Цикл работы холодильника: Цикл работы холодильника

Опубликовано автором

Содержание

Цикл холодильной машины: теория и реальность

Любой механизм с охлаждением: холодильник, кондиционер – работают циклично. Наиболее часто цикл холодильной машины – компрессионный.

 

Принцип работы охлаждающего оборудования (кондиционера) состоит в изменении параметров воздуха, придания ему определенных дополнительных опций: влажности, температуры, направления. При этом основная опция: охлаждение – обеспечивается постоянной циркуляцией, конденсацией и кипением хладагента в циклично-замкнутой системе. Хладагент кипит при низкой температуре и давлении, конденсация происходит, когда высокая и температура, и давление. 

Цикл холодильной машины схема 

Первая фаза – выход испарителя, находящегося в парообразном состоянии, характеризующимся низкой температурой и таким же давлением. Компрессор, повышает температуру и поднимает давление, переводя пар в жидкость. Различают компрессоры с водяным и воздушным охлаждением. Следующая фаза – жидкий хладагент, имея высокую температуру и давление, передается в регулятор потока, где давление быстро понижается, а часть жидкости, превращаясь в пар, испаряется. В испарителе, следующем звене,  паро-водяная смесь кипит, переходя вновь в пар. Пар, выходя из испарителя, возобновляет процесс охлаждения вновь.

 

Важно: Испаритель выбирается так, чтобы жидкая фаза полностью там испарилась.

 

Таким образом, цикличность заключается в постоянной круговой циркуляции хладагента с изменением физического состояния от жидкости к пару и наоборот. Все холодильные машины работают по разному, общее в работе одно – они работают по циклам. 

Цикл Карно холодильной машины 

Цикличность – основа цикла Карно. Теоретически, такой процесс – идеален с точки зрения термодинамики. Механическая работа выполняется за счет теплообмена резервуаров с разными температурными режимами, но постоянными во времени. Более высокотемпературный резервуар называется нагревателем, низкотемпературный – холодильником.

 

Идеальность таких процессов обеспечивается малой скоростью циркуляции, поэтому мощность в цикле Карно нулевая. Реальные машины не могут иметь нулевую мощность. Поэтому процессы, происходящие в настоящих механизмах только в какой-то степени могут приближаться к циклу Карно.

 

Для кондиционеров характерен обратный цикл Карно – холодильная машина проводит цикличный процесс в противоположную сторону. Тепло выходя из холодильника передается нагревателю, используя внешние силы. Можно говорить, что цикличность Карно – идеальный цикл холодильной машины или кондиционера. 

Процесс охлаждения в реальности и теории

Теоретический цикл работы холодильной машины значительно отличается от работы холодильных установок в обычной жизни. При работе реальных холодильников и кондиционеров происходят значительные потери давления на входе, выходе, увеличение сжатия, что автоматически снижает эффективность работы.

 

Сконструировать хладоустановку, имеющую обратимый цикл паровой холодильной машины (Карно) невозможно. В природе нет обратимых процессов.   Однако его можно считать эталоном экономически выгодного цикла, к которому надо стремиться.  

Принцип работы холодильника

Артур Серебрин

– янв 22, 2021

Наш сервисцентр уже на протяжение многих лет выполняет ремонт бытовой техники на дому и, при визите мастера, многие владельцы современных бытовых рефрижераторов часто интересуются как работает холодильник. Ведь зная особенности функционирования можно избежать ошибок при эксплуатации и обеспечить правильный уход, что позволит продлить срок службы агрегата. В этой небольшой статье мы подробно рассмотрим из чего состоит холодильник и какой алгоритм его работы. Но сначала ознакомимся с основными узлами, которые принимают участие в охлаждении продуктов и узнаем их назначение.

  • Мотор-компрессор считается основным элементом конструкции любого рефрижератора. Он выступает в качестве насоса, перекачивающего хладагент под нужным давлением.
  • Испаритель предназначен для охлаждения воздушных масс внутри камеры.
    В нем происходит так называемое кипение жидкого фреона и за счет этого обеспечивается отбор тепла от загруженных продуктов.
  • Конденсатор служит для возврата хладагента из стадии газа в жидкую фазу. При этом выделяемое тепло, которое благодаря решетке с большой площадью теплоотдачи рассеивается. Это своего рода радиатор холодильника, с большой площадью рассеивания.
  • Капиллярная трубочка выполнена в виде тонкого медного трубопровода с внутренним диаметром около 0,7 мм и длиной от 1,5 до 3 метров. В ней происходит снижение давления хладагента до уровня, необходимого для его кипения на пути к испарителю.
  • Хладагент представляет собой инертный газ, переносящий тепло изнутри камер рефрижератора, наружу холодильного шкафа. Для этого он превращается из жидкости в газ, отбирая тепло, и обратно в жидкость, рассеивая полученную энергию снаружи шкафа. Количество фреона в контуре холодильника обычно составляет от 20 до 65 грамм в зависимости от модели.

Продолжительность и количество циклов охлаждения определяется пользователем путем установки рукоятки терморегулятора в желаемое положение или выставлением на табло электронного модуля нужной внутрикамерной температуры. Помимо этого в состав холодильника входит ряд других компонентов не участвующих непосредственно в процессе охлаждения продуктов.

Принцип действия бытового холодильника

Обычно цикл работы холодильника начинается с включения шнура электропитания в розетку. Поскольку в холодильнике тепло, терморегулятор включает двигатель-компрессор. После этого:

  • хладагент в газовой фазе по контуру отсасывается компрессором, внутри которого он сжимается и под высоким давлением нагнетается в конденсатор. Получаемое при этом тепло полностью рассеивается в этом узле в окружающую среду;
  • хладагент, выходящий из компрессора, осушается в специальном фильтре-осушителе и через капилляр или расширительный регулирующий клапан, которые понижают давление, поступает в испаритель;
  • здесь хладагент в жидкой фазе, поглощая всю теплоту из продуктов, находящихся в камере, превращается в газ с низким давлением;
  • этот газ снова всасывается компрессором и цикл повторяется.

Если физика не ваш конек и подробности вас не интересуют, о том как работает система охлаждения можно рассказать коротко и простыми словами: компрессор перекачивает фреон по замкнутому контуру, при этом хладагент, при помощи технических ухищрений меняя агрегатное состояние (из жидкости в пар и обратно), забирает тепло внутри аппарата и переносит его наружу. 

После достижения нужной температуры внутри отсека терморегулятор размыкает цепь компрессора и он прекращает цикл охлаждения. Поскольку теплоизоляция в камерах не идеальная и владельцы часто “заглядывают” в холодильник, температура повышается. Снова срабатывает терморегулятор и запускает цикл охлаждения по новой. 

Электрическая схема холодильника включает в себя электродвигатель, вращающий механизм компрессора, пуско-защитное реле, предназначенное для подключения пусковой обмотки электромотора и защиты обмоток, терморегулятор или электронный блок, контролирующий температуру внутри отсеков, а также индикаторы. В моделях с Ноу Фрост, помимо этого, имеется ТЭН оттайки с элементами управления и электромеханический клапан, управляющий подачей холода в холодильный отсек. 

Устройство и особенности компрессора холодильника

Основным назначением этого узла является обеспечения циркуляции хладагента по герметичному контуру. Компрессор состоит из электродвигателя с вертикальным ротором и поршневого механизма. В процессе работы вращательные движения ротора превращаются в поступательные. Поршень начинает перемещаться, перекачивая хладагент. Помимо самого поршня в процессе перекачки участвует и клапанный механизм. Все детали мотор-компрессора помещены в цельнометаллический герметичный корпус, который устанавливается на амортизирующие подкладки, уменьшающие вибрацию. Нужно учитывать, что от того, как работает компрессор холодильника, зависит степень охлаждения продуктов в холодильном шкафу и качество заморозки в морозилке. 

Современные холодильники комплектуются так называемыми инверторными компрессорами, которые считаются более надежными и эффективными. Устройство холодильного компрессора инверторного типа отличается от традиционного наличием специальной платы – инвертора, регулирующего интенсивность работы мотор-компрессора. Если электродвигатель обычной модели компрессора включается/отключается по мере нагрева/охлаждения воздуха внутри отсеков полностью, то инверторный, при необходимости, только меняет мощность перекачки фреона, снижая скорость вращения. Это позволяет избежать пиковых бросков тока при запуске электромотора, увеличивая рабочий ресурс, и экономнее расходовать электричество. 

Полезное по теме

Сколько лет служит холодильник

Холодильники относятся к приборам, рассчитанным на длительный срок эксплуатации. И, как правило, срок работы холодильника превышает 10 лет, но бывают и исключения.

Артур Серебрин

– дек 10, 2020

Cодержание:

Холодильный цикл – в простых для понимания описаниях и схемах!

20 августа 2020 г.

Цикл охлаждения — простой, но удивительно умный и полезный процесс.

В своей простейшей форме цикл охлаждения состоит всего из 4 основных компонентов, завершающих контур:

  • Компрессор
  • А Конденсатор
  • А Ограничение
  • Испаритель

Вот и все. Ну вот и все — нам также нужен хладагент для циркуляции внутри контура.

Как следует из названия, процесс охлаждения представляет собой цикл.
Мы начинаем с компрессора, проходим через конденсатор, затем через дроссель, затем через испаритель и, наконец, обратно к компрессору, где цикл начинается снова.

Итак, давайте кратко рассмотрим каждый из компонентов по очереди. К счастью, их имена говорят сами за себя:

1. Компрессор.

Компрессор можно рассматривать как сердце процесса.
Он действует как насос для создания циркуляции путем сжатия газообразного хладагента, создавая перепад давления, который перемещает хладагент по контуру в непрерывном цикле.

2. Конденсатор.

Конденсатор охлаждает и конденсирует газообразный хладагент, выходящий из компрессора, в пар и, наконец, в жидкость.

3. Ограничение.

Дроссель ограничивает поток жидкого хладагента и создает разницу давлений между собой и испарителем. Ограничитель чаще называют ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ, поскольку он измеряет количество хладагента, поступающего в испаритель.

4. Испаритель.

Испаритель испаряет жидкий хладагент в пар, а затем в газ, прежде чем он вернется в компрессор.

5. Хладагент.

Возможно, вы заметили, что в этом очень кратком и упрощенном введении к компонентам мы уже говорили о том, что хладагент представляет собой ГАЗ, ПАР и ЖИДКОСТЬ. Именно это изменение состояния хладагента создает эффект охлаждения и является основным принципом цикла охлаждения — подробнее об этом чуть позже.

Вот несколько примеров этих компонентов и их внешний вид:

1. Компрессор.

Компрессор является сердцем холодильного цикла и поставляется в широком диапазоне размеров.
В небольших системах он обычно находится внутри наружного блока, но в больших системах с несколькими компрессорами они обычно находятся в техническом помещении.

Небольшой горшечный компрессор. Компрессоры разных размеров. Большая компрессорная стойка.

2. Конденсатор.

Конденсатор часто называют «наружным блоком», , и обычно его можно найти именно там — на улице, на полу, стене или крыше. В большинстве установок кондиционирования воздуха и небольших холодильных установках наружный блок содержит компрессор, конденсатор, различную электронику и, в некоторых случаях, ограничитель (измерительный прибор).

Конденсатор холодильной камеры. Конденсаторы чиллеров на крыше. Конденсаторы кондиционеров.

3. Сужение (прибор учета).

Капиллярный дозатор. Термостатический дозатор. Электронный дозатор.

Подавляющее большинство всех современных систем охлаждения и кондиционирования воздуха будут использовать один из этих 3 типов измерительных устройств.

Капиллярные трубки представляют собой просто отрезок очень узкой трубки, ограничивающей поток хладагента.
Чаще всего их можно найти в небольших холодильниках, таких как у вас дома.

Термостатические дозирующие устройства , чаще называемые TEV или TXV (термостатические расширительные клапаны), очень распространены во всех холодильных системах. В них используется колба, частично заполненная хладагентом и прикрепленная к трубе, выходящей из испарителя. Эта лампа измеряет температуру хладагента, выходящего из испарителя, и под давлением может открываться и закрываться для изменения количества хладагента, поступающего в испаритель.

Электронные дозирующие устройства , чаще называемые EEV или EXV (электронные расширительные клапаны), представляют собой более современную и точную версию TEV. Они управляются электронным способом с помощью данных, предоставляемых электронным датчиком температуры, и могут открываться и закрываться несколько раз в секунду, что позволяет очень точно контролировать количество хладагента, поступающего в испаритель.

Чтобы помочь понять работу ограничительного или измерительного устройства, может быть свободно по сравнению с соплом на аэрозольном баллончике.

4. Испаритель.

Испаритель часто называют «внутренним блоком», , и обычно именно там вы его и найдете — внутри охлаждаемого помещения (или обогреваемого в случае кондиционирования воздуха с тепловым насосом). Обычно их монтируют на высоком уровне на потолке или стене.

Испаритель для холодильной камеры. Испаритель для кондиционирования воздуха. Испаритель для холодильной камеры.

Змеевики испарителя и конденсатора в основном имеют одинаковую конструкцию.
Длинный отрезок трубопровода, окруженный алюминиевыми ребрами.
По сути, это теплообменники, подобные радиатору в автомобиле.

Змеевик испарителя. Змеевик конденсатора. Змеевик испарителя.

5. Хладагент.

Существует множество типов хладагентов и смесей хладагентов. Различные хладагенты имеют разные свойства в зависимости от области применения — кондиционеры, холодильные камеры, морозильники и т. д.
Хладагенты обычно обозначаются номером «R», например R32, R410A, R422D, R507.
Пропан (R290), аммиак (R717) и CO² (R744) также в настоящее время используются в качестве хладагентов.

Много разных хладагентов. Разных размеров. Смотровое стекло для наблюдения за хладагентом в системе.

Прежде чем двигаться дальше, важно понять, что такое охлаждение:

Термин охлаждение  означает охлаждение пространства, вещества или системы для понижения и/или поддержания их температуры ниже температуры окружающей среды (при этом удаляемое тепло отводится при более высокой температуре). Другими словами, охлаждение — это искусственное (искусственное) охлаждение.

Википедия.

Важной частью этого определения является «

удаленное тепло ».

То, что вы воспринимаете как «Холод», не имеет «Тепла».
Задача холодильной системы — просто отводить тепло оттуда, где оно не нужно.

Тепло относительно – что вы считаете горячим?

Один очень важный аспект, который следует уяснить при понимании холодильного цикла, заключается в том, что теплота относительна.

Мы склонны думать о тепле с точки зрения нашего повседневного опыта и ситуаций.
При 30°C мы думаем, что это КИПЯЩИЙ ГОРЯЧИЙ день!
Когда мы окунаемся в море с температурой 16°C в этот жаркий день, кажется, что это ЛЕЗЯЩИЙ ХОЛОД!
Таким образом, при разнице всего в 14°C наше восприятие тепла изменилось с КИПЕНИЯ на ЗАМОРОЖЕНИЕ!

Но когда мы смотрим на эти температуры по отношению к другим температурам, реальность совсем другая.

Если мы посмотрим на температуру солнца в 5500°C, то наш 30°C ГОРЯЧИЙ день, соответственно, будет положительно холодным. Точно так же жидкий азот при температуре -200°C делает наше МОРОЗНО-ХОЛОДНОЕ 16°C море кажущимся КИПЯЩИМ ГОРЯЧИМ!

Когда мы думаем о термине «КИПЕНИЕ», мы сразу же представляем себе воду в чайнике, кипящую при 100°C. Мы инстинктивно ассоциируем кипение с температурой 100°C. Но важно понимать, что это происходит только с водой, на уровне моря, где атмосферное давление составляет 1 бар. Если бы мы были на вершине Эвереста, где давление всего 0,34 бара, наша вода «кипела бы» при 71°C.

Влияние снижения давления на снижение температуры кипения воды блестяще продемонстрировано при кипячении воды при комнатной температуре путем помещения воды в вакуум:

Отсюда важно забыть о вашей связи кипения = 100°C и думать о кипении как о ИЗМЕНЕНИИ СОСТОЯНИЯ из жидкости в газ. Некоторые хладагенты могут «кипеть» при температуре -40°C.

Эта взаимосвязь между ДАВЛЕНИЕМ И ТЕМПЕРАТУРОЙ является ключевым фактором в процессе цикла охлаждения.

Изменение состояния хладагента из жидкого в газообразное достигается изменением его давления.
Под высоким давлением хладагент остается в жидком состоянии, а при снижении давления жидкий хладагент начинает «кипеть» и превращается в пар или газ.

Если мы вернемся к холодильному циклу с помощью некоторых диаграмм, мы увидим, как на самом деле происходят эти изменения давления, вызывающие изменения состояния хладагента.

Цикл охлаждения – Компоненты:

Здесь мы видим 4 основных компонента в цепи.

Цикл охлаждения – направление потока:

Показывает направление потока хладагента – начиная с компрессора по часовой стрелке.

Цикл охлаждения – передача тепла:

Показывает передачу тепловой энергии. Тепло поглощается испарителем и отводится конденсатором.

Тепло, отводимое от воздуха, проходящего через испаритель, делает его холоднее. Затем вентилятор испарителя нагнетает этот более холодный воздух обратно в охлаждаемое пространство.

Отведенное тепло затем отводится конденсатором, который находится за пределами охлаждаемого помещения, и обычно физически снаружи на открытом воздухе. Вентилятор продувает окружающий воздух над горячими змеевиками конденсации. Это охлаждает и конденсирует хладагент, но нагревает воздух, обдуваемый конденсатором. Вот почему, когда вы стоите перед конденсатором, он обычно дует на вас горячим воздухом.

Цикл охлаждения – Давление:

Разделив систему по вертикали, как указано выше, мы можем увидеть, что во всех точках слева от линии – хладагент находится под низким давлением, а во всех точках справа от линии линия – хладагент находится под высоким давлением .

Цикл охлаждения – Состояние хладагента:

Разделив систему по горизонтали, как указано выше, мы видим, что во всех точках выше линии хладагент представляет собой газ, а во всех точках ниже линии хладагент представляет собой жидкость.

В середине конденсатора и испарителя, где происходит изменение состояния хладагента, хладагент находится как в жидком, так и в газообразном состояниях и называется паром.

Цикл охлаждения – завершен:

На этой последней диаграмме цикла охлаждения мы ввели 3 новых термина: перегретый, насыщенный и переохлажденный.
  • ПЕРЕГРЕВ – Количество тепла, сообщаемое парам хладагента сверх точки его кипения. Это гарантирует, что хладагент находится в газообразном состоянии без присутствия жидкости.
  • НАСЫЩЕННЫЙ – когда хладагент представляет собой пар, содержащий как жидкость, так и газ.
  • ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕ – Количество тепла, отводимого от хладагента ниже точки его конденсации. Это гарантирует, что хладагент находится в жидком состоянии без присутствия газа.

Перегрев важен для предотвращения попадания жидкости обратно в компрессор. Хотя ранее мы описали компрессор как «действующий» как насос, это не насос. Насосы обычно перемещают жидкости с помощью рабочего колеса, тогда как компрессоры, как следует из названия, сжимают объем газа, что повышает его температуру и давление.

Жидкость нельзя сжать, и любая жидкость, попадающая обратно в компрессор, может нанести серьезный ущерб.

Переохлаждение важно, так как оно гарантирует, что только чистая жидкость попадет в дозатор. Это обеспечивает максимальную производительность, эффективность и надежность системы.

Итак, оглядываясь на нашу законченную схему цикла охлаждения, давайте опишем процесс полностью:

  1. Хладагент поступает в компрессор в виде перегретого газа низкого давления.
  2. Компрессор сжимает газ, превращая его в перегретый газ высокого давления.
  3. Внутри конденсатора газ начинает охлаждаться и переходить в пар. Дополнительное охлаждение внутри конденсатора заставляет пары хладагента конденсироваться в переохлажденную жидкость под высоким давлением.
  4. Когда жидкий хладагент под высоким давлением проходит через дозирующее устройство, он попадает в среду с низким давлением, в результате чего он испаряется в виде пара – помните пример сопла на аэрозольном баллончике сверху?
  5. Пары хладагента попадают в испаритель, где поглощают тепло из охлаждаемого помещения, вызывая кипение хладагента. По мере прохождения через змеевик испарителя пар перегревается, превращая хладагент в газ, прежде чем он попадет в компрессор и снова начнет цикл.
Вот оно. ХОЛОДИЛЬНЫЙ ЦИКЛ в самых основных и понятных терминах!

Если вы дочитали до этого места, то, вероятно, теперь у вас есть хорошее представление о холодильном цикле, и мы будем рады услышать ваши комментарии ниже. Спасибо за чтение!

Для дальнейшего чтения, почему бы не взглянуть на нашу статью о том, как холодильный цикл делает кондиционирование воздуха ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫМ!

Объяснение цикла охлаждения | HVAC знает все

Объяснение цикла охлаждения

Чтобы настроить это должным образом, мне действительно нужно упомянуть первый раз, когда я вяжу некоторые апатичные мысли об охлаждении или кондиционировании воздуха.

Я был подростком, идущим вдоль дома в жаркий летний день; у нас был энергосберегающий, неэффективный зверь оконного блока, который навязчиво свисал со стороны дома, почти перекрывая проход.

Он производил большое количество тепловой энергии, и вода капала со спины на землю.

Я вошел в дом, и там было прохладнее и менее влажно, чем снаружи.

Да, у меня было прозрение: Был ли источник тепла, который, как я чувствовал, исходил от гигантского коричневого ящика, на самом деле вытягивался из моего дома, и капающая вода каким-то образом перекачивалась из воздуха в помещении и выводилась наружу?

Я знал, что это должно быть правдой, но это было до Интернета или Интернета, каким мы его знаем сегодня, и информация, которая мне была нужна, была недоступна.

Только годы спустя, в торговом училище, я узнал, что моя теория действительно верна.

Прежде чем мы начнем, если вы ищете профессиональную онлайн-среду для обсуждения торговли, ознакомьтесь с приложением HVAC Know It All на основе подписки.

 Цикл охлаждения  – это наука; знание этого и знание этого хорошо — это и дар, и проклятие.

Подарок, как известно сервисным техникам, это наш хлеб с маслом, способ, которым мы зарабатываем на жизнь и обеспечиваем наши семьи.

Проклятие, да; как мы, сервисные техники, знаем, когда на улице становится жарко, все и их зять хотят или нуждаются в одолжении.

Чтобы понять холодильный цикл, нам нужно понять, как хладагент действует в системе.

Нам также необходимо понять, как хладагент реагирует на изменение окружающей температуры в зависимости от его давления.

После прочтения этой статьи посмотрите это видео, объясняющее холодильный цикл в более наглядном виде

Возьмем R410a, популярный в настоящее время хладагент, и посмотрим на его температуру насыщения при 72⁰F.

Обратите внимание, что давление на ползунке хладагента Danfoss RefTools составляет 207,7 фунтов на квадратный дюйм.

Если мы увеличим температуру насыщения того же хладагента до 80⁰F, давление увеличится до 235,7⁰F.

Первый урок здесь заключается в том, что давление хладагента увеличивается с повышением температуры, и, наоборот, давление хладагента уменьшается с падением температуры.

В предыдущем абзаце я упомянул температуру насыщения, так что давайте посмотрим на это и рассмотрим урок номер два.

Насыщение – это, по существу, точка кипения хладагента, когда он является жидкостью и паром одновременно.

Как видно из приведенных выше изображений слайдера хладагента, R410a при атмосферном давлении кипит при -60,60⁰F.

Давайте сравним это с точкой кипения воды.

Вода на уровне моря будет кипеть при температуре 212⁰F (100⁰C), когда вода достигнет точки кипения, она станет жидкостью (внутри горшка) и паром (парит над жидкостью внутри горшка) одновременно.

Вода находится при температуре насыщения или кипения.

Использование воды в качестве примера обычно помогает понять эту концепцию.

Но вода также подчиняется правилам соотношения давления и температуры.

Вода будет кипеть при комнатной температуре в вакууме при 29,92″ ртутного столба (дюймы ртутного столба).

Если поместить стакан с водой в закрытую среду, а затем медленно уменьшить давление в этой среде, создав вакуум, вода закипит, но при комнатной температуре, верно, она не горячая.

Это упражнение используют многие инструкторы по HVAC/R, чтобы продемонстрировать связь между давлением и температурой.

Как и в случае с хладагентом, при снижении давления снижается температура насыщения или кипения воды.

Это обычно приводит в движение многих студентов.

Проверьте этот эксперимент дома с кипячением воды при комнатной температуре в вакууме.

Мы не можем двигаться дальше, пока не поговорим вкратце о перегреве и переохлаждении.

Это жизненно важные факторы для понимания холодильного цикла и того, что происходит внутри системы.

Перегрев и переохлаждение часто используются для диагностики систем и подбора количества хладагента.

Перегрев в системе охлаждения

Проще говоря, перегрев — это все, что выше точки насыщения.

Перегрев гарантирует, что вещество на 100% состоит из паров.

Если мы снова возьмем R410a в качестве нашего примера и посмотрим на его температуру насыщения при 118 фунтов на квадратный дюйм, это соответствует 40⁰F.

Это обычное соотношение давления и температуры, относящееся к испарителю для комфортного охлаждения.

Мы иногда называем это температурой насыщения всасывания или SST.

Если бы мы взяли фактическую температуру линии всасывания и она была измерена при 50⁰F, наш перегрев был бы рассчитан на 10⁰F.

Фактическая температура линии 50 ⁰F – SST 40 ⁰F = перегрев 10 ⁰F

Как мы коснемся позже, перегрев в линии всасывания необходим для того, чтобы во время рабочего цикла в компрессор поступал только пар.

В этом коротком видео показано, как проверить перегрев испарителя

Переохлаждение в холодильной системе

Переохлаждение противоположно перегреву, это все, что ниже точки насыщения или температуры кипения.

Переохлаждение обеспечивает 100% жидкое состояние вещества.

Обычная температура насыщения при конденсации в режиме комфортного охлаждения находится в диапазоне 100–110 ⁰F.

В этом примере остановимся на 100⁰F.

При повторном использовании R410a температура насыщенной конденсации или SCT 100 ⁰F соответствует 317 фунтов на квадратный дюйм.

Принимая фактическую температуру жидкостной линии и получая показание 90⁰F, наше переохлаждение для этого примера составляет 10⁰F.

SCT 100 ⁰F – Фактическая температура линии 90 ⁰F = 10 ⁰F

В жидкостной линии необходимо переохлаждение, чтобы гарантировать, что наше дозирующее устройство получает полный столб жидкости.

Четыре компонента 

Цикл охлаждения невозможен без следующих жизненно важных компонентов.

Поймите, что в эту смесь может быть добавлено много наворотов и дополнительных элементов, но пока мы сосредоточимся на четырех основных частях головоломки.

1) Компрессор

Компрессоры бывают разных форм, размеров и типов, но все они выполняют одну и ту же функцию — облегчение движения хладагента по системе.

Когда компрессор включен, его работа заключается в заборе низкотемпературных паров хладагента низкого давления из линии всасывания и сжатии их в пары хладагента высокого давления и высокой температуры в нагнетательной линии.

Компрессоры предназначены для перемещения через систему пара, а не жидкости.

Любой жидкий хладагент, попадающий в компрессор, может привести к повреждению и отказу компрессора.

Большинство компрессоров содержат масло, масло должно быть совместимо с типом хладагента, используемого в системе.

Масло перемещается по системе с хладагентом и обеспечивает смазку компрессора и деталей системы.

Жидкий хладагент внутри компрессора может вымыть компрессорное масло, что приведет к выходу из строя внутренних деталей.

Распространенные типы компрессоров:
  • Спиральный
  • Поршневой
  • Поворотный
  • Винт

Термин «полугерметичный» просто указывает на то, что компрессор не полностью герметичен и может быть разобран для обслуживания.

Полностью герметичный компрессор или жестяная банка, как его иногда называют, является полностью герметичным устройством и не может обслуживаться на месте.

Это отличный список проверок компрессоров от Danfoss Cool 9. 0010

2) Конденсатор

Конденсатор представляет собой устройство отвода тепла.

Система хладагента забирает тепло в испарителе, а также от тепла сжатия (от самого компрессора), а конденсатор отводит или отводит тепло.

Конденсатор может иметь воздушное охлаждение за счет использования вентилятора для перемещения воздуха через змеевик и ребра или водяное охлаждение за счет использования насоса для перемещения воды через коаксиальный змеевик, паяный пластинчатый теплообменник или пучок конденсатора.

Поскольку конденсатор получает перегретый пар хладагента из линии нагнетания, его первой задачей является охлаждение газа за счет его снижения перегрева.

Как только хладагент достигает температуры насыщения или кипения, следующей задачей конденсатора является переохлаждение хладагента.

Это гарантирует, что когда хладагент выходит из конденсатора по линии жидкости, полный столб жидкости направляется к дозирующему устройству.

Распространенные типы конденсаторов:
  • Традиционный медный теплообменник с алюминиевым оребрением
  • Микроканал
  • Комплект конденсатора
  • Коаксиальная катушка
  • Паяный пластинчатый теплообменник

3) Дозирующее устройство

Дозирующее устройство может быть адаптивным, например, ТРВ, или фиксированным, например, капиллярной трубкой или фиксированным отверстием. Его работа заключается в дозировании переохлажденной жидкости в испаритель.

Дозирующее устройство отделяет систему от стороны высокого давления и стороны низкого давления.

При прохождении переохлажденной жидкости через дозирующее устройство образуется мгновенно выделяющийся газ.

Это означает, что часть жидкости немедленно превращается или мгновенно превращается в пар из-за падения давления.

Эмпирическое правило: 75 % жидкости и 25 % пара поступает в испаритель.

Чтобы немного глубже изучить приборы учета, ознакомьтесь с этой статьей.

Общие типы измерительных устройств
  • Терморегулирующий вентиль
  • Автоматический расширительный клапан
  • Капиллярная трубка
  • Фиксированное отверстие
  • Шаговый двигатель электронного расширительного клапана

Будущее измерения хладагента

Прежде чем говорить о четвертом основном компоненте, мы должны кратко обсудить явное и скрытое тепло и различия между ними.

Явная теплота

Явная теплота — это теплота, необходимая для изменения температуры вещества.

Например, если мы возьмем воздух с температурой 80 ⁰F и удалим 10 ⁰F, так что температура воздуха теперь будет 70 ⁰F, мы отведем 10 ⁰F явного тепла.

Температура, отображаемая на стандартном дисплее термостата, является примером изменения явного тепла.

Скрытая теплота

Скрытая теплота – это теплота, необходимая для изменения состояния вещества.

Под изменением состояния мы подразумеваем, например, превращение воды в пар или водяного пара обратно в жидкость.

4) Испаритель 

Ах, для меня здесь происходит волшебство.

Работа испарителя заключается в поглощении тепла и удалении влаги из проходящего через него воздуха, если мы говорим о стандартном змеевике испарителя.

Стандартный змеевик отводит скрытое и явное тепло из проходящего воздуха.

Отвод скрытого тепла отвечает за удаление влаги или влаги из воздуха.

Когда влажный воздух соприкасается с холодным змеевиком, водяной пар прилипает к нему и переходит из парообразного состояния в жидкое, что называется конденсацией.

Конденсат собирается в дренажном поддоне испарителя и выходит через дренажную линию.

После удаления скрытого тепла (влага из воздуха) отвод явного тепла может происходить более быстрыми темпами.

Отвод явного тепла, как обсуждалось ранее, приводит к понижению температуры воздуха.

В системах охлаждения испаритель поглощает тепло, но не влагу, воздух не проходит через испаритель этого типа.

В чиллерах используется пучок испарителя, хладагент и вода или гликоль входят в пучок, и происходит теплообмен.

Комплекты чиллеров могут выполнять только отвод явного тепла.

В этом примере мы сосредоточимся на стандартном воздушном змеевике.

Когда хладагент поступает в испаритель через дозирующее устройство, давление и температура снижаются.

Исходя из нашего эмпирического правила, приведенного выше, мы использовали смесь 75% жидкости и 25% пара, поступающую в испаритель.

Оставшаяся жидкость испаряется, поглощая тепло воздуха, проходящего через змеевик.

Теоретически вся жидкость испаряется в испарителе; любое добавочное тепло после кипячения является дополнительным, и это дополнительное тепло известно как сверхтепло.

Перегрев гарантирует, что только пары хладагента покидают испаритель и поступают во всасывающую линию.

Компрессор возвращает перегретый пар и снова запускает процесс охлаждения.

Общие типы испарителей:
  • Ребристый испаритель (змеевик A и змеевик N)
  • Комплект испарителя
  • Пластинчатый испаритель
  • Неизолированная трубка

Посмотрите короткий эпизод подкаста, объясняющий циклы охлаждения.

Холодильный цикл

Теперь, когда мы разобрали основные компоненты холодильного цикла, давайте объединим холодильный цикл в единое целое.

При вызове на охлаждение или охлаждение включается компрессор.

Компрессор, действующий как насос, нагнетает парообразный хладагент в высокотемпературный газ под высоким давлением в линию нагнетания.

Парообразный хладагент в линии нагнетания перегрет.

Линия нагнетания подает хладагент в конденсатор.

По мере прохождения хладагента через конденсатор газообразный хладагент охлаждается для удаления перегрева.

Хладагент переходит в насыщенное состояние (жидкость и пар одновременно) после удаления перегрева.

В этот момент отводится дополнительное тепло, и хладагент становится переохлажденной жидкостью, поскольку его температура ниже точки кипения или насыщения.

Переохлажденная жидкость поступает в жидкостную линию.

На данный момент все еще при высоком давлении, но при пониженной температуре.

Переохлажденная жидкость проходит через дозирующее устройство, понижая свое давление и температуру по мере того, как она вспыхивает в испарителе.

Когда воздух проходит через змеевик испарителя, хладагент поглощает тепло.

Поглощенное тепло приводит к тому, что хладагент достигает точки насыщения или кипения.

Хладагент продолжает поглощать тепло после точки насыщения, дополнительное тепло перегревает пар.

Перегретый пар поступает во всасывающую линию и возвращается в компрессор для повторения цикла охлаждения.

Ключевые моменты
  • Компрессор действует как паровой насос для перемещения хладагента по системе.
    Компрессор не предназначен для перекачки жидкости.
  • Конденсатор отводит тепло от системы (испарителя и компрессора) и отвечает за то, чтобы выходящий хладагент представлял собой переохлажденную жидкость.
  • Дозирующее устройство подает жидкий хладагент под высоким давлением в испаритель, снижая температуру и давление. Как правило, он выбрасывается в испаритель в виде 75% жидкости и 25% пара.
  • Испаритель поглощает тепло из воздуха в доме, например, выпаривая оставшийся жидкий хладагент. Хладагент забирает дополнительное тепло, добавленное тепло называется перегревом. Перегретый пар поступает в линию всасывания и обратно в компрессор.

Дополнительные компоненты

Поскольку мы рассмотрели четыре основных компонента, в системе важны несколько дополнительных компонентов, которые мы рассмотрим в качестве дополнительного материала.

Реле давления

Как минимум, системы должны быть оборудованы реле высокого и низкого давления для защиты компрессора.

Мы могли бы обсудить множество предохранительных выключателей, но отключение по высокому и низкому давлению очень важно для любой системы.

Реле высокого давления

Реле высокого давления можно найти на линии нагнетания или жидкостной линии любой данной системы, его также можно установить непосредственно на головке полугерметичного компрессора.

Отслеживает давление в системе и отключает компрессор при возникновении высокого давления.

События высокого давления могут быть вызваны, например, грязным змеевиком конденсатора, неисправным вентилятором конденсатора и перегрузкой.

Положение переключателя высокого давления может быть регулируемым или фиксированным в зависимости от типа используемого переключателя.

Положение переключателя зависит от используемого хладагента.

Не все хладагенты создают одинаковое давление на стороне высокого давления и требуют разных настроек.

Я обнаружил, что уставка отключения обычно находится в диапазоне от 140⁰F до 155⁰F температуры насыщения конденсации или SCT.

Если вы посмотрите на давление, попадающее в этот температурный диапазон для любого данного хладагента, это обычно является хорошей точкой отсчета для отключения по высокому давлению.

Реле низкого давления

Реле низкого давления устанавливается на линии всасывания или даже иногда на корпусе компрессора, как в случае с некоторыми полугерметичными компрессорами.

Как и реле высокого давления, реле низкого давления могут быть фиксированными или регулируемыми.

Кроме того, опять же, положение переключателя зависит от хладагента и области применения.

Реле низкого давления в системах комфортного охлаждения обычно настраиваются на давление, близкое или превышающее давление, соответствующее замерзанию.

Например, R410a при температуре насыщения 32⁰F соответствует давлению 101,6 фунтов на квадратный дюйм.

Чтобы защитить систему от замерзания, переключатель должен быть установлен в районе 101,6 фунтов на квадратный дюйм.

Говоря об охлаждении, реле низкого давления обычно настроено на отключение системы, когда она достигает заданного значения или после откачки.

Настройка зависит от конкретной области применения и используемого хладагента и может потребовать некоторых размышлений.

Реле низкого давления, как правило, также защищают систему в случае низкого заряда.

Если, например, в системе есть утечка и потеря заряда, реле низкого давления размыкается и не позволяет компрессору работать.

Фильтр-осушитель жидкостной линии

Фильтр-осушитель жидкостной линии является очень важным аксессуаром для большинства систем.

Устанавливается в жидкостной линии как можно ближе к дозатору.

Его работа заключается в отфильтровывании любого мусора в системе и удалении следов влаги, которые могут присутствовать, с помощью влагопоглотителя.

Смотровое стекло жидкостной линии

Смотровое стекло представляет собой встроенное устройство, которое также устанавливается в жидкостной линии после (после) фильтра-осушителя.

 Указывает на то, что в настоящее время в дозирующее устройство поступает полный столб жидкости, а также имеет индикатор влажности, который меняет цвет при наличии влаги в системе.

 Смотровое стекло линии жидкости также может указать на наличие проблемы в системе.

Ресивер 

Ресивер — это устройство хранения, которое хранит хладагент в нерабочем цикле после откачки или хранит хладагент до тех пор, пока он не понадобится.

Примером этого является зимняя эксплуатация, когда при низких температурах окружающего воздуха требуется больше хладагента для повышения давления в системе.

Хладагент хранится в ресивере при более высоких температурах окружающей среды, и когда температура окружающей среды начинает падать, хранящийся хладагент используется для поддержания давления в системе.

Электромагнитный клапан жидкостной линии

Электромагнитный клапан жидкостной линии — это еще один встроенный компонент, который устанавливается на жидкостной линии.