Ψυκτικά συστήματα. Υπερθέρμανση και υποψύλωση

Υπερθέρμανση (αναφορικά με την υπερθέρμανση των ατμών του ψυκτικού μέσου στην έξοδο του εξατμιστή) Και υποθερμία (αναφερόμενο στο υγρό υποψύξης ψυκτικού που εγκαταλείπει το συμπυκνωτής) είναι, προφανώς, δύο σημαντικές διεργασίες στο πρακτικό σύστημα ψύξης με συμπίεση ατμού και χρησιμοποιούνται για την εξασφάλιση μέγιστης απόδοσης (COP) και την αποφυγή ορισμένων τεχνικών προβλημάτων, όπως θα περιγραφεί παρακάτω.

Υπερθέρμανση

Κατά τη διαδικασία της εξάτμισης του ψυκτικού μέσου εξατμίζεται εντελώς μέσω του εξατμιστή. Οι ατμοί ψυχρού ψυκτικού συνεχίζουν μέσω του εξατμιστή, η θερμότητα απορροφάται για θερμότητα ατμού. Υπό ορισμένες συνθήκες, αυτές οι απώλειες πίεσης που οφείλονται στην τριβή αυξάνουν τον όγκο υπερθέρμανση. Σε περίπτωση υπερθέρμανσης στον εξατμιστή, η ενθαλπία του ψυκτικού μέσου αυξάνεται, αφαιρώντας την πρόσθετη θερμότητα και αυξάνοντας την επίδραση της ψύξης του εξατμιστή. Εάν παρέχεται στο συμπιεστής αναρρόφησης, δεν υπάρχει καμιά χρήσιμη ψύξη. Σε ορισμένα συστήματα, ο ψύκτης υγρού-ατμού εναλλάκτες θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την υπερθέρμανση του ψυκτικού υγρού κορεσμένου ατμού από το ψυκτικό υγρό του εξατμιστή που προέρχεται από πυκνωτή (Εικ. 3.32). Όπως μπορεί να φανεί από το Σχ. 3.32, ο εναλλάκτης θερμότητας μπορεί να παρέχει υψηλό σύστημα COP. Η υπερθέρμανση του ψυκτικού μπορεί να επιτευχθεί στον συμπιεστή. Στην περίπτωση αυτή, το ψυκτικό κορεσμένο ατμό εισέρχεται στον συμπιεστή και υπερθερμαίνεται, αυξάνοντας την πίεση, οδηγώντας σε αύξηση της θερμοκρασίας. Η υπερθέρμανση που λαμβάνεται από τη διαδικασία συμπίεσης δεν βελτιώνει την απόδοση του κύκλου, αλλά παράγει εξαιρετικό εξοπλισμό συμπύκνωσης και ένα μεγάλο συμπιεστή, τον αγωγό τροφοδοσίας. Η αύξηση του αποτελέσματος ψύξης, που λαμβάνεται από το υπερθερμαίνω στον εξατμιστή, κατά κανόνα, αντισταθμίζεται από τη μείωση του ψυκτικού αποτελέσματος στον συμπιεστή. Λόγω του σταθερού όγκου του συμπιεστή ροής όγκου, ο ρυθμός ροής της μάζας και το αποτέλεσμα ψύξης μειώνουν τη πυκνότητα του ψυκτικού που προκαλείται από την υπερθέρμανση. Στην πράξη, είναι γνωστό ότι υπάρχουν απώλειες στην ικανότητα ψύξης 1% για κάθε γραμμή αναρρόφησης 2.5C. Η απομόνωση της γραμμής αναρρόφησης είναι η απόφαση, για την ελαχιστοποίηση της απόδοσης θερμότητας. Η ψύξη είναι η διαδικασία απομάκρυνσης της πλεονάζουσας θερμότητας από τους υπερθερμαινόμενους ατμούς ψυκτικού μέσου και αν επιτευχθεί με εξωτερική επίδραση, θα είναι πιο χρήσιμη για το COP. Η ψύξη θεωρείται συχνά ακατάλληλη, λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας (μικρότερη από 10 C) και ενός μικρού αριθμού διαθέσιμης ενέργειας.

υποθερμία

Αυτή η διαδικασία ψύξης υγρού ψυκτικού μέσου κάτω από τη θερμοκρασία συμπύκνωσης στην πίεση (Εικ. 3.32). Η υποθερμία παρέχει στο 100% του υγρού ψυκτικού να εισέλθει στη συσκευή επέκτασης, εμποδίζοντας τις φυσαλίδες ατμού να παρεμποδίσουν τη ροή του ψυκτικού μέσου βαλβίδα εκτόνωσης. Εάν η υποθερμία προκαλείται από τη μέθοδο μεταφοράς θερμότητας για εξωτερικό κύκλο ψύξης, το ψυκτικό αποτέλεσμα του συστήματος αυξάνεται, επειδή το υπερψυχθέν υγρό είναι λιγότερο ενθαλπικό από το κορεσμένο υγρό. Η υποθερμία πραγματοποιείται με ψύξη του συστήματος υγρών γραμμών, χρησιμοποιώντας υψηλότερη θερμοκρασία. Απλά, μπορούμε να πούμε ότι η υποθερμία ψύχεται από το ψυκτικό μέσο και παρέχει τα παρακάτω αντίστοιχα:

Αυξήστε το ενεργειακό φορτίο,
Μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας,
Μείωση του χρόνου αναδίπλωσης,
Περισσότερο ομοιόμορφη θερμοκρασία ψύξης και
Μείωση του αρχικού κόστους.

Σημειώστε ότι η απόδοση του απλού συστήματος ψύξης με συμπίεση ατμού μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με την περαιτέρω ψύξη του ψυκτικού υγρού, αφήνοντας το πηνίο συμπυκνωτή. Αυτό είναι το υπόψυξη του υγρού ψυκτικού μέσου μπορεί να επιτευχθεί με την προσθήκη ενός μηχανικού κύκλου υπόψυξης σε κανονικά ζεύγη κύκλου συμπίεσης. Το σύστημα υποθερμίας μπορεί να είναι είτε ένα αποκλειστικό σύστημα μηχανικής υποψύξεως είτε ένα ολοκληρωμένο σύστημα μηχανικής υποψύξεως (Khan και Zubair, 2000). Σε ένα ειδικό σύστημα μηχανικής ψύξης, υπάρχουν δύο συμπυκνωτές, ένας για τον κύκλο του κύριου βρόχου και για τον υποψύκτη, ενώ για το σύνθετο σύστημα μηχανικής υποψύξεως υπάρχει μόνο ένας πυκνωτής που χρησιμεύει ως κύκλος κύριου βρόχου και υποψύκτη.

Για παράδειγμα, η υποθερμία R-22 13C αυξάνει την επίδραση της ψύξης κατά περίπου 11%. Αν η υποθερμία λαμβάνεται από έξω από το βρόχο, κάθε βαθμός υποθερμίας αυξάνει την ικανότητα διέλευσης του συστήματος (περίπου 1%). Η υποθερμία στο εσωτερικό του βρόχου δεν μπορεί να είναι αποτελεσματική, διότι αντισταθμίζει τα αποτελέσματα σε άλλα μέρη του κύκλου. Η μηχανική υποθερμία μπορεί να προστεθεί στα υπάρχοντα συστήματα που αναπτύσσονται στο νέο. Είναι το ιδανικό μέρος για οποιαδήποτε διαδικασία ψύξης, κατά την οποία πρέπει να μειωθούν περισσότερες ευκαιρίες, που μπορεί να είναι απαραίτητες ή λειτουργικές δαπάνες. Αποδείχθηκε ότι είναι οικονομικά αποδοτικό σε διάφορες εφαρμογές και συνιστάται σε μεγάλα σούπερ μάρκετ, αποθήκες, εργοστάσια και άλλα. Το σχήμα 3.33 δείχνει έναν τυπικό υποψύκτη για τον εμπορικό εξοπλισμό ψύξης.