Sette segni rivelatori di un sistema sovraccarico di refrigerante
La rubrica del mese scorso ha analizzato un sistema di refrigerazione a porta chiusa e a media temperatura che incorporava un ricevitore liquido high-side e una valvola di espansione termostatica (TXV) come dispositivo di misurazione. Il sistema utilizzava l’R-134a come refrigerante, e l’analisi del controllo del sistema ha scoperto che il sistema di refrigerazione era povero di refrigerante. Come promemoria, la tabella 1 mostra i valori misurati e calcolati per il sistema sottocaricato.
Ora consideriamo lo stesso sistema – un sistema di refrigerazione a media temperatura che incorpora un ricevitore liquido high-side, una TXV come dispositivo di misurazione e il refrigerante R-134a – ma i valori misurati e calcolati sono elencati nella tabella 2, insieme a questa analisi dettagliata del sistema.
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: Con un sistema sovralimentato, l’alta temperatura di scarico del compressore (vapore surriscaldato) di 240°F è causata dall’alto rapporto di compressione. Una temperatura di scarico da 225° a 250° è considerata la temperatura massima di scarico per evitare la rottura del sistema a causa del calore eccessivo. Il liquido accumulato nel condensatore dal sovraccarico di refrigerante inonderà una parte del volume interno del condensatore sul fondo, causando alte pressioni di testa. Tutto il calore assorbito nell’evaporatore e nella linea di aspirazione, insieme al calore del motore e all’alto calore di compressione dovuto all’alto rapporto di compressione, deve essere respinto in un volume interno del condensatore più piccolo a causa del refrigerante liquido in eccesso: Poiché c’è troppo refrigerante nel sistema, il condensatore avrà troppo liquido accumulato sul fondo, causando un alto sottoraffreddamento. Ricordate, qualsiasi liquido nel condensatore inferiore alla temperatura di condensazione è considerato sottoraffreddamento. Si può misurare questo all’uscita del condensatore con un termometro o una termocoppia. Sottrarre la temperatura di uscita del condensatore dalla pressione/temperatura di condensazione per ottenere la quantità di sottoraffreddamento del liquido nel condensatore.
Un condensatore ad aria forzata usato nella refrigerazione dovrebbe avere almeno da 6° a 8° di sottoraffreddamento del liquido. Tuttavia, le quantità di sottoraffreddamento dipendono dalle configurazioni delle tubazioni del sistema, dalla statica della linea del liquido e dalle cadute di pressione per attrito. Il sottoraffreddamento del condensatore è un eccellente indicatore della carica di refrigerante del sistema. Più bassa è la carica di refrigerante, più basso è il sottoraffreddamento; più alta è la carica di refrigerante, più alto è il sottoraffreddamento.
Alte pressioni di condensazione: Il liquido sottoraffreddato accumulato nel condensatore causerà una riduzione del volume interno del condensatore e aumenterà le pressioni di condensazione. Ora che le pressioni di condensazione sono aumentate, c’è una maggiore differenza di temperatura tra l’ambiente circostante e la temperatura di condensazione, causando un maggiore flusso di calore. Questo compensa il volume interno ridotto del condensatore. Il sistema continuerà a rifiutare il calore, ma a una pressione e a una temperatura di condensazione più alte, causando inefficienze indesiderate dal rapporto di compressione più alto.
Alte rotture del condensatore: A causa delle pressioni di condensazione più alte, quindi delle temperature di condensazione più alte, ci sarà una maggiore differenza di temperatura (split) tra la temperatura ambiente e quella di condensazione. Un condensatore sporco darà anche ad un sistema alti split del condensatore, ma il sottoraffreddamento del condensatore non sarà così alto come con un sistema sovralimentato. Ricordate, la divisione del condensatore è la differenza tra la temperatura di condensazione e la temperatura ambiente.
Pressioni dell’evaporatore da normali ad alte: La TXV cercherà di mantenere il surriscaldamento dell’evaporatore, e la pressione dell’evaporatore sarà da normale a leggermente alta, a seconda della quantità di sovraccarico. Se il sovraccarico del refrigerante è eccessivo, la pressione più alta dell’evaporatore sarà causata dalla diminuzione della portata di massa attraverso il compressore da rapporti di compressione elevati, causando basse efficienze volumetriche.
L’evaporatore avrà più difficoltà a tenere il passo con i carichi di calore più alti dalla temperatura più calda dell’aria in entrata. La TXV avrà anche la tendenza a sovralimentare il refrigerante all’evaporatore nella sua corsa di apertura a causa delle alte pressioni di testa.
L’evaporatore normale si surriscalda: La TXV cercherà di mantenere il surriscaldamento anche con un sovraccarico eccessivo di refrigerante. Come detto sopra, può sovralimentare leggermente durante le sue corse di apertura, ma dovrebbe recuperare se stessa se è ancora nei suoi intervalli di pressione d’esercizio.
Alti rapporti di compressione: Il condensatore inondato di liquido durante il sovraccarico avrà alte pressioni di condensazione. 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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