Superaquecimento e subresfriamento do refrigerante. Reabastecimento e reabastecimento para hipotermia. Subresfriamento devido aos recursos internos da unidade de refrigeração

O balanço térmico de um condensador de superfície tem a seguinte expressão:

G para ( h para -h para 1)=C(t 2v -t 1v)de para, (17.1)

Onde h para- entalpia do vapor que entra no condensador, kJ/kg; h para 1 = c para t para- entalpia do condensado; de para\u003d 4,19 kJ / (kg × 0 С) - capacidade calorífica da água; C– consumo de água de refrigeração, kg/s; t 1v, t 2v- a temperatura da água de refrigeração na entrada e saída do condensador. Consumo de vapor condensado G k, kg/s e entalpia h para conhecido a partir do cálculo da turbina a vapor. A temperatura do condensado na saída do condensador é assumida como sendo igual à temperatura de saturação do vapor tp correspondente à sua pressão r para levando em conta o subresfriamento do condensado D para: t k \u003d t p - D para.

Subarrefecimento do condensado(diferença entre a temperatura de saturação do vapor na pressão no pescoço do condensador e a temperatura do condensado na tubulação de sucção da bomba de condensado) é consequência da diminuição da pressão parcial e da temperatura do vapor saturado devido à presença de ar e a resistência ao vapor do condensador (Fig. 17.3).

Fig.17.3. Alteração dos parâmetros da mistura vapor-ar no condensador: a - alteração da pressão parcial do vapor p p e da pressão no condensador p k; b - mudança na temperatura do vapor t p e teor de ar relativo ε

Aplicando a lei de Dalton ao meio vapor-ar em movimento no condensador, temos: p k \u003d p p + p in, Onde rp e r em são as pressões parciais de vapor e ar na mistura. Dependência da pressão parcial do vapor da pressão do condensador e do conteúdo relativo de ar e=G dentro / G k se parece com:

(17.2)

Ao entrar no condensador, o teor de ar relativo é baixo e r p » r k. À medida que o vapor condensa, o valor e aumenta e a pressão parcial do vapor diminui. Na parte inferior, a pressão parcial do ar é mais significativa, porque. aumenta devido ao aumento da densidade do ar e o valor e. Isso leva a uma diminuição na temperatura do vapor e do condensado. Além disso, há uma resistência ao vapor do capacitor, determinada pela diferença

D p k \u003d p k - p k´ .(17.3)

Geralmente D r para\u003d 270-410 Pa (determinado empiricamente).

Como regra, o vapor úmido entra no condensador, cuja temperatura de condensação é determinada exclusivamente pela pressão de vapor parcial: uma pressão de vapor parcial mais baixa corresponde a uma temperatura de saturação mais baixa. A Figura 17.3, b mostra gráficos de mudanças na temperatura do vapor t pe conteúdo relativo de ar ε no condensador. Assim, à medida que a mistura vapor-ar se desloca para o local de sucção e condensação do vapor, a temperatura do vapor no condensador diminui, pois a pressão parcial do vapor saturado diminui. Isso se deve à presença de ar e ao aumento de seu conteúdo relativo na mistura vapor-ar, bem como à presença da resistência ao vapor do condensador e à diminuição da pressão total da mistura vapor-ar.

Sob tais condições, o superresfriamento do condensado é formado Dt to =t p -t to, o que leva à perda de calor com água de resfriamento e à necessidade de aquecimento adicional do condensado no sistema regenerativo da usina de turbina. Além disso, é acompanhado por um aumento na quantidade de oxigênio dissolvido no condensado, o que causa corrosão do sistema de tubulação do aquecimento regenerativo da água de alimentação da caldeira.

O subresfriamento pode chegar a 2-3 0 C. O meio de combatê-lo é a instalação de resfriadores de ar no feixe de tubos do condensador, de onde a mistura vapor-ar é sugada para as instalações ejetoras. Nas PTUs modernas, o superresfriamento não é permitido a mais de 1 0 C. As regras de operação técnica prescrevem estritamente a sucção de ar permitida na usina de turbina, que deve ser inferior a 1%. Por exemplo, para turbinas com potência N E= 300 MW de sucção de ar não deve ser superior a 30 kg / h, e N E\u003d 800 MW - não mais que 60 kg / h. Condensadores modernos com resistência mínima ao vapor e disposição racional do feixe tubular, no modo nominal de operação da usina de turbina, praticamente não possuem subresfriamento.

Uma das maiores dificuldades no trabalho de um reparador é que ele não consegue visualizar os processos que ocorrem dentro das tubulações e no circuito de refrigeração. No entanto, medir a quantidade de subresfriamento pode fornecer uma imagem relativamente precisa do comportamento do refrigerante dentro do circuito.

Observe que a maioria dos projetistas dimensiona os condensadores resfriados a ar para fornecer subresfriamento na saída do condensador na faixa de 4 a 7 K. Considere o que acontece no condensador se o subresfriamento estiver fora dessa faixa.

A) Sub-resfriamento reduzido (geralmente menos de 4 K).

Arroz. 2.6

Na fig. 2.6 mostra a diferença no estado do refrigerante dentro do condensador durante o subresfriamento normal e anormal. Temperatura nos pontos tw=tc=te=38°С = temperatura de condensação tk. A medição da temperatura no ponto D dá o valor td=35 °C, subresfriamento 3 K.

Explicação. Quando o circuito de refrigeração está operando normalmente, as últimas moléculas de vapor se condensam no ponto C. Além disso, o líquido continua a resfriar e a tubulação ao longo de todo o comprimento (zona C-D) é preenchida com fase líquida, o que permite atingir um valor normal de subresfriamento (para exemplo, 6K).

Em caso de falta de refrigerante no condensador, a zona C-D não está completamente cheia de líquido, há apenas uma pequena parte desta zona completamente ocupada por líquido (zona E-D), e seu comprimento não é suficiente para garantir o sub-resfriamento normal.

Como resultado, ao medir a hipotermia no ponto D, você definitivamente obterá seu valor abaixo do normal (no exemplo da Figura 2.6 - 3 K).

E quanto menos refrigerante houver na instalação, menor será sua fase líquida na saída do condensador e menor será seu grau de subresfriamento.

No limite, com uma falta significativa de refrigerante no circuito de refrigeração, na saída do condensador haverá uma mistura vapor-líquido, cuja temperatura será igual à temperatura de condensação, ou seja, o subresfriamento será de 0 K (ver Figura 2.7).

Arroz. 2.7

tv=td=tk=38°С. Valor de subresfriamento P/O = 38-38=0 K.

Assim, uma carga insuficiente de refrigerante sempre leva a uma diminuição do subresfriamento.

Segue-se que um técnico competente não adicionará refrigerante a uma instalação de forma imprudente sem se certificar de que não há vazamentos e sem se certificar de que o subresfriamento está anormalmente baixo!

Observe que, à medida que o refrigerante é adicionado ao circuito, o nível do líquido na parte inferior do condensador aumentará, causando um aumento no subresfriamento.

Passemos agora à consideração do fenômeno oposto, ou seja, muita hipotermia.

B) Hipotermia aumentada (geralmente mais de 7 K).

Arroz. 2,8

tv=te=tk= 38°С. td \u003d 29 ° C, portanto, subresfriamento P / O \u003d 38-29 \u003d 9 K.

Explicação. Acima vimos que a falta de refrigerante no circuito leva a uma diminuição do subresfriamento. Por outro lado, uma quantidade excessiva de refrigerante se acumulará na parte inferior do condensador.

Nesse caso, o comprimento da zona do condensador, completamente preenchido com líquido, aumenta e pode ocupar toda a seção E-D. A quantidade de líquido em contato com o ar de resfriamento aumenta e a quantidade de subresfriamento, portanto, também se torna maior (no exemplo da Fig. 2.8, P/O = 9 K).

Em conclusão, destacamos que as medidas da magnitude do subresfriamento são ideais para diagnosticar o processo de funcionamento de uma planta de refrigeração clássica.

No decorrer de uma análise detalhada de falhas típicas, veremos como interpretar com precisão os dados dessas medições em cada caso específico.

Subresfriamento muito baixo (menos de 4 K) indica falta de refrigerante no condensador. O aumento do subresfriamento (superior a 7 K) indica um excesso de refrigerante no condensador.

2.4. UM EXERCÍCIO

Escolha entre 4 designs de condensadores refrigerados a ar mostrados na fig. 2.9 o que você achar melhor. Explique por quê?

Arroz. 2.9

Devido à gravidade, o líquido se acumula na parte inferior do condensador, portanto, a entrada de vapor no condensador deve estar sempre no topo. Portanto, as opções 2 e 4 são pelo menos uma solução estranha que não funcionará.

A diferença entre as opções 1 e 3 está principalmente na temperatura do ar que sopra sobre a zona de superresfriamento. Na 1ª variante, o ar que fornece subresfriamento entra na zona de subresfriamento já aquecido, pois passou pelo condensador. O projeto da 3ª opção deve ser considerado o mais bem-sucedido, pois implementa a troca de calor entre o refrigerante e o ar de acordo com o princípio de contrafluxo. Esta opção tem as melhores características de transferência de calor e design geral da planta.

Pense nisso se você ainda não decidiu em qual direção de resfriamento do ar (ou água) deseja passar pelo condensador.

• A influência da temperatura e pressão no estado dos refrigerantes
• Subresfriamento em condensadores resfriados a ar
• Análise de casos de hipotermia anormal

Neste artigo, falaremos sobre a maneira mais precisa de reabastecer os condicionadores de ar.

Você pode preencher qualquer freon. Reabastecer - apenas freons de um componente (por exemplo: R-22) ou misturas isotrópicas (condicionalmente isotrópicas, por exemplo: R-410)

Ao diagnosticar sistemas de refrigeração e ar condicionado, os processos que ocorrem dentro do condensador ficam ocultos ao engenheiro de serviço e, muitas vezes, é a partir deles que se pode entender por que a eficiência do sistema como um todo caiu.

Vamos analisá-los brevemente:

1. Vapores de refrigerante superaquecidos passam do compressor para o condensador
2. Sob a ação do fluxo de ar, a temperatura do freon diminui para a temperatura de condensação
3. Até que a última molécula de freon passe para a fase líquida, a temperatura permanece a mesma em toda a seção da tubulação onde ocorre o processo de condensação.
4. Sob a ação do fluxo de ar de resfriamento, a temperatura do refrigerante diminui da temperatura de condensação para a temperatura do freon líquido resfriado

A pressão do Freon é a mesma dentro do condensador.
Conhecendo a pressão, de acordo com as tabelas especiais do fabricante do freon, é possível determinar a temperatura de condensação nas condições atuais. A diferença entre a temperatura de condensação e a temperatura do freon resfriado na saída do condensador - a temperatura de subresfriamento - geralmente é um valor conhecido (verificado com o fabricante do sistema) e a faixa desses valores para este sistema é fixo (por exemplo: 10-12 ° C).

Se o valor de subresfriamento estiver abaixo da faixa especificada pelo fabricante, o freon não terá tempo para esfriar no condensador - não é suficiente e é necessário reabastecer. A falta de freon reduz a eficiência do sistema e aumenta a carga sobre ele.

Se o valor de subresfriamento estiver acima da faixa - há muito freon, é necessário drenar uma peça até que o valor ideal seja alcançado. Um excesso de freon aumenta a carga no sistema e reduz sua vida útil.

Reabastecimento por subarrefecimento sem usar:

1. Conectamos o coletor manométrico e o cilindro com freon ao sistema.
2. Instalamos um termômetro/sensor de temperatura na linha de alta pressão.
3. Iniciamos o sistema.
4. Usando o manômetro na linha de alta pressão (linha líquida), medimos a pressão, calculamos a temperatura de condensação para este freon.
5. Usando um termômetro, controlamos a temperatura do freon super-resfriado na saída do condensador (deve estar na faixa da soma da temperatura de condensação e da temperatura de super-resfriamento).
6. Se a temperatura do freon exceder o permitido (a temperatura de superresfriamento está abaixo da faixa necessária) - não há freon suficiente, adicione-o lentamente ao sistema até atingir a temperatura desejada
7. Se a temperatura do freon estiver abaixo da temperatura permitida (a temperatura de superresfriamento estiver acima da faixa) - o freon está em excesso, alguns devem ser sangrados lentamente até que a temperatura desejada seja atingida.

Com a utilização deste processo é bastante simplificado (o esquema de ligação nas figuras encontra-se no manual de instruções):

1. Redefinimos o dispositivo para zero, colocamos no modo de hipotermia, definimos o tipo de freon.
2. Conectamos o coletor do medidor e o cilindro de freon ao sistema, e a mangueira de alta pressão (líquido) é conectada através do T em forma de T fornecido com o dispositivo.
3. Instalamos o sensor de temperatura SH-36N na linha de alta pressão.
4. Ligamos o sistema, o valor de subresfriamento será exibido na tela, comparamos com a faixa necessária e, dependendo se o valor exibido é maior ou menor, sangramos lentamente ou adicionamos freon.

Este método de reabastecimento é mais preciso do que o reabastecimento por volume ou por peso, pois não há cálculos intermediários, que às vezes são aproximados.

Alexey Matveev,
especialista técnico da empresa Raskhodka

Variantes de funcionamento da unidade de refrigeração: funcionamento com superaquecimento normal; com superaquecimento insuficiente; superaquecimento severo.

Funcionamento com superaquecimento normal.

Esquema da unidade de refrigeração

Por exemplo, o refrigerante é fornecido a uma pressão de 18 bar, a pressão de sucção é de 3 bar. A temperatura em que o refrigerante ferve no evaporador t 0 \u003d -10 ° C, na saída do evaporador a temperatura do tubo com o refrigerante t t \u003d -3 ° C.

Superaquecimento útil ∆t \u003d t t - t 0 \u003d -3 - (-10) \u003d 7. Esta é a operação normal da unidade de refrigeração com trocador de calor de ar. NO evaporador o freon ferve completamente em cerca de 1/10 do evaporador (mais perto do final do evaporador), transformando-se em gás. Além disso, o gás será aquecido à temperatura ambiente.

O superaquecimento é insuficiente.

A temperatura de saída será, por exemplo, não -3, mas -6 ° С. Então o superaquecimento é de apenas 4 °C. O ponto em que o refrigerante líquido para de ferver se aproxima da saída do evaporador. Assim, a maior parte do evaporador é preenchida com refrigerante líquido. Isso pode acontecer se a válvula de expansão termostática (TRV) fornecer mais freon ao evaporador.

Quanto mais freon estiver no evaporador, mais vapor será formado, maior será a pressão de sucção e o ponto de ebulição do freon aumentará (digamos não -10, mas -5 ° C). O compressor começará a encher com freon líquido, porque a pressão aumentou, o fluxo de refrigerante aumentou e o compressor não tem tempo para bombear todos os vapores (se o compressor não tiver capacidade adicional). Com esta operação, a capacidade de refrigeração aumentará, mas o compressor poderá falhar.

Superaquecimento severo.

Se o desempenho da válvula de expansão for menor, menos freon entrará no evaporador e ferverá mais cedo (o ponto de ebulição se aproximará da entrada do evaporador). Toda a válvula de expansão e os tubos depois congelarão e ficarão cobertos de gelo, e 70% do evaporador não congelará. O vapor de freon no evaporador vai aquecer, e sua temperatura pode atingir a temperatura da sala, portanto, ∆t ˃ 7. Neste caso, a capacidade de resfriamento do sistema diminuirá, a pressão de sucção diminuirá, o vapor de freon aquecido pode danificar o estator do compressor.

ar condicionado

O carregamento do ar condicionado com freon pode ser realizado de várias maneiras, cada uma delas com suas próprias vantagens, desvantagens e precisão.

A escolha do método para reabastecer os condicionadores de ar depende do nível de profissionalismo do mestre, da precisão necessária e das ferramentas utilizadas.

Também é necessário lembrar que nem todos os refrigerantes podem ser recarregados, mas apenas um componente (R22) ou condicionalmente isotrópico (R410a).

Os freons multicomponentes consistem em uma mistura de gases com propriedades físicas diferentes, que, ao vazar, evaporam de forma desigual e mesmo com um pequeno vazamento, sua composição muda, portanto, os sistemas baseados em tais refrigerantes devem ser completamente reabastecidos.

Enchendo o ar condicionado com freon em massa

Cada ar condicionado é carregado na fábrica com uma certa quantidade de refrigerante, cuja massa é indicada na documentação do ar condicionado (também indicada na placa de identificação), também há informações sobre a quantidade de freon que deve ser adicionada adicionalmente para cada metro da rota de freon (geralmente 5-15 gr.)

Ao reabastecer por esse método, é necessário liberar completamente o circuito de refrigeração do freon restante (em um cilindro ou sangrar na atmosfera, isso não prejudica o meio ambiente - leia sobre isso no artigo sobre o efeito do freon no clima) e aspire-o. Em seguida, encha o sistema com a quantidade especificada de refrigerante por peso ou usando o cilindro de enchimento.

As vantagens deste método são alta precisão e simplicidade suficiente do processo de reabastecimento do ar condicionado. As desvantagens incluem a necessidade de evacuar o freon e evacuar o circuito, e o cilindro de enchimento, além disso, tem um volume limitado de 2 ou 4 quilos e grandes dimensões, o que permite que seja usado principalmente em condições estacionárias.

Enchendo o ar condicionado com freon para hipotermia

A temperatura de subresfriamento é a diferença entre a temperatura de condensação do freon determinada de acordo com a tabela ou escala do manômetro (determinada pela pressão lida no manômetro conectado à linha de alta pressão diretamente na escala ou conforme a tabela) e a temperatura de a saída do condensador. A temperatura de subresfriamento geralmente deve estar na faixa de 10-12 0 C (o valor exato é especificado pelos fabricantes)

O valor de subresfriamento abaixo desses valores indica falta de freon - ele não tem tempo para esfriar o suficiente. Neste caso, deve ser reabastecido

Se o subresfriamento estiver acima da faixa especificada, há um excesso de freon no sistema e ele deve ser drenado até que os valores ideais de subresfriamento sejam alcançados.

É possível preencher dessa maneira com a ajuda de dispositivos especiais que determinam imediatamente a quantidade de subresfriamento e pressão de condensação, ou você também pode usar dispositivos separados - um coletor manométrico e um termômetro.

As vantagens deste método incluem precisão de enchimento suficiente. Mas a precisão deste método é afetada pela contaminação do trocador de calor, portanto, antes de reabastecer com este método, é necessário limpar (lavar) o condensador da unidade externa.

Carregando o ar condicionado com superaquecimento do refrigerante

O superaquecimento é a diferença entre a temperatura de evaporação do refrigerante determinada pela pressão de saturação no circuito de refrigeração e a temperatura após o evaporador. É praticamente determinado medindo a pressão na válvula de sucção do ar condicionado e a temperatura do tubo de sucção a uma distância de 15-20 cm do compressor.

O superaquecimento geralmente está na faixa de 5-7 0 C (o valor exato é indicado pelo fabricante)

Uma diminuição no superaquecimento indica um excesso de freon - ele deve ser drenado.

O subresfriamento acima da norma indica falta de refrigerante - o sistema deve ser carregado até que o valor de superaquecimento necessário seja atingido.

Este método é bastante preciso e pode ser bastante simplificado usando instrumentos especiais.

Outros métodos de carregamento de sistemas de refrigeração

Se o sistema tiver uma janela de visualização, pela presença de bolhas pode-se julgar a falta de freon. Neste caso, o circuito de refrigeração é preenchido até que o fluxo de bolhas desapareça, isso deve ser feito em porções, após cada espera a estabilização da pressão e a ausência de bolhas.

Também é possível encher por pressão, atingindo as temperaturas de condensação e evaporação especificadas pelo fabricante. A precisão deste método depende da limpeza do condensador e do evaporador.