Κύκλωμα ψύξης - Τα βασικά

Κύκλωμα ψύξης - Τα βασικά

Βασικές πληροφορίες για τη λειτουργία του κυκλώματος ψύξης, τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται και τα εμπλεκόμενα μέρη

Καλώς ήρθατε σε αυτόν τον οδηγό που δημιουργήθηκε από τον Itieffe "Εξερευνώντας το ελεγχόμενο κρύο - οδηγός για τα βασικά του κυκλώματος ψύξης". Σε έναν κόσμο όπου ο έλεγχος θερμοκρασίας είναι απαραίτητος για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, αυτός ο οδηγός θα σας οδηγήσει σε ένα συναρπαστικό ταξίδι στην καρδιά των κυκλωμάτων ψύξης, αποκαλύπτοντας τα μυστικά πίσω από τη λειτουργία αυτών των συστημάτων που μας επιτρέπουν να παράγουμε και να διατηρούμε κρύο.

Τα ψυκτικά κυκλώματα υπάρχουν σε πολλές πτυχές της καθημερινότητάς μας, από τα σπίτια μέχρι τις βιομηχανικές εγκαταστάσεις, από τα σούπερ μάρκετ μέχρι τα επιστημονικά εργαστήρια. Τι συμβαίνει όμως στην πραγματικότητα μέσα σε αυτά τα κυκλώματα που μας επιτρέπουν να ψύχουμε και να διατηρούμε τα πράγματα σε ελεγχόμενες θερμοκρασίες; Σε αυτόν τον οδηγό, θα διερευνήσουμε τα θεμελιώδη θεμέλια των κυκλωμάτων ψυκτικού μέσου, απομυθοποιώντας τις βασικές έννοιες που τα καθιστούν δυνατά.

Μέσα από μια σαφή και προσιτή προσέγγιση, θα σας καθοδηγήσουμε στις θερμοδυναμικές αρχές που διέπουν τη λειτουργία ενός κυκλώματος ψύξης. Θα μάθετε πώς το ψυκτικό υγρό, που υπόκειται σε διακυμάνσεις πίεσης και θερμοκρασίας, μπορεί να μεταφέρει θερμότητα από το ένα περιβάλλον στο άλλο, επιτρέποντας την επίτευξη θερμοκρασιών χαμηλότερες από εκείνες του περιβάλλοντος περιβάλλοντος. Μέσα από διαγράμματα, λεπτομερείς επεξηγήσεις και πρακτικά παραδείγματα, θα σας οδηγήσουμε στα βήματα που συνθέτουν έναν κύκλο ψύξης.

Κύκλωμα ψύξης - Τα βασικά

Αυτός ο οδηγός δεν απαιτεί προηγμένες γνώσεις θερμοδυναμικής ή μηχανικής. Προορίζεται για όσους επιθυμούν να έχουν μια βασική κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των κυκλωμάτων ψύξης και του τρόπου χρήσης τους σε διάφορα περιβάλλοντα. Είτε είστε φοιτητής, είτε τεχνικός, είτε απλώς είστε περίεργοι να μάθετε κάτι νέο, ελπίζουμε ότι αυτός ο οδηγός θα ρίξει φως στον περίπλοκο αλλά συναρπαστικό κόσμο των κυκλωμάτων ψυκτικού μέσου.

Σας προσκαλούμε να έρθετε μαζί μας σε αυτό το ταξίδι μέσα από το ελεγχόμενο κρύο, όπου οι νόμοι της θερμοδυναμικής μεταφράζονται σε τεχνολογίες που επηρεάζουν την άνεσή μας, την υγεία μας και την παραγωγή βασικών αγαθών. Είθε αυτός ο οδηγός να είναι η πυξίδα σας καθώς εξερευνάτε τους μηχανισμούς που μας επιτρέπουν να κυριαρχήσουμε στο κρύο και να το χρησιμοποιήσουμε προς όφελός μας.

Ο RΥΚΤΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ

Δεν υπάρχουν μηχανές που να μπορούν να παράγουν κρύο, αλλά υπάρχουν μηχανές που μπορούν να αφαιρούν θερμότητα από ρευστά ή σώματα (αέρας, νερό, μέταλλα κ.λπ.).

Αυτά τα μηχανήματα ονομάζονται γενικά: "ψυγεία".

Χωρίζονται σε κατηγορίες ανάλογα με τον τύπο και τη χρήση τους και ονομάζονται οικιακά ψυγεία και καταψύκτες (θερμοκρασίες +4 -20 ° C), βιομηχανικά και εργαστηριακά ψυγεία (θερμοκρασίες έως -140 ° C) αφυγραντήρες, κλιματιστικά και ψύκτες νερού οποιουδήποτε μέγεθος και δυνατότητες.

Ας αναλύσουμε αυτά τα μηχανήματα (σε αυτή την περίπτωση θα λάβουμε υπόψη τη μικρή οικιακή ψύξη ακόμη και αν οι βάσεις είναι ίδιες για όλες τις κατηγορίες).

Σχηματικό διάγραμμα των συνδέσεων κυκλώματος

Κύκλωμα ψύξης - Τα βασικά

Ο RΥΓΕΙΟΣ: ΤΥΠΟΣ ΚΥΚΛΟΣ ΣΥΜΠΙΕΣΗΣ ΑΤΜΟΥ

Είναι γνωστό ότι η θερμότητα μεταφέρεται από περιοχές υψηλότερης θερμοκρασίας σε περιοχές χαμηλότερης θερμοκρασίας. Αυτή η διαδικασία μεταφοράς θερμότητας συμβαίνει αυθόρμητα στη φύση, χωρίς να απαιτείται η παρέμβαση οποιουδήποτε μηχανήματος. Η αντίστροφη διαδικασία, από την άλλη πλευρά, δηλαδή η μεταφορά θερμότητας από περιοχές με χαμηλότερη θερμοκρασία σε περιοχές με υψηλότερη θερμοκρασία, δεν συμβαίνει αυθόρμητα και απαιτεί τη χρήση ειδικών μηχανών που ονομάζονται ψυκτικές μηχανές.

Το σχήμα 1 δείχνει το διάγραμμα συστήματος ενός τυπικού κυκλώματος ψύξης συμπίεσης ατμών.

Α = εξατμιστής

Β = πυκνωτής

C = συμπιεστής

D = βαλβίδα διαστολής ή τριχοειδής σωλήνας (όργανο πλαστικοποίησης)

Q2 = θερμότητα συμπύκνωσης που απελευθερώνεται στον εξωτερικό αέρα (ή άλλα υγρά)

Q1 = θερμότητα που απομακρύνεται από το περιβάλλον (ή από το υγρό ενδιαφερόμενος)

Lc = εργασία συμπίεσης (απαραίτητη δαπάνη).

Μετασχηματισμοί κυκλωμάτων ψύξης

Οι μετασχηματισμοί που πραγματοποιούνται από το ψυκτικό υγρό μέσα στη μονάδα ψύξης μπορούν να εντοπιστούν στις ενδείξεις του "κύκλου Carnot" του οποίου παραπέμπουμε την εξήγηση σε άλλες θέσεις:

1_2 – Ο κορεσμένος ατμός χαμηλής πίεσης αναρροφάται από τον συμπιεστή και υφίσταται αναστρέψιμη αδιαβατική συμπίεση (ισοεντροπική συμπίεση). Ο συμπιεστής συμπιέζει τον ατμό, αυξάνοντας την πίεση και τη θερμοκρασία του και σπρώχνοντάς τον στον συμπυκνωτή.

2_3 – Η θερμότητα Q2, θερμότητα συμπύκνωσης, μεταφέρεται στον εξωτερικό αέρα ή σε άλλα ρευστά, σε μια διαδικασία συμπύκνωσης σε σταθερή πίεση, μετατρέποντας τον ατμό σε υγρό. Ο εναλλάκτης που πραγματοποιεί τον μετασχηματισμό ονομάζεται συμπυκνωτής. Ένα ρευστό εξέρχεται από τον συμπυκνωτή με τη μορφή κορεσμένου υγρού.

3_4 – Υπάρχει δίοδος μέσω της βαλβίδας εκτόνωσης (βαλβίδα ελασματοποίησης), στην οποία το ρευστό περνά από την υψηλότερη πίεση στη χαμηλότερη πίεση παράγοντας το φαινόμενο διαστολής. Με αυτή την αλλαγή κατάστασης απομακρύνεται η θερμότητα από το περιβάλλον ή το ρευστό. Το υγρό, μετά τη βαλβίδα εκτόνωσης, δεν συμπιέζεται πλέον και επιστρέφει στην κατάσταση ατμού.

4_1 – Η θερμότητα Q1 (θερμότητα που αφαιρείται από το περιβάλλον ή το εμπλεκόμενο ρευστό) λαμβάνεται από το σύστημα ψύξης σε χαμηλότερη θερμοκρασία σε μια διαδικασία εξάτμισης σε σταθερή πίεση μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας που ονομάζεται εξατμιστής, με αυτόν τον τρόπο ο κύκλος κλείνει και το ψυκτικό και έτοιμο να εκτελέσει έναν νέο κύκλο ψύξης.

Ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε τη λειτουργία του κυκλώματος ψύξης

Μπορεί κανείς να φανταστεί την αρχή λειτουργίας ενός κυκλώματος ψύξης σαν ένα μεγάλο φορτηγό που κινείται μέσα σε κλειστό κύκλωμα όπως το Grande Raccordo Anulare της Ρώμης.

Κατά την αναχώρηση, το φορτηγό (εικόνα 2) φορτώνεται με θερμότητα που λαμβάνεται από την έξοδο Aurelia του GRA (που στην περίπτωσή μας θα μπορούσε να είναι ένα δωμάτιο για κλιματισμό). Το φορτηγό ταξιδεύει νότια κατά μήκος του GRA για να αποφορτίσει τη θερμότητα στην έξοδο Casilina (που στην περίπτωσή μας είναι το εξωτερικό περιβάλλον). Σε αυτό το σημείο το φορτηγό τρέχει κατά μήκος του τμήματος του GRA προς την αντίθετη κατεύθυνση για να επιστρέψει στην έξοδο Aurelia και να φορτώσει περισσότερη θερμότητα.

Η έξοδος Aurelia ονομάζεται εξατμιστής ενώ η έξοδος Casilina ονομάζεται συμπυκνωτής.

 

ΜΗΧΑΝΗΜΑΤΑ EFΥΞΗΣ COP

Για τις ψυκτικές μηχανές, είναι δυνατόν να καθοριστεί ένας δείκτης απόδοσης: ο Συντελεστής Απόδοσης (ΜΠΑΤΣΟΣF):

COPF = αποτέλεσμα κέρδους / αναγκαία δαπάνη = Q1 / Λc

όπου το χρήσιμο αποτέλεσμα είναι η αφαίρεση της θερμότητας σε χαμηλή θερμοκρασία για να διατηρηθεί ένα ψυχρό περιβάλλον, ενώ το απαραίτητο κόστος αντιπροσωπεύεται από την εργασία συμπίεσης.

Το COPF και αντιστρόφως ανάλογο με το κόστος λειτουργίας της μονάδας: όσο υψηλότερη είναι η εργασία συμπίεσης, τόσο χαμηλότερος είναι ο συντελεστής απόδοσης.

ΥΠΟ -ΥΞΗ ΚΑΙ ΥΠΕΡΘΕΡΜΑΝΣΗ

Στην κοινή πρακτική, σε τυπικούς κύκλους συμπίεσης ατμών πραγματοποιείται υποψύξη του υγρού πριν από την εκτόνωση (πλαστικοποίηση). Με αυτόν τον τρόπο είναι βέβαιο ότι τροφοδοτεί το μέλος πλαστικοποίησης με υγρό και όχι με ατμό (κάτι που θα έκανε τη συσκευή να λειτουργήσει άσχημα). Η υπερθέρμανση γίνεται για να σιγουρευτείτε ότι τροφοδοτείτε τον συμπιεστή με ατμό και για να αποφύγετε ότι το υγρό περιέχει ίχνη υγρού. Στην πραγματικότητα, μπορεί να συμβεί σε αυτή την περίπτωση ο συμπιεστής να συμπιέσει κάποιο υγρό προκαλώντας το σπάσιμο. Συνεπώς, προτιμάται το υγρό να υπερθερμαίνεται ελαφρώς στην είσοδο του συμπιεστή. Αυτή η λειτουργία πραγματοποιείται πάντα στον κύκλο ψύξης ανεξάρτητα από το αν υπάρχει αύξηση ή μείωση του COP. με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να είστε σίγουροι ότι ο συμπιεστής (πολύ ακριβό όργανο) λειτουργεί καλά και για μεγάλο χρονικό διάστημα.

ΣΧΕΜΑΤΙΣΜΟΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ

Το σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα ενός γενικού κυκλώματος ψύξης: μπορεί να δει πώς ο αέρας σε επαφή με τον εξατμιστήρα Β απελευθερώνει θερμότητα Q1 που προέρχεται από το περιβάλλον Ε, ενώ ο άλλος εξωτερικός αέρας είναι θερμότερος (αλλά πάντα σε χαμηλότερη θερμοκρασία από τη θερμοκρασία συμπύκνωσης ) θερμαίνεται περνώντας από τον συμπυκνωτή C και στη συνέχεια αποστέλλεται έξω (θερμότητα Q2). Το κύκλωμα ολοκληρώνεται από το κυλιόμενο στοιχείο D.

 

ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΟΥ RΥΚΤΙΚΟΥ ΚΥΚΛΟΥ

Ο ΣΥΜΠΙΕΣΤΗΣ

Ο συμπιεστής είναι η «καρδιά» του κυκλώματος ψύξης. Είναι η κινητήρια δύναμη του συστήματος ψύξης επειδή παρέχει το απαραίτητο έργο για την εκτέλεση του θερμοδυναμικού κύκλου. Η λειτουργία του είναι να φέρει το εξατμισμένο ψυκτικό υγρό από την πίεση του εξατμιστή (χαμηλή πίεση) στην πίεση του συμπυκνωτή (υψηλή πίεση) που αντιστοιχεί σε μια θερμοκρασία συμπύκνωσης συμβατή με αυτή του εξωτερικού υγρού ψύξης (αέρας ή νερό).

Τύποι ψυκτικών συμπιεστών

εναλλακτική λύση

ερμητικός

ημι-ερμητικό

Άνοιξε

περιστροφικός

βίδα

μονή βίδα

διπλή βίδα

σπείρα (κύλιση)

παλέτα (συρόμενο πτερύγιο)

έμβολο ταλάντευσης

Υπάρχουν διάφοροι τύποι συμπιεστών που μπορούν να ταξινομηθούν ανά τύπο συμπίεσης και τύπου κατασκευής:

- δυναμική στην οποία η συμπίεση επιτυγχάνεται μεταβάλλοντας τις συνθήκες ροής του ρευστού με μετατροπή ενέργειας

- ογκομετρική στην οποία η συμπίεση επιτυγχάνεται με μηχανική μείωση του όγκου που προσφέρεται στο ρευστό σε μια κάψουλα με μεταβλητή γεωμετρία. χωρίζονται σε:

Επαναφορτιζόμενοι ογκομετρικοί συμπιεστές

Ο παλινδρομικός συμπιεστής αποτελείται ουσιαστικά από έναν κύλινδρο μέσα στον οποίο τρέχει ένα έμβολο, με εναλλασσόμενη κίνηση. Ο κύλινδρος κλείνει στο πάνω μέρος από μια πλάκα όπου λαμβάνονται δύο ανοίγματα εξοπλισμένα με βαλβίδες. Επιτρέπουν τη σύνδεση του κυλίνδρου εναλλακτικά, μέσω του αγωγού αναρρόφησης, στον εξατμιστή και, μέσω του αγωγού παροχής, στον συμπυκνωτή. Με τη βοήθεια μπιέλας και μηχανισμού στροφάλου, το έμβολο συνδέεται με τον άξονα του στροφάλου ο οποίος έχει τη λειτουργία να μετατρέπει με εναλλακτικό τρόπο την περιστροφική κίνηση του κινητήρα στον οποίο συνδέεται (γενικά ηλεκτρικός κινητήρας).

Διάγραμμα του συστήματος βαλβίδων κυλίνδρου εμβόλου

TDC = κορυφαίο νεκρό κέντρο

PMI = κάτω νεκρό κέντρο

1 = βαλβίδα αναρρόφησης

2 = βαλβίδα παράδοσης

3 = έμβολο

4 = συνδετική ράβδος

Κατά τη φάση εισαγωγής, το έμβολο κινείται προς τα κάτω, οι βαλβίδες εισαγωγής ανοίγουν, βάζοντας τον θάλαμο του κυλίνδρου σε επικοινωνία με την περιοχή χαμηλής πίεσης του κυκλώματος. Μόλις επιτευχθεί ο ωφέλιμος όγκος, αυτός που εμφανίζεται στο κάτω νεκρό κέντρο (PMI), το έμβολο αρχίζει να μειώνει τον όγκο του θαλάμου του κυλίνδρου και να συμπιέζει το υγρό. Οι βαλβίδες εισαγωγής κλείνουν, ενώ οι βαλβίδες παροχής ανοίγουν μόνο όταν η πίεση στο εσωτερικό του κυλίνδρου είναι ίση με εκείνη που υπάρχει στο πάνω μέρος του κυκλώματος. Ο λόγος συμπίεσης (και το σύμβολο ρ υποδεικνύεται) είναι ο λόγος μεταξύ της πίεσης συμπύκνωσης και της πίεσης εξάτμισης.

Οι παλινδρομικοί συμπιεστές μπορούν με τη σειρά τους να ταξινομηθούν σύμφωνα με τη μέθοδο κατασκευής σε:

Ερμητικός: ο πραγματικός συμπιεστής (έμβολο, κύλινδρος, βαλβίδες κ.λπ.) και ο ηλεκτροκινητήρας είναι κλεισμένοι σε ένα ενιαίο συγκολλημένο περίβλημα. το περίβλημα διασχίζεται μόνο από τους αγωγούς εισαγωγής και εξαγωγής και τα καλώδια τροφοδοσίας. Δεν χρειάζεται καμία συντήρηση, εάν σπάσει ένα μόνο συστατικό είναι απαραίτητο να αντικατασταθεί ολόκληρος ο συμπιεστής. Αυτοί οι συμπιεστές χρησιμοποιούνται σε μικρές εμπορικές ψύξεις, οικιακά ψυγεία και καταψύκτες, αφυγραντήρες, μικρά κλιματιστικά και ψύκτες (ψύκτες νερού).

Ημι-ερμητική: Όσον αφορά τον ερμητικό συμπιεστή και τον ηλεκτροκινητήρα, είναι κλεισμένοι σε ένα μόνο περίβλημα, αλλά αυτό μπορεί να ανοίξει για εργασίες συντήρησης. Σε μεγαλύτερες μονάδες, η λίπανση πραγματοποιείται μέσω αντλίας κλειδωμένης στον άξονα. Αυτοί οι συμπιεστές χρησιμοποιούνται για μεσαία χωρητικότητα, εμπορική ψύξη, κλιματιστικά και ψύκτες μεσαίου μεγέθους.

Ανοιξε: ο συμπιεστής και ο κινητήρας είναι δύο εντελώς διαφορετικές οντότητες (είναι επίσης δυνατό να βρεθούν κινητήρες εσωτερικής καύσης αντί για ηλεκτρικούς). Ένας άξονας μετάδοσης βγαίνει από τη μονάδα συμπιεστή στην οποία μπορεί να συνδεθεί ο κινητήρας με τροχαλία, ιμάντες ή άλλο. Τόσο ο κινητήρας όσο και η μονάδα συμπιεστή μπορούν να ελεγχθούν πλήρως. Αυτοί οι συμπιεστές χρησιμοποιούνται για μεσαίες και μεγάλες χωρητικότητες ψύξης.

 

Συμπιεστές περιστροφικής κύλισης

Στους συμπιεστές κύλισης, που ονομάζονται επίσης "περιστρεφόμενη σπείρα", η συμπίεση αερίου συμβαίνει χάρη στη συνδυασμένη δράση δύο εμπλεκόμενων σπειρών που συνδέονται μεταξύ τους. Η πρώτη σπείρα παραμένει σταθερή ενώ η δεύτερη εκτελεί τροχιακή κίνηση (όχι περιστροφή), χάρη σε αυτή τη διαμόρφωση, δημιουργούνται θύλακες αερίου μεταξύ των πηνίων που κινούνται προς τα μέσα, συρρικνώνονται και συμπιέζονται. Η συμπίεση που λαμβάνεται είναι εξαιρετικά ομοιόμορφη, αποφεύγοντας έτσι τους κλασικούς χαρακτηριστικούς «παλμούς» των παλινδρομικών συμπιεστών.

Αναρρόφηση - Τα αέρια απορροφώνται στις δύο μεγάλες διαμετρικά αντίθετες εξωτερικές τσέπες.

Συμπίεση - Οι τσέπες πρώτα κλείνουν προοδευτικά και μετά γλιστρούν προς το κέντρο των σπειρών, μειώνοντας τον όγκο τους και συμπιέζοντας το αέριο.

Ξεφορτώνω - Όταν οι σάκοι φτάσουν στο κέντρο της σπείρας, το αέριο έχει φτάσει στην πίεση παροχής και εκκενώνεται προς τα έξω μέσω μιας κεντρικής θύρας που λαμβάνεται στη σταθερή σπείρα.

Δίδυμοι περιστροφικοί συμπιεστές

Τα πιο συνηθισμένα προβλήματα που σχετίζονται με τους περιστροφικούς συμπιεστές κύλισης αφορούν τη σωστή λίπανση στην αρχή με κίνδυνο εμπλοκής, την παρουσία μεγάλων ποσοτήτων λαδιού στο κύκλωμα με σχετικά συχνούς κύκλους ανάκτησης και τέλος την απώλεια απόδοσης σε μερικά φορτία λόγω περιορισμού της χωρητικότητας. σε χαμηλές συχνότητες. Για την επίλυση αυτών των προβλημάτων, σχεδιάστηκε ένας νέος Twin Rotary συμπιεστής, στον οποίο υπάρχουν δύο πτερύγια.

Χάρη στην αντίστροφη περιστροφή τους, οι αντίθετες φυγόκεντρες δυνάμεις που λειτουργούν στον άξονα περιστροφής εγγυώνται μεγαλύτερη σταθερότητα στις χαμηλές στροφές. Το "Double Rotor" επιτρέπει μεγαλύτερη ομοιομορφία περιστροφής κατά τις εργασίες συμπίεσης και μείωση της τριβής σε σύγκριση με τα κλασικά περιστροφικά μηχανήματα. Τα πτερύγια είναι πλήρως βυθισμένα στο λάδι, μειώνοντας σημαντικά τον παραγόμενο θόρυβο και τους κραδασμούς που μεταδίδονται στο κύκλωμα ψύξης, διατηρώντας πάντα εξαιρετική λίπανση. Χωρίς φάση κατάθλιψης για ανάκληση του λιπαντικού, η ποσότητα λαδιού που εισάγεται στο κύκλωμα ψύξης είναι πολύ μικρότερη από ό,τι με τον συμπιεστή Scroll.

Ειδικότερα:

1 = αναρρόφηση

2 = συμπίεση

3 = αποστράγγιση

ΣΥΜΠΙΕΣΤΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΕΡΩΝ

Οι διαμορφώσεις των ηλεκτρικών τμημάτων των ψυκτικών συμπιεστών προσαρμοσμένων σε κάθε ανάγκη σύμφωνα με τους διάφορους τύπους διαγραμμάτων σύνδεσης των ηλεκτρικών τροφοδοσιών περιγράφονται με πρόσβαση στον παρακάτω σύνδεσμο. Τα διάφορα ηλεκτρικά εξαρτήματα που είναι απαραίτητα για την εκκίνηση και τη λειτουργία του συμπιεστή περιγράφονται και είναι ουσιαστικά: ρελέ, θερμικά προστατευτικά (κλίσον), ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές κ.λπ.

Δείτε: "Διαγράμματα ηλεκτρικών εξαρτημάτων συμπιεστή"

 

ΟΙ ΑΝΤΑΛΛΑΚΤΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Οι εναλλάκτες θερμότητας (σε αυτήν την περίπτωση συμπυκνωτές και εξατμιστές) είναι συσκευές που επιτρέπουν την ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ δύο υγρών σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Στους εναλλάκτες θερμότητας τα δύο υγρά δεν αναμειγνύονται μεταξύ τους: η θερμότητα ανταλλάσσεται με μεταφορά και στα δύο ρευστά και με αγωγή μέσω του διαχωριστικού μέσου μεταξύ τους.

Ο συμπυκνωτής

Ο συμπυκνωτής στο κύκλωμα ψυκτικού μέσου εκτελεί τη λειτουργία της διάχυσης της θερμότητας που απορροφάται από το ψυκτικό μέσω ενός ρευστού που μπορεί να είναι νερό ή αέρας. Λόγω της συμπίεσης που δίνει ο συμπιεστής, το υγρό φτάνει στον συμπυκνωτή σε συνθήκες υπερθερμασμένου ατμού όπου ψύχεται και συμπυκνώνεται, μεταφέροντας τη θερμότητά του στο ψυκτικό ρευστό και μετά αφήνει τον συμπυκνωτή σε υγρές συνθήκες.

Το ψυκτικό εισέρχεται στον συμπυκνωτή σε κατάσταση υπερθέρμανσης. Μετά από ένα σύντομο τέντωμα, το ψυκτικό φτάνει σε συνθήκες κορεσμού και από εδώ ξεκινά το τέντωμα που επηρεάζεται από την αλλαγή φάσης, το οποίο συνήθως καταλαμβάνει μεγάλο μέρος του εναλλάκτη. Ακόμα κι αν σε αλλαγή φάσης υπάρχει πτώση της θερμοκρασίας λόγω της πτώσης πίεσης που υφίσταται το ψυκτικό. Μόλις συμπυκνωθεί πλήρως, το υγρό ψυκτικό υγρό υποψύχεται μέχρι να βγει από τον συμπυκνωτή. Το ρευστό μεταφοράς θερμότητας που απορροφά τη θερμότητα της συμπύκνωσης είναι συνήθως μονοφασικό και επομένως η θερμοκρασία του αυξάνεται καθ' οδόν μέσα στον εναλλάκτη. Η ταξινόμηση των συμπυκνωτών γίνεται γενικά με βάση το χρησιμοποιούμενο ρευστό μεταφοράς θερμότητας:

αερόψυκτο

υδρόψυκτο

Ο εξατμιστής

Ο εξατμιστής εκτελεί τη λειτουργία αφαίρεσης ανεπιθύμητης θερμότητας από το υγρό που πρόκειται να υποστεί επεξεργασία (αέρας ή νερό) για να το μεταφέρει στο κύκλωμα. Το ψυκτικό εισέρχεται στον εξατμιστή με τίτλο περίπου 10%, λόγω της πτώσης πίεσης κατά τη διάρκεια της αλλαγής φάσης, το ψυκτικό μειώνει τη θερμοκρασία του ακόμη και αν απορροφά θερμότητα μέχρι να φτάσει σε συνθήκες ξηρού κορεσμένου ατμού. Το ψυκτικό θερμαίνεται υπερβολικά μέχρι να εξέλθει από τον εξατμιστήρα, για να απορροφηθεί ξανά από τον συμπιεστή. Υπάρχουν εξαερωτές που αυξάνουν την αποτελεσματικότητά τους μέσω ενός ανεμιστήρα και στατικούς εξατμιστές που δεν καταφεύγουν σε αυτήν τη συσκευή. Οι στατικοί εξατμιστές προσφέρουν αρκετά πλεονεκτήματα σε ψυγεία που χρησιμοποιούνται για τρόφιμα καθώς αφαιρούν λιγότερη υγρασία από το περιβάλλον από αυτά που αερίζονται.

εξατμιστής ντουλαπιών ψυγείου

split evaporator (ανεξάρτητο κλιματιστικό)

 

ΘΕΡΜΟ ΡΕΥΟ

Το ρευστό μεταφοράς θερμότητας που απελευθερώνει τη θερμότητα εξάτμισης είναι συνήθως μονοφασικό (συνήθως αέρας ή νερό) και ως εκ τούτου η θερμοκρασία του μειώνεται στην πορεία μέσα στον εναλλάκτη. Στην περίπτωση του αέρα, που μερικές φορές ωθείται από έναν ανεμιστήρα, αγγίζει τους σωλήνες εξατμιστή, δίνοντας θερμότητα στο ψυκτικό (λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης), κάνοντάς το να εξατμιστεί. Καθώς το ψυκτικό εξατμίζεται, απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον του. Ο αέρας ψύχεται και στη συνέχεια στέλνεται πίσω στο δωμάτιο. Για να διευκολυνθεί η εξάτμιση του ψυκτικού, χρησιμοποιούνται σωλήνες χαλκού με υψηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. Οι χάλκινοι σωλήνες εισάγονται σε μια σειρά λεπτών πτερυγίων που αυξάνουν την επιφάνεια της περιοχής σε επαφή με τον αέρα.

ΟΙ RΥΓΕΙΟΙ

Τα ψυκτικά υγρά είναι τα μέσα με τα οποία πραγματοποιείται η μεταφορά θερμότητας στα διάφορα μέρη του ψυκτικού κυκλώματος. Το πρώτο ψυκτικό που χρησιμοποιήθηκε στις ψυκτικές μηχανές συμπίεσης ατμών ήταν ο αιθυλαιθέρας, ο οποίος επέλεξε και χρησιμοποιήθηκε γύρω στα μέσα του περασμένου αιώνα από τους Perkins και Harrison λόγω της ευφλεκτότητας και της τοξικότητάς του και λόγω της σπάνιας αξιοπιστίας των συστημάτων στεγανοποίησης με την πάροδο του χρόνου, η χρήση του εγκαταλείφθηκε. . Στο δεύτερο μισό του 800ου αιώνα, εισήχθησαν και άλλα ψυκτικά μέσα, όπως το διοξείδιο του άνθρακα, η αμμωνία και το χλωριούχο μεθύλιο. Η χρήση αυτών των ψυκτικών ουσιών συνέβαλε αναμφίβολα στην ανάπτυξη μηχανών ψύξης με συμπίεση ατμών.

Ωστόσο, το πρόβλημα ασφάλειας, λόγω της τοξικότητας και της ευφλεκτότητας σχεδόν όλων των ψυκτικών που αναφέρονται, παρέμεινε μέχρι την εισαγωγή συνθετικών ψυκτικών όπως R30, R11, R113, R21 κ.λπ. τη δεκαετία του 22. λαμβάνεται από μεθάνιο και αιθάνιο με ολική ή μερική αντικατάσταση των ατόμων υδρογόνου με εκείνα του χλωρίου, του φθορίου και μερικές φορές του βρωμίου. Χάρη στα εξαιρετικά θερμοφυσικά τους χαρακτηριστικά και τις απαιτήσεις σταθερότητας και ασφάλειας, οι χλωροφθοράνθρακες (CFC) καθιερώθηκαν ως τα κυρίαρχα ψυκτικά μέσα για να αντικαταστήσουν αυτά που χρησιμοποιήθηκαν προηγουμένως, μεταξύ των οποίων σχεδόν μόνο η αμμωνία (R717) παρέμεινε για βιομηχανικές εφαρμογές.

Αλλά το περιβαλλοντικό πρόβλημα, όσον αφορά την καταστροφή του όζοντος και την υπερθέρμανση του πλανήτη λόγω του φαινομένου του θερμοκηπίου, έχει μερικώς απονομιμοποιήσει τον ρόλο που παίζουν οι λεγόμενοι CFC τα τελευταία πενήντα χρόνια. ως εκ τούτου, η ανάγκη αντικατάστασης των CFC με άλλα υγρά, γεγονός που ώθησε τον τεχνικό κόσμο να σκεφτεί και να εξετάσει τις διάφορες δυνατότητες, αλλά ταυτόχρονα έθεσε το πρόβλημα του "Retro fi t", δηλαδή της μετατροπής όλων των υπαρχόντων συστημάτων και των προσαρμογή σε νέα ψυκτικά μέσα.

Τα νέα ψυκτικά μέσα

Από τα τέλη της δεκαετίας του 70, η χημική βιομηχανία άρχισε να εργάζεται για τον εντοπισμό νέων ουσιών κατάλληλων για χρήση σε συστήματα ψύξης, αντικαθιστώντας CFC και αργότερα επίσης HCFC που δημιουργούσαν πολλά περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως μείωση του στρατόσφαιρου όζοντος. Οι ουσίες που έχουν ταυτοποιηθεί και που ανήκουν στην κατηγορία των υδροφθορανθράκων HFC, έχουν αξιολογηθεί τόσο από τοξικολογική άποψη (International PAFT Consortium) όσο και από περιβαλλοντική άποψη (AFEAS International Consortium). Τα νέα ψυκτικά χαρακτηρίζονται από υψηλή χημική σταθερότητα, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για χρήση σε όλες σχεδόν τις συνθήκες λειτουργίας που συναντώνται σε συστήματα ψύξης και κλιματισμού. Αυτά τα νέα υγρά είναι μίγματα διαφόρων ενώσεων και ανάλογα με τη συμπεριφορά τους ορίζονται:

- Αζεότροπες: είναι μείγματα που δεν αλλάζουν ούτε την ογκομετρική τους σύνθεση ούτε τη θερμοκρασία τους κορεσμός κατά την εξάτμιση (απουσία φαινομένου ολίσθησης). Επομένως, συμβαίνουν αλλαγές κατάστασης α σταθερή πίεση και θερμοκρασία.

- Σχεδόν Αζεότροπες: παρουσιάζουν μια μικρή διακύμανση της θερμοκρασίας κατά τη μετάβαση της κατάστασης (φαινόμενο μικρής ολίσθησης) η οποία ωστόσο δεν θέτει σε κίνδυνο την απόδοση και τη λειτουργία του συστήματος.

- Ζεότροπες: έχουν έντονο φαινόμενο "ολίσθησης", δηλαδή η διέλευση των καταστάσεων συμβαίνει σε σταθερή πίεση αλλά όχι σε σταθερές θερμοκρασίες. Κατά το σχεδιασμό του μηχανήματος, αυτή η ιδιαιτερότητα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη εάν σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε ένα ζεότροπο υγρό. Αυτό το μείγμα σχηματίζεται από ένα πιο πτητικό και λιγότερο πτητικό μέρος, σε περίπτωση διαρροών το ελαφρύτερο συστατικό θα διαρρεύσει εύκολα. Με αυτόν τον τρόπο, μόνο το βαρύτερο εξάρτημα θα παραμείνει στο κύκλωμα, συχνά με κακά χαρακτηριστικά ψύξης. Επομένως, σε περίπτωση βλάβης, το σύστημα πρέπει πρώτα να αδειάσει τελείως και το μείγμα να «αναδημιουργηθεί» συμπληρώνοντας το χαμένο εξάρτημα και τέλος, αφού επιδιορθωθεί η διαρροή, να ξαναγεμίσει το κύκλωμα.

Τα κύρια ψυκτικά HFC:

- R134A

- R407C

- R410A

Για περισσότερες λεπτομέρειες, ανατρέξτε στους ακόλουθους συνδέσμους:

Ψυκτικό αέριο

Κάρτες ψυκτικού αερίου

Αναλογία πίεσης θερμοκρασίας ψυκτικού μέσου

Τυπικές εφαρμογές

Τυπικές εφαρμογές ψυκτικού αερίου με ένδειξη του τύπου του ρευστού, αριθμός R, προϊόν που αντικαθιστά, σύνθεση και κατασκευαστής.

Δείτε την πλήρη έκδοση "Τυπικές εφαρμογές ψυκτικού αερίου"

Ο ΟΡΓΑΝΟΣ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ

Από καθαρά θερμοδυναμική άποψη, το μέλος πλαστικοποίησης χρησιμεύει για τη μείωση της πίεσης και της θερμοκρασίας μεταξύ των δύο εναλλάκτων θερμότητας του κύκλου αντίστροφης συμπίεσης ατμών. Στην πράξη, η κύρια λειτουργία του είναι να ρυθμίζει τη ροή του ψυκτικού υγρού από τον συμπυκνωτή στον εξατμιστή, έτσι ώστε να είναι πάντα ανάλογη με την ψυκτική ικανότητα που πρέπει να εγγυάται το σύστημα. Η ταξινόμηση μεταξύ των διαφορετικών κυλιόμενων στοιχείων βασίζεται στην ικανότητα προσαρμογής της γεωμετρίας τους στις διαφορετικές συνθήκες φορτίου (διαφοροποίηση της απαιτούμενης ικανότητας ψύξης).

Ο τριχοειδής σωλήνας

Είναι το πιο κοινό όργανο πλαστικοποίησης σε μικρές και πολύ μικρές ψυκτικές μηχανές και κλιματιστικά. Το υγρό ψυκτικό μέσο αναγκάζεται να περάσει μέσα από αυτόν τον εξαιρετικά στενό σωλήνα. Η ενέργεια που χάνεται κατά τη διέλευση από το τριχοειδές φέρνει το ψυκτικό από κατάσταση υψηλής πίεσης σε κατάσταση πολύ χαμηλής πίεσης. Σε αυτές τις περιπτώσεις οι συνθήκες λειτουργίας διαφορετικές από τις ονομαστικές καθορίζονται αυθόρμητα με μείωση της απόδοσης.

Η θερμοστατική βαλβίδα διαστολής

Οι θερμοστατικές βαλβίδες διαστολής ελέγχουν την έγχυση υγρού ψυκτικού στους εξατμιστές και προστατεύουν τον κινητήρα του συμπιεστή από το υγρό ψυκτικό. 

Η θερμοστατική βαλβίδα διαστολής επιτρέπει να διατηρείται σταθερή η υπερθέρμανση (ή το επίπεδο ψυκτικού) σε καταστάσεις μεταβλητού φορτίου στο σύστημα ψύξης, προκειμένου να εξοικονομηθεί ενέργεια.

Θερμοστατική βαλβίδα και εισαγωγή στον εξατμιστή

Η ηλεκτρονική βαλβίδα πλαστικοποίησης

Λειτουργεί σαν θερμοστατική βαλβίδα, εκτός από το ότι δεν ενεργοποιείται μόνο του μέσω του συστήματος πίεσης που δημιουργείται στη βαλβίδα. Είναι ένα πραγματικό ηλεκτρονικό σύστημα ηλεκτρονικού ελέγχου.

Κυλιόμενα στοιχεία που προσαρμόζουν τη γεωμετρία τους στο φορτίο:

  • θερμοστατική βαλβίδα διαστολής
  • ηλεκτρονική βαλβίδα διαστολής

Κυλιόμενα στοιχεία που ΔΕΝ προσαρμόζουν τη γεωμετρία τους στο φορτίο:

  • τριχοειδή σωλήνα
  • βαλβίδα σταθερής πίεσης

 

ΚΥΡΙΑ ΑΞΕΣΟΥΑΡ

Διαχωριστής λαδιού

Τοποθετείται κατάντη του συμπιεστή: το λάδι συλλέγεται στο κάτω μέρος του διαχωριστή και εισάγεται ξανά στο στροφαλοθάλαμο μέσω αυτόματης αποστράγγισης.

Υγρός διαχωριστής

Επιτρέπει τον διαχωρισμό του υγρού τμήματος από το τμήμα ατμού. με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να είστε σίγουροι ότι πιάνετε ατμό μόνο από πάνω.

Συμπυκνωμένος ανεμιστήρας

Για να αυξήσετε τη διάχυση της θερμότητας στον συμπυκνωτή, εφαρμόζεται ένας ανεμιστήρας που ονομάζεται συμπύκνωση. Αυτή η διάταξη επιτρέπει μεγαλύτερη διέλευση αέρα στη μονάδα χρόνου μέσω του συμπυκνωτή, αυξάνοντας σημαντικά την ισχύ συμπύκνωσης της συσκευής.

Στεγνωτήριο φίλτρου

Για να αφαιρέσετε την υγρασία από το κύκλωμα και τα μικρά συντρίμμια, ένα φίλτρο που ονομάζεται αφυγραντήρας εισάγεται στη γραμμή. Μαζί με αυτό, στην περίπτωση κυκλώματος με βαλβίδα (χωρίς τριχοειδή) προστίθεται ένας δείκτης διέλευσης υγρού (ονομάζεται επίσης "Specula")

Υγρό γυαλί θέασης

δείκτης διέλευσης υγρού (που ονομάζεται επίσης "Specula") λειτουργεί επίσης ως δείκτης υγρασίας (αλλαγή χρώματος του δακτυλίου που τοποθετείται στο γυαλί)

Θερμοστάτης

Για τη ρύθμιση της θερμοκρασίας της συσκευής που χρησιμοποιείται, χρησιμοποιείται ο θερμοστάτης, ο οποίος δεν είναι παρά ένας διακόπτης που ελέγχεται από τη θερμοκρασία.

 

Άλλοι τύποι θερμοστάτη

Αρχαιότητα (αειθαλές)

Άλλα δωρεάν προγράμματα του ίδιου είδους που προσφέρονται από το itieffe ▼

◄ Πίσω