4.7. Особенности работы кондиционеров и холодильных установок для торгового оборудования
На основании использованных и переработанных материалов, изложенных в работе [ ] в данном разделе рассматриваются условия нормальных и аномальных режимов эксплуатации основных технических устройств холодильных машин и кондиционеров.
4.7.1. Рекомендуемые перепады температур
Испарители
Одной из наиболее важных характеристик холодильного контура является величина перегрева паров хладагента на выходе из испарителя. Обычно считается, что величина перегрева должна составлять 5…8 град.
Кроме того, при нормальной работе для испарителей рекомендуются следующие значения перепадов температур воздуха (Δtвозд) и полных температурных напоров (Δtполн):
Кондиционеры: Δtвозд = tвх – tвых = 6…10 град.
Δtполн = tвх – t0 = 16…20 град.
Торговые холодильники: Δtвозд = tвх – tвых = 3…5 град.
Δtполн = tвх – t0 = 6…10 град.
Принятые здесь обозначения: tвх и tвых – температура воздуха на входе и выходе испарителя; t0 – температура кипения хладагента в испарителе.
Рекомендуемые значения полного температурного напора для получения желаемой относительной влажности приведены в табл.4.1.
Таблица 4.1
Рекомендуемые значения полного температурного напора для различных относительных влажностей в охлаждаемом помещении
Тип испарителя |
φ% |
|||
Высокотемпературный tохл > 00С
C принудительным обдувом С естественным обдувом |
90…95 |
85…90 |
80…85 |
75…80 |
3…5 град. |
5…7 град. |
7…9 град. |
9…11 град. |
|
8…10 град. |
10…12 град. |
12…15 град. |
15…20 град. |
|
Низкотемпературный tохл< 00C C принудительным обдувом |
Продукты без упаковки |
Продукты в упаковке |
||
5…6 град |
7…8 град. |
|||
Испарители в кондиционерах не покрываются инеем, поскольку температура кипения в любом случае в них плюсовая, что позволяет располагать теплообменные ребра в испарителях кондиционеров на расстоянии 1…2мм.
В испарителях торговых холодильников из-за отрицательных температур происходит образование снежной шубы, что требует в них ребра располагать со сравнительно большим шагом, составляющим 4…8мм.
Отсюда следует, что испарители, используемые в кондиционерах, имеют гораздо меньшие размеры по сравнению с испарителями в торговых холодильниках при одинаковой величине холодопроизводительности.
Конденсаторы
Полный температурный напор в конденсаторе кондиционеров и холодильных установок при нормальной работе должен быть в пределах Δtполн = 10…20град. При этом, полный напор Δtполн должен быть одинаков для рассматриваемых установок. Следовательно, при одной и той же температуре наружного воздуха в них реализуются совершенно одинаковые значения температуры конденсации, определяемые из соотношения
Δtполн = tк – tвх.
Предположим Δtполн = 15град, а tвх = 300С, тогда температура конденсации будет равна tк = 450С не зависимо от типа используемого хладагента.
Перепад температур охлаждающего воздуха на входе и выходе, переохлаждение жидкости на выходе из конденсатора будут также практически одинаковыми в кондиционерах и холодильных установках для торгового оборудования.
4.7.2. Неисправности при эксплуатации
Опыт показывает, что 99% всех возникающих неисправностей на рассматриваемых установках могут быть разделены на следующие 8 основных семейств.
1) Слишком слабый ТРВ (производительность ТРВ недостаточна).
2) Нехватка хладагента (в контур заправлено недостаточное количество хладагента).
3) Преждевременное дросселирование хладагента (на жидкостной линии перед ТРВ имеется паразитное сопротивление).
4) Слишком слабый испаритель (производительность испарителя недостаточна).
5) Слишком слабый компрессор (производительность компрессора недостаточна).
6) Наличие неконденсируемых частиц (в контуре присутствует чрезмерно большое количество неконденсирующихся примесей).
7) Чрезмерная заправка (в контур заправлено избыточное количество хладагента).
8) Слишком слабый конденсатор (производительность конденсатора недостаточна).
Недостаточная холодопроизводительностьТРВ
Как ранее уже указывалось, ТРВ служит для оптимального заполнения испарителя при любых тепловых нагрузках и обеспечения постоянного перегрева всасываемых паров хладагента. Производительность ТРВ должна равна холодопроизводительности испарителя, т.е. ТРВ должен пропускать столько же жидкости, сколько может выкипеть в испарителе. Пульсации ТРВ указывают на то, что пропускная способность ТРВ гораздо выше производительности испарителя. Поскольку температура кипения пульсирует, это автоматически приводит к пульсациям низкого давления и, под воздействием этого, пульсируют значения следующих параметров установки:
пульсирует температура воздушной струи, проходящей через испаритель, потому что непрерывно меняется холодопроизводительность;
пульсирует давление конденсации из-за изменения холодопроизводительности, поскольку меняется количество хладагента, поступающего в конденсатор;
пульсирует сила тока, потребляемая компрессором, потому что постоянно меняются высокое и низкое давление.
Холодильная установка, у которой мощность ТРВ равна мощности испарителя имеет перегрев паров хладагента в испарителе в диапазоне 5…8 град.
Слишком большой перегрев (больше 8 град) может быть связан с недостаточной пропускной способностью ТРВ, что, как правило, приводит к соответствующему снижению холодопроизводительности испарителя.
Слишком малый перегрев (менее 5 град) может привести к гидроудару в компрессоре.
Неисправность, обусловленная недостаточной пропускной способностью ТРВ, охватывает большое число различных отказов.
Влияние недостаточной пропускной способности ТРВ на работу испарителя
Для иллюстрации неисправности, обусловленной малой пропускной способности ТРВ, рассмотрим в качестве примера ТРВ, в котором отверстие имеет слишком малый диаметр (рис.4.32) вследствие ошибки при выборе сменного проходного сечения (сечение b было установлено вместо сечения В). В результате расход жидкости становится недостаточным, и последняя капелька хладагента выкипает внутри испарителя (точка 1).
Поскольку
последняя капелька хладагента выкипела
слишком рано, пары будут находиться под
действием проходящего через испаритель
воздуха в течение длительного времени,
что приводит к увеличению степени
перегрева по сравнению с нормой. Поэтому
температура в термобаллоне (точка 2)
будет аномально высокой (в пределе,
температура всасывания может стать
почти равной температуре окружающей
среды).
В связи с тем, что испаритель недостаточно заполнен жидким хладагентом, массовый его расход и холодопроизводительность будут снижаться, а в том помещении, которое охлаждается, температура будет повышаться.
Поскольку
температура в охлаждаемом помещении
будет повышаться, то и будет повышаться
температура на входе в испаритель (точка
3), а по причине снижения в рассматриваемом
случае холодопроизводительности будет
также повышаться температура на выходе
из испарителя (точка 4).
Влияние недостаточной пропускной способности ТРВ на работу испарителя и компрессора
Поскольку ТРВ не пропускает достаточного количества жидкости, то и количество производимого пара также падает. Однако компрессор может поглотить гораздо больше пара, чем производит испаритель, поэтому давление кипения становится аномально малым (точка 5, рис. 4.33).
Ввиду того, что давление кипения снижается (значит и снижается температура кипения в испарителе), а температура воздуха на входе в испаритель повышается, то полный температурный напор в испарителе становится аномально высоким. Одновременно повышается температура термобаллона (точка 2) и перегрев будет также аномально высоким.
В
кондиционерах при нормальном
функционировании температура кипения
всегда выше 00С.
Однако в связи с тем, что производительность
ТРВ недостаточна, давление кипения
слишком низкое, температура кипения
может оказаться отрицательной и
трубопровод на выходе из ТРВ в кондиционере
будет в этом случае покрываться инеем
(точка 6).
Влияние недостаточной пропускной способности ТРВ на работу компрессора и конденсатора
В связи с тем, что перегрев паров хладагента на выходе из испарителя очень большой, температура паров, всасываемых в компрессор, будет также повышена. Поскольку охлаждение двигателя герметичных или бессальниковых компрессоров осуществляется за счет всасываемых паров, то охлаждение электродвигателей в этих компрессорах будет ухудшаться.
Как следствие, компрессор станет более горячим (рис.4.34, точки 7 и 8).
Таким образом, по причине большого перегрева на линии всасывания весь компрессор будет аномально горячим. Повышенная температура пара в магистрали всасывания приводит к тому, что температура в нагнетающей магистрали (точка 9) будет также более высокой.
Как уже было выше указано холодопроизводительность кондиционера или торгового холодильника при недостаточном расходе хладагента стала аномально низкой. Поскольку параметры конденсатора были выбраны из условия теплоотдачи, соответствующей нормальной холодопроизводительности, то конденсатор становится переразмеренным.
Если используемый в установке способ регулирования давления конденсации не позволяет изменять расход воздуха через конденсатор, перепад температуры воздуха на конденсаторе снижается, а на выходе из него (точка 10) температура воздуха будет менее высокой.
Кроме того, из-за малой пропускной ТРВ, переразмеренность конденсатора приводит и к другим нежелательным для установки последствиям.
Так, из-за нехватки жидкости в испарителе, в конденсаторе и в жидкостном ресивере ее количество будет избыточным. Поскольку при этом конденсатор является переразмеренным, жидкость в нем будет лучше охлаждаться, а давление конденсации будет падать, причем величина его падения будет зависеть от используемого способа регулирования давления конденсации.
Кроме того, поскольку конденсатор переразмерен, возможна преждевременная конденсация последней молекулы пара в точке 11, обусловив тем самым увеличение длины участка конденсатора, на котором происходит переохлаждение. В результате, измеренная на выходе из конденсатора величина переохлаждения окажется высокой.
Переохлаждение определяется как разность между температурой конденсации, соответствующей показанию манометра ВД и температурой жидкого хладагента, измеренной на выходе из конденсатора.
Недостаток хладагента
Недостаток
хладагента ощущается в каждом элементе
контура, но особенно этот недостаток
чувствуется в испарителе, конденсаторе,
ресивере и жидкостной линии (от выхода
из конденсатора до входа в ТРВ).
Влияние недостатка хладагента на работу испарителя
При нормальной заправке жидкостная линия заполнена только переохлажденной жидкостью, но при нехватке хладагента в ней будет находиться парожидкостная смесь на входе в ТРВ (точка 1, рис. 4.35).
Поскольку на входе в ТРВ жидкости не хватает, ее также не хватает и на выходе из испарителя. Поэтому последняя капля выкипает в испарителе слишком рано (точка 2). Как следствие, здесь также как и в случае слабого ТРВ, пары хладагента длительное время находятся в контакте с охлаждаемым воздухом, обеспечивая большую протяженность зоны перегрева. Поэтому здесь также будет и аномально повышена температура термобаллона (точка3). В пределе температура всасывающей магистрали может становиться почти равной температуре окружающей среды.
Также как и при нехватке хладагента, в рассматриваемом случае испаритель будет не полностью заполнен хладагентом и его холодопроизводительность существенно снижается, а температура воздуха, где установлен кондиционер (или в холодильной камере) повышается. Здесь также как и при нехватке хладагента растет температура воздуха на входе (точка 4) и выходе из испарителя (точка 5).
Влияние нехватки хладагента на работу испарителя и компрессора
В случае нехватки хладагента, условия работы испарителя и компрессора аналогичны условиям работы при использовании в схеме слишком слабого ТРВ, а именно:
из-за большой производительности компрессора давление кипения аномально падает, а значит и снижается температура кипения хладагента в испарителе;
полный температурный напор на испарителе становится аномально высоким;
в кондиционере возможно обмерзание трубки на выходе из ТРВ;
Влияние нехватки хладагента на работу компрессора и конденсатора
При нехватке хладагента некоторые условия работы компрессора и конденсатора также аналогичны условиям работы при использовании в схеме слишком слабого ТРВ:
рост перегрева;
слишком горячий картер компрессора;
повышенная температура на линии всасывания и нагнетания компрессора;
переразмеренный конденсатор;
При нехватке хладагента из конденсатора будет выходить парожидкостная смесь без малейшего переохлаждения, а в ресивер будет поступать незначительное количество жидкого хладагента, а его забор с помощью заборной трубки значительно усложнится (точка 13, рис. 4.36).
В
предельном случае, если нехватка
хладагента станет значительной,
жидкостная линия окажется опустошенной
и компрессор может отключиться по
сигналу от защитного реле НД.
При этом из ресивера (точка 14) будет выходить парожидкостная смесь (преимущественно, насыщенный пар при температуре конденсации). Прохождение такой смеси можно отчетливо наблюдать в смотровом стекле жидкостной линии (точка 15) либо в виде непрерывного потока газовых пузырьков, либо в виде их прохождения от случая к случаю, в зависимости от величины дефицита хладагента в контуре.
Недостаток хладагента всегда приводит к значительному снижению переохлаждения, поскольку будет иметь место только небольшой участок, занятый жидкостью и его длины недостаточно, чтобы обеспечить нормальное переохлаждение, соответствующее 4…7 град.
Если перегрев повышен и одновременно понижено переохлаждение, то это обязательно означает нехватку жидкости в испарителе и в конденсаторе, а, следовательно, и нехватку хладагента в контуре.
Преждевременное дросселирование хладагента
Преждевременным дросселированием хладагента будем называть все неисправности, способные вызывать паразитное дросселирование хладагента в жидкостной магистрали не доходя до ТРВ. При этом будем рассматривать дросселирование хладагента, не связанное с его внезапным вскипанием в жидкостной линии, обусловленное частичным засорением фильтра-осушителя.
Проявления на жидкостной магистрали
Нормально переохлажденная жидкость (рис. 4.37) покидает ресивер (точка 1) и подходит к фильтру-осушителю (точка 2).
В связи с частичной закупоркой фильтра гидравлическое сопротивление фильтра-осушителя резко возрастает. Это сопротивление приводит к падению давления, которое сопоставимо с процессом дросселирования, происходящим при прохождении жидкого хладагента через ТРВ.
Поскольку
фильтр-осушитель стал выполнять функции
ТРВ, температура на выходе из него резко
падает (точка 3). При этом, точно также
как и на выходе из ТРВ, на выходе из
фильтра-осушителя появляется парожидкостная
смесь, состоящая из жидкого хладагента
и его насыщенных паров, т.е. начинается
кипение жидкого хладагента, хорошо
наблюдаемое в смотровом стекле (точка
4).
Проявления в системе ТРВ - испаритель
Поскольку
при преждевременном дросселировании,
вызванном частичной закупоркой
фильтра-осушителя, на выходе из последнего
вместо чистой жидкости получается
парожидкостная смесь, то эта смесь
поступает на вход в ТРВ (точка 5, рис.
4.38).
В связи с нехваткой жидкого хладагента на входе в ТРВ, ее не хватает и на выходе из него. В результате заполнение испарителя неудовлетворительное и условия работы в этой рассматриваемой системе точно такие как при слишком слабом ТРВ и нехватке хладагента в контуре, т.е. будет снижение холодопроизводительности, присутствовать повышенный перегрев паров хладагента на выходе из испарителя (точка 7), повышенные температуры воздуха на входе в испаритель (точка 8) и выходе из него (точка 9) и будет падение перепада температуры воздуха в испарителе.
Проявления в системе испаритель-компрессор
Поскольку заполнение испарителя недостаточное, произведенное в нем количество пара небольшое. В то же время, компрессор рассчитан на всасывание гораздо большего количества пара, чем производит испаритель. В результате давление на входе в компрессор сильно падает. Поскольку преждевременное дросселирование приводит к падению давления кипения, температура кипения в кондиционере может стать отрицательной. Поэтому в этом случае, также как и при слишком слабом ТРВ, или нехватке хладагента в контуре на трубопроводе, выходящем из ТРВ будет осаждаться иней.
Проявления в системе конденсатор-компрессор
Поскольку поглощаемое испарителем количество тепла упало, а размеры конденсатора определялись исходя из того количества тепла, которое он должен отдавать при номинальном режиме работы установки, то конденсатор с воздушным охлаждением становится переразмеренным сразу же, как только упадет давление кипения хладагента.
Из-за того, что расход жидкого хладагента через испаритель падает, неиспользуемая его часть будет оставаться в ресивере и в конденсаторе. Поскольку одновременно конденсатор оказывается переразмеренным, этот избыток жидкого хладагента будет гораздо лучше охлаждаться и, в соответствии с соотношением между давлением и температурой, давление конденсации будет снижаться настолько, насколько допускает это тип его регулирования, принятый в данной установке.
Наконец, из-за того, что конденсатор переразмерен, последняя молекула пара обязательно сконденсируется гораздо раньше, что приведет к увеличению размеров зоны переохлаждения конденсатора по сравнению с обычной. В результате переохлаждение, измеренное на выходе из конденсатора, или на выходе из ресивера будет вполне нормальным, или даже повышенным.
Поскольку преждевременное дросселирование связано с повышенным перепадом температуры в жидкостной линии, т.е. от выхода из ресивера до входа в ТРВ, то основными причинами этого будут:
загрязнение фильтра-осушителя;
частичное закрытие выходного вентиля ресивера;
недостаточно полное открытие электромагнитного клапана на жидкостной магистрали, предназначенного для ограничения или исключения перетекания жидкости в корпус компрессора при каждой остановке холодильного агрегата;
повышенные потери давления на фильтре-осушителе, ручных вентилях, смотровом стекле, электромагнитном клапане и т.п.;
слишком малый диаметр проходного сечения или протяженность жидкостной магистрали;
размещение испарителя выше ресивера с относительно большим перепадом уровней;
жидкостная магистраль проходит через сильно нагретый участок, что может вызвать довольно значительное повышение температуры жидкости и, следовательно, снижение переохлаждения, тем самым серьезно повысив опасность преждевременного дросселирования.
Недостаточная холодопроизводительность испарителя
Для того, чтобы проанализировать проявления неисправностей в различных участках контура, в качестве примера будем рассматривать испаритель, оребрение которого сильно загрязнено.
Проявления в системе ТРВ - испаритель
Поскольку ребра испарителя загрязнены, теплообмен между воздухом и хладагентом существенно снижен. Как следствие, воздух будет хуже охлаждаться и количество выкипевшего хладагента сильно упадет. Так как количество хладагента, которое способно выкипеть в испарителе сильно упало, то ТРВ становится переразмеренным. Эта относительная переразмеренность ТРВ может вызывать пульсации давления, сопровождаемыми периодическими гидроударами, так же, как при сильном уменьшении расхода воздуха через испаритель. Чрезмерно малый перегрев также может вызвать гидроудары. Причиной последнего могут быть неправильные действия при настройке ТРВ. Опыт показывает, что после изменения настройки ТРВ необходимо выждать не менее 20 минут, чтобы установка вышла на новый режим.
Влияние перегрева на холодопроизводительность
Холодопроизводительность зависит от количества жидкого хладагента, находящегося в испарителе.
Установлено, что чем больше жидкого хладагента находится в испарителе, тем больше возрастает холодопроизводительность.
Таким образом, чтобы повысить холодопроизводительность, нужно стремиться к заполнению испарителя максимальным количеством хладагента, как можно больше снижая перегрев, но при этом, не допуская попадания жидкости в компрессор.
Если перегрев слишком большой, значит, отверстие ТРВ практически закрыто и пропускает очень мало жидкости. Холодопроизводительность испарителя, содержащего мало жидкости, будет низкой, а также будет низким и перепад температур воздуха в испарителе. При этом давление и температура кипения падают, и на выходе из ТРВ трубопровод снаружи покрывается инеем.
Если перегрев слишком низкий, значит, отверстие ТРВ полностью открыто и пропускает много жидкости. Поскольку испаритель содержит много жидкости, то холодопроизводительность возрастает и перепад температуры воздуха в испарителе возрастает, однако в компрессор могут попадать губительные для него частицы жидкости.
Влияние температуры охлаждаемого воздуха
Для того, чтобы обеспечить тот же перегрев паров при более низкой температуре воздуха, необходимо увеличить длину участка трубопровода испарителя, на котором происходит теплообмен между парами хладагента и воздуха.
Иначе говоря, когда температура воздуха на входе в испаритель уменьшается, проходное сечение ТРВ сужается, чтобы сохранить заданный перегрев, вызывая тем самым падение давления кипения.
ТРВ регулирует подачу жидкого хладагента в испаритель. Когда в испаритель поступает более горячий воздух, т.е. когда потребность в холодопроизводительности возрастает, испаритель оказывается заполненным большим количеством жидкости.
При этом следует отметить, что при условии постоянного давления конденсации полный температурный напор в испарителе остается практически постоянным.
Проявления в системе испаритель-компрессор
Если потеря холодопроизводительности испарителя достаточна велика, переразмеренность ТРВ может привести к периодическим гидроударам, сопровождемым значительными пульсациями давления всасывания. В связи с тем, что рост температуры воздуха на входе в испаритель сопровождается падением давления кипения, то, как следствие, полный перепад температур на испарителе очень сильно возрастает.
При слишком слабом испарителе в кондиционерах будет происходить образование инея на входе в испаритель. При этом снежная шуба начинает работать как теплоизоляция, а ее накопление будет способствовать еще большему снижению холодопроизводительности. В результате весь испаритель может покрыться снежной шубой, а в некоторых случаях иней может появиться и на всасывающей магистрали компрессора.
Проявления в системе компрессор-конденсатор
В связи с тем, что ТРВ является переразмеренным по отношению к испарителю, периодически возможно поступление частиц жидкости в компрессор. В результате температура вентиля всасывания компрессора может покрываться инеем.
Поскольку холодопроизводительность стала аномально низкой, конденсатор также стал переразмеренным, поскольку он был рассчитан на теплоотдачу, соответствующую номинальным условиям работы. В связи с этим давление конденсации будет иметь тенденцию к снижению (в соответствии с используемым типом регулировки ВД).
Если используемый способ регулирования давления конденсации не позволяет изменять расход воздуха через конденсатор, то перепад температур воздуха будет гораздо ниже, чем при нормальных условиях работы, а температура воздуха на выходе из конденсатора также понизится.
Поскольку холодопроизводительность упала, массовый расход хладагента также упал и, следовательно, скорость потока жидкости во всех трубопроводах уменьшается.
Из-за снижения скорости жидкий хладагент в течение более длительного времени будет контактировать с воздухом в нижней части конденсатора и лучше переохлаждаться.
Основным признаком неисправностей, обусловленных слишком слабым испарителем, является сильное падение давления кипения, сопровождаемое слабым перегревом (как указывалось, в испарителях величина перегрева должна составлять от 5 до 8 град).
Две разновидности неисправности, обусловленной слишком слабой холодопроизводительностью испарителя
Эта неисправность подразделяется на две различных категории, которые отличаются величиной перепада температур воздуха на входе и выходе из испарителя.
Низкий расход воздуха через испаритель
В этом случае дефицит холодопроизводительности вызван недостатком расхода воздуха через испаритель. Одновременно понижена и температура поверхности охлаждения, поскольку температура кипения хладагента упала. В результате воздух охлаждается очень хорошо и его температура на выходе из испарителя становится более низкой.
Таким образом, при недостаточном расходе воздуха через испаритель перепад температур воздуха на входе в испаритель и на выходе из него становится аномально высоким.
Загрязненный испаритель
В этом случае воздух, проходящий через испаритель, охлаждается плохо и его температура на выходе из испарителя повышается. Ухудшение охлаждения воздуха на выходе из испарителя приводит к тому, что перепад температур воздуха на входе в испаритель и на выходе из него становится аномально низким.
Это и отличает неисправность, связанную с недостаточным расходом воздуха через испаритель, от случая, когда испаритель загрязнен снаружи.
Недостаточная холодопроизводительность компрессора
Для анализа проявления этой неисправности в холодильном контуре в качестве примера будем рассматривать двухцилиндровый компрессор с разрушенным клапаном всасывания.
Проявления в самом компрессоре
П
оскольку
компрессор всасывает вполовину меньше
хладагента, массовый расход хладагента
также падает почти в 2 раза. Имея ввиду,
что испаритель при этом способен
произвести гораздо больше пара, чем
может всосать компрессор, можно ожидать
аномального подъема давления кипения
(поз.3, рис. 4.39).
Проявления в системе ТРВ - испаритель
Поскольку массовый расход хладагента вдвое уменьшился, количество поглощаемого испарителем тепла, а, следовательно, холодопроизводительность также упали.
Уменьшение холодопроизводительности приводит к повышению температуры внутри охлаждаемого помещения, а, значит, и к повышению температуры воздуха на входе в испаритель (поз. 4, рис.4.40).
Более
того, из-за снижения холодопроизводительности
уменьшается перепад температуры воздуха,
что приводит к заметному повышению
температуры воздуха на выходе из
испарителя (поз.5).
Так как производительность испарителя аномально упала, то ТРВ оказался сильно переразмеренным. Эта переразмеренность дросселирующего органа может иногда приводить к пульсация давления и периодически вызывать слабые гидроудары (поз. 6).
Проявления в системе компрессор-конденсатор
Как уже указывалось, охлаждение двигателей герметичных или бессальниковых компрессоров в основном обеспечивается за счет всасываемых паров. Поскольку количество паров резко падает, охлаждение двигателя ухудшается и корпус компрессора будет более горячим (поз. 7, рис.4.41).
Поскольку холодопроизводительность компрессора упала, конденсатор становится переразмеренным.
Если используемый способ регулирования давления конденсации не позволяет изменять расход воздуха через конденсатор, то перепад температуры воздуха становится меньше номинального, а температура воздуха на выходе из конденсатора (поз.8) падает.
И
з-за переразмеренности
конденсатора давление конденсации
(поз.9) уменьшается в соответствии с
используемым способом регулирования.
Ввиду того, что расход циркулирующего по контуру хладагента упал, образовавшиеся излишки жидкого хладагента будут накапливаться в ресивере и конденсаторе. Поскольку в конденсаторе становится больше жидкости, зона переохлаждения увеличивается, а температура жидкости в нижней части конденсатора падает. В результате переохлаждение жидкости, измеренное на выходе из конденсатора, падает. В результате переохлаждение жидкости, измеренное на выходе из конденсатора (поз. 10) будет вполне нормальным или даже повышенным.
Наконец, принимая во внимание, что работает только один цилиндр, механическая энергия, передаваемая компрессором хладагенту для обеспечения его циркуляции, также уменьшается. Соответственно уменьшается и потребляемая компрессором электроэнергия.
Наличие неконденсируемых частиц
Причинами наличия неконденсирующихся примесей внутри холодильного контура могут быть:
плохое вакуумирование контура перед заполнением его хладагентом;
попадание воздуха при вскрытии контура для замены или проверки каких-либо агрегатов.
Проявления в системе компрессор – конденсатор
Неконденсирующиеся
примеси (воздух, азот и др.) какова бы ни
была причина их проникновения в контур,
не могут оставаться в жидкостной
магистрали или в испарителе, откуда они
вытесняются хладагентом, проходят в
компрессор, а затем нагнетаются в
конденсатор и жидкостный ресивер.
Поскольку неконденсирующиеся примеси более легкие, чем пары хладагента, они главным образом скапливаются в верхней зоне жидкостного ресивера, откуда они не могут выйти из-за того, что ресивер снабжен сифонной трубкой, погруженной в жидкий хладагент и доходящей до дна ресивера (точка 1, рис.4.42).
В соответствии с законом Дальтона для газовых смесей, парциальное давление примесей будет складываться с парциальным давлением паров хладагента (которое является давлением конденсации), в результате чего полное давление, показываемое манометром ВД (точка 2) будет аномально большим.
Поскольку присутствие неконденсирующихся примесей дает искусственно завышенные показания манометра ВД, соответствующие завышенной температуре конденсации, а это приведет к завышенному переохлаждению жидкости (точка 3).
Проявления в системе ТРВ – испаритель
Ввиду того, что давление нагнетания возрастает, пар, заключенный во вредном пространстве цилиндра при нахождении поршня в верхней мертвой точке, также будет иметь повышенное давление, что приведет к снижению массового расхода пара, всасываемого компрессором (это будет вызвано уменьшением коэффициента подачи), и как следствие, к снижению холодопроизводительности. В пределе установка может быть выключена по команде предохранительного реле ВД.
Снижение холодопроизводительности обусловливает повышение температуры в охлаждаемом помещении и повышение температуры воздуха на входе в испаритель. Из-за того, что температура воздуха на входе в испаритель возрастает, то даже несмотря на снижение холодопроизводительности испарителя, температура на выходе из него также будет расти. При этом, рост давления нагнетания сопровождается увеличением производительности ТРВ
Поскольку ТРВ пропускает больше жидкости, чем выкипает в испарителе, это может привести к пульсациям ТРВ, причем перегрев, измеряемый термобаллоном будет почти нормальным или слегка пониженным.
Проявления в компрессоре
В связи со снижением массового расхода, количество всасываемых паров будет падать и охлаждение двигателей герметичных или бессальниковых компрессоров будет хуже, за исключением случаев периодических гидроударов, обусловленных переразмеренностью ТРВ. Вдобавок к этому электродвигатель компрессора начнет потреблять больший ток, в результате чего компрессор будет иметь тенденцию к дополнительному нагреву картера и нагнетающего патрубка.
Температурный напор в конденсаторе будет аномально высоким, поскольку температура конденсации, согласно показаниям манометра ВД, будет гораздо выше температуры наружного воздуха. Наконец, из-за пониженного массового расхода, компрессор всасывает меньше паров, чем обычно, что приводит к повышению давления кипения.
Чрезмерная заправка
Неисправностью типа "чрезмерная заправка" будем называть такую неисправность холодильной установки или кондиционера, при которой причиной дефекта является слишком большое количество хладагента внутри холодильного контура.
Проявления в системе компрессор-конденсатор
Количество хладагента, содержащегося в испарителе, регулируется при помощи ТРВ, поэтому возможные излишки жидкости там находиться не могут.
Единственными местами контура, где есть для этого свободное пространство, являются конденсатор и жидкостный ресивер. При наличии излишек хладагента вначале уровень жидкости начнет подниматься в ресивере (назначение которого как раз и заключается в том, чтобы противостоять колебаниям уровня жидкости), затем, по мере его заполнения, внутри конденсатора.
Таким образом, уровень жидкости в конденсаторе окажется аномально высоким. Настолько же увеличится поверхность теплообмена, предназначенная для того, чтобы снизить перегрев после конденсации паров, которые непрерывно поступают из магистрали нагнетания компрессора.
Ввиду снижения поверхности теплообмена, охлаждение перегретого пара, поступающего в конденсатор, ухудшится, что приведет к повышению температуры насыщенных паров (а, следовательно, и давления) и аномальному росту давления конденсации.
С другой стороны, количество жидкости, находящееся в контакте с охлаждающим наружным воздухом увеличивается, то возрастает и величина переохлаждения.
Таким образом, чрезмерная заправка хладагента вызывает одновременно уменьшение размеров зоны конденсации и увеличение зоны переохлаждения.
Проявления в системе испаритель-компрессор
Поскольку давление конденсации повышено, пары, заключенные во вредном пространстве при прохождении поршня в верхней мертвой точке, имеют более высокое давление, что приводит к снижению массового расхода пара через компрессор и падению холодопроизводительности.
Из-за падения холодопроизводительности в этом случае будут наблюдаться следующие явления (как в случае неконденсируемых частиц и "слишком слабом компрессоре"):
ухудшение охлаждения помещения;
при большой избыточной заправке выключение предохранительным реле ВД;
повышение температуры воздуха на входе в испаритель;
повышение температуры воздуха на выходе из испарителя;
рост производительности ТРВ;
опасность пульсаций ТРВ при нормальном или даже пониженном перегреве.
Проявления в компрессоре
Вне зависимости от причины, если одно из двух рабочих давлений (кипения или конденсации) изменяется в каком-либо направлении, другое давление всегда имеет тенденцию к изменению в том же направлении, за исключением неисправности "слишком слабый компрессор", при которой давление конденсации падает, в то же время как давление кипения растет.
Поскольку давление конденсации повышается и компрессор всасывает хладагента меньше, чем обычно, давление кипения также будет иметь тенденцию к повышению.
Поскольку при чрезмерной заправке давление конденсации растет, компрессор будет потреблять из сети гораздо больший ток. Ввиду того, что чрезмерная заправка приводит к снижению массового расхода паров, охлаждение двигателей герметичных или бессальниковых компрессоров будет ухудшаться (если только переразмеренный ТРВ не вызовет периодических гидроударов).
Более того, вследствие увеличения силы потребляемого тока по сравнению с нормой, двигатель будет еще больше перегреваться, а значит, будет перегреваться картер компрессора и его нагнетающая магистраль.
Недостаточная производительность конденсатора
Под понятием "недостаточной производительности конденсатора" будем подразумевать все неисправности, приводящие к аномальному снижению его мощности.
Основные неисправности
К основным неисправностям, приводящим к аномальной работе конденсатора в холодильной установке, следует отнести наличие неконденсирующихся примесей в контуре, загрязнение ребер, недостаток расхода воздуха, высокая температура воздуха на входе.
Влияние неконденсирующихся примесей в контуре
Наличие неконденсирующихся примесей можно определить из сравнения температуры воздуха, окружающего конденсатор, с температурой, соответствующей показаниям манометра ВД.
Влияние загрязнения
Если оребрение конденсатора сильно загрязнено, теплообмен между хладагентом и воздухом, продуваемым через конденсатор, становится очень плохим.
Снижение интенсивности теплообмена приводит к значительному уменьшению мощности конденсатора и плохому охлаждению паров хладагента. В результате температура конденсации повышается, а нехватка мощности конденсатора обусловливает плохую конденсацию паров хладагента. Это означает, что переохлаждение жидкого хладагента на выходе из конденсатора будет сильно уменьшаться, вплоть до его полного отсутствия.
Из-за повышения температуры конденсации манометр ВД показывает аномальный рост давления конденсации, а полный температурный напор между температурой наружного воздуха и температурой конденсации становится также аномально большим. Кроме того, ввиду ухудшения теплообмена между хладагентом и воздухом из-за загрязнения ребер, наружный воздух, проходя через конденсатор, нагревается слабо, его температура на выходе из конденсатора падает, что приводит к снижению перепада температур воздуха.
Из изложенного анализа следует, что неисправность, обусловленная загрязнением, выявляется относительно просто: одновременно растет давление конденсации и ухудшается переохлаждение вплоть до полного отсутствия.
В предельных случаях можно даже наблюдать прохождение паровых пузырей в смотровом стекле при условии абсолютно нормальной заправке контура хладагентом.
Влияние недостатка расхода воздуха
Падение расхода воздуха через конденсатор приводит к росту температуры его трубок и ребер из-за того, что температура конденсации в этом случае повышена. Вследствие этого подогрев воздуха увеличивается, и его температура на выходе из конденсатора также увеличивается. Следовательно, перепад температуры воздуха в конденсаторе повышается, и этот перепад будет тем больше, чем сильнее падает расход воздуха. Снижение расхода воздуха может быть вызвано рядом причин (неправильное вращение вентилятора, проскальзывание ремня вентилятора, не нормированная частота тока, проскальзывание колеса или винта вентилятора на своей оси, неправильное расположение винта относительно конденсатора, повышенные потери давления в воздуховоде конденсатора).
Высокая температура воздуха на входе
Если температура воздуха на входе в конденсатор повышается, то и на выходе из него она также будет повышаться на величину перепада температуры, обусловленного производительностью конденсатора. Повышение температуры воздуха на входе в конденсатор вызывает повышение давления конденсации.
Повышенная температура воздуха на входе в конденсатор может быть вызвана созданием вредных вторичных потоков горячего воздуха, попадающего на его вход. Этот нагретый воздух, повторно попавший в вентилятор, повышает и среднюю температуру окружающей среды.