很多人對于制冷系統表面上是很了解,尤其是對于調試維修者的來(lái)說(shuō),能連續給你說(shuō)三天三夜,但是真正從微觀(guān)來(lái)理解制冷系統的就不多啦。
比如下面一個(gè)問(wèn)題:
制冷系統運行時(shí),里面的制冷劑是怎么分布的?
平均分布在制冷系統各部件?
還是主要分布在冷凝器?
亦或是儲液器里面占大頭?
我們今天就通過(guò)5HP熱泵機組為實(shí)驗對象,詳細介紹實(shí)驗原理和方法,并得出實(shí)驗數據,展示穩態(tài)運行的制冷系統,里面制冷劑是如何分布的。
一、測試原理
采用制冷劑回收稱(chēng)量法,研究5 hp 熱泵系統中各部件制冷劑分布情況。
具體原理圖如圖:
利用電磁閥、截止閥將制冷系統分為蒸發(fā)器、冷凝器、氣管、液管、壓縮機、氣分6 部分, 每一部分均采用毛細管加截止閥的結構對部件內的制冷劑進(jìn)行回收。
測試工況采用以下工況,在焓差實(shí)驗室測試:
二、測試方法
1、對被測試驗系統抽真空、充入最佳制冷劑量, 調整工況直至穩定, 開(kāi)機進(jìn)行測試。
2、工況穩定運轉30 min 后,關(guān)閉壓縮機, 同時(shí)關(guān)閉所有電磁閥及截止閥。將制冷劑回收裝置(包括連接軟管)放在電子稱(chēng)上清零后, 將連接軟管接至被測部件的針閥上,排出空氣后打開(kāi)制冷劑回收機進(jìn)行回收。
當被回收部件內壓力低至標準大氣壓時(shí), 制冷劑回收裝置自動(dòng)停止, 關(guān)閉連接軟管處截止閥, 同時(shí)在電子稱(chēng)上直接讀出回收制冷劑的質(zhì)量。
3、重復步驟1和2, 測出被試機其他部分的制冷劑質(zhì)量。
三、實(shí)驗數據展示
經(jīng)過(guò)步驟三、我們得出以下數據:
匯總數據,得出以下的柱狀圖:
四、結論
以下是重點(diǎn);前面看不懂不要緊,最主要記住以下數據:
1、制冷工況下制冷劑分布:
蒸發(fā)器中制冷劑分布為13 %~ 19 %,;
冷凝器中制冷劑分布為63 %~ 70 %,
液管內為5 %~ 14 %,
氣管及其他部分占6 %~ 10 %
2、制熱工況下制冷劑分布:
蒸發(fā)器(室外機)中制冷劑分布為38 %~ 41 %,
冷凝器(室內機)中制冷劑分布為31 %~ 38 %,
液管內為8 %~ 9 %, 氣
分占9%~14 %,
氣管及其他占5 %左右。
從結果可以看出,無(wú)論制冷工況還是制熱工況,制冷系統中制冷劑主要分布在兩器內, 占72%~88 %。制冷工況下,冷凝器中制冷劑質(zhì)量占60%以上。
五、如何判斷制冷劑的充注量
下面小編將分不同種類(lèi)機型來(lái)詳細介紹如何判斷制冷劑的充注量,以及充注量不對產(chǎn)生的問(wèn)題和解決辦法。
1、水冷冷水機組制冷劑的充注
在中央空調和工業(yè)生產(chǎn)工藝降溫中,水冷冷水機組使用比較普遍。這種機組由壓縮機、臥式殼管式冷凝器、熱力膨脹閥、臥式殼管式蒸發(fā)器及必要輔件組成一體。結構緊湊,操作控制方便,安裝調試簡(jiǎn)單,在市場(chǎng)上受到歡迎。
對于沒(méi)有設置高壓儲液器和低壓汽液分離器的制冷系統,制冷劑充注量的控制尤為重要。因為這種制冷系統是冷凝器兼作高壓儲液器,制冷劑加多了會(huì )儲存在冷凝器中,淹沒(méi)冷凝器散熱簇管,使散熱面積減小,冷凝壓力升高,導致制冷量下降。
對于這類(lèi)制冷機組制冷劑充注量的控制,在充注過(guò)程中,遵循以下的方法:
一摸冷凝器外殼溫度
冷凝器出液口上口以上發(fā)熱,出液口上口以下發(fā)涼就可以了(發(fā)熱說(shuō)明有壓縮機高溫排氣在里面冷凝,發(fā)涼說(shuō)明里面是液體空間) 。
二看吸氣壓力
要與蒸發(fā)器內冷媒水溫度相對應(也就是與蒸發(fā)溫度相對應);
三看壓縮機回氣管溫度
高溫機組回氣管應發(fā)涼結露,但結露到壓縮機回氣閥就可以了;低溫機組回氣管應結霜,但霜結到壓縮機回氣閥就可以了。如果結露或者結霜到壓縮機外殼,液態(tài)制冷劑就會(huì )進(jìn)曲軸箱,會(huì )引起壓縮機跑油和液擊。對于封閉式壓縮機來(lái)說(shuō)還會(huì )使電機接線(xiàn)端子短路。雖然大部分封閉式機組接線(xiàn)端子用密封膠密封了,但由于密封效果的不確定性,短路的可能性還是存在的。
2、風(fēng)冷冷水機組制冷劑的充注
風(fēng)冷冷水機組因不需要循環(huán)水系統,在戶(hù)式中央空調和小型商用制冷系統中使用普遍,由于使用風(fēng)冷冷凝器,其制冷劑充注量控制與水冷冷凝器有區別,就是在充注過(guò)程中要摸散熱器翅片溫度,在夏天,工作過(guò)程中散熱翅片全部面積應發(fā)熱:
如果上部發(fā)熱,下部發(fā)涼,說(shuō)明制冷劑充多了。
發(fā)涼部分儲存了液體制冷劑。冬天由于環(huán)境溫度低,即使充注量正常,散熱器下部也可能發(fā)涼,那么用這種方法就無(wú)法判斷了。其他特征與水冷式機組相同。
3、家用空調器制冷劑的充注
家用空調器一般是蒸發(fā)器采用空氣強制對流冷卻方式,降溫速度快,冷凝器采用風(fēng)冷方式,空氣強制對流。窗機無(wú)外接口,在維修過(guò)程中需把原來(lái)的制冷劑放盡,再重新充注。
分體機都有外接口,許多情況下是補充部分制冷劑。在加注制冷劑過(guò)程中,判斷充注量的基本方法是觀(guān)察蒸發(fā)器翅片發(fā)涼或結露的情況。
啟動(dòng)空調器,一邊加注一邊觀(guān)察,蒸發(fā)器表面全部發(fā)涼或結露時(shí)應停止加注。
否則就會(huì )過(guò)量。當然剛開(kāi)機時(shí)蒸發(fā)器的傳熱溫差大些,制冷劑汽化速度快循環(huán)量也大些。室溫降下來(lái)后蒸發(fā)器傳熱溫差小了,制冷劑循環(huán)量會(huì )變小。這不用擔心,空調壓縮機上都有汽液分離器,室溫低了后少量多余制冷劑會(huì )儲存在汽液分離器里,對壓縮機和系統工作沒(méi)有影響。加注量只能以剛開(kāi)機降溫時(shí)的循環(huán)量為標準。
4、家用冰箱制冷劑的充注
家用冰箱沒(méi)有加注制冷劑的活動(dòng)外接口,補漏或者更換器件后要重新加入制冷劑。由于冰箱制冷系統沒(méi)有設置汽液分離器或儲液器,而且冰箱降溫終了溫度低,那么在開(kāi)機加注制冷劑過(guò)程中,剛開(kāi)機和自動(dòng)停機時(shí),由于蒸發(fā)器工作環(huán)境溫度相差較大,制冷劑循環(huán)量相差也很大。
如果以剛開(kāi)機時(shí)蒸發(fā)器表面全部發(fā)涼或結霜為標準確定加入量,那么降溫終了制冷劑循環(huán)量就多了,箱外壓縮機吸氣管會(huì )結霜,甚至壓縮機外殼結霜。這是不妥的,會(huì )導致冷量損失和壓縮機跑油,甚至壓縮機液擊損毀。
此外,冰箱制冷劑加注量不大,一般不超過(guò)0.2千克。所以冰箱充注制冷劑不可急噪,一邊開(kāi)機一邊從低壓工藝管以氣體成分慢慢加入。觀(guān)察壓力表指示和壓縮機工作電流,不宜過(guò)大。冰箱加氟調試過(guò)程一般要兩個(gè)小時(shí)左右才能完成(環(huán)境溫度不同,降溫時(shí)間有長(cháng)短)。為了便于冰堵處理,加氟正常后要試運行觀(guān)察24小時(shí)才能將工藝管封口。
冰箱制冷劑充注量應該滿(mǎn)足下列條件:
a、冰箱能自動(dòng)停機;
b、工作過(guò)程冷凍室和冷藏室蒸發(fā)器能結滿(mǎn)霜;
c、箱外壓縮機回氣管只結露不結霜。
如果操之過(guò)急,剛開(kāi)始就充注到蒸發(fā)器全部發(fā)涼或結霜,那么降溫終了壓縮機回氣管就會(huì )結霜,這時(shí)就要放掉多余的制冷劑,造成不必要的浪費,而且開(kāi)始充注量多了使壓縮機超負荷工作,容易過(guò)載保護或燒毀壓縮機。
六、制冷劑充注導致的故障分析
下面我們來(lái)看看制冷劑充注量不對,對制冷系統產(chǎn)生的故障,以及如何分析。
5、制冷劑充注量不足
制冷系統制冷劑充注量不足反映出的參數特征是:
1)蒸發(fā)器結霜或者結露不滿(mǎn);
2)壓縮機吸、排氣壓力下降;
3)吸氣溫度偏高;
4)壓縮機電機工作電流下降;
5)壓縮機運行聲音變低。
直接結果是機組制冷效率下降,達不到預期制冷效果。
制冷劑充注量不足并不難判斷,值得注意的是供液管路堵塞(過(guò)濾網(wǎng)、毛細管等)膨脹閥調節太小也會(huì )造成蒸發(fā)器結霜或結露不滿(mǎn),機組制冷效果下降,這個(gè)時(shí)候即使制冷劑過(guò)量,蒸發(fā)器仍然結霜或結露不滿(mǎn),吸氣壓力低。這就需要綜合分析,找他們的不同特征。
堵塞另有其表現,一般堵點(diǎn)是出現在通路細密環(huán)節,也就是通徑小的地方,如干燥過(guò)濾器和膨脹閥的過(guò)濾網(wǎng),毛細管等。這些都是制冷系統的高壓部分,正常情況下是常溫的,如果堵塞了,那么堵點(diǎn)后就會(huì )變低溫了,現象是堵點(diǎn)后結露或結霜。如果通路不堵,應該是節流器后面開(kāi)始結露或者結霜。
初學(xué)者常把堵塞當制冷劑不足來(lái)處理,不斷的充注制冷劑,不但蒸發(fā)器始終結霜或結露不滿(mǎn),還會(huì )出現制冷劑過(guò)量的故障特征。
6、制冷劑充注量過(guò)量
制冷劑充注過(guò)量在蒸發(fā)器和冷凝器上都有特征表現,如果節流器(毛細管、節流閥)不能完全自動(dòng)調節,那么供液過(guò)量后蒸發(fā)不完的液體會(huì )回到壓縮機上來(lái),使壓縮機外殼結霜或結露。
如果節流器能完全自動(dòng)調節,或者人為調小膨脹閥的供液量,那么壓縮機回氣管結霜或結露正常,多余的制冷劑液體會(huì )儲存在高壓部分,對于沒(méi)有高壓儲液器的系統,多余的液體制冷劑就儲存在冷凝器中。這時(shí)候表現的特征是冷凝壓力升高,蒸發(fā)壓力蒸發(fā)溫度也升高,制冷效率下降,降溫速度慢,機組工作電流升高,機組工作聲音變得沉悶。
當然,如果制冷系統內有大量空氣,也會(huì )出現這種特征,但它們有其他的特征區別,那就是制冷劑過(guò)量時(shí),對于風(fēng)冷冷凝器,散熱翅片上部發(fā)熱,下部因儲存液體發(fā)涼;對于水冷冷凝器(臥式殼管式),殼管高度方向上部發(fā)熱面積小,而下部因儲存過(guò)多液體制冷劑發(fā)涼面積多。系統有空氣但制冷劑量正常就沒(méi)有這個(gè)特征。
7、制冷劑充注量與制冷量曲線(xiàn)關(guān)系
有圖3.4可知,在一定的壓縮機運行頻率下和相同的電子膨脹閥開(kāi)度下,隨著(zhù)充灌量的增加,制冷量逐漸增大,在達到峰值以后,然后又逐漸的減少。
當充灌量較少時(shí),制冷系統的蒸發(fā)溫度較低,制冷劑流量很小,蒸發(fā)器出口過(guò)熱度很大,導致蒸發(fā)器的換熱面積沒(méi)有充分得到利用,因此制冷量很小。當充灌量逐漸增大時(shí),系統的質(zhì)量流量增大,蒸發(fā)溫度升高,蒸發(fā)器的有效換熱面積增大,從而系統的制冷量增大。
盡管蒸發(fā)溫度升高會(huì )使蒸發(fā)器與環(huán)境傳熱溫差減少,但在達到峰值以前,增大質(zhì)量流量仍在傳熱中占主導地位,所以制冷量會(huì )逐漸增大。但是隨著(zhù)充灌量的進(jìn)一步增加,蒸發(fā)溫度的上升會(huì )使傳熱溫差減少,這時(shí)傳熱溫差占主導地位,制冷量反而會(huì )下降,抑制了制冷量的進(jìn)一步上升。這就是制冷量出現峰值的原因,在峰值過(guò)后,傳熱溫差占優(yōu)勢,制冷量又開(kāi)始下降。
8、制冷劑充注量與功率曲線(xiàn)關(guān)系
由圖3.5可知:隨著(zhù)充灌量的增加,空調器輸入功率上升。由于空調器的輸入功率是由壓縮機和風(fēng)扇電機兩部分構成的,其中風(fēng)扇電機功率很小基本維持不變,而壓縮機隨系統運行情況變化很大。
壓縮機功率與制冷劑的質(zhì)量流量成正比,隨著(zhù)充灌量的增加,壓縮機的質(zhì)量流量增加,引起壓縮機的耗功增大從而引起空調系統的輸入功率逐漸增。
9、制冷劑充注量與EER曲線(xiàn)關(guān)系
由圖3.6可知,隨著(zhù)充灌量的增加,在能效比EER呈先增大后減小的趨勢。當充灌量較少時(shí),制冷量增加速度較快,而輸入功率增加得相對較慢,所以EER=Q/N呈現增大的趨勢,隨著(zhù)充灌量的繼續增大,輸入功率的增加速度大于制冷量的增加速度,因而EER 開(kāi)始減小。
網(wǎng)友評論
條評論
最新評論