Sieben verräterische Anzeichen für ein mit Kältemittel überfülltes System
In der Kolumne des letzten Monats wurde ein geschlossenes Mitteltemperatur-Kältesystem analysiert, das einen Flüssigkeitssammler und ein thermostatisches Expansionsventil (TXV) als Dosiervorrichtung enthielt. Das System verwendete R-134a als Kältemittel, und die Analyse der Systemprüfung ergab, dass das Kältemittel im System knapp war. Zur Erinnerung: Tabelle 1 zeigt die gemessenen und berechneten Werte für das unterfüllte System.
Betrachten wir nun dasselbe System – ein Mitteltemperatur-Kältesystem mit einem Flüssigkeits-High-Side-Sammler, einem TXV als Messgerät und R-134a-Kältemittel -, aber die gemessenen und berechneten Werte sind in Tabelle 2 aufgeführt, zusammen mit dieser detaillierten Systemanalyse.
Table 1
| Measured Values | |
| Compressor discharge temperature | 195°F |
| Condenser outlet temperature | 78°F |
| Evaporator outlet temperature | 10°F |
| Compressor inlet temperature | 50°F |
| Ambient temperature | 70°F |
| Box temperature | 20°F |
| Compressor volts | 230 |
| Compressor amps | Low |
| Low side (evaporator) pressure | 3.94 in. Hg (minus 20°F) |
| High side (condensing) pressure | 86.4 psig (80°F) |
| Calculated Values | |
| Condenser split | 10°F |
| Condenser subcooling | 2°F |
| Evaporator superheat | 30°F |
| Compressor superheat | 70°F |
Table 1: The first set of measured and calculated values for a closed-door, medium-temperature refrigeration system that incorporated a liquid high-side receiver and a thermostatic expansion valve (TXV) as the metering device and utilized R-134a as the refrigerant, which was analyzed in the July 2 issue of The NEWS.
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Table 2
| Measured Values | |
| Compressor discharge temperature | 240°F |
| Condenser outlet temperature | 90°F |
| Evaporator outlet temperature | 30°F |
| Compressor inlet temperature | 40°F |
| Ambient temperature | 70°F |
| Box temperature | 35°F |
| Low side (evaporator) pressure | 8.8 psig (20°F) |
| High side (condensing) pressure | 172 psig (120°F) |
| Calculated Values | |
| Condenser split | 50°F |
| Condenser subcooling | 30°F |
| Evaporator superheat | 10°F |
| Compressor superheat | 20°F |
TABLE 2: The second set of measured and calculated values for a closed-door, medium-temperature refrigeration system that incorporated a liquid high-side receiver and a thermostatic expansion valve (TXV) as the metering device and utilized R-134a as the refrigerant, which is analyzed in this article.
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Analysis
Compressor discharge: Bei einem überladenen System wird die hohe Verdichter-Austrittstemperatur (überhitzter Dampf) von 240°F durch das hohe Verdichtungsverhältnis verursacht. Eine Ausblastemperatur von 225° bis 250° gilt als maximale Ausblastemperatur, um einen Systemausfall durch übermäßige Hitze zu verhindern. Die durch die Überfüllung des Verflüssigers angestaute Flüssigkeit überflutet einen Teil des inneren Volumens des Verflüssigers am Boden und verursacht einen hohen Druck. Die gesamte im Verdampfer und in der Saugleitung aufgenommene Wärme, zusammen mit der Motorwärme und der hohen Verdichtungswärme aufgrund des hohen Verdichtungsverhältnisses, muss aufgrund des zurückgestauten (überfüllten) flüssigen Kältemittels in ein kleineres Innenvolumen des Verflüssigers abgeleitet werden.
Hohe Unterkühlung des Verflüssigers: Da sich zu viel Kältemittel im System befindet, staut sich am Boden des Verflüssigers zu viel Flüssigkeit, was zu einer hohen Unterkühlung führt. Denken Sie daran, dass jede Flüssigkeit im Verflüssiger, die niedriger als die Verflüssigungstemperatur ist, als Unterkühlung gilt. Sie können dies am Verflüssigerausgang mit einem Thermometer oder Thermoelement messen. Ziehen Sie die Verflüssigeraustrittstemperatur vom Verflüssigungsdruck/der Verflüssigungstemperatur ab, um die Menge der Flüssigkeitsunterkühlung im Verflüssiger zu erhalten.
Ein in der Kältetechnik eingesetzter Druckluftverflüssiger sollte eine Flüssigkeitsunterkühlung von mindestens 6° bis 8° aufweisen. Die Höhe der Unterkühlung hängt jedoch von der Konfiguration der Rohrleitungen, der Statik der Flüssigkeitsleitung und den Reibungsdruckverlusten ab. Die Unterkühlung des Verflüssigers ist ein hervorragender Indikator für die Kältemittelfüllung des Systems. Je niedriger die Kältemittelfüllung, desto niedriger die Unterkühlung; je höher die Kältemittelfüllung, desto höher die Unterkühlung.
Hohe Verflüssigungsdrücke: Unterkühlte Flüssigkeit, die sich im Verflüssiger staut, führt zu einer Verringerung des Innenvolumens des Verflüssigers und zu einem Anstieg der Verflüssigungsdrücke. Da die Verflüssigungsdrücke nun erhöht sind, besteht eine größere Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der Verflüssigungstemperatur, was zu einem größeren Wärmestrom führt. Dies kompensiert das verringerte Innenvolumen des Verflüssigers. Das System stößt immer noch Wärme ab, allerdings bei höherem Verflüssigungsdruck und höherer Temperatur, was zu unerwünschten Ineffizienzen aufgrund des höheren Verdichtungsverhältnisses führt.
Hohe Verflüssigerabstände: Aufgrund der höheren Verflüssigungsdrücke und damit höheren Verflüssigungstemperaturen kommt es zu einer größeren Temperaturdifferenz (Split) zwischen Umgebungs- und Verflüssigungstemperatur. Ein verschmutzter Verflüssiger führt ebenfalls zu einem hohen Verflüssigersplit, aber die Unterkühlung des Verflüssigers ist nicht so hoch wie bei einem überladenen System. Denken Sie daran, dass der Verflüssigersplit die Differenz zwischen der Verflüssigungstemperatur und der Umgebungstemperatur ist.
Normale bis hohe Verdampferdrücke: Das TXV wird versuchen, seine Verdampferüberhitzung aufrechtzuerhalten, und der Verdampferdruck wird normal bis leicht erhöht sein, je nach Höhe der Überladung. Wenn die Kältemittelüberladung zu hoch ist, wird der höhere Druck des Verdampfers durch den verringerten Massenstrom durch den Verdichter aufgrund hoher Verdichtungsverhältnisse verursacht, was zu niedrigen volumetrischen Wirkungsgraden führt.
Der Verdampfer wird es schwerer haben, mit der höheren Wärmelast aufgrund der wärmeren Eintrittslufttemperatur Schritt zu halten. Das TXV neigt außerdem dazu, dem Verdampfer bei seinem Öffnungshub aufgrund des hohen Kopfdrucks zu viel Kältemittel zuzuführen.
Normalerweise überhitzt der Verdampfer: Das TXV wird versuchen, die Überhitzung auch bei einer übermäßigen Kältemittelüberfüllung aufrechtzuerhalten. Wie oben erwähnt, kann es während seiner Öffnungshübe leicht überhitzen, aber es sollte sich selbst aufholen, wenn es noch in seinen Betriebsdruckbereichen ist.
Hohe Verdichtungsverhältnisse: Der während der Überladung mit Flüssigkeit geflutete Kondensator weist hohe Verflüssigungsdrücke auf. This causes high compression ratios and low volumetric efficiencies, which results in low refrigerant flow rates.
In summary, there are seven symptoms or telltale signs of a system that has too much refrigerant.
- High discharge temp
- High subcooling in the condenser
- High pressures in the condenser
- Higher condenser splits
- Normal-to-high evaporator pressures
- Normal superheats
- High compression ratio
A system check is the best way for service technicians to determine whether or not a system is overcharged. They simply have to install gauges and thermistors on the refrigeration system and take readings to systematically troubleshoot a refrigeration system correctly.
Publication date: 8/6/2018
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