Sistemas de refrigeração. Superaquecimento e sub-resfriamento

Superaquecimento (referente ao superaquecimento do vapor de refrigerante na saída do evaporador) e hipotermia (referindo-se ao líquido de sub-resfriamento do refrigerante que sai do condensador) são, aparentemente, dois processos importantes no sistema prático de refrigeração por compressão a vapor e são usados ​​para garantir o desempenho máximo (COP) e evitar alguns problemas técnicos, como será descrito abaixo.

Superaquecimento

No processo de evaporação do líquido de refrigeração é completamente vaporizado ser obtido através da evaporador. O vapor refrigerante frio continua através do evaporador, o calor é absorvido pelo calor do vapor. Sob certas condições, tais perdas de pressão devido ao atrito aumentam o volume de superaquecimento. Se ocorrer superaquecimento no evaporador, a entalpia do refrigerante aumentará, removendo o calor adicional e aumentando o efeito do evaporador de resfriamento. Se for fornecido no compressor sucção, nenhum resfriamento útil ocorre. Em alguns sistemas, o vapor líquido de refrigeração trocadores de calor pode ser usado para superaquecer o refrigerante de vapor saturado do líquido refrigerante do evaporador proveniente de capacitor (Fig. 3.32). Como pode ser visto na Fig. 3.32, o trocador de calor pode fornecer um alto COP do sistema. O superaquecimento do refrigerante pode ser obtido no compressor. Nesse caso, o refrigerante de vapor saturado entra no compressor e superaquece, aumentando a pressão, levando a um aumento de temperatura. O superaquecimento recebido do processo de compressão não melhora a eficiência do ciclo, mas resulta em ótimos equipamentos de condensação e um grande compressor, o tubo de alimentação. O aumento do efeito de refrigeração, obtido por superaquecimento no evaporador, como regra, compensado por uma diminuição no efeito de resfriamento no compressor. Devido ao compressor de fluxo de volume ser constante, a taxa de fluxo de massa e o efeito de refrigeração diminuem a densidade de refrigerante causada pelo superaquecimento. Na prática, é sabido que há perdas na capacidade de resfriamento 1% para cada linha de sucção de superaquecimento 2.5C. O isolamento da linha de sucção é a decisão, para minimizar o ganho de calor. O resfriamento é o processo de remover o excesso de calor do vapor de refrigerante superaquecido e, se for obtido usando um efeito externo, ele será mais útil para o COP. O resfriamento é frequentemente considerado inadequado, devido à baixa temperatura (inferior a 10 C) e a um pequeno número de energia disponível.

Hipotermia

Este processo de resfriamento de refrigerante líquido abaixo da temperatura de condensação na pressão (Fig. 3.32). A hipotermia fornece 100% do refrigerante líquido para entrar no dispositivo de expansão, impedindo que bolhas de vapor dificultem o fluxo de refrigerante através do válvula de expansão. Se a hipotermia é causada pelo método de transferência de calor para o ciclo de resfriamento externo, o efeito refrigerante do sistema aumenta, porque o líquido super-resfriado é menos entalpico do que o líquido saturado. A hipotermia é realizada resfriando o sistema de linha de líquido, usando uma temperatura mais alta. Simplesmente, podemos dizer que a hipotermia é resfriada pelo refrigerante e mais fornece o seguinte, respectivamente:

Aumente a carga de energia,
Redução do consumo de eletricidade,
Tempo de pulldown de redução,
Refrigeração de temperatura mais uniforme e
Redução no custo original.

Observe que o desempenho do sistema simples de refrigeração por compressão de vapor pode ser bastante aprimorado com o arrefecimento adicional do refrigerante líquido, deixando a bobina do condensador. Isto é o sub-resfriamento de refrigerante líquido pode ser realizado adicionando-se o ciclo de resfriamento mecânico em pares normais ciclo de compressão. O sistema de hipotermia pode ser um sistema dedicado de sub-resfriamento mecânico ou um sistema integrado de sub-resfriamento mecânico (Khan e Zubair, 2000). Em um sistema dedicado de sub-resfriamento mecânico, existem dois condensadores, um para cada ciclo do loop principal e sub-resfriador, enquanto que para o sistema complexo de sub-resfriamento mecânico, existe apenas um capacitor, servindo como ciclo principal e sub-resfriador.

Por exemplo, a hipotermia R-22 13C aumenta o efeito do resfriamento em cerca de 11%. Se houver hipotermia recebida de fora do circuito, cada grau de hipotermia aumentará a capacidade de transferência do sistema (aproximadamente 1%). A hipotermia dentro do loop não pode ser eficaz, pois compensa os efeitos em outras partes do ciclo. A hipotermia mecânica pode ser adicionada aos sistemas existentes desenvolvidos no novo. É o local ideal para qualquer processo de refrigeração no qual mais oportunidades, que podem ser necessárias, ou custos operacionais, devem ser reduzidos. Ele provou ser rentável em uma variedade de aplicações e é recomendado para grandes supermercados, armazéns, fábricas e outras empresas.