Исследуя реальный холодильный цикл путем измерения параметров в определенных точках холодильной машины, можно оценить отклонения lg P-I диаграммы от нормы и, исходя из этого, определить характер неисправности холодильной машины. Практически измеряют температуру и давление в характерных точках холодильной машины, ток двигателя компрессора, перегрев испарителя, переохлаждение конденсатора.
Ниже приведены несколько примеров отклонения lg P-I диаграммы от нормы и причины этих отклонений (неисправности).
Высокое давление конденсации
Причинами повышенного давления при воздушном охлаждении конденсатора могут быть:
отсутствие обдува конденсатора; высокая наружная температура. Причинами повышенного давления при водяном охлаждении могут быть:
• недостаточное количество охлаждающей воды; высокая температура охлаждающей воды.
Для обоих типов охлаждения:
загрязнение или частичная закупорка конденсатора; наличие в системе воздуха или неконденсирующихся газов. 1. На рис. 3.2.18 показана lg P-I диаграмма при "слабом" конденсаторе, не обеспечивающем необходимой теплоотдачи. Характерными отклонениями lg P-I диаграммы и признаками являются:
повышение давления конденсации; повышение температуры нагнетания;
• повышение температуры испарения (незначительное); уменьшение перепада температуры воздуха, проходящего через конденсатор;
• увеличение рабочего тока компрессора;
появление пузырьков газа в жидкой фракции хладагента (наблюдается в смотровом стекле на жидкостной линии);
повышение температуры головки компрессора;
возможны пульсации температуры на выходе ТРВ. Неисправности, которые могут возникнуть вследствие "слабого" конденсатора:
• отказ компрессора;
• снижение холодопроизводительности;
Второй причиной повышения давления конденсации может быть перезаправка холодильной машины хладагентом. Характерными отклонениями при перезаправке хладагентом являются:
• повышение давления конденсации;
• повышение температуры нагнетания;
• повышение переохлаждения.
Неисправности, которые могут возникнуть при перезаправке холодильной машины:
отказ компрессора;
• срабатывание датчика высокого давления;
• перегрев компрессора.
Низкое давление испарения
Причинами низкого давления испарения могут быть:
• недостаточное количество хладагента (недозаправка или утечка хладагента);
недостаточно хладагента проходит через регулятор подачи хладагента (ТРВ или капиллярную трубку). 1. При недостаточном количестве хладагента lg P-I диаграмма примет вид, показанный на рис. 3.2.20.
Характерными отклонениями lg P-I диаграммы являются:
• снижение давления испарения;
• снижение или отсутствие переохлаждения. Неисправности, которые могут возникнуть при недостаточном
количестве хладагента:
срабатывание датчика низкого давления; отказ компрессора;
снижение холодопроизводительности; уменьшение рабочего тока компрессора.
Posts Tagged ‘переохлаждение’
Определение неисправности холодильных машин
Среда, июня 30, 2010Потери при дросселировании
Четверг, июня 24, 2010Потери при дросселировании определяются физическими свойствами холодильного агента, а также интервалом температур до и после дросселирования — чем больше интервал, тем больше потери. Поэтому одним из способов снижения потерь является уменьшение этого интервала путем понижения температуры жидкого хладагента перед дросселированием.
Это обеспечивается переохлаждением хладагента в конденсаторе на 5-8 К относительно температуры конденсации. Процесс переохлаждения идет по лини 6-7' (рис. 3.2.9), а в ряде случаев линия переохлаждения совпадает с пограничной кривой (линия 6-7).
В точке 7 в кондиционерах давление составляет 15 бар, температура — 32-35 "С. Перепад температур воздуха, охлаждающего конденсатор, составляет 5-10 К. Температура конденсации должна быть на 10-15 К выше температуры окружающей среды.
Хотя в парокомпрессионном цикле работа расширения составляет небольшую часть работы цикла, обеспечить адиабатическое расширение крайне сложно. Поэтому применяют дросселирование с помощью терморегулирующего вентиля (ТРВ) или трубки малого сечения (капиллярной трубки). Дросселирование обеспечивает понижение давления без изменения энтальпии. Однако в процессе дросселирования реальных газов температура понижается меньше, чем при адиабатическом расширении. Это объясняется наличием частичного парообразования за счет выделения теплоты трения в процессе дросселирования. Вследствие этого снижаются полезная работа расширения и холодопроизводительность. Этот необратимый процесс идет с увеличением удельной энтропии. Следовательно, на T-S диаграмме (рис. 3.2.9) линия процесса дросселирования пойдет не вертикально вниз (S = const), а наклонно (линия 7-1).
Таким образом, на T-S диаграмме парокомпрессионный цикл описывается следующими процессами:
1- 2 — отбор тепла от охлаждаемой среды при парообразовании (кипении) хладагента в испарителе при постоянном давлении;
2- 3 — отбор тепла от охлаждаемой среды при перегреве газообразного хладагента в испарителе;
3- 4 — сжатие хладагента компрессором;
4- 5 — снятие перегрева хладагента в конденсаторе;
5- 6 — конденсация хладагента;
6- 7 или 6-7' — переохлаждение хладагента;
7- 1 или 7'~-1 — дросселирование хладагента.
Удельная холодопроизводительность (на 1 кг хладагента) пропорциональна площади a-1-2-3-d. Затраченная работа — площади 1-2-3-4-5-6-7'.
Энергия, отданная конденсатором, пропорциональна сумме вышеуказанных площадей, то есть площади а-1 -7'-6-5-4-3-d.
Увеличение холодопроизводительности за счет переохлаждения конденсатора равно площади а-1-1'-Ь.
Увеличение холодопроизводительности за счет перегрева хладагента при кипении равно площади c-2-3~d.
При всей наглядности прохождения физических процессов в холодильной машине на 745" и /Л^диаграммах производить расчеты по ним не совсем удобно, так как для определения холодопроизводительности и затраченной работы необходимо на диаграмме измерять площади многоугольников. Расчеты обычно производят по энтальпийной диаграмме (P-I диаграмма), в которой количество тепла, .участвующего в процессах, отображается не площадями, а прямолинейными отрезками.
Холодильный цикл реальной холодильной машины
Пятница, июня 18, 2010Холодильный цикл реальной холодильной машины значительно отличается от цикла Карно, что связано со следующими обстоятельствами:
1. Необходимость перегрева хладагента в процессе парообразования в испарителе
Рассмотрим парокомпрессионный цикл с хладагентом R22 и температурой испарения +5°С, обычно используемый при комфортном кондиционировании (рис. 3.2.9).
В точке / на входе испарителя (рис. 3.2.10) давление составляет примерно 4,8 бара, а температура +5 °С. (Точные значения термодинамических параметров хладагента R22 приведены в табл. 3.2.1—3.2.4). Жидкость начинает испаряться, и чем ближе к точке 2, тем больше в испарителе пара и меньше жидкости. Однако давление и температура
по всей длине испарителя остаются постоянными. В точке 2 жидкости уже нет, есть только пар.
Однако производить сжатие в этой точке еще нельзя, так как из-за изменения, например, температуры окружающей среды точка 2 может "плавать", сдвигаясь при этом в область парожидкост-ной фазы. Поступление части жидкости в компрессор может привести к гидродинамическому удару и выходу компрессора из строя.
Поэтому отбор тепла производят до тех пор, пока на выходе из испарителя не произойдет перегрев пара на 5-8 К выше температуры кипения (точка 3). Этот режим называется режимом "сухого хода". Кроме того, данный режим обеспечивает повышение холодопроизво-дительности холодильной машины.
Температуру испарения следует выбирать как можно выше, так как повышение температуры испарения на 1 °С ведет к повышению холодопроизводительности на 3-5 %.
Рассмотрим, что происходит с охлажденным воздухом, который с помощью вентилятора проходит через испаритель.
Пусть температура воздуха на входе в испаритель равна 22 "С, а на выходе 15 °С. Перепад температуры воздуха составляет ^^=22-15= =7 °С, а полный перепад между температурой хладагента (5 °С) и температурой воздуха на входе составит:
Депшщ=22-5 = 1ГС.
Д9П0ЛН и Д?Е03Д зависят от температуры и влажности окружающего воздуха. Как правило, для испарителей, охлаждающих воздух, могут быть приняты следующие значения:
Ди.-6-lOK; Д6полн= 16-20 К.
2. Наличие потерь в компрессоре
Потери в компрессоре возникают из-за трения, наличия мертвого объема, наличия масла в хладагенте, охлаждения встроенного электродвигателя хладагентом и др. Эти потери можно уменьшить, увеличив степень сжатия и температуру сжатого хладагента до 60-70 "С (линия 3-4, рис. 3.2.9), хотя температура конденсации должна быть около 40 °С.
Разность между температурой конденеации и температурой окружающей среды должна быть как можно меньше, так как снижение температуры конденсации на 1 °С ведет к увеличению холодоп-роизводительности на 1 %.
3. Снятие перегрева и переохлаждение конденсатора
Учитывая, что для исключения потерь в компрессоре температура хладагента повышена до 60-70 °С, то при конденсации нам необходимо прежде всего снять перегрев и привести хладагент к требуемой температуре конденсации.
Переохлаждение отдельных помещений
Понедельник, сентября 28, 2009При работе СКВ с переменным расходом воздуха в режиме с частичной нагрузкой возможно переохлаждение отдельных помещений, так как параметры приточного воздуха остаются неизменными, а уменьшение расхода приточного воздуха имеет ограничения, которые обеспечивает регулятор расхода концевого устройства — терминала. В этом случае приточный воздух будет ассимилировать большее количество теплоты, чем необходимо, тепловлажностное отношение процесса изменения состояния воздуха в помещении будет уменьшаться так же, как температура воздуха в помещении, а относительная влажность воздуха — расти. Чтобы исключить переохлаждение, необходимо повысить температуру приточного воздуха при его минимальном расходе, что вызывает необходимость нагревания приточного воздуха. Для этого в терминалах устанавливают поверхностные воздухонагреватели. Они необходимы и в холодный период года для работы системы в режиме отопления, когда они выполняют функцию температурных доводчиков.
Важным элементом системы с переменным расходом воздуха является концевой VAV-pacnpe-делитель или терминал, устанавливаемый в помещении или перед ним. Он является законченным устройством и содержит как обязательные элементы (регулятор расхода воздуха с электрическим приводом, блок управления), так и дополнительные (воздухонагреватель, шумоглушитель, рециркуляционный вентилятор или эжектор). Терминал подбирается по скорости воздуха 7-9 м/с при максимальном расходе воздуха, чтобы потери давления находились в диапазоне 20-40 Па, а уровень звукового давления не превышал допустимых значений (меньше NC35). Для обеспечения удовлетворительного качества регулирования (см. Главу 11) скорость на регулируемом участке воздуховода должна быть в пределах 4-6 м/с.
Смотровые стекла
Четверг, сентября 17, 2009Смотровое стекло (рис. 4.6.12) устанавливается на жидкостном трубопроводе перед регулятором потока хладагента и предназначено для контроля наличия в жидком хладагенте паровых пузырьков.
Паровые пузырьки — признак одной из следующих аномалий в работе установки:
* недостаточное количество хладагента в контуре;
• аномально высокие потери давления на фильтре-осушителе или частичная закупорка трубопровода;
• малое переохлаждение жидкого хладагента;
* значительный теплоприток (плохая теплоизоляция жидкостного трубопровода).
Если нет смотрового стекла с необходимым диаметром труб, можно впаять в основную магистраль смотровое стекло с трубами меньшего диаметра, как показано на рис. 4.6.13.
Многие смотровые стекла снабжены индикатором влажности хладагента. Если влажность хладагента выше допустимой (для R22-40 ррт, т. е. 40 мг воды на 1 кг хладагента), то индикатор меняет свой цвет.
Статическая характеристика ТРВ
Четверг, сентября 17, 2009Статическая характеристика ТРВ (рис. 4.3.4) представляет собой зависимость холодопроизводительности (пропускной способности ТРВ) от перегрева. ТРВ открывается, как только перегрев достигает статического перегрева At„. Заводы-производители устанавливают статический перегрев, как правило, в диапазоне от 3 до 5 К. Его можно изменить, вращая регулировочный винт, тем самым сжимая или отпуская пружину. Вращение винта сдвигает рабочую характеристику ТРВ влево или вправо. В результате можно совместить рабочую характеристику ТРВ с характеристикой испарителя так, чтобы эти характеристики пересекались в рабочей точке номинальной производительности.
Сумма статического перегрева t„ и перегрева открытого ТРВ ta составляет рабочий перегрев tp. При выборе и настройке ТРВ необходимо, чтобы производительность его и испарителя совпадали, а перегрев был минимальным во всем диапазоне возможной производительности испарителя. Регулирование может быть устойчивым только в случае, когда точка пересечения рабочих характеристик испарителя и ТРВ совпадают.
Для того чтобы ТРВ работал нормально, на его вход необходимо подавать жидкий хладагент, не содержащий паров. Образование паровых пузырьков может быть вызвано недостатком хладагента в агрегате, слишком малым переохлаждением либо потерей давления на каком-либо участке жидкостной магистрали. В последнем случае в жидкостной магистрали хладагент начинает испаряться до входа в ТРВ (эффект "преждевременного дросселирования"), что вызовет снижение производительности.
На рис. 4.3.5 показан ТРВ с неразборным корпусом (7). Механизм настройки вентиля состоит из регулировочного винта (У), втулки-гайки (2), которая при вращении регулировочного винта перемещается вверх или вниз, сжимая или разжимая пружину (_?).
На рис 4,3.7 показан разборной ТРВ фирмы Flico. Корпус состоит из двух частей: (1) и (7). Две части корпуса со вставным дроссельным узлом (5) соединяются винтами (8). Натяжение пружины (4) регулируется вращением винта (2), приводящим во вращение шестерни (?>). Винт (2) после настройки закрывается колпачком.
Капилярные расширительные устройства
Четверг, сентября 17, 2009Капиллярные трубки, называемые также дроссельными устройствами, являются наиболее простым устройством для снижения давления и преобразования хладагента из жидкой фазы в газообразную. Используются они главным образом в холодильных машинах небольшой производительности (до 5-7 кВт) с герметичными компрессорами. Для дросселирования применяются медные трубки с внутренним диаметром 0,6-2,5 мм. Длина трубки зависит от холодопроизводительности машины и внутреннего диаметра трубки.
Основными преимуществами капиллярных расширительных устройств являются:
• простота и низкая стоимость;
• высокая надежность и долгий срок службы;
• отсутствие необходимости настройки;
• отсутствие механических узлов;
• облегченный запуск компрессора;
• небольшой пусковой ток компрессора.
Однако применение капиллярных трубок требует соблюдения далее перечисленных мер, обеспечивающих нормальную работу холодильной машины.
1. Необходимо устанавливать докипатель жидкого хладагента Капиллярная трубка надежно работает при постоянных давлениях
нагнетания и всасывания. Однако при изменении нагрузки на испаритель или при изменении давления нагнетания в испаритель может поступать избыточное количество хладагента, часть которого не испаряется. В этом случае жидкий хладагент может попасть в компрессор и повредить клапаны (гидравлический удар). Чтобы это исключить, на всасывающей стороне компрессора обязательно должен быть установлен докипатель жидкого хладагента.
2. Необходимо устанавливать фильтр-осушитель
Учитывая, что внутренний диаметр капиллярной трубки мал (0,6-2,5 мм), для предохранения ее от засорения и замерзания остатков влаги перед капиллярной трубкой необходимо устанавливать фильтр-осушитель.
3. В холодильном контуре нельзя устанавливать ресивер жидкого хладагента
В холодильной машине с капиллярной трубкой при остановке компрессора происходит выравнивание давлений между высоконапорной и низконапорной частями холодильного контура. С одной стороны, это было отмечено как положительное свойство. Но при остановке компрессора в соответствии с принципом "холодной стенки Ватта" весь хладагент будет собираться в самом холодном месте, т. е. в испарителе. Если в системе количество хладагента будет больше по объему, чем внутренний объем испарителя, то при очередном запуске компрессора произойдет гидроудар. Поэтому в системах с капиллярной трубкой нельзя устанавливать жидкостный ресивер.
4. Заправлять хладагент в холодильный контур можно только по массе
При недозаправке и снижении температуры окружающей среды заполнение испарителя будет недостаточным, вследствие чего снизится холодопроизводительность, увеличится перегрев хладагента во всасывающей магистрали, что приведет к ухудшению условий охлаждения двигателя и к перегреву компрессора.
Перезаправка холодильной машины хладагентом снижает перегрев и в испарителе сосредотачивается большое количество жидкого хладагента при остановке компрессора. При последующем запуске возможно попадание жидкого хладагента в компрессор, что приводит к гидроудару, губительному для клапанов.
Если заправка производится при низких или высоких температурах окружающей среды не по массе, а по давлению всасывания, то при изменении температуры окружающей среды возможен перегрев компрессора (недозаправка) или гидроудар (перезаправка). Поэтому холодильные машины с капиллярной трубкой должны заправляться только путем взвешивания хладагента. В случае снижения или повышения давления всасывания, возникновения подозрения на наличие утечек необходимо устранить причину, вызывающую изменение давления всасывания, и заправить систему хладагентом по массе.
5. Необходимо тщательно вакуумировать холодильный контур Одной из причин снижения холодопроизводительности и давления
всасывания может быть замерзание влаги в капиллярной трубке. Это явление происходит в результате некачественного вакуумирования холодильного контура. При остановке кондиционера влага в капиллярной трубке со временем оттаивает и производительность восстанавливается. В этом случае необходимо откачать хладагент, заменить в системе фильтр-осушитель, продуть агрегат сухим азотом, тщательно от-вакуумировать и заправить вновь.
6. Замена капиллярной трубки
При неаккуратном монтаже фреоновой магистрали или несоблюдении правил замены сгоревшего компрессора возможно засорение капиллярной трубки. Признаками его служат: падение производительности, увеличение давления нагнетания, снижение давления всасывания, увеличение перегрева и повышение температуры компрессора. Такие же признаки могут быть и при нехватке хладагента. Но при этом в конденсаторе будет мало хладагента и произойдет большое переохлаждение.