Jak można stwierdzić, kiedy w układzie jest niski poziom czynnika chłodniczego? Przeprowadzenie kontroli systemu może określić, czy tak jest w rzeczywistości. Rozważmy następujący scenariusz: Technik serwisowy instaluje manometry i termistory w układzie chłodniczym na czynnik R-134a, z zamkniętymi drzwiami, o średniej temperaturze, wyposażonym w ciekły odbiornik po stronie wysokiego ciśnienia i termostatyczny zawór rozprężny (TXV) jako urządzenie pomiarowe. Zarówno zmierzone, jak i obliczone wartości są podane w tabeli 1, wraz ze szczegółową analizą systemu.
ANALIZA
Wyładowanie sprężarki: Ta temperatura jest bardzo wysoka w porównaniu z normalnymi operacjami systemu. Temperatura na wylocie wynosząca 195°F jest spowodowana wysokim przegrzaniem parownika i sprężarki oraz wysokim stopniem sprężania. Przy niedoładowaniu nie należy oczekiwać, że TXV będzie kontrolował przegrzanie. TXV może widzieć na swoim wejściu kombinację pary i cieczy, więc parownik będzie pozbawiony czynnika chłodniczego i będzie pracował z wysokim przegrzaniem. Sprężarka będzie wtedy widzieć wysokie przegrzanie i przy każdym suwie sprężania będzie jeszcze bardziej przegrzewać czynnik chłodniczy.
Stosunki sprężania będą również podwyższone, dając układowi wyższe niż normalnie ciepło sprężania. Współczynniki kompresji będą wysokie z powodu niskiego ciśnienia w parowniku, a wysokie współczynniki kompresji dadzą układowi bardzo niską sprawność objętościową i spowodują niepożądaną nieefektywność przy niskich wartościach przepływu czynnika chłodniczego. Sprężarka będzie musiała wtedy sprężać opary o znacznie niższym ciśnieniu, pochodzące z linii ssawnej do ciśnienia skraplania. Wymaga to większego zakresu sprężania i wyższego stopnia sprężania.
| WARTOŚCI POMIAROWE | |
| Temperatura tłoczenia sprężarki | 195°F |
| Temperatura wylotowa skraplacza Temperatura na wylocie z parownika | 78°F |
| Temperatura na wylocie z parownika | 10°F |
| Temperatura na wlocie do sprężarki | 50°F |
| Temperatura na wlocie do sprężarki | 50°F |
| Temperatura otoczenia | 70°F |
| Temperatura skrzyni | 20°F |
| Napięcia sprężarki | 230 |
| Ampery sprężarki | Niskie |
| Ciśnienie po stronie niskiej (parownik) | 3.94 in. Hg (minus 20°F) |
| Ciśnienie po stronie wysokiej (skraplanie) | 86.4 psig (80°F) |
| WARTOŚCI KALKULACYJNE | |
| Rozdzielenie skraplacza | 10°F |
| Kondensator. przechłodzenie | 2°F |
| Przegrzanie parownika | 30°F |
| Przegrzanie sprężarki | 70°F |
TABELA 1: Wartości zmierzone i obliczone dla średniotemperaturowego układu chłodniczego na czynnik R-134a z zamkniętymi drzwiami, wyposażonego w cieczowy zbiornik po stronie wysokiego ciśnienia i termostatyczny zawór rozprężny.
Zobacz/pobierz tabelę jako plik PDF
Większy zakres sprężania od niższego ciśnienia w parowniku do ciśnienia skraplania powoduje pracę sprężania i generuje dodatkowe ciepło sprężania. To zwiększone ciepło może być widoczne w wysokiej temperaturze tłoczenia sprężarki; jednak ze względu na niższe natężenie przepływu wynikające z niższych sprawności objętościowych, sprężarka widzi nieco niższe obciążenie. To niskie obciążenie sprawia, że temperatura na wylocie nie jest zbyt wysoka. Podsumowując, wyższe stopnie sprężania i wyższe przegrzania powodują, że temperatura na tłoczeniu jest nieco wyższa. Pamiętaj, że linia tłoczna widzi wszystkie przegrzania przychodzące do sprężarki, generowane ciepło silnika i ciepło sprężania.
Granica dla każdej temperatury tłoczenia mierzonej 3 cale od sprężarki na linii tłocznej wynosi 225°. Tylna część zaworu tłocznego jest zwykle o 50° do 75° gorętsza niż linia tłoczna, co sprawiłoby, że tylna część zaworu tłocznego miałaby około 250° do 300°. Mogłoby to spowodować odparowanie oleju wokół cylindrów i nadmierne zużycie. Przy 350° olej się zepsuje i wkrótce dojdzie do przegrzania sprężarki. Przegrzanie sprężarki jest jednym z najpoważniejszych problemów w dzisiejszych czasach, więc staraj się utrzymać temperaturę tłoczenia poniżej 225°, aby wydłużyć żywotność sprężarki.
Wysokie przegrzanie parownika: Ponieważ parownik jest pozbawiony czynnika chłodniczego, będą występować wysokie przegrzania parownika. To z kolei prowadzi do wysokich (całkowitych) przegrzań sprężarki. Zbiornik nie otrzyma wystarczającej ilości ciekłego czynnika chłodniczego ze skraplacza z powodu niedoboru czynnika chłodniczego w układzie, a to spowoduje zagłodzenie przewodu cieczowego i może nawet spowodować pęcherzyki powietrza we wzierniku, jeśli stan jest wystarczająco poważny. Zawór TXV nie będzie widział normalnego ciśnienia i może nawet próbować przepuszczać ciecz i opary z zagłodzonego przewodu cieczowego. TXV będzie również zagłodzony i nie można oczekiwać, że będzie kontrolował przegrzanie.
Wysokie przegrzania sprężarki: Ponownie, ponieważ przewód cieczowy, TXV i parownik są głodzone czynnikiem chłodniczym z niedoładowania, tak samo będzie ze sprężarką. Można to zauważyć w wysokim odczycie przegrzania sprężarki.
Niskie przechłodzenie skraplacza: Ponieważ sprężarka będzie widzieć bardzo gorące pary z wysokich odczytów przegrzania, gazy wchodzące do sprężarki będą bardzo rozprężone i będą miały niską gęstość. Stopień sprężania będzie wysoki z powodu niskiego ciśnienia na ssaniu, co spowoduje niską sprawność objętościową. Sprężarka po prostu nie będzie pompować dużej ilości czynnika chłodniczego, a wszystkie elementy w układzie będą pozbawione czynnika chłodniczego. Punkt cieczy w 100 procentach nasyconej w skraplaczu będzie bardzo niski, co spowoduje niskie przechłodzenie skraplacza. Skraplacz po prostu nie będzie otrzymywał wystarczającej ilości pary czynnika chłodniczego, aby skroplić ją do postaci cieczy i zasilić odbiornik.
Chłodzenie skraplacza jest dobrym wskaźnikiem ilości ładunku czynnika chłodniczego w układzie, ponieważ niskie chłodzenie skraplacza może oznaczać niski ładunek. Wysokie przechłodzenie skraplacza może oznaczać przeładowanie, ale nie zawsze. Na przykład nie jest to prawdą w przypadku układów z rurką kapilarną, w których nie ma odbiornika, ponieważ w układzie z rurką kapilarną może wystąpić wysokie dochłodzenie po prostu z powodu ograniczenia w rurce kapilarnej lub przewodzie cieczowym. Nadmiar czynnika chłodniczego będzie gromadził się w skraplaczu, powodując wysokie przechłodzenie i wysokie ciśnienie głowicy. Jeśli układ odbiornika TXV jest ograniczony w przewodzie cieczowym, większość czynnika chłodniczego będzie gromadzić się w odbiorniku, a odrobina w skraplaczu. Spowoduje to niskie przechłodzenie i niskie ciśnienie głowicy.
Niskie ampery sprężarki: Wysokie przegrzanie spowoduje, że opary na wlocie do sprężarki z linii ssawnej zostaną bardzo rozprężone, zmniejszając swoją gęstość. Opary o niskiej gęstości wchodzące do sprężarki będą oznaczać niskie natężenie przepływu czynnika chłodniczego przez sprężarkę. Spowoduje to niski pobór prądu, ponieważ sprężarka nie będzie musiała pracować tak ciężko przy sprężaniu oparów o niskiej gęstości. Niski przepływ czynnika chłodniczego spowoduje również przegrzanie sprężarek chłodzonych czynnikiem chłodniczym.
Niskie ciśnienie w parowniku: Niskie ciśnienie w parowniku jest spowodowane przez zagłodzoną sprężarkę. Sprężarka próbuje wciągnąć czynnik chłodniczy do swoich cylindrów, ale nie ma wystarczającej ilości, aby go zaspokoić, więc cała niska strona systemu doświadczy niskiego ciśnienia.
Niskie ciśnienie skraplania: Ponieważ parownik i sprężarka są głodzone czynnikiem chłodniczym, skraplacz również będzie głodzony. Głodzenie skraplacza spowoduje zmniejszenie obciążenia cieplnego skraplacza, ponieważ nie będzie on widział tyle czynnika chłodniczego, aby odrzucić jakiekolwiek ciepło. Przy nie tak dużej ilości ciepła do przyjęcia – a więc odrzucenia ze sprężarki – skraplacz będzie miał niższą temperaturę. Ta niższa temperatura spowoduje niższe ciśnienie w skraplaczu z powodu relacji ciśnienie/temperatura przy nasyceniu.
Różnica temperatur pomiędzy temperaturą skraplania a temperaturą otoczenia nazywana jest delta T skraplacza lub splitem. W branży usługowej często określa się to jako podział skraplacza, który można obliczyć w następujący sposób:
temperatura skraplania
– temperatura otoczenia
= delta T skraplacza (podział)
Jako że skraplacz widzi coraz mniej ciepła od sprężarki z powodu głodu spowodowanego niedoładowaniem czynnika chłodniczego, podział skraplacza będzie się zmniejszał. Bez względu na to, jaka jest temperatura otoczenia, podział skraplacza – czyli różnica między temperaturą skraplania a temperaturą otoczenia – pozostanie taki sam, jeśli obciążenie parownika pozostanie takie samo. Podział skraplacza zmieni się jednak, jeśli zmieni się obciążenie cieplne parownika. Gdy obciążenie cieplne parownika wzrasta, podział skraplacza będzie wzrastał, a gdy obciążenie cieplne parownika maleje, podział skraplacza będzie malał.
Podsumowanie
Podsumowując, oto siedem objawów lub oznak ostrzegawczych systemu o niskim poziomie czynnika chłodniczego:
- Średnie lub wysokie temperatury tłoczenia;
- Wysokie przegrzanie parownika;
- Wysokie przegrzanie sprężarki;
- Niskie przechłodzenie skraplacza;
- Niskie ampery sprężarki;
- Niskie temperatury i ciśnienia parownika; oraz
- Niskie temperatury i ciśnienia skraplania.