Чтобы ограничить число ошибок подобного рода, нам представляется небесполезным привести здесь некоторые уточнения обычных ответов на отдельные вопросы, касающиеся непростой темы заправки контура хладагентами.
А) Для чего нужен ресивер в холодильном контуре?
Для того, чтобы лучше понять назначение жидкостного ресивера, в качестве примера возьмем схему установки на рис 16.1, находящейся в рабочем состоянии.
Температура в охлаждаемом объеме относительно высокая и регулирующий термостат запускает компрессор.
В этот момент температура воздуха на входе в испаритель составляет 25°С.
Давление кипения стабилизировалось на уровне 5 бар, что для R22 соответствует температуре кипения, равной 6°С.
Сознательно пренебрегая потерями давления во всасывающей магистрали компрессора, можно считать, что полный температурный напор на испарителе Абполн составляет около 25 — 6=19К.
Если температура, измеренная в термобаллоне ТРВ, равна, например, 13°С, это означает, что установка отрегулирована на перегрев около 7 К.
Наконец отметим, что в момент, когда термостат запустил компрессор, воздух на входе в испаритель довольно горячий. Следовательно, кипение хладагента в испарителе весьма интенсивное и необходимо очень сильно открыть ТРВ, чтобы поддерживать перегрев на уровне 7 К
Поскольку ТРВ открыт сильно, давление кипения и массовый расход хладагента высокие. Следовательно, холодопроизводительность очень хорошая и в испарителе находится много жидкого хладагента (конечно, при нормальной заправке контура хладагентом в момент, когда его много в испарителе, количество хладагента в конденсаторе и ресивере сравнительно небольшое).
Вновь возьмем ту же самую установку немного позже, когда температура воздуха на входе в испаритель понизилась до 21°С, и посмотрим, как изменились значения ее основных параметров (для простоты будем считать, что давление конденсации хорошо отрегулировано и существенно не изменилось).
Поскольку температура воздуха на входе в испаритель понизилась на 4°С, теперь для того, чтобы поддерживать постоянным перегрев газа, который выходит из испарителя, необходим более длинный участок трубопровода.
Это означает, что ТРВ должен обязательно закрываться (см. раздел 7 "Влияние температуры охлаждаемого воздуха").
Итак, для поддержания постоянной величины перегрева, равной 7 К, ТРВ обязательно должен быть открыт меньше, чем когда температура воздуха была равной 25°С (см. рис. 16.2).
Поскольку ТРВ закрыт сильнее, это означает, по сравнению с предыдущим вариантом, что давление кипения уменьшается и массовый расход хладагента становится меньше. Следовательно, холодопроизводительность падает, а в испарителе содержится меньше жидкости, чем ранее.
Таким образом, уменьшение количества жидкости в испарителе приводит к его увеличению в конденсаторе и в ресивере.
Заметим, что при относительно стабильном значении давления конденсации полный температурный напор на испарителе не меняется и остается равным примерно 19 К, а это означает, что температура кипения будет порядка 21 - 19 = 2°С (что применительно к R22 соответствует давлению кипения 4,3 бар).
Более того, поскольку ТРВ отрегулирован таким образом, чтобы поддерживать перегрев на уровне 7 К, а кипение происходит теперь при 2°С, температура термобаллона ТРВ будет порядка 2 + 7 = 9°С.
Заметим, что при температуре в охлаждаемом объеме 21°С не только увеличивается количество жидкости в ресивере и конденсаторе, но и падает массовый расход жидкости, циркулирующей в контуре, поэтому внизу конденсатора скорость циркуляции жидкости заметно уменьшиться.
Поскольку количество жидкости, находящееся в контакте с наружным воздухом, увеличивается и время контакта также возрастает, переохлаждение будет улучшаться.
Итак, в установке, снабженной ТРВ, чем больше падает температура воздуха на входе в испаритель, тем больше перекрывается ТРВ, снижая массовый расход и уменьшая холодопро-изводительность.
Одновременно в испарителе остается все меньше и меньше жидкости, а в ресивере уровень жидкости повышается.
Одно из назначений ресивера заключается в том, чтобы в точности у^ компенсировать колебания массового расхода жидкости, обусловленные реакцией ТРВ на изменения тепловой нагрузки.
Б) Если емкость жидкостного ресивера слишком мала?
Представим себе, что емкость жидкостного ресивера очень мала, а установку заправляли в то время, когда температура в охлаждаемом объеме была относительно высокой.
По мере того, как температура в охлаждаемом объеме будет падать, ТРВ начнет закрываться, чтобы поддерживать заданный перегрев. Уровень жидкости в ресивере начнет подниматься, а поскольку емкость ресивера небольшая, он быстро наполнится.
С этого момента уровень жидкости внутри конденсатора начнет подниматься, приводя к снижению поверхности теплообмена и, следовательно, к повышению давления конденсации, сопровождаясь признаками чрезмерной заправки контура (см. раздел 36 "Регулировка вентилем высокого давления. Анализ неисправностей ").
Отметим, что при малой емкости жидкостного ресивера и заправке установки хладагентом при низкой температуре окружающей среды, мы будем наблюдать признаки нехватки хладагента в контуре, когда температура окружающей среды начнет повышаться.
В заключение укажем, что недостаточная емкость жидкостного ресивера никогда не позволит обеспечить удовлетворительную заправку установки.
В) Как определить размеры жидкостного ресивера?
С точки зрения чисто функциональной нет никаких технических противопоказаний к тому, чтобы снабдить установку жидкостным ресивером с емкостью большей, чем нужно.
Однако увеличение размеров ресивера приводит к увеличению размеров установки в целом и повышает ее стоимость. Более того, чем больше размеры ресивера, тем больше он будет содержать хладагента, намного превышая действительно потребное его количество, в то время, как стоимость хладагентов в настоящее время довольно высокая и есть опасения, что она будет увеличиваться все больше и больше!
Кроме того, в период, когда проблемы окружающей среды, вызванные выбросами в атмосферу хлорфторутлеродов (CFC), заставили принять международные соглашения по запрету производства некоторых хладагентов (Rll, R12, ...) и снижению количества используемых в установках хладагентов, не кажется ни справедливым, ни реалистичным применение жидкостных ресиверов переразмеренного объема.
Выбираемый многими конструкторами компромисс между маленьким и очень большим ресиверами заключается в том, чтобы объем ресивера мог вместить все количество хладагента, заправляемое в установку с целью максимального упрощения обычных операций по техническому обслуживанию. Это позволяет ремонтнику, закрыв выходной вентиль на жидкостном ресивере, отвакуумировать с помощью компрессора жидкостную и всасывающую магистрали, а также испаритель, как бы собирая всю жидкость в конденсаторе и жидкостном ресивере.
Если компрессор снабжен технологическими вентилями, не будет никаких проблем с обслуживанием любого элемента контура (за исключением конденсатора и ресивера), причем во время этого обслуживания потери хладагента будут минимальными (только в газовой фазе, оставшейся в жидкостной и всасывающей магистралях).
Г) Может ли давление конденсации подняться во время вакуумирования?
При закрытом выходном вентиле жидкостного ресивера и вакуумировании жидкостной и всасывающей магистралей с помощью компрессора (до давления, например, равного 0,1 бар) давление на входе в ТРВ постоянно падает, пока не достигнет значения, равного 0,1 бар.
Это падение давления на входе в ТРВ приведет к резкому снижению холодопроизводи-тельности (см. раздел 8.1 "Производительность ТРВ "), а также к значительному падению тепловыделения в конденсаторе, который в этом случае быстро становится переразмеренным, а значит:
давление конденсации, напротив, будет иметь тенденцию к снижению во время вакуумировании (см. рис. 16.3)!
Поскольку конденсатор во время вакуумирования с помощью компрессора при закрытом выходном вентиле жидкостного ресивера является как бы переразмеренным, давление конденсации абсолютно не должно подниматься. В противном случае это указывает либо на недостаточную емкость жидкостного ресивера, либо на плохое прохождение жидкости из конденсатора в жидкостной ресивер, либо, что бывает наиболее часто, на избыток хладагента в установке.
Заметим также, что отдельные конструкторы предпочитают вместо установки жидкостного ресивера использовать переразмеренный конденсатор с воздушным охлаждением (см. рис. 16.4).
В этом случае нижняя часть конденсатора выполняет функции жидкостного ресивера.
В процессе функционирования нижние трубки такого конденсатора оказываются постоянно залитыми жидкостью и обдуваемыми холодным наружным воздухом.
Это позволяет обеспечить оптимальное охлаждение жидкости.
Такая конструкция дает возможность достичь гораздо более лучшего переохлаждения хладагента по сравнению с классическим вариантом жидкостного ресивера и тем самым заметно повысить КПД установки.
Д) Как узнать, достаточно пи хладагента заправлено в установку?
Анализ симптомов, вызванных, с одной стороны, недостатком хладагента в установке и, с другой стороны, чрезмерной заправкой (эти две неисправности рассматриваются в следующих разделах), позволяет в сочетании с пояснениями, которые мы сейчас дадим, довольно точно ответить на этот непростой вопрос.
Напомним, что заправка может считаться нормальной только тогда, когда испаритель заполнен жидкостью в достаточной степени, то есть перегрев находится в нормальных пределах (для испарителя с прямым циклом расширения это, как правило, составляет от 4 до 7 К), что предполагает правильную настройку ТРВ и, следовательно, поддержание давления конденсации на должном уровне, поскольку от этого зависит производительность ТРВ.
Более того, мы видим, что благодаря колебаниям уровня жидкости в ресивере температура воздуха на входе в испаритель не должна быть ни слишком высокой, ни слишком низкой по отношению к нормальному эксплуатационному диапазону, предусмотренному для функционирования данной установки.
Напомним еще раз, что лучшим индикатором, указывающим на нормальную величину заправки хладагентом, является переохлаждение. Слабое переохлаждение говорит о том. что заправка недостаточна, сильное указывает на избыток хладагента. Заправка может считаться нормальной, когда переохлаждение жидкости на выходе из конденсатора с воздушным охлаждением поддерживается в нормальных для данной установки пределах (часто между 4 и 7 К) при температуре воздуха на входе в испаритель близкой к номинальным условиям эксплуатации.
Переохлаждение может рассматриваться как надежный индикатор правильности заправки только в установках с термостатическим расширительным вентилем.
Пособие для ремонтника
Патрик Котзаогланиан