Sept signes révélateurs d’un système surchargé en fluide frigorigène
La chronique du mois dernier analysait un système de réfrigération à porte fermée et à température moyenne qui incorporait un réservoir de liquide côté haut et un détendeur thermostatique (TXV) comme dispositif de dosage. Le système utilisait du R-134a comme fluide frigorigène, et l’analyse de la vérification du système a révélé que le système de réfrigération manquait de fluide frigorigène. Pour rappel, le tableau 1 présente les valeurs mesurées et calculées pour le système sous-chargé.
Prenons maintenant le même système – un système de réfrigération à moyenne température incorporant un récepteur de liquide côté haut, un TXV comme dispositif de dosage et du réfrigérant R-134a – mais les valeurs mesurées et calculées sont répertoriées dans le tableau 2, ainsi que cette analyse détaillée du système.
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: Avec un système surchargé, la température de refoulement élevée du compresseur (vapeur surchauffée) de 240°F est causée par le taux de compression élevé. Une température de décharge de 225° à 250° est considérée comme la température de décharge maximale afin d’éviter une panne du système due à une chaleur excessive. Le liquide refoulé dans le condenseur en raison de la surcharge de réfrigérant inondera une partie du volume interne du condenseur à sa base, ce qui entraînera des pressions de tête élevées. Toute la chaleur absorbée dans l’évaporateur et la conduite d’aspiration, ainsi que la chaleur du moteur et la chaleur élevée de la compression due au taux de compression élevé, doit être rejetée dans un volume interne du condenseur plus petit en raison du liquide réfrigérant refoulé (surcharge).
Sous-refroidissement élevé du condenseur : Comme il y a trop de réfrigérant dans le système, le condenseur aura trop de liquide refoulé à sa base, ce qui entraîne un sous-refroidissement élevé. N’oubliez pas que tout liquide dans le condenseur dont la température est inférieure à la température de condensation est considéré comme un sous-refroidissement. Vous pouvez mesurer cette température à la sortie du condenseur avec un thermomètre ou un thermocouple. Soustrayez la température de sortie du condenseur de la pression/température de condensation pour obtenir la quantité de sous-refroidissement liquide dans le condenseur.
Un condenseur à air pulsé utilisé en réfrigération doit avoir au moins 6° à 8° de sous-refroidissement liquide. Cependant, les quantités de sous-refroidissement dépendent des configurations de tuyauterie du système, de la statique de la ligne de liquide et des pertes de charge par friction. Le sous-refroidissement du condenseur est un excellent indicateur de la charge de réfrigérant du système. Plus la charge de réfrigérant est faible, plus le sous-refroidissement est faible ; plus la charge de réfrigérant est élevée, plus le sous-refroidissement est élevé.
Des pressions de condensation élevées : Le liquide sous-refroidi refoulé dans le condenseur entraîne une réduction du volume interne du condenseur et augmente les pressions de condensation. Maintenant que les pressions de condensation sont augmentées, il y a une plus grande différence de température entre la température ambiante environnante et la température de condensation, ce qui provoque un plus grand flux de chaleur. Cela compense la réduction du volume interne du condenseur. Le système rejettera toujours de la chaleur, mais à une pression et une température de condensation plus élevées, ce qui entraîne des inefficacités indésirables dues au taux de compression plus élevé.
Des splits de condenseur élevés : En raison des pressions de condensation plus élevées, donc des températures de condensation plus élevées, il y aura une plus grande différence de température (split) entre la température ambiante et la température de condensation. Un condenseur sale donnera également à un système des écarts de condensation élevés, mais le sous-refroidissement du condenseur ne sera pas aussi élevé qu’avec un système surchargé. Rappelez-vous, le split du condenseur est la différence entre la température de condensation et la température ambiante.
Des pressions d’évaporateur normales à élevées : Le TXV essaiera de maintenir sa surchauffe de l’évaporateur, et la pression de l’évaporateur sera normale à légèrement élevée, en fonction de la quantité de surcharge. Si la surcharge de réfrigérant est excessive, la pression plus élevée de l’évaporateur sera causée par la diminution du débit massique à travers le compresseur en raison des taux de compression élevés, ce qui entraîne des rendements volumétriques faibles.
L’évaporateur aura plus de mal à suivre les charges thermiques plus élevées dues à la température plus chaude de l’air entrant. Le TXV aura également tendance à suralimenter en réfrigérant l’évaporateur lors de sa course d’ouverture en raison des pressions de tête élevées.
L’évaporateur normal surchauffe : Le TXV tentera de maintenir la surchauffe même en cas de surcharge excessive de réfrigérant. Comme mentionné ci-dessus, il peut suralimenter légèrement pendant ses courses d’ouverture, mais il devrait se rattraper s’il reste dans ses plages de pression de fonctionnement.
Ratios de compression élevés : Le condenseur inondé de liquide lors de la suralimentation va exécuter des pressions de condensation élevées. 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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