количество хладагента в системе

Количество заправляемого хладагента и его распределение в системе.

Минимальная заправка холодильной системы – это минимальное количество хладагента, необходимое для стабильной работы системы при всех возможных рабочих режимах. Понятно, что минимальная заправка зависит от конструкции установки, но также и от рабочих условий. Следовательно, минимальная заправка хладагентом для данной установки – это заправка, обеспечивающая стабильную работу системы в рабочих условиях, требующих полной заправки хладагентом всех компонентов. Тогда минимальная заправка будет определяться как заправка. Обеспечивающая стабильную работу в условиях, при которых минимальное количество хладагента, подаваемое в систему расширения в виде столба жидкости, является достаточным, чтобы избежать попадания в неё любых пузырьков.

Показателем при сравнении заправки хладагентом является удельная заправка, то есть отношение количества заправки (обычно выражается в граммах) к холодопроизводительности (обычно выражается в киловаттах). Величина удельной заправки главным образом зависит от области применения, то есть от определенных конструктивных особенностей холодильного контура и теплообменников, но также эта величина сильно зависит от используемого хладагента, так как его плотность является внутренним свойством, присущем молекуле. Применение хладагентов с низкой плотностью, таких, как углеводороды, приведет к снижению удельной заправки. Для холодильных систем, использующих хладагенты групп HCFC и HFC, удельная заправка колеблется от 200 до 800 г/кВт для небольших холодильных систем и составляет около 2000 г/кВт для крупных холодильных систем. Так или иначе, обзор показывает очень высокий разброс значений, подтверждающих, что минимальные значения заправки хладагентом не были критерием при проектировании холодильных систем в прошлом.

До сих пор исследования с целью разработки оборудования с минимальной заправкой хладагентом были главным образом сфокусированы на использовании природных рабочих веществ в попытке уменьшить риск, связанный с потенциальным непредвиденным их выбросом. Полученные минимальные значения удельной заправки составляют около 30 г/кВт для пропана и 20 г/кВт для аммиака, что подтверждает возможность значительного сокращения заправляемого хладагента при условии. Если это сокращение является частью требований при конструировании. Принимая во внимание плотность HFC – хладагентов примерно вдвое выше, чем у пропана, для них применимы системы с удельной заправкой около 60 г/кВт.

При работе системы хладагент распределяется по всем компонентам системы таким образом, что его количество зависит от плотности при специфических термодинамических условиях в этом компоненте и от его внутреннего объёма. Средняя плотность хладагента в конкретном компоненте системы логически зависит от роли этого компонента в цикле и от реальных рабочих условий. Поэтому распределение хладагента между разными компонентами меняется в зависимости от рабочих условий. В любом случае эти изменения являются умеренными, и в итоге распределение хладагента в основном зависит от конструкции установки. Общие тенденции можно выявить, рассматривая последовательно все компоненты системы.

При нормальной работе любой базовой установки хладагент находится в парообразном состоянии между выходом из испарителя и входом в конденсатор. Количество хладагента, содержащегося в этой части контура, незначительно, за исключением хладагента, растворённого в смазочном масле ив картере компрессора, но и его количество в обычных установках лишь малая часть от заправленного хладагента (10-15%). Однако этот процент может быть гораздо выше (30-40%) в установках с минимальной заправкой.

Испарители, работающие в режиме сухого испарения, содержат незначительное количество хладагента – обычно его доля составляет около 20% общей заправки. В испарителях затопленного типа хладагента намного больше.

Конденсатор содержит (исключая зону на входе, где происходит охлаждение перегретого хладагента) большое количество хладагента в двухфазной зоне и зоне переохлаждения. Принимая во внимание, что большая часть хладагента располагается в зоне, где он находится в жидком состоянии, его количество в конденсаторе зависит от переохлаждения: чем больше переохлаждение, тем больше и количество хладагента. Типичная доля хладагента в конденсаторе может составлять примерно 30-6-% и варьирует в зависимости от других компонентов системы.

Количество хладагента в трубопроводах почти пренебрежимо мало, возможное исключение – жидкостный трубопровод, который в холодильных системах или сплит-системах кондиционирования может быть длинным и поэтому содержать большую долю общей заправки.

Кроме основных компонентов холодильная установка может включать и другие элементы, содержащие какое-то количество хладагента. Особенно это касается установок с ресивером для жидкого хладагента, обычно используемом для компенсации больших колебаний необходимого количества хладагента при разных режимах работы или значительных изменениях условий эксплуатации установки. Наличие ресивера всегда ведёт к значительному увеличению заправки хладагентом, так как необходимо обеспечить, по крайней мере, минимальный уровень жидкого хладагента для собственной герметизации ресивера и наполнение жидкостного трубопровода даже при максимальных рабочих условиях системы. В принципе, чем меньше диаметр тем меньше требуется дополнительной заправки хладагентом.

диограмма заполнения

 

Минимизация заправки холодильных систем хладагентом.

Минимизация заправки хладагентом холодильного оборудования будущих поколений является важной задачей в развитии холодильных технологий. Уменьшение зарядки до минимума предусматривает сокращение прямой эмиссии хладагентов в течении всего жизненного цикла холодильной системы, а также эмиссий, генерируемых в процессе всей цепи производства, транспортировки и эксплуатации хладагента. Кроме того, снижение заправки хладагентом предполагает сокращение стоимости установки и уменьшение рисков, связанных с хладагентами, обладающими вредными свойствами, такими, как воспламеняемость или токсичность.

Тем не менее уменьшение заправки хладагентом не должно достигаться в ущерб эффективности системы, так как это влечёт за собой увеличение потребления электроэнергии и, следовательно, рост непрямых эмиссий СО2. Поэтому необходима общая оптимизация конструкции холодильного оборудования и заправка хладагентом для достижения наименьшего полного эквивалента эмиссий СО2.

С другой стороны, правила и нормы устанавливают максимальное количество зарядки хладагентом в зависимости от его вида и сферы применения. Большинство гидрофторуглеродов (HFC) рассматриваются как парниковые газы в связи с высоким потенциалом глобального потепления (GWP), тогда как природные хладагенты (углеводороды или аммиак) должны удовлетворять требованиям максимальной заправки и строгим требованиям к конструкции системы. Тем не менее снижение заправки хладагентом до минимума становится одним из важных требований для холодильного оборудования будущих поколений.

Добавить комментарий