Холодильні системи. Перегрівання та переохолодження

Перегрів (мається на увазі перегрів парів холодоагенту на виході з патрубка випарник) і гіпотермія (мається на увазі рідина, що охолоджує холодоагент, що виходить з конденсатор), мабуть, є двома важливими процесами в практичній охолоджувальній паровій компресії та використовуються для забезпечення максимальної продуктивності (COP) та уникнення деяких технічних проблем, як буде описано нижче.

Перегрів

У процесі випаровування охолоджуючої рідини повністю випаровується отриманий через випарник. Пару холодного холодоагенту продовжують через випарник, тепло поглинається для парового тепла. За певних умов такі втрати тиску внаслідок тертя збільшують об'єм перегрів. Якщо в випарнику відбувається перегрівання, ентальпія холодоагенту піднімається, видаляючи додаткове тепло і посилюючи ефект охолоджуючого випарника. Якщо це передбачено в компресор всмоктування, корисного охолодження не відбувається. У деяких системах охолоджуюча рідина-пара теплообмінники може використовуватися для перегріву насиченого парового холодоагенту з рідини випарного холодоагенту конденсатор (Рис. 3.32). Як видно з рис. 3.32, теплообмінник може забезпечити високу COP системи. Перегрів холодоагенту можна отримати в компресорі. При цьому насичений паровий холодоагент надходить у компресор і перегрівається, збільшуючи тиск, що призводить до підвищення температури. Перегрівання, отримане в процесі стиснення, не підвищує ефективність циклу, але чудові результати конденсаційного обладнання та великий компресор, подаюча труба. Збільшення холодильного ефекту, отриманого методом перегріти на випарнику, як правило, компенсується зменшенням ефекту охолодження в компресорі. Оскільки компресор об'ємного потоку постійний, масовий витрата і холодильний ефект зменшується, зменшується щільність холодоагенту, викликана перегріванням. На практиці добре відомо, що є втрати в потужності охолодження 1% для кожної всмоктувальної лінії перегріву 2.5C. Ізоляція всмоктувальної лінії - це рішення мінімізувати надходження тепла. Охолодження - це процес видалення зайвого тепла від перегрітої пари холодоагенту, і якщо досягти використання зовнішнього ефекту, він буде більш корисним для КС. Охолодження часто вважається недоцільним через низьку температуру (менше 10 C) та малу кількість доступної енергії.

Гіпотермія

Цей процес охолодження рідкого холодоагенту нижче температури конденсації в тиску (рис. 3.32). Гіпотермія забезпечує 100% рідкого холодоагенту для потрапляння в розширювальний пристрій, не дозволяючи бульбашкам пари перешкоджати потоку холодоагенту через розширювальний клапан. Якщо гіпотермія викликана методом передачі тепла для зовнішнього циклу охолодження, ефект холодоагенту в системі збільшується, оскільки переохолоджена рідина менша ентальпія, ніж насичена рідина. Гіпотермія здійснюється шляхом охолодження системи рідинних ліній, використовуючи більш високу температуру. Просто можна сказати, що гіпотермія охолоджує холодоагент і більше забезпечує відповідно:

Збільшити енергетичне навантаження,
Скорочення споживання електроенергії,
Скорочення часу виходу,
Більш рівномірне охолодження температури і
Зниження первісної вартості.

Зауважимо, що продуктивність простої системи стиснення паром стиснення може бути значно покращена шляхом подальшого охолодження рідкого холодоагенту, залишаючи конденсаторну котушку. Це переохолодження рідкого холодоагенту можна досягти додаванням циклу механічного підзаохолодження в нормальних парах цикл стиснення. Система гіпотермії може бути або спеціалізованою системою механічного переохолодження, або інтегрованою системою механічного переохолодження (Khan and Zubair, 2000). У спеціалізованій системі механічного переохолодження є два конденсатори, по одному для кожного основного циклу і циклу під охолодження, тоді як для складної системи механічного переохолодження є лише один конденсатор, який служить основним циклом і циклом переохолодження.

Наприклад, гіпотермія R-22 13C збільшує ефект охолодження приблизно на 11%. Якщо гіпотермія, отримана поза циклу, кожен ступінь збільшення гіпотермії дозволить збільшити пропускну здатність системи (приблизно 1%). Гіпотермія всередині циклу не може бути ефективною, оскільки вона компенсує ефекти в інших частинах циклу. Механічна гіпотермія може бути додана до існуючих систем, розроблених у новій. Це ідеальне місце для будь-якого холодильного процесу, в якому може виникнути більше можливостей, необхідних або експлуатаційних витрат. Він виявився рентабельним у різних сферах застосування та рекомендується для великих супермаркетів, складів, фабрик та інших. Рис. 3.33 показує типовий підхолодильник для комерційного холодильного обладнання.