Hoe kunt u zien wanneer een systeem een laag koelmiddelgehalte heeft? Het uitvoeren van een systeemcontrole kan bepalen of dat het geval is. Stel u het volgende scenario voor: Een onderhoudstechnicus installeert meters en thermistors op een R-134a, gesloten-door, middellange-temperatuur koelsysteem, dat een vloeibare hoog-zij ontvanger en een thermostatisch expansieventiel (TXV) als metingsapparaat omvat. Zowel de gemeten als de berekende waarden staan vermeld in tabel 1, samen met een gedetailleerde systeemanalyse.
ANALYSE
Compressorontlading: Deze temperatuur is zeer hoog in vergelijking met de normale werking van het systeem. De afvoertemperatuur van 195°F wordt veroorzaakt doordat de verdamper en de compressor een hoge oververhitting hebben in combinatie met hoge compressieverhoudingen. Verwacht niet dat de TXV de oververhitting controleert wanneer er te weinig druk is. De TXV kan een combinatie van damp en vloeistof bij zijn ingang zien, zodat zal de evaporator van koelmiddel worden verhongerd en zal hoge oververhitting in werking stellen. De compressor zal dan hoge superverhitting zien en, met elke compressieslag, zal het koelmiddel nog meer oververhitten.
Compressieverhoudingen zullen ook worden opgeheven, gevend het systeem een hoger-dan-normale hitte van compressie. De compressieverhoudingen zullen hoog zijn bij lage verdamperdrukken, en hoge compressieverhoudingen zullen het systeem zeer lage volumetrische rendementen geven en ongewenste inefficiënties veroorzaken bij lage koelmiddeldebieten. De compressor moet dan dampen met een veel lagere druk die uit de zuigleiding komen, comprimeren tot de condensatiedruk. Dit vereist een groter compressiebereik en een hogere compressieverhouding.
| GEMETEN WAARDEN | |
| Compressor uitlaattemperatuur | 195°F |
| Condenser uitlaattemperatuur temperatuur | 78°F |
| Verdamperuitgangstemperatuur | 10°F |
| Compressorinlaattemperatuur | 50°F |
| Omgevingstemperatuur | 70°F |
| Baktemperatuur | 20°F |
| Volts compressor | 230 |
| Ampères compressor | Laag |
| Lage zijde (verdamper) druk | 3.94 in. Hg (min 20°F) |
| Hoge zijde (condenserende) druk | 86.4 psig (80°F) |
| GECALCULATEERDE WAARDEN | |
| Condenser split | 10°F |
| Condenser subcooling | 2°F |
| Evaporator superheat | 30°F |
| Compressor superheat | 70°F |
TABLE 1: De gemeten en berekende waarden van een R-134a koelsysteem met gesloten deur en middelhoge temperatuur, met een vloeistofketel aan de hoge kant en een thermostatisch expansieventiel
Bekijk/Download de tabel als PDF
Het grotere compressiebereik van de lagere verdamperdruk naar de condensatiedruk veroorzaakt compressiewerk en genereert extra compressiewarmte. Deze toegenomen warmte kan worden afgelezen aan de hoge afvoertemperatuur van de compressor; maar vanwege het lagere debiet als gevolg van de lagere volumetrische efficiëntie, wordt een enigszins lage belasting waargenomen door de compressor. Deze lage belasting voorkomt dat de uitlaattemperatuur te hoog oploopt. Kortom, hogere compressieverhoudingen en hogere oververhitting zorgen ervoor dat de uitlaattemperatuur wat hoger is. Vergeet niet dat de persleiding alle oververhitting ziet die naar de compressor komt, de motorwarmte die wordt opgewekt, en de warmte van de compressie.
De limiet voor een persluchttemperatuur gemeten op 3 inches van de compressor op de persleiding is 225°. De achterkant van de afvoerklep is gewoonlijk 50° tot 75° heter dan de afvoergeleider, waardoor de achterkant van de afvoerklep ongeveer 250° tot 300° zou zijn. Hierdoor kan olie rond de cilinders verdampen en overmatige slijtage veroorzaken. Bij 350° zal de olie afbreken en zal de compressor snel oververhit raken. Oververhitting van de compressor is een van de ernstigste problemen in het veld, dus probeer uw uitlaattemperaturen onder de 225° te houden voor een langere levensduur van de compressor.
Hoge oververhitting van de verdamper: Omdat de verdamper een tekort aan koelmiddel heeft, zal de oververhitting van de verdamper hoog zijn. Op zijn beurt leidt dit tot hoge compressor (totale) oververhitting. De ontvanger zal niet genoeg vloeibaar koelmiddel van de condensator wegens het tekort aan koelmiddel in het systeem krijgen, en dit zal de vloeibare lijn verhongeren en kan zelfs een gezichtsglas doen barsten als de voorwaarde streng genoeg is. TXV zal geen normale druk zien en kan zelfs proberen om vloeistof en damp van de verhongerde vloeibare lijn over te gaan. De TXV zal ook uitgehongerd zijn en kan de oververhitting niet onder controle houden.
Hoge compressor oververhitting: Opnieuw, aangezien de vloeibare lijn, TXV, en de evaporator van koelmiddel van de onderlossing worden verhongerd, zo zal de compressor. Dit kan in de hoge compressorsuperheat lezing worden gezien.
Lage condensatorsubkoeling: Omdat de compressor zeer hete dampen zal zien van de hoge superheat lezingen, zullen de gassen die de compressor ingaan extreem geëxpandeerd zijn en een lage dichtheid hebben. De compressieverhouding zal hoog zijn door de lage zuigdruk, waardoor het volumetrisch rendement laag zal zijn. De compressor zal niet veel koelmiddel oppompen, en alle componenten in het systeem zullen uitgehongerd zijn van koelmiddel. Het 100% verzadigde vloeistofpunt in de condensor zal zeer laag zijn, wat een lage onderkoeling van de condensor zal veroorzaken. De condensator zal eenvoudig niet genoeg koelmiddeldamp ontvangen om het tot een vloeistof te condenseren en de ontvanger te voeden.
Condenser subcooling is een goede indicator van hoeveel koelmiddellading in het systeem is omdat lage condenser subcooling een lage lading kan betekenen. Een hoge condensorsubkoeling kan een overbelasting betekenen, maar niet altijd. Dit geldt bijvoorbeeld niet voor capillaire buissystemen zonder receiver, omdat een capillair buissysteem een hoge onderkoeling kan hebben als gevolg van een beperking in de capillaire buis of de vloeistofleiding. Het bovenmatige koelmiddel zal in de condensator accumuleren, veroorzakend het hoge subcooling en hoge hoofddrukken. Als een TXV-ontvangersysteem in de vloeibare lijn wordt beperkt, zullen de meesten van het koelmiddel zich in de ontvanger, met een beetje in de condensator accumuleren. Dit zal het lage subcooling en lage hoofddruk veroorzaken.
Lage compressorampères: De hoge superhitte zal compressorinhamdampen van de zuigingslijn veroorzaken om uiterst worden uitgebreid, verminderend hun dichtheid. Dampen met lage dichtheid die de compressor ingaan, betekenen een lage koelmiddelstroom door de compressor. Dit leidt tot een lage stroomafname omdat de compressor minder hard hoeft te werken om de dampen met lage dichtheid te comprimeren. De lage koelmiddelenstroom zal ook koelmiddel-gekoelde compressoren aan oververhitting veroorzaken.
Lage verdamperdruk: Lage verdamper druk wordt veroorzaakt door een uitgehongerde compressor. De compressor zal proberen om koudemiddel in zijn cilinders te trekken, maar er is niet genoeg om het te bevredigen, zodat de gehele lage kant van het systeem lage druk zal ervaren.
Lage condensatiedruk: Omdat de verdamper en compressor worden uitgehongerd van koudemiddel, zal de condensor ook worden uitgehongerd. Door de condensor onder druk te zetten, wordt de warmtebelasting op de condensor lager, omdat er minder koelmiddel is om warmte af te geven. De condensor zal een lagere temperatuur hebben als er minder warmte door de compressor wordt afgegeven. Deze lagere temperatuur veroorzaakt een lagere druk in de condensor vanwege de druk/temperatuur verhouding bij verzadiging.
Het temperatuurverschil tussen de condensortemperatuur en de omgeving wordt de delta T of split van de condensor genoemd. In de service-industrie wordt dit vaak de condensor-split genoemd, en het kan als volgt worden berekend:
condensatietemperatuur
– omgevingstemperatuur
= condensordelta T (split)
Als de condensor steeds minder warmte van de compressor ontvangt omdat hij te weinig koudemiddel krijgt toegevoerd, zal de condensor-split afnemen. Wat de omgevingstemperatuur ook is, de condensor split – dat is het verschil tussen de condensortemperatuur en de omgevingstemperatuur – blijft gelijk als de belasting van de verdamper gelijk blijft. De condensatorsplit zal echter veranderen als de warmtebelasting op de verdamper verandert. Naarmate de warmtebelasting op de verdamper toeneemt, zal de condensorsplitsing toenemen, en naarmate de warmtebelasting op de verdamper afneemt, zal de condensorsplitsing afnemen.
SUMMARY
Samengevat zijn dit de zeven symptomen of verklikkerlampjes van een laag koelmiddelgehalte in het systeem:
- Middelmatige tot hoge ontladingstemperaturen;
- Hoge oververhitting verdamper;
- Hoge oververhitting compressor;
- Lage condensor onderkoeling;
- Lage compressor ampères;
- Lage verdamper temperaturen en drukken; en
- Lage condensor temperaturen en drukken.