Seven Telltale Signs of a System Overcharged with Refrigerant
W zeszłomiesięcznej kolumnie przeanalizowaliśmy zamknięty, średniotemperaturowy układ chłodniczy, który zawierał ciekły odbiornik wysokotemperaturowy i termostatyczny zawór rozprężny (TXV) jako urządzenie pomiarowe. W układzie jako czynnik chłodniczy zastosowano R-134a, a analiza przeprowadzona podczas kontroli systemu wykazała, że w układzie chłodniczym był niski poziom czynnika chłodniczego. Dla przypomnienia, w tabeli 1 przedstawiono zmierzone i obliczone wartości dla układu z niedoładowaniem.
Rozważmy teraz ten sam układ – średniotemperaturowy układ chłodniczy z ciekłym odbiornikiem po stronie wysokiego ciśnienia, zaworem TXV jako urządzeniem dozującym i czynnikiem chłodniczym R-134a – ale zmierzone i obliczone wartości wraz z tą szczegółową analizą układu zamieszczono w tabeli 2.
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.
View/Download the table as a PDF
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.
View/Download the table as a PDF
Analysis
Compressor discharge: W przypadku układu z przeładowaniem wysoka temperatura tłoczenia sprężarki (przegrzanej pary) wynosząca 240°F jest spowodowana wysokim stopniem sprężania. Temperatura tłoczenia 225° do 250° jest uważana za maksymalną temperaturę tłoczenia, aby zapobiec awarii systemu z powodu nadmiernego ciepła. Ciecz spiętrzona w skraplaczu z powodu przeładowania czynnikiem chłodniczym zalewa część wewnętrznej objętości skraplacza w jego dolnej części, powodując wysokie ciśnienie głowicy. Całe ciepło pochłaniane w parowniku i przewodzie ssącym, wraz z ciepłem silnika i wysokim ciepłem sprężania z wysokiego stopnia sprężania, musi zostać odrzucone do mniejszej objętości wewnętrznej skraplacza z powodu spiętrzonego (przeładowanego) ciekłego czynnika chłodniczego.
Wysokie przechłodzenie skraplacza: Ponieważ w układzie jest zbyt dużo czynnika chłodniczego, skraplacz będzie miał zbyt dużo cieczy spiętrzonej na jego dnie, powodując wysokie przechłodzenie. Pamiętaj, że każda ciecz w skraplaczu o temperaturze niższej niż temperatura skraplania jest uważana za przechłodzenie. Można to zmierzyć na wylocie skraplacza za pomocą termometru lub termopary. Odejmij temperaturę wylotową skraplacza od ciśnienia/temperatury skraplania, aby uzyskać ilość przechłodzenia cieczy w skraplaczu.
Skraplacz z wymuszonym obiegiem powietrza używany w chłodnictwie powinien mieć co najmniej 6° do 8° przechłodzenia cieczy. Jednak ilości przechłodzenia zależą od konfiguracji rurociągów systemu, statyki linii cieczy i spadków ciśnienia tarcia. Przechłodzenie skraplacza jest doskonałym wskaźnikiem naładowania układu czynnikiem chłodniczym. Im niższy ładunek czynnika chłodniczego, tym niższe przechłodzenie; im wyższy ładunek czynnika chłodniczego, tym wyższe przechłodzenie.
Wysokie ciśnienie skraplania: Przechłodzona ciecz spiętrzona w skraplaczu spowoduje zmniejszenie objętości wewnętrznej skraplacza i podniesienie ciśnień skraplania. Teraz, gdy ciśnienia skraplania są podniesione, istnieje większa różnica temperatur pomiędzy otoczeniem a temperaturą skraplania, powodując większy przepływ ciepła. Kompensuje to zmniejszoną objętość wewnętrzną skraplacza. Układ nadal będzie odrzucał ciepło, ale przy wyższym ciśnieniu i temperaturze skraplania, powodując niepożądaną nieefektywność wynikającą z wyższego stopnia sprężania.
Wysokie rozszczepienie skraplacza: Ze względu na wyższe ciśnienie skraplania, a tym samym wyższe temperatury skraplania, będzie większa różnica temperatur (split) między temperaturą otoczenia a temperaturą skraplania. Zanieczyszczony skraplacz również daje systemowi wysoki podział skraplacza, ale przechłodzenie skraplacza nie będzie tak wysokie jak w przypadku przeładowanego systemu. Pamiętaj, że podział skraplacza to różnica między temperaturą skraplania a temperaturą otoczenia.
Normalne do wysokich ciśnień w parowniku: TXV będzie próbował utrzymać przegrzanie parownika, a ciśnienie w parowniku będzie normalne do lekko wysokiego, w zależności od wielkości przeładowania. Jeśli doładowanie czynnika chłodniczego jest nadmierne, wyższe ciśnienie w parowniku będzie spowodowane zmniejszonym masowym natężeniem przepływu przez sprężarkę z powodu wysokiego stopnia sprężania, powodując niską sprawność objętościową.
Parownik będzie miał trudniej sprostać wyższym obciążeniom cieplnym wynikającym z cieplejszej temperatury powietrza na wejściu. Zawór TXV będzie miał również tendencję do podawania zbyt dużej ilości czynnika chłodniczego do parownika podczas suwu otwarcia z powodu wysokich ciśnień głowicy.
Normalne przegrzanie parownika: TXV będzie próbował utrzymać przegrzanie nawet przy nadmiernym przeładowaniu czynnika chłodniczego. Jak wspomniano powyżej, podczas suwów otwarcia może on nieznacznie przekarmić, ale powinien nadrobić zaległości, jeśli nadal znajduje się w swoich zakresach ciśnień roboczych.
Wysokie stopnie sprężania: Skraplacz zalany cieczą podczas przeładowania będzie pracował z wysokim ciśnieniem skraplania. 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
Want more HVAC industry news and information? Join The NEWS on Facebook, Twitter, and LinkedIn today!