Нормальна та аномальна робота повітряного конденсатора простої холодильної системи

Класичні холодильні конденсатори складаються з контуру мідних трубок, якими тече холодоагент. Вони скріплені тонкими пластинами (ламелями), і через них за допомогою вентиляторів простягається зовнішнє повітря. І все це зібрано в металевий корпус і використовується в холодильних агрегатах як радіатор, що охолоджує фреон. Ламелі є основним інструментом охолодження трубок. Чим менший зазор між ними, тим більше цих пластин у конденсаторі, і відповідно вищий рівень теплообміну.

Холодильний конденсатор, схематично представлений на малюнку (1) призначений для охолодження парів холодоагенту, і перетворення їх на рідину шляхом конденсації. Тут ми бачимо мідну трубу з фреоном і різними його стадіями: пара, парорідинною сумішшю та рідинною фазою. Також: ламелі, вентилятори, компресор. Видно напрямок потоку повітря через ламелі та рідини у трубопроводі.

 

Ділянка А ↔ Ст.

З прикладу бачимо, що фреон виходить із розігрітого компресора як пара. Зазвичай температура пари на вході конденсатор досягає 70°C. При цьому тиск у контурі, як не дивно, 14 bar, що не є правильним для R22 фреону та співвідношення «тиску – температури». Такі пари називаються перегрітими. Тобто, якщо газ при певному тиску має температуру вище своїх фізичних властивостей, то він перегрітий. І ця ділянка конденсатора називається перегрітою.

Ділянка В ↔ С.

Повітря, що входить до конденсатора з температурою 25°C, простягається через ламелі конденсатора і поступово охолоджує контур. У точці «В» з'являються перші краплі і пара точки «З» перетворюється на парорідинну суміш. Її температура 38°C, а тиск, як і раніше, 14 bar. Протягом ділянки В-С молекули все більше продовжують конденсуватися доки не перетворюються на рідину. Ця частина конденсатора називається парорідкістною.

Ділянка C ↔ D

У точці "С" вже практично немає пари і труба майже повністю заповнена рідиною. Тиск залишається незмінним і відповідає значенню фреону R22 14bar при температурі 38°C.

На ділянці від "С" до точки "D" R22 продовжує охолоджуватися, і на виході з конденсатора температура рідини вже 32°C, що вже не відповідає значенню "тиск-температура" даного фреону. Ця ділянка, де рідина переохолоджується називається «зоною переохолодження». Тиск, при цьому, залишається тим самим, і на манометричній станції вказує 14 bar.

Тобто в конденсаторі на всіх його ділянках тиск постійний. Температура в породі кісткової його частини відповідає таблиці фізичних властивостей даного фреону. Нічна температура повітря 14bar=38°C. На вході перегріта пара, потім парорідинна суміш і на виході переохолоджена рідина.

А тепер розберемо, що відбувається з повітрям, що проходить через ламелі конденсатора? У нашому випадку, повітря, що входить з температурою 25°C, відбирає тепло у холодоагенту і на виході має 31°C. Ми отримали перепад 6°C. Нормою перепаду температур у конденсаторах з повітряним охолодженням є 5-10°C.

У нормі значення температури конденсації та температури повітря на виході їх конденсатора повинні мати Δ 5-10°C. У цьому прикладі температура конденсації 38°C, а температура повітря на виході з конденсатора 31°C. Різниця Δ7°C.

З цього випливає, що у нас перепад температури повітря, що входить в конденсатор, і температури конденсації фреону рівні:

38°C-25°C= Δ13°C

Ось ми наблизилися до поняття повного перепаду температури нормальної роботи повітряного конденсатора холодильного агрегату.

Норма повного перепаду температури конденсатора Δ10°C- Δ20°C

Працівник сервісного відділу повинен поміряти термометром повітря на вході в конденсатор і порівняти з температурою конденсації на манометричній станції. Різниця має бути в межах 10-20°C. З цього прикладу, бачимо, якщо температура зовнішнього повітря підніметься до 30°C, то температура конденсації буде 43°C (15.5 bar). Що буде нормою, і відповідатиме правильній роботі обладнання.

Але що мають казати відхилення від норм перепаду температур конденсатора досвідченому холодильнику?

Найважливішою ділянкою конденсатора, ділянка C ↔ D. Це відрізок трубопроводу, який має бути заповнений рідиною, є зоною переохолодження. На жаль холодильник не має можливості зазирнути усередину труби, щоб побачити ступінь її заповнення. Тому ми вбігаємо до наших манометрів та термометрів. Будь-який конструктор, що підбирає повітряний конденсатор для холодильного агрегату, керується знаннями переохолодження, і підбирає такий його розмір, щоб діапазон переохолодження був у межах 4-7°C.

У нашому прикладі ми вимірюємо тиск конденсації. Манометри високого тиску показують 14bar, що відповідає 38°C. І вимірюємо температуру на виході з конденсатора або на ресивері звичайним цифровим термометром, прив'язуючи його до труби яким-небудь теплоізоляційним матеріалом. У нас є 32°C. Різниця між температурою конденсації і температурою труби на виході 6°C, що відповідає нормі.

А тепер розглянемо випадки коли значення переохолодження виходить за межі норми.

На наступному малюнку бачимо два види заповнюваності рідиною ділянки C ↔ D. У першому випадку молекули пари починають конденсуватися занадто пізно, що призводить до не повного заповнення труби рідиною. Відповідно зменшення ділянки з C ↔ D на E ↔ D робить недостатнім, щоб забезпечити нормальне переохолодження. Що може привести його значення нижче за нормальне, а може навіть і до нуля.

З цього ми бачимо, що менше фреону в конденсаторі, тим менше його і на виході з нього, що видно за рівнем низького переохолодження.

Так, досвідчений холодильник при заправці холодильної системи завжди повинен орієнтуватися на дані манометра конденсації та температури на виході з конденсатора.

У другий випадок, даного малюнка ми бачимо ситуацію зворотну від першої. Зокрема, конденсацію молекул пари набагато раніше точки «З». У цьому випадку ступінь переохолодження буде набагато вищим за норму. І ми вже розуміємо, що система просто перезаправлена ​​фреоном.

З цього можна зробити висновок:

переохолодження вище 7°C, багато фреону

нижче 4°C мало фреону

Ось такий показник повноти заправки фреону ми розглянули теоретично. На практиці все набагато складніше. І існує багато інших способів та причин, які можуть вплинути на дані процеси у складніших установках холодильних систем.

.