В холодильных установках , флэш-газа является хладагент в виде газа производится спонтанно , когда сконденсированная жидкость подвергает кипение . [1] Присутствие мгновенного газа в жидкостных линиях снижает эффективность холодильного цикла. [2] Это может также привести несколько систем расширения для работы ненадлежащим образом , и увеличение перегрева на испарителе . [3] Это обычно воспринимается как нежелательное состояние, вызванное диссоциацией между объемом системы и давлением и температурой, которые позволяют хладагенту быть жидким.. Газ мгновенного испарения не следует путать с отсутствием конденсации , но специальное оборудование, такое как ресиверы, внутренние теплообменники, изоляция и оптимизаторы цикла охлаждения, могут улучшить конденсацию и избежать попадания газа в жидкостные трубопроводы.
Общие причины
Поглощение тепла и потеря давления
Наиболее частыми причинами, вызывающими изменение фазы текучей среды в жидкостном трубопроводе, являются чрезмерная длина трубопровода, малый диаметр трубопроводов и отсутствие переохлаждения . Они создают очаги низкого давления, которые могут вызвать изменение фазы текучей среды, особенно если трубопровод подвергается воздействию тепла, например, через зазоры в изоляции. [4] При недостаточном переохлаждении хладагент остается в термодинамических условиях, близких к насыщению , способствуя образованию мгновенного газа.
Тепло может поглощаться не только от внешних источников, но и от внутренних источников энергии, таких как трение в трубопроводе. С другой стороны, давление в жидкостной линии также может быть нарушено артефактами и условиями, включая чрезмерный вертикальный подъем жидкостной линии, редуктор, слишком малый для размера трубопровода, устройства, перекачивающие хладагент по линии, и любые препятствия, все из которые вызывают перепады давления в жидкостной линии. В конце концов, поглощение тепла и потери давления в жидкостной линии изменяют условия насыщения хладагента до такой степени, что хладагент кипит и образует мгновенный газ.
Качество и количество хладагента
Хладагент также может объяснить появление мгновенного газа. Когда в системе не хватает хладагента или имеется утечка, в ней может выделяться газ мгновенного испарения, поскольку объем в трубопроводе превышает емкость хладагента для его заполнения в виде жидкости. [3] Это может вызвать фазовый переход хладагента . С другой стороны, недостаток хладагента может иногда также вызывать противоположный эффект: общее увеличение переохлаждения (и перегрева ), которое будет зависеть от размера и конструкции системы и ее трубопроводов. Если хладагент системы дегенеративный, может также образоваться мгновенный газ, поскольку физические свойства жидкости изменяются. Это происходит потому, что трубопровод спроектирован для конкретной смеси хладагентов, которая допускает попадание жидкости в жидкостный трубопровод при определенных термодинамических условиях. Если смесь хладагента значительно изменит свой состав, первоначальный дизайн будет непригоден. Вырожденный хладагент, образовавшийся в результате утечки, химического разложения или загрузки газа при использовании скользящего хладагента , скорее всего, приведет к очень плохой работе системы, изменит циркуляцию или состав смазочного масла и в конечном итоге может вывести оборудование из строя.
Добыча газа после расширения
Также часто обнаруживается, что хладагент начинает испаряться сразу после расширительного клапана , прежде чем попасть в испаритель . Его также можно рассматривать как мгновенный газ, но обычно он не вызывает осложнений в холодильном цикле. Многие холодильные системы имеют расширительный клапан, установленный внутри охлаждаемого помещения, что приводит к производительному охлаждению, если поглощает тепло из помещения, для производства такого рода газа мгновенного испарения между расширителем и испарителем . Кроме того, расширительный клапан не регулирует свою работу, если поступающая к нему жидкость закипает. В этом случае закипание происходит после расширения.
Обнаружение
Вспышка газа может быть обнаружена в системе путем наблюдения за газом, пузырьками или пенистым появлением жидкости в смотровом стекле на линии жидкости . В зависимости от расположения стекла это также может указывать на перегруженный конденсатор, и отсутствие этих индикаторов на стекле не исключает однозначно образование мгновенного газа в жидкостной линии.
Рассматривая таблицу насыщения для хладагента, если можно подтвердить, что происходит определенное количество переохлаждения конденсатора , и в стекле все еще присутствует газ в трубопроводе жидкости , можно определить это по газу мгновенного испарения, образующемуся между конденсатором и стакан. Явление мгновенного испарения газа может вызвать обманчивое падение температуры в жидкостной линии, которое может быть ошибочно интерпретировано как переохлаждение . Это связано с тем, что хладагент может использовать часть тепла, полученного при понижении его температуры, для завершения испарения , чтобы иметь возможность занимать объем труб при таком давлении.
Профилактика
Усилия по предотвращению образования мгновенного газа в жидкостной линии включают осторожную конструкцию системы охлаждения и ее трубопроводов, а также включение механизма, который может помочь решить этот тип проблем. Включение ресивера хладагента - распространенный, дешевый и простой способ уменьшить газовое соотношение в жидкостной линии . Включение ступени переохлаждения после ресивера еще больше снижает вероятность обнаружения газа мгновенного испарения. [5] Это переохлаждение может выполняться в зарезервированной части основного конденсатора или отдельно с помощью теплообменника. Некоторые ресиверы могут включать внутренний теплообменник, который отбирает тепло от переохлажденной жидкости для перегрева всасывания газового компрессора. Существует также множество видов независимых индикаторов переохлаждения и приложений, таких как оптимизаторы цикла охлаждения; они помогают избежать образования газа мгновенного испарения в жидкостной линии за счет снижения температуры от кривых насыщения хладагента . Некоторые системы справляются с газом мгновенного испарения, отделяя его от хладагента, поступающего в испаритель, поскольку эта часть хладагента уже испарилась и только увеличивает перегрев . [6]
Одной из ключевых характеристик предотвращения образования мгновенного газа является диаметр трубопровода. Если трубы слишком тонкие и длинные, могут возникнуть потеря давления и трение. Если испаритель находится слишком высоко над ресивером, поднимающиеся трубы создают небольшое количество вакуума в самой верхней части, заставляя жидкость кипеть и выделять мгновенный газ. Напротив, колонна хладагента, создающая вес и давление, может снизить вероятность обнаружения газа мгновенного испарения. Если испаритель представляет собой пластинчатый теплообменник, расположенный ниже уровня ресивера, давление не позволит хладагенту легко закипеть.
Изоляция жидкостной линии может быть полезной, если можно определить, что тепло поглощается по всему трубопроводу. Напротив, если жидкость в жидкостном трубопроводе горячее, чем воздух снаружи, изоляция труб на этом участке может увеличить выброс газа мгновенного испарения, поскольку естественное переохлаждение частично снижается.
Воздействие на остальную систему
При предотвращении мгновенного выброса газа необходимо учитывать все другие особенности системы и их влияние. Увеличение диаметра трубопровода может повлиять на циркуляцию масла и на газовый компрессор . Столб хладагента, создающий весовое давление в жидкостной линии, может быть решением для газа мгновенного испарения, но может иметь место при расширении и испарении . Если испаритель затоплен и жидкость попадет в газовый компрессор , появятся серьезные осложнения, скорее всего, с выходом из строя компрессора (особенно, если компрессор находится ниже уровня ресивера).
Воздействие мгновенного газа
Основным эффектом присутствия газа мгновенного испарения в жидкостном трубопроводе является чистая потеря холодопроизводительности. [2] В общем, это производится двумя способами. Во-первых, расширительный клапан обычно не работает должным образом при впрыске газожидкостной смеси, такой как хладагент, с присутствием газа мгновенного испарения. Во-вторых, часть тепла, необходимого для превращения хладагента в газообразную форму, отбирается за счет механической работы, такой как давление, создаваемое газовым компрессором, который перемещает хладагент.
Как отсутствие испарения , так и несвоевременное преобразование энергии от работы к теплу: повышение давления и температуры вдоль труб; уменьшить термодинамическую обратимость процесса и повысить общую величину энтропии, производимой в течение всего цикла. Это означает, что холодопроизводительность цикла ухудшается по мере отхода от теоретической идеальной эффективности Карно . Потеря производительности означает, что система потребляет больше энергии, чтобы производить меньше холода. Кроме того, такие потери эффективности не только приводят к недоиспользованию оборудования, но и могут привести к снижению срока службы основных компонентов, особенно расширительного клапана и газового компрессора .
Смотрите также
|
|
Рекомендации
- ^ Engineering Toolbox, Терминология. Вспышка газа
- ^ a b Технологии охлаждения и кондиционирования воздуха, Уильям Уитмен. 2005 г. Нью-Йорк, стр. 37. ISBN 1-4018-3765-4 .
- ^ a b Информация о HVAC - Поиск и устранение неисправностей. Вспышка газа
- ^ Приложение 123, ACRP Конденсатор с удаленным воздушным охлаждением, Применение и размещение, Озан Тутуноглу. 2007, стр.1.
- ^ Тарелки, транспортные системы охлаждения. 2009 Hercules Manufacturing Company, Хендерсон, Кентукки, стр. 12. [1]
- ^ SWEP, Холодильные системы. Две стадии