Velika količina pothlađivanja na kondenzatoru. Pothlađivanje rashladnog sredstva

Jedna od najvećih poteškoća u radu servisera je to što ne može vidjeti procese koji se odvijaju unutar cjevovoda i rashladnog kruga. Međutim, mjerenje količine pothlađivanja može pružiti relativno točnu sliku ponašanja rashladnog sredstva unutar kruga.

Imajte na umu da većina dizajnera dimenzionira zrakom hlađene kondenzatore da osiguraju pothlađivanje na izlazu iz kondenzatora u rasponu od 4 do 7 K. Pogledajmo što se događa u kondenzatoru ako je vrijednost pothlađivanja izvan tog raspona.

A) Smanjena hipotermija (obično ispod 4 K).

Riža. 2.6

Na sl. 2.6 prikazuje razliku u stanju rashladnog sredstva unutar kondenzatora tijekom normalnog i nenormalnog superhlađenja. Temperatura u točkama tv=tc=te=38°S = temperatura kondenzacije tk. Mjerenje temperature u točki D daje vrijednost td=35 °C, pothlađivanje 3 K.

Obrazloženje. Kada rashladni krug normalno radi, posljednje molekule pare kondenziraju se u točki C. Tada se tekućina nastavlja hladiti i cjevovod se cijelom dužinom (zona C-D) ispunjava tekućom fazom, čime se postiže normalna vrijednost pothlađivanja (na primjer, 6 K).

Ako postoji manjak rashladnog sredstva u kondenzatoru, zona C-D nije potpuno ispunjena tekućinom, postoji samo mala površina Ova zona je potpuno zauzeta tekućinom (zona E-D), a njezina duljina nije dovoljna da osigura normalno superhlađenje.

Zbog toga ćete pri mjerenju hipotermije u točki D sigurno dobiti vrijednost manju od normalne (u primjeru na slici 2.6 - 3 K).

A što je manje rashladnog sredstva u instalaciji, manje će njegove tekuće faze biti na izlazu iz kondenzatora i manji će biti njegov stupanj pothlađivanja.

U granici, sa značajnim nedostatkom rashladnog sredstva u krugu rashladna jedinica, na izlazu iz kondenzatora nalazit će se smjesa para-tekućina čija će temperatura biti jednaka temperaturi kondenzacije, odnosno pothlađivanje će biti jednako 0 K (vidi sliku 2.7).

Riža. 2.7

tv=td=tk=38°S. Vrijednost pothlađivanja P/O = 38—38=0 K.

Prema tome, nedovoljno punjenje rashladnog sredstva uvijek dovodi do smanjenja pothlađivanja.

Iz toga proizlazi da kompetentan serviser neće bezobzirno dodavati rashladno sredstvo u instalaciju, a da se ne uvjeri da nema curenja i da se ne uvjeri da je pothlađivanje nenormalno nisko!

Imajte na umu da kako se rashladno sredstvo dodaje u krug, razina tekućine u donjem dijelu kondenzatora će se povećati, uzrokujući povećanje pothlađivanja.

Prijeđimo sada na suprotnu pojavu, to jest na preveliku hipotermiju.

B) Povećana hipotermija (obično više od 7 K).

Riža. 2.8

tv=te=tk= 38°S. td = 29°C, dakle hipotermija P/O = 38-29 = 9 K.

Obrazloženje. Gore smo vidjeli da nedostatak rashladnog sredstva u krugu dovodi do smanjenja pothlađivanja. S druge strane, višak rashladnog sredstva će se nakupiti na dnu kondenzatora.

U tom se slučaju duljina zone kondenzatora, potpuno ispunjena tekućinom, povećava i može zauzeti cijelu odjeljak E-D. Povećava se količina tekućine u kontaktu sa zrakom za hlađenje, a povećava se i količina pothlađivanja (u primjeru na sl. 2.8 P/O = 9 K).

Zaključno ističemo da je mjerenje količine pothlađivanja idealno za dijagnosticiranje procesa funkcioniranja klasičnog rashladnog uređaja.

Tijekom detaljne analize tipičnih kvarova vidjet ćemo kako točno interpretirati podatke tih mjerenja u svakom konkretnom slučaju.

Premalo pothlađivanje (manje od 4 K) ukazuje na nedostatak rashladnog sredstva u kondenzatoru. Povećano pothlađenje (više od 7 K) ukazuje na višak rashladnog sredstva u kondenzatoru.

2.4. VJEŽBA

Odaberite između 4 dizajna kondenzatora hlađenih zrakom prikazanih na sl. 2.9, onaj za koji mislite da je najbolji. Objasni zašto?

Riža. 2.9

Zbog gravitacije, tekućina se nakuplja na dnu kondenzatora, tako da ulaz pare u kondenzator uvijek treba biti smješten na vrhu. Stoga su opcije 2 i 4 u najmanju ruku čudno rješenje koje neće funkcionirati.

Razlika između opcija 1 i 3 leži uglavnom u temperaturi zraka koji puše iznad hipotermičke zone. U 1. varijanti zrak koji daje pothlađivanje ulazi u zonu pothlađivanja već zagrijan, budući da je prošao kroz kondenzator. Dizajn treće opcije treba se smatrati najuspješnijim, jer provodi izmjenu topline između rashladnog sredstva i zraka prema principu suprotnog toka. Ova opcija ima najbolje karakteristike prijenos topline i dizajn postrojenja u cjelini.

Razmislite o ovome ako još niste odlučili u kojem smjeru provesti rashladni zrak (ili vodu) kroz kondenzator.

• Utjecaj temperature i tlaka na stanje rashladnih sredstava
• Pothlađivanje u zrakom hlađenim kondenzatorima
• Analiza slučajeva abnormalne hipotermije

19.10.2015

Stupanj superhlađenja tekućine dobiven na izlazu iz kondenzatora važan je pokazatelj koji karakterizira stabilan rad rashladni krug. Pothlađivanje je temperaturna razlika između tekućine i kondenzacije pri određenom tlaku.

Pri normalnom atmosferskom tlaku kondenzacijska voda ima temperaturu od 100 stupnjeva Celzijusa. Prema zakonima fizike, voda koja ima 20 stupnjeva smatra se prehlađenom za 80 stupnjeva Celzijusa.

Pothlađivanje na izlazu iz izmjenjivača topline varira kao razlika između temperature tekućine i kondenzacije. Na temelju slike 2.5, hipotermija će biti 6 K ili 38-32.

U kondenzatorima sa zračnim hlađenjem, indikator pothlađenja trebao bi biti od 4 do 7 K. Ako ima drugačiju vrijednost, to ukazuje na nestabilan rad.

Interakcija između kondenzatora i ventilatora: razlika temperature zraka.

Zrak koji pumpa ventilator ima temperaturu od 25 stupnjeva Celzijusa (slika 2.3). Uzima toplinu od freona, zbog čega se njegova temperatura mijenja na 31 stupanj.

Slika 2.4 prikazuje detaljniju promjenu:

Tae - oznaka temperature zraka koji se dovodi u kondenzator;

Tas – zrak s novom temperaturom kondenzatora nakon hlađenja;

Tk – očitanja s manometra o temperaturi kondenzacije;

Δθ – temperaturna razlika.

Temperaturna razlika u zrakom hlađenom kondenzatoru izračunava se pomoću formule:

Δθ =(tas - tae), gdje K ima granice od 5–10 K. Na grafikonu je ta vrijednost 6 K.

Razlika temperature u točki D, odnosno na izlazu iz kondenzatora, u ovom je slučaju jednaka 7 K, jer je u istoj granici. Temperaturna razlika je 10-20 K, na slici je (tk-tae). Najčešće se vrijednost ovog pokazatelja zaustavlja na 15 K, ali u ovom primjeru je 13 K.

Pod pothlađivanjem kondenzata podrazumijevamo smanjenje temperature kondenzata u odnosu na temperaturu zasićene pare koja ulazi u kondenzator. Gore je navedeno da je količina prehlađenja kondenzata određena temperaturnom razlikom t n -t Do .

Pothlađivanje kondenzata dovodi do primjetnog smanjenja učinkovitosti instalacije, jer se pothlađivanjem kondenzata povećava količina topline koja se u kondenzatoru predaje rashladnoj vodi. Povećanje pothlađenja kondenzata za 1°C uzrokuje prekomjernu potrošnju goriva u instalacijama bez regenerativnog zagrijavanja napojne vode za 0,5%. Kod regenerativnog zagrijavanja napojne vode višak goriva u postrojenju je nešto manji. U moderne instalacije u prisutnosti kondenzatora regenerativnog tipa, pothlađivanje kondenzata u normalnim radnim uvjetima kondenzacijske jedinice ne prelazi 0,5-1 ° C. Pothlađenje kondenzata je uzrokovano sljedećim razlozima:

a) kršenje gustoće zraka vakuumskog sustava i povećano usisavanje zraka;

b) visoka razina kondenzata u kondenzatoru;

c) prevelik protok rashladne vode kroz kondenzator;

d) nedostatke konstrukcije kondenzatora.

Povećanje sadržaja zraka u paro-zrak

smjese dovodi do povećanja parcijalnog tlaka zraka i, sukladno tome, do smanjenja parcijalnog tlaka vodene pare u odnosu na ukupni tlak smjese. Zbog toga će temperatura zasićene vodene pare, a time i temperatura kondenzata, biti niža nego što je bila prije povećanja udjela zraka. Stoga je jedna od važnih mjera za smanjenje pothlađivanja kondenzata osiguranje dobre gustoće zraka vakuumskog sustava turboagregata.

Kod značajnog porasta razine kondenzata u kondenzatoru može doći do pojave da donji redovi rashladnih cijevi budu isprani kondenzatom, uslijed čega dolazi do prehlađenja kondenzata. Stoga je potrebno osigurati da razina kondenzata uvijek bude ispod donjeg reda rashladnih cijevi. Najbolji lijek sprječavanje neprihvatljivog povećanja razine kondenzata je uređaj automatska regulacija to u kondenzatoru.

Pretjerano strujanje vode kroz kondenzator, osobito pri niskim temperaturama, dovest će do povećanja vakuuma u kondenzatoru zbog smanjenja parcijalnog tlaka vodene pare. Stoga se protok rashladne vode kroz kondenzator mora prilagoditi ovisno o opterećenju pare na kondenzatoru i temperaturi rashladne vode. Na ispravno podešavanje protoka rashladne vode u kondenzatoru, održavat će se ekonomski vakuum i pothlađenje kondenzata neće prijeći minimalnu vrijednost za dati kondenzator.

Pretjerano hlađenje kondenzata može nastati zbog konstrukcijskih nedostataka kondenzatora. U nekim izvedbama kondenzatora, kao rezultat bliskog rasporeda rashladnih cijevi i njihove neuspješne raspodjele duž cijevnih listova, stvara se veliki otpor pare, koji u nekim slučajevima doseže 15-18 mm Hg. Umjetnost. Visoka otpornost na paru kondenzatora dovodi do značajnog pada tlaka iznad razine kondenzata. Smanjenje tlaka smjese iznad razine kondenzata nastaje zbog smanjenja parcijalnog tlaka vodene pare. Dakle, temperatura kondenzata je znatno niža od temperature zasićene pare koja ulazi u kondenzator. U takvim slučajevima, kako bi se smanjilo prehlađenje kondenzata, potrebno je izvršiti konstrukcijske preinake, naime, ukloniti neke od rashladnih cijevi kako bi se ugradili hodnici u cijevni snop i smanjio otpor pare kondenzatora.

Treba imati na umu da uklanjanje dijela rashladnih cijevi i posljedično smanjenje rashladne površine kondenzatora dovodi do povećanja specifičnog opterećenja kondenzatora. Međutim, povećanje specifičnog opterećenja parom obično je sasvim prihvatljivo budući da starije konstrukcije kondenzatora imaju relativno nisko specifično opterećenje parom.

Pregledali smo glavna pitanja rada opreme kondenzacijske jedinice Parna turbina. Iz navedenog proizlazi da glavnu pozornost pri radu kondenzacijske jedinice treba posvetiti održavanju ekonomskog vakuuma u kondenzatoru i osiguravanju minimalnog pothlađivanja kondenzata. Ova dva parametra značajno utječu na učinkovitost turbinskog agregata. U tu svrhu potrebno je održavati dobru gustoću zraka vakuumskog sustava turbinske jedinice, kako bi se osiguralo normalan rad uređaji za uklanjanje zraka, cirkulacijske i kondenzacijske pumpe, održavati čistim cijevi kondenzatora, pratiti gustoću vode u kondenzatoru, spriječiti povećanje usisavanja sirove vode, osigurati normalan rad rashladnih uređaja. Instrumentacija, automatski regulatori, uređaji za signalizaciju i regulaciju dostupni u postrojenju omogućuju uslužno osoblje pratiti stanje opreme i način rada postrojenja te održavati takve načine rada koji osiguravaju visoko ekonomičan i pouzdan rad postrojenja.

Riža. 1.21. Sema dendrit

Dakle, mehanizam kristalizacije metalnih talina pri visokim brzinama hlađenja bitno je drugačiji po tome što se u malim volumenima taline postiže visok stupanj hipotermija. Posljedica toga je razvoj volumetrijske kristalizacije, koja u čistim metalima može biti homogena. Centri kristalizacije veličine veće od kritične sposobni su za daljnji rast.

Za metale i legure, najtipičniji oblik rasta je dendritičan, koji je prvi opisao D.K. 1868. Černov. Na sl. 1.21 prikazana je skica D.K. Chernov, objašnjavajući strukturu dendrita. Tipično, dendrit se sastoji od debla (os prvog reda), iz kojeg postoje grane - osi drugog i sljedećih reda. Rast dendrita odvija se u određenim kristalografskim smjerovima s grananjem u pravilnim intervalima. U strukturama s rešetkama kocaka s centrom na licu i kocki s centrom na tijelu, rast dendrita odvija se u tri međusobno okomita smjera. Eksperimentalno je utvrđeno da se rast dendrita opaža samo u prehlađenoj talini. Brzina rasta određena je stupnjem superhlađenja. Problem teorijskog određivanja brzine rasta u ovisnosti o stupnju prehlađenja još nije dobio utemeljeno rješenje. Na temelju eksperimentalnih podataka, vjeruje se da se ova ovisnost može približno promatrati u obliku V ~ (D T) 2.

Mnogi istraživači vjeruju da se pri određenom kritičnom stupnju prehlađenja opaža lavinsko povećanje broja centara kristalizacije sposobnih za daljnji rast. Nukleacija sve više i više novih kristala može prekinuti rast dendrita.

Riža. 1.22. Transformacija struktura

Prema najnovijim inozemnim podacima, s povećanjem stupnja prehlađenja i temperaturnog gradijenta prije fronte kristalizacije, uočava se transformacija strukture brzo skrućujuće legure iz dendritičke u jednakoosno, mikrokristalno, nanokristalno i zatim u amorfno stanje. (Slika 1.22).

1.11.5. Amorfizacija taline

Na sl. Slika 1.23 ilustrira idealizirani TTT dijagram (vrijeme-temperatura-transakcija), objašnjavajući značajke skrućivanja talina legiranih metala ovisno o brzini hlađenja.

Riža. 1.23. TTT dijagram: 1 – umjerena brzina hlađenja:

2 – vrlo visoka brzina hlađenja;

3 – međubrzina hlađenja

Okomita os predstavlja temperaturu, a vodoravna os predstavlja vrijeme. Iznad određene temperature taljenja - T P tekuća faza (talina) je stabilna. Ispod te temperature tekućina se prehladi i postaje nestabilna, jer se pojavljuje mogućnost nukleacije i rasta centara kristalizacije. Međutim, kod naglog hlađenja može doći do prestanka kretanja atoma u jako prehlađenoj tekućini, te će na temperaturi ispod T3 nastati amorfna čvrsta faza. Za mnoge legure, temperatura na kojoj počinje amorfizacija - TZ leži u rasponu od 400 do 500 ºC. Većina tradicionalnih ingota i odljevaka polako se hladi prema krivulji 1 na sl. 1.23. Tijekom hlađenja pojavljuju se i rastu centri kristalizacije koji tvore kristalnu strukturu legure u čvrstom stanju. Pri vrlo velikoj brzini hlađenja (krivulja 2) nastaje amorfna čvrsta faza. Međubrzina hlađenja (krivulja 3) također je zanimljiva. U ovom slučaju moguća je mješovita verzija skrućivanja s prisutnošću i kristalnih i amorfnih struktura. Ova se opcija javlja u slučaju kada proces kristalizacije koji je započeo nema vremena za dovršetak tijekom hlađenja na temperaturu TZ Mješovita verzija skrućivanja s stvaranjem malih amorfnih čestica ilustrirana je pojednostavljenim dijagramom prikazanim na slici. 1.24.

Riža. 1.24. Shema nastanka malih amorfnih čestica

S lijeve strane na ovoj slici nalazi se velika kapljica taline koja sadrži 7 centara kristalizacije sposobnih za naknadni rast. U sredini je ista kap podijeljena na 4 dijela, od kojih jedan ne sadrži centre kristalizacije. Ova će se čestica stvrdnuti u amorfni oblik. Desno na slici, originalna čestica je podijeljena na 16 dijelova, od kojih će 9 postati amorfno. Na sl. 1.25. predstavili prava ovisnost broj amorfnih čestica visokolegirane legure nikla na veličinu čestica i intenzitet hlađenja u plinovitoj sredini (argon, helij).

Riža. 1.25. Ovisnost broja amorfnih čestica legure nikla o

veličina čestica i intenzitet hlađenja u plinovitoj sredini

Prijelaz metalne taline u amorfno, ili kako se još naziva, staklasto stanje složen je proces i ovisi o mnogim čimbenicima. U načelu, sve se tvari mogu dobiti u amorfnom stanju, ali čisti metali zahtijevaju tako visoke brzine hlađenja koje još ne mogu osigurati moderni tehnička sredstva. Istodobno, visokolegirane legure, uključujući eutektičke legure metala s metaloidima (B, C, Si, P) skrućuju se u amorfno stanje na više niske brzine hlađenje. U tablici Tablica 1.9 prikazuje kritične brzine hlađenja tijekom amorfizacije rastaljenog nikla i nekih legura.

Tablica 1.9

Premalo i prekomjerno punjenje sustava rashladnim sredstvom

Statistike pokazuju da je glavni razlog nepravilnog rada klima uređaja i kvara kompresora nepravilno punjenje rashladnog kruga rashladnim sredstvom. Nedostatak rashladnog sredstva u krugu može biti posljedica slučajnog curenja. U isto vrijeme, prekomjerno punjenje, u pravilu, posljedica je pogrešnih radnji osoblja uzrokovanih njihovom nedovoljnom kvalifikacijom. Za sustave koji koriste toplinski ekspanzijski ventil (TEV) kao uređaj za prigušivanje, najbolji pokazatelj normalnog punjenja rashladnog sredstva je pothlađivanje. Slaba hipotermija ukazuje da punjenje nije dovoljno; jaka hipotermija ukazuje na višak rashladnog sredstva. Punjenje se može smatrati normalnim kada se temperatura pothlađivanja tekućine na izlazu iz kondenzatora održava unutar 10-12 stupnjeva Celzija s temperaturom zraka na ulazu u isparivač blizu nominalnih radnih uvjeta.

Temperatura superhlađenja Tp definirana je kao razlika:
Tp = Tk – Tf
Tk – temperatura kondenzacije, očitana s manometra HP.
Tf – temperatura freona (cijev) na izlazu iz kondenzatora.

1. Nedostatak rashladnog sredstva. Simptomi

Nedostatak freona osjetit će se u svakom elementu kruga, ali se ovaj nedostatak posebno osjeća u isparivaču, kondenzatoru i liniji tekućine. Kao rezultat nedovoljne količine tekućine, isparivač je slabo napunjen freonom i slab je kapacitet hlađenja. Budući da u isparivaču nema dovoljno tekućine, količina proizvedene pare značajno opada. Budući da volumenski učinak kompresora premašuje količinu pare koja dolazi iz isparivača, tlak u njemu nenormalno pada. Pad tlaka isparavanja dovodi do smanjenja temperature isparavanja. Temperatura isparavanja može pasti ispod nule, što će rezultirati smrzavanjem ulazne cijevi i isparivača, a pregrijavanje pare će biti vrlo značajno.

Temperatura pregrijavanja T pregrijavanje se definira kao razlika:
T pregrijati = T f.i. - Sranje.
T f.i. - temperatura freona (cijev) na izlazu iz isparivača.
T usisavanje. - temperatura usisavanja, očitana s manometra LP.
Normalno pregrijavanje je 4-7 stupnjeva Celzijusa.

Uz značajan nedostatak freona, pregrijavanje može doseći 12–14 o C i, sukladno tome, temperatura na ulazu u kompresor također će se povećati. A budući da se električni motori hermetičkih kompresora hlade pomoću usisne pare, u ovom slučaju kompresor će se neuobičajeno pregrijati i može pokvariti. Zbog povećanja temperature pare u usisnom vodu, također će se povećati temperatura pare u tlačnom vodu. Budući da će u krugu biti manjak rashladnog sredstva, također će biti nedovoljno rashladnog sredstva u zoni pothlađenja.

Dakle, glavni znakovi nedostatka freona su:
• Mali kapacitet hlađenja
• Nizak tlak isparavanja
• Visoko pregrijavanje
• Nedovoljna hipotermija (manje od 10 stupnjeva Celzijusa)

Treba napomenuti da se u instalacijama s kapilarnim cijevima kao prigušnim uređajem, pothlađivanje ne može smatrati određujućim pokazateljem za procjenu ispravne količine punjenja rashladnog sredstva.

2. Prepunjavanje. Simptomi

U sustavima s ekspanzijskim ventilom kao prigušnim uređajem, tekućina ne može ući u isparivač, pa se višak rashladnog sredstva skladišti u kondenzatoru. Abnormalno visoka razina tekućina u kondenzatoru smanjuje površinu izmjene topline, pogoršava se hlađenje plina koji ulazi u kondenzator, što dovodi do povećanja temperature zasićenih para i povećanja tlaka kondenzacije. S druge strane, tekućina na dnu kondenzatora ostaje mnogo duže u kontaktu s vanjskim zrakom, a to dovodi do povećanja zone pothlađivanja. Budući da je tlak kondenzacije povećan, a tekućina koja napušta kondenzator savršeno ohlađena, pothlađivanje izmjereno na izlazu iz kondenzatora bit će visoko. Zbog povećanog tlaka kondenzacije dolazi do smanjenja masenog protoka kroz kompresor i pada rashladnog kapaciteta. Kao rezultat toga, tlak isparavanja će također porasti. Zbog činjenice da prekomjerno punjenje dovodi do smanjenja protoka mase pare, hlađenje električni motor kompresor će se pokvariti. Štoviše, zbog povećanog tlaka kondenzacije povećava se struja elektromotora kompresora. Pogoršanje hlađenja i povećanje potrošnje struje dovodi do pregrijavanja elektromotora i, u konačnici, kvara kompresora.

Poanta. Glavni znakovi punjenja rashladnim sredstvom:
• Kapacitet hlađenja je pao
• Tlak isparavanja povećan
• Povećao se tlak kondenzacije
• Povećana hipotermija (više od 7 o C)

U sustavima koji koriste kapilarne cijevi kao prigušni uređaj, višak rashladnog sredstva može ući u kompresor, uzrokujući vodeni udar i eventualni kvar kompresora.