Jäähdytysjärjestelmät. Kuumennus ja alijäähdytys

Ylikuumeneminen (viittaa kylmäainehöyryn ylikuumenemiseen jäähdytysnesteen poistoaukossa höyrystin) Ja hypotermia (viittaa jäähdytysnesteen jäähdytysnesteen poistumiseen lauhdutin) ovat ilmeisesti kaksi tärkeää prosessia käytännöllisessä höyrykompressiojäähdytysjärjestelmässä, ja niitä käytetään maksimoimaan suorituskyky (COP) ja välttämään joitain teknisiä ongelmia, kuten jäljempänä kuvataan.

Ylikuumeneminen

Jäähdytysnesteen höyrystymisprosessissa höyrystys tapahtuu kokonaan höyrystin. Kylmä kylmäainehöyry jatkuu höyrystimen läpi, lämpö imeytyy höyrylämpöä varten. Tietyissä olosuhteissa tällaiset kitkan aiheuttamat painehäviöt lisäävät ylikuumeneminen. Jos höyrystimessä tapahtuu ylikuumenemista, kylmäaineen entalpia nousee, poistaen ylimääräinen lämpö ja lisäämällä jäähdytyshöyrystimen vaikutusta. Jos se on kompressori imu, hyödyllistä jäähdytystä ei tapahdu. Joissakin järjestelmissä jäähdytysneste-höyry lämmönvaihtimet voidaan käyttää kyllästetyn höyryn kylmäaineen ylikuumentamiseen tulevasta höyrystimen jäähdytysnesteestä kondensaattoriin (Kuva 3.32). Kuten kuvasta 3.32 voidaan nähdä, lämmönvaihdin voi tarjota korkean järjestelmän COP. Kompressorissa voidaan saavuttaa kylmäaineen ylikuumeneminen. Tässä tapauksessa tyydyttynyt höyryjäähdytysaine saapuu kompressoriin ja ylikuumenee, nostaen paineita, mikä johtaa lämpötilan nousuun. Kompressioprosessista saatu ylikuumeneminen ei paranna jakson tehokkuutta, mutta hyvät tulokset kondensointilaitteet ja suuri kompressori, syöttöputki. Jäähdytystehon lisäys, joka saatiin tulistus höyrystimessä kompensoi pääsääntöisesti kompressorin jäähdytystehon vähentyminen. Koska tilavuusvirtauskompressori on vakio, massavirtaus ja jäähdytysteho vähenevät pienentävät ylikuumenemisen aiheuttamaa kylmäaineen tiheyttä. Käytännössä on hyvin tiedossa, että jäähdytysteholla 1% on häviöitä jokaisella 2.5C-ylikuumenemis imulinjalla. Imujohdon eristäminen on päätös minimoida lämmön hyöty. Jäähdytys on prosessi, jolla poistetaan ylimääräinen lämpö ylikuumennetusta kylmäainehöyrystä, ja jos se saavutetaan käyttämällä ulkoista vaikutusta, se on hyödyllisempi COP: lle. Jäähdytystä pidetään usein sopimattomana alhaisen lämpötilan (alle 10 C) ja pienen määrän käytettävissä olevan energian vuoksi.

Hypotermia

Tämä nestemäisen kylmäaineen jäähdytysprosessi paineen tiivistymislämpötilan alapuolella (kuva 3.32). Hypotermia antaa 100% nestemäisestä kylmäaineesta päästä paisuntalaitteeseen, estäen höyrykuplat estämästä kylmäaineen virtausta paisuntaventtiili. Jos hypotermia johtuu lämmönsiirtomenetelmästä ulkoiselle jäähdytyssyklille, järjestelmän kylmäainevaikutus kasvaa, koska ylijäähdytetty neste on vähemmän entalpiaa kuin kylläinen neste. Hypotermia toteutetaan jäähdyttämällä nesteputkijärjestelmää käyttämällä korkeampaa lämpötilaa. Voimme yksinkertaisesti sanoa, että kylmäaine jäähdyttää hypotermian, ja se tarjoaa seuraavat:

Lisää energiakuormaa,
Sähkönkulutuksen vähentäminen,
Lyhentymisaika,
Yhtenäisempi lämpötilan jäähdytys ja
Alkuperäisten kustannusten alennus.

Huomaa, että yksinkertaisen höyrykompressiojäähdytysjärjestelmän suorituskykyä voidaan parantaa huomattavasti lisäämällä jäähdytysnestettä edelleen nestemäisellä jäähdytysaineella, jättäen lauhdutinkelaan. Tämä on alijäähdytys Nestemäinen kylmäaine voidaan saada aikaan lisäämällä mekaaninen jäähdytysjakso normaaleissa pareissa puristussykli. Hypotermiajärjestelmä voi olla joko erityinen mekaaninen alijäähdytysjärjestelmä tai integroitu mekaaninen alijäähdytysjärjestelmä (Khan ja Zubair, 2000). Erillisessä mekaanisessa alijäähdytysjärjestelmässä on kaksi lauhdutinta, yksi jokaiselle pääsilmukan ja alijäähdytysjaksolle, kun taas monimutkaisessa mekaanisessa alijäähdytysjärjestelmässä on vain yksi kondensaattori, joka toimii pääsilmukkana ja alijäähdytysjaksona.

Esimerkiksi hypotermia R-22 13C lisää jäähdytyksen vaikutusta noin 11%. Jos hypotermia vastaanotetaan silmukan ulkopuolelta, jokainen astetta lisäävä hypotermia antaa mahdollisuuden kasvattaa järjestelmän läpimenokapasiteettia (noin 1%). Silmukan sisällä oleva hypotermia ei voi olla tehokasta, koska se kompensoi vaikutukset muihin syklin osiin. Mekaaninen hypotermia voidaan lisätä olemassa oleviin järjestelmiin, jotka on kehitetty uudessa. Se on ihanteellinen paikka kaikille jäähdytysprosesseille, jossa uusia mahdollisuuksia, jotka saattavat olla tarpeen, tai käyttökustannuksia on vähennettävä. Se osoittautui kustannustehokkaaksi monissa sovelluksissa ja sitä suositellaan suurille supermarketeille, varastoille, tehtaille ja muille. Kuva 3.33 näyttää tyypillisen jäähdyttimen kaupallisille jäähdytyslaitteille.