Kondensator

Skraplacz wymiennik ciepła, który odbiera ciepło z układu chłodzenia. W trakcie otrzymuje gorące, wysokie ciśnienie gaz chłodniczy ze sprężarki i zamienia się w ciecz w niskich temperaturach. Ciepło z czynnika chłodniczego jest przekazywane do powietrza lub wody przepływającej przez wężownicę skraplacza.

W trzecim module GTAC w prawo Cykl chłodniczy, pokazaliśmy, że w funkcji czterech głównych elementów układu chłodniczego można zaznaczyć na wykresie ciśnienie-entalpia (PH). Pozwala to na pierwszy rzut oka zobaczyć zmiany ciśnienia, temperatury nasycenia i entalpii gazowego czynnika chłodniczego, gdy przechodzi on przez każdy z czterech składników. Ten wykres PH pokazuje, że kondensator pobiera przegrzany gaz o wysokiej temperaturze i ciśnieniu ze sprężarki, zgodnie z paragrafem 3, i usuwa część jego ciepła. Ciśnienie w obiegu czynnika chłodniczego jest prawie stałe, ale następuje znaczna redukcja jego entalpii. W procesie wymiany gazu płyn. Wychodzi ze skraplacza w punkcie 4, jako wysokie ciśnienie, stosunkowo wysoka temperatura, przechłodzone ciecze, które będą przemieszczać się po linii cieczy na liczniku.

Każdy z wielu obwodów lub ścieżek czynnika chłodniczego, kondensator pracuje jednocześnie. Pokazano tutaj jeden obwód wewnątrz skraplacza chłodzonego powietrzem. Usunięto żebra zwiększające kwadratową powierzchnię rur w celu poprawy wymiany ciepła, aby ułatwić obserwację tego, co dzieje się wewnątrz rurek skraplacza. Utylizacja gazu ze sprężarki jest przewodzona przez gorący gaz w tytule gorącego gazu kondensatora. Tytuł rozdziela go na kilka obwodów, jak pokazano tutaj.

Gaz wchodzi do obwodów i przechodzi z powrotem oraz przez cewkę. Podczas odprowadzania ciepła z cieplejszego gazu czynnik chłodniczy przez ścianki rur chłodnicy powietrza (woda, skraplacz chłodzony wodą) przechodzi nad powierzchnią wymiennika ciepła. Czynnik chłodniczy w miarę ochładzania i skraplania zmienia stan skupienia z gazowego na ciekły. Ciecz jest zbierana w głowicy cieczy dołączonej do wyjścia każdego obwodu i podawana przewodem cieczowym do wejścia urządzenia pomiarowego.

Ta tabela pokazuje typowy efekt skraplacza chłodzonego powietrzem dla R-22 przy temperaturze zewnętrznej 95F. Założyliśmy, że od momentu opuszczenia sprężarki do opuszczenia skraplacza istnieje różnica ciśnień czynnika chłodniczego. W rzeczywistości nastąpi niewielki spadek ciśnienia spowodowany oporami przepływu w przewodzie gorącego gazu i samego kondensatora napięciowego.

Wymiana ciepła realizowana przez kondensator składa się z trzech etapów: chłodzenia, skraplania i hipotermii. Pierwszym krokiem jest usunięcie przegrzania czynnika chłodniczego wchodzącego do skraplacza. Jest to proces wymiany ciepła jawnego, gdy temperatura spada do nasycenia bez zmiany stanu skupienia. Gaz z wylotu sprężarki wpływa do skraplacza pod ciśnieniem skraplacza. To ciśnienie odpowiada temperaturze nasycenia 120F pokazanej tutaj dla schematu PH. Rzeczywista temperatura gazu wynosi 165 F, co jak widać, występuje na prawo od linii pary nasyconej w obszarze wykresu gazu przegrzanego. Gazowy czynnik chłodniczy przesuwa się w lewo na wykresie, tracąc ciepło i osiąga krzywą nasyconej pary gazowej. Spadek entalpii czynnika chłodniczego w tym procesie wynosi około 14% całkowitej zmiany zachodzącej w skraplaczu.

W drugim etapie nasycona para zamienia się w nasyconą ciecz skraplającą się w stałej temperaturze. Ten utajony proces wymiany ciepła zajmuje większość powierzchni skraplacza i odrzuca ogromną większość ciepła z systemu. Ten stan zmiany, który nazywamy „kondensacją”, kończy się, gdy czynnik chłodniczy osiągnie stan cieczy nasyconej. Spadek entalpii spowodowany skraplaniem cieczy nasyconej parą czynnika chłodniczego wynosi około 81% całkowitej zmiany zachodzącej w skraplaczu.

W trzecim i ostatnim etapie nasycona ciecz jest obniżana do temperatury przy stałym ciśnieniu, co powoduje przechłodzenie czynnika chłodniczego. Jest to proces wymiany ciepła jawnego. Nasycona ciecz, wytwarzana w procesie kondensacji, nadal traci ciepło i kontynuuje spadek temperatury przy mniej więcej tym samym ciśnieniu skraplania. W obszarze przechłodzonym linie temperaturowe układają się pionowo, więc temperatura czynnika chłodniczego spada szybko wraz ze spadkiem entalpii czynnika chłodniczego. Spadek entalpii, wywołanej hipotermią cieczy nasyconej, wynosi tylko około 5% całkowitej zmiany zachodzącej w skraplaczu.

Nawet hipotermia wykonuje tylko niewielką część całkowitego odrzucenia ciepła, jest to ważne z dwóch powodów. Po pierwsze, zapewnia normalne funkcjonowanie płynu urządzenie dozujące oraz wyparka. Po drugie, dodaje około 1/2% całkowitej wydajności chłodzenia systemu w stopniu przechłodzenia. Zwykły system klimatyzacji zapewnia około 15 stopni szczytowej (projektowej) hipotermii mocy. Skutkuje to około 7 1/2% (15F x 1/2% na stopień) dodatkowej pojemności w stosunku do tego, czego można oczekiwać od systemu bez hipotermii. Podczas gdy większość systemów uruchamia hipotermię w kondensatorze, można to również zrobić za pomocą oddzielnego przewodu za wymiennikiem ciepła...