Systèmes de réfrigération. Surchauffe et sous-refroidissement

Surchauffe (se référant à la surchauffe de la vapeur de réfrigérant à la sortie du évaporateur) et hypothermie (se référant au liquide de sous-refroidissement du réfrigérant quittant le condenseur) sont, semble-t-il, deux processus importants dans un système de réfrigération pratique à compression de vapeur et sont utilisés pour assurer une performance maximale (COP) et éviter certains problèmes techniques, comme cela sera décrit ci-dessous.

Surchauffe

En cours d'évaporation du liquide de refroidissement est complètement vaporisé soit obtenu par le évaporateur. La vapeur de réfrigérant froid continue à travers l'évaporateur, la chaleur est absorbée pour une chaleur de vapeur. Sous certaines conditions, ces pertes de charge dues au frottement augmentent le volume de échauffement. En cas de surchauffe de l’évaporateur, l’enthalpie du réfrigérant s’élève, ce qui évacue la chaleur supplémentaire et renforce l’effet du refroidissement de l’évaporateur. Si cela est prévu dans le compresseur aspiration, aucun refroidissement utile ne se produit. Dans certains systèmes, le liquide de refroidissement à la vapeur échangeurs de chaleur peut être utilisé pour surchauffer le réfrigérant à vapeur saturée du liquide réfrigérant de l'évaporateur provenant de condensateur (Fig. 3.32). Comme le montre la figure 3.32, l’échangeur thermique peut fournir un COP élevé. Une surchauffe du réfrigérant peut être obtenue dans le compresseur. Dans ce cas, du réfrigérant à vapeur saturée pénètre dans le compresseur et surchauffe, ce qui augmente la pression et entraîne une augmentation de la température. La surchauffe provoquée par le processus de compression n'améliore pas l'efficacité du cycle, mais donne d'excellents résultats avec un équipement de condensation et un compresseur de grande taille, le tuyau d'alimentation. L’augmentation de l’effet de réfrigération, obtenue par surchauffe au niveau de l’évaporateur, en règle générale, compensée par une diminution de l’effet de refroidissement du compresseur. Du fait que le débit volumique du compresseur est constant, le débit massique et l’effet réfrigérant diminuent diminuent la densité du réfrigérant causée par une surchauffe. En pratique, il est bien connu que la puissance frigorifique 1% subit des pertes pour chaque conduite d'aspiration surchauffée 2.5C. L’isolement de la conduite d’aspiration est la décision qui a été prise pour minimiser le gain de chaleur. Le refroidissement consiste à éliminer la chaleur excédentaire de la vapeur de réfrigérant surchauffée. S'il est obtenu avec un effet externe, il sera plus utile pour le COP. Le refroidissement est souvent considéré comme inapproprié en raison de la basse température (inférieure à 10 C) et d’un faible nombre d’énergie disponible.

Hypothermie

Ce processus de refroidissement du réfrigérant liquide en dessous de la température de condensation dans la pression (Fig. 3.32). L’hypothermie fournit 100% du réfrigérant liquide qui pénètre dans le détendeur, empêchant ainsi les bulles de vapeur d’empêcher le fluide réfrigérant de circuler à travers le réservoir. Soupape de détente. Si l’hypothermie est causée par la méthode de transfert de chaleur pour le cycle de refroidissement externe, l’effet réfrigérant du système est accru, car le liquide en surfusion est moins enthalpique que le liquide saturé. L'hypothermie est réalisée en refroidissant le système de conduite de liquide en utilisant une température plus élevée. Simplement, nous pouvons dire que l’hypothermie est refroidie par le fluide frigorigène et que plus fournit ce qui suit:

Augmenter la charge énergétique,
Réduction de la consommation d'électricité,
Délai de réduction,
Température de réfrigération plus uniforme et
Réduction du coût d'origine.

Notez que les performances d'un système de réfrigération à compression de vapeur simple peuvent être grandement améliorées en refroidissant davantage le réfrigérant liquide en laissant le serpentin du condenseur. C'est le sous-refroidissement de réfrigérant liquide peut être accompli en ajoutant un cycle de refroidissement mécanique par paires normales cycle de compression. Le système d'hypothermie peut être un système de sous-refroidissement mécanique dédié ou un système de sous-refroidissement mécanique intégré (Khan et Zubair, 2000). Dans un système de sous-refroidissement mécanique dédié, il existe deux condenseurs, un pour chaque cycle de boucle principale et de sous-refroidisseur, alors que pour un système de sous-refroidissement mécanique complexe, il n'y a qu'un seul condensateur, servant de cycle de boucle principale et de sous-refroidisseur.

Par exemple, l'hypothermie R-22 13C augmente l'effet de refroidissement d'environ 11%. En cas d’hypothermie reçue de l’extérieur de la boucle, chaque degré d’augmentation de l’hypothermie permettra d’accroître la capacité de traitement du système (environ 1%). L'hypothermie à l'intérieur de la boucle ne peut être efficace car elle compense les effets sur les autres parties du cycle. Une hypothermie mécanique peut être ajoutée aux systèmes existants développés dans le nouveau. C’est l’endroit idéal pour tout processus de réfrigération dans lequel il faut réduire les possibilités qui peuvent être nécessaires ou réduire les coûts opérationnels. Il s'est révélé rentable dans de nombreuses applications et est recommandé pour les grands supermarchés, entrepôts, usines et autres. La Fig. 3.33 représente un sous-refroidisseur typique pour les équipements de réfrigération commerciaux.