена.

Холодильный конденсатор, схематически представленный на рисунке (1) предназначен для охлаждения паров хладагента, и превращения их в жидкость путем конденсации. Здесь мы видим медную трубу с фреоном и разными его стадиями: пара, парожидкостной смесью и жидкостной фазой. А также: ламели, вентиляторы, компрессор. Видно направление потока воздуха через ламели и жидкости в трубопроводе.

 

Участок А ↔ В.

 Из примера мы видим, что фреон выходит из разогретого компрессора в виде пара. Обычно температура пара на входе в конденсатор достигает 70°C. При этом давление в контуре, как ни странно, 14 bar, что не является верным для R22 фреона и соотношения «давления – температуры». Такие пары называются перегретыми. То есть, если газ при определенном давлении, имеет температуру выше своих физических свойств, то он перегретый. И этот участок конденсатора называется перегретым.

Участок В ↔ С.

 Воздух, входящий в конденсатор с температурой 25°C, протягивается через ламели конденсатора и постепенно охлаждает контур. В точке «В» появляются первые капли и пар точки «С» превращается в парожидкостную смесь. Ее температура 38°C, а давление по-прежнему 14 bar. На протяжении участка В-С молекулы все больше продолжают конденсироваться пока не превращаются в жидкость. Эта часть конденсатора называется парожидкостной.

Участок C ↔ D

 В точке «С» уже практически нет пара и труба почти полностью заполнена жидкостью. Давление остается постоянным и соответствует значению фреона R22 14bar при температуре 38°C.

 На участке от «С» до точки «D» R22 продолжает охлаждаться, и на выходе из конденсатора температура жидкости уже 32°C, что уже не соответствует значению «давление-температура» данного фреона. Этот участок, где жидкость переохлаждается называется «зоной переохлаждения». Давление, при этом, остается тем же, и на манометрической станции показывает 14 bar.

 То есть в конденсаторе, на всех его участках, давление постоянное. Температура в парожидкостной его части соответствует таблице физических свойств данного фреона. 14bar=38°C. На входе перегретый пар, потом парожидкостная смесь и на выходе переохлажденная жидкость.

 А теперь разберем, что же происходит с воздухом, проходящим через ламели конденсатора? В нашем случае, воздух входящий с температурой 25°C отбирает тепло у хладагента и на выходе имеет 31°C. Мы получили перепад 6°C. Нормой перепада температур в конденсаторах с воздушным охлаждением является Δ 5-10°C. 

 В норме значение температуры конденсации и температуры воздуха на выходе их конденсатора должны тоже иметь Δ 5-10°C. В данном примере температура конденсации 38°C, а температура воздуха на выходе из конденсатора 31°C. Разница, Δ7°C.

 Из этого следует, что у нас перепад температуры входящего воздуха в конденсатор, и температуры конденсации фреона равны:

38°C-25°C= Δ13°C

 Вот мы подошли к понятию полного перепада температуры нормальной работы воздушного конденсатора холодильного агрегата. 

Норма полного перепада температуры конденсатора Δ10°C- Δ20°C

 Работник сервисного отдела должен померять термометром воздух на входе в конденсатор, и сравнить с температурой конденсации на манометрической станции. Разница должна быть в пределах 10-20°C. Из данного выше примера, мы видим, что если температура наружного воздуха поднимется до 30°C, то температура конденсации будет 43°C (15.5 bar). Что будет нормой, и соответствовать правильной работе оборудования.

 Но что должны говорить отклонения от норм перепада температур конденсатора опытному холодильщику?

 Самым важным участком конденсатора, участок C ↔ D. Это отрезок трубопровода, который должен быть заполнен жидкостью является зоной переохлаждения. К сожалению холодильщик не имеет возможности заглянуть во внутрь трубы, чтобы увидеть степень ее заполнения. Поэтому мы прибегаем к нашим манометрам и термометру. Любой конструктор, подбирающий воздушный конденсатор для холодильного агрегата руководствуется знаниями переохлаждения, и подбирает такой его размер, чтобы диапазон переохлаждения был в пределах 4-7°C.

 В нашем примере, мы измеряем давление конденсации. Манометры высокого давления показывают 14bar, что соответствует 38°C. И измеряем температуру на выходе из конденсатора, или на ресивере обычным цифровым термометром, привязывая его к трубе каким-нибудь теплоизоляционным материалом. У нас показывает 32°C. Разница между температурой конденсации, и температурой трубы на выходе 6°C, что соответствует норме.

 

 А теперь рассмотрим случаи когда значение переохлаждения выходит за рамки нормы.

На следующем рисунке мы видим два вида заполняемости жидкостью участка C ↔ D. В первом случае молекулы пара начинают конденсироваться слишком поздно, что приводит к не полному заполнению трубы жидкостью. Соответственно, уменьшение участка с C ↔ D на E ↔ D делает недостаточным, чтобы обеспечить нормальное переохлаждение. Что может привести его значение ниже нормального, а может даже и к нулю.

 Из этого мы видим, что чем меньше фреона в конденсаторе, тем меньше его и на выходе из него, что видно по степени низкого переохлаждения.

 Так, опытный холодильщик при заправке холодильной системы всегда должен ориентироваться на данные манометра конденсации, и температуры на выходе из конденсатора.

 Во втором случае, данного рисунка мы видим ситуацию обратную от первой. А именно, конденсацию молекул пара гораздо раньше точки «С». В этом случае степень переохлаждения будет гораздо выше нормы. И мы уже понимаем, что система просто перезаправлена фреоном.

Из этого можно сделать вывод:

переохлаждение выше 7°C, фреона много

ниже 4°C мало фреона

 

 Вот такой показатель полноты заправки фреона мы рассмотрели в теории. На практике все гораздо сложнее. И существует много других способов и причин, которые могут повлиять на данные процессы в более сложных установках холодильных систем.