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:
ü пульсирует температура воздушной струи, проходящей через испаритель, потому что непрерывно меняется холодопроизводительность;
ü пульсирует давление конденсации из-за изменения холодопроизводительности, поскольку меняется количество хладагента, поступающего в конденсатор;
ü 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.
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.4.34) 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 (холодильной камере), которое охлаждается, температура будет повышаться.
Поскольку температура в охлаждаемом помещении или холодильной камере 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. 4.35).
 |
Ввиду того, что давление кипения снижается (значит и снижается температура кипения в испарителе), а поскольку 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 00 С. 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.4.36, 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 становится 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.
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.
Таким образом, изменение параметров установки при недостаточной холодопроизводительности ТРВ может быть представлено следующей диаграммой:
Qои¯®Gха¯®Ро¯®tо¯®Dtперег ®tвх Dtполн®tвых®Dtви¯®D tполн® tвс®tнагн® tк¯®Рк¯®Dtвконд¯®tвых конд¯®Dtпер (4.1)
При этом сопутствующие у словия работы будут:
1) переразмеренный ТРВ, а значит, пульсации давления в ТРВ;
2) в герметичных компрессорах будет наблюдаться перегрев электродвигателя;
3) трубопровод на выходе из ТРВ в кондиционере будет покрыт инеем;
4) переразмеренный конденсатор, что приводит к следующим пульсациям: ТРВ, температуры воздуха в испарителе, давления конденсации и силы тока, потребляемого компрессором;
5) уменьшение перепада температуры в конденсаторе при отсутствии регулирования в нем расхода воздуха.
В (4.1) и в последующем приняты следующие дополнительные обозначения:
Qои – холодопризводительность испарителя;
Gха – массовый расход хладагента;
Ро – давление кипения хладагента в испарителе;
Dtперег – перегрев пара хладагента в испарителе;
D tполн – полный температурный перепад в испарителе
tвс и tнагн – температура всасывания и нагнетания в компрессоре;
tк и Рк – температура и давление конденсации;
Dtвконд – перепад температуры воздуха в конденсаторе;
tвых конд – температура воздуха на выходе из конденсатора;
Dtпер – переохлаждение жидкого хладагента в конденсаторе;
и ¯ - увеличение и уменьшение, соответственно
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. 4.37).
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 (точка 3). В пределе температура всасывающей магистрали может становиться почти равной температуре окружающей среды.
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 недостатка хладагента на работу испарителя и компрессора
В случае недостатка 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 недостатка хладагента на работу компрессора и конденсатора
При недостатке хладагента некоторые условия работы компрессора и конденсатора также аналогичны условиям работы при использовании в схеме слишком слабого ТРВ:
v рост перегрева;
v слишком горячий картер компрессора;
v повышенная температура на линии всасывания и нагнетания компрессора;
v переразмеренный конденсатор;
При недостатке 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. 4.38).
В предельном случае, если недостаток хладагента станет значительным, жидкостная линия от ресивера до входа в испаритель 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 Dtпер, поскольку будет иметь место только небольшой участок, занятый в конденсаторе жидкостью и его длины недостаточно, чтобы обеспечить нормальное переохлаждение, соответствующее 4…7 град.
Таким образом, при недостатке хладагента изменение параметров установки (за исключением существенного уменьшения в этом случае Dtпер) аналогичны, указанным в диаграмме (4.1) с соответствующими к ней отмеченными сопутствующими условиями работы.
При этом важно отметить, если перегрев параDtперег в испарителе повышен и одновременно понижено переохлаждениеDtпер жидкости в конденсаторе, то это будет обязательно означать недостаток жидкости в испарителе и в конденсаторе, а, следовательно, и недостаток хладагента в контуре.