Systemy chłodnicze. Przegrzanie i dochładzanie

Przegrzanie (odnoszące się do przegrzania pary czynnika chłodniczego na wylocie wyparka) i hipotermia (w odniesieniu do czynnika chłodzącego schładzającego opuszczającego skraplacz) są najwyraźniej dwoma ważnymi procesami w praktycznym sprężarkowym układzie chłodniczym i są stosowane w celu zapewnienia maksymalnej wydajności (COP) i uniknięcia pewnych problemów technicznych, jak zostanie to opisane poniżej.

Przegrzanie

W procesie parowania chłodziwo jest całkowicie odparowywane, uzyskiwane przez wyparka. Zimna para czynnika chłodniczego przepływa przez parownik, ciepło jest pochłaniane przez ciepło pary. W pewnych warunkach takie straty ciśnienia spowodowane tarciem zwiększają objętość przegrzanie. Jeśli w parowniku nastąpi przegrzanie, entalpia czynnika chłodniczego wzrośnie, usuwając dodatkowe ciepło i zwiększając efekt chłodzenia parownika. Jeśli jest to przewidziane w kompresor ssanie, nie występuje przydatne chłodzenie. W niektórych systemach ciecz chłodząca-para wymienniki ciepła może być stosowany do przegrzania nasyconego parowego czynnika chłodniczego pochodzącego z parującej cieczy chłodzącej kondensator (Ryc. 3.32). Jak widać na ryc. 3.32, wymiennik ciepła może zapewnić wysoki współczynnik COP systemu. Przegrzanie czynnika chłodniczego można uzyskać w sprężarce. W takim przypadku czynnik chłodniczy nasyconej pary dostaje się do sprężarki i przegrzewa się, zwiększając ciśnienie, co prowadzi do wzrostu temperatury. Przegrzanie uzyskiwane w procesie sprężania nie poprawia wydajności cyklu, ale świetne wyniki urządzeń kondensacyjnych i dużej sprężarki, rury zasilającej. Wzrost efektu chłodzenia uzyskany przez przegrzać na parowniku, co do zasady, kompensowane zmniejszeniem efektu chłodzenia w sprężarce. Ponieważ sprężarka przepływu objętościowego jest stała, masowe natężenie przepływu i efekt chłodzenia zmniejszają gęstość czynnika chłodniczego spowodowaną przegrzaniem. W praktyce wiadomo, że wydajność chłodzenia 1% przypada na każdą linię ssącą przegrzania 2.5C. Izolacja linii ssącej jest decyzją, aby zminimalizować przyrost ciepła. Chłodzenie to proces usuwania nadmiaru ciepła z przegrzanej pary czynnika chłodniczego, a jeśli zostanie osiągnięty za pomocą efektu zewnętrznego, będzie bardziej przydatny do COP. Chłodzenie jest często uważane za nieodpowiednie ze względu na niską temperaturę (mniej niż 10 C) i niewielką liczbę dostępnej energii.

Hipotermia

Ten proces chłodzenia ciekłego czynnika chłodniczego poniżej temperatury kondensacji w ciśnieniu (ryc. 3.32). Hipotermia zapewnia 100% ciekłego czynnika chłodniczego przedostającego się do urządzenia rozprężnego, zapobiegając przeszkadzaniu pęcherzykom pary w przepływie czynnika chłodniczego przez zawór rozprężny. Jeśli hipotermia jest spowodowana metodą wymiany ciepła dla zewnętrznego cyklu chłodzenia, działanie czynnika chłodniczego w układzie jest zwiększone, ponieważ przechłodzony płyn ma mniej entalpii niż płyn nasycony. Hipotermia odbywa się poprzez chłodzenie układu linii cieczy przy użyciu wyższej temperatury. Po prostu możemy powiedzieć, że hipotermia jest chłodzona przez czynnik chłodniczy i więcej zapewnia odpowiednio:

Zwiększ ładunek energii,
Ograniczenie zużycia energii elektrycznej,
Skrócenie czasu rozwijania,
Bardziej równomierne chłodzenie i
Zmniejszenie pierwotnego kosztu.

Należy pamiętać, że wydajność prostego układu chłodniczego z kompresją parową można znacznie poprawić poprzez dalsze chłodzenie ciekłego czynnika chłodniczego, pozostawiając cewkę skraplacza. To jest dochładzanie ciekłego czynnika chłodniczego można osiągnąć, dodając cykl chłodzenia mechanicznego w normalnych parach cykl kompresji. System hipotermii może być dedykowanym systemem mechanicznego dochładzania lub zintegrowanym systemem mechanicznego dochładzania (Khan i Zubair, 2000). W dedykowanym układzie mechanicznego dochładzania są dwa kondensatory, po jednym dla każdego cyklu pętli głównej i cyklu dochładzacza, natomiast w złożonym systemie mechanicznego dochładzania jest tylko jeden kondensator, który służy jako cykl główny i cykl dochładzacza.

Na przykład hipotermia R-22 13C zwiększa efekt chłodzenia o około 11%. Jeśli hipotermia otrzymana spoza pętli, wzrost hipotermii o każdy stopień pozwoli na zwiększenie przepustowości systemu (około 1%). Hipotermia wewnątrz pętli nie może być skuteczna, ponieważ kompensuje efekty w innych częściach cyklu. Mechaniczną hipotermię można dodać do istniejących systemów opracowanych w nowym. Jest to idealne miejsce dla każdego procesu chłodzenia, w którym może być konieczne więcej możliwości lub należy zmniejszyć koszty operacyjne. Okazało się opłacalne w różnych zastosowaniach i jest zalecane w dużych supermarketach, magazynach, fabrykach i innych. Ryc. 3.33 pokazuje typowy dochładzacz do komercyjnych urządzeń chłodniczych.