Seven Telltale Signs of a System Overcharged with Refrigerant
Na coluna do último mês foi analisado um sistema de refrigeração de porta fechada, de média temperatura, que incorporou um receptor de líquido de alta pressão e uma válvula de expansão termostática (TXV) como o dispositivo dosador. O sistema utilizou o R-134a como refrigerante, e a análise da verificação do sistema descobriu que o sistema de refrigeração estava com baixo nível de refrigerante. Como um lembrete, a Tabela 1 mostra os valores medidos e calculados para o sistema com carga insuficiente.
Agora considere o mesmo sistema – um sistema de refrigeração de média temperatura incorporando um recipiente de líquido de alta temperatura, um TXV como dispositivo dosador e o refrigerante R-134a – mas os valores medidos e calculados estão listados na Tabela 2, juntamente com esta análise detalhada do 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: Com um sistema sobrealimentado, a alta temperatura de descarga do compressor (vapor superaquecido) de 240°F é causada pela alta taxa de compressão. Uma temperatura de descarga de 225° a 250° é considerada a temperatura máxima de descarga, a fim de evitar a ruptura do sistema por calor excessivo. O líquido apoiado no condensador devido à sobrecarga do refrigerante inundará parte do volume interno do condensador em seu fundo, causando altas pressões na cabeça. Todo o calor sendo absorvido no evaporador e na linha de sucção, juntamente com o calor do motor e o alto calor de compressão da alta taxa de compressão, tem que ser rejeitado em um volume interno menor do condensador devido ao respaldo (sobrecarga) do refrigerante líquido.
Sub-resfriamento do condensador alto: Como há muito refrigerante no sistema, o condensador terá muito líquido de reserva na parte inferior, causando um alto sub-resfriamento. Lembre-se, qualquer líquido no condensador abaixo da temperatura de condensação é considerado como sub-resfriamento. Você pode medir isto na saída do condensador com um termômetro ou termopar. Subtraia a temperatura de saída do condensador da pressão/temperatura de condensação para obter a quantidade de sub-resfriamento do líquido no condensador.
Um condensador de ar forçado utilizado em refrigeração deve ter pelo menos de 6° a 8° de sub-resfriamento do líquido. Entretanto, as quantidades de sub-resfriamento dependem das configurações da tubulação do sistema, da linha de líquido estática e das quedas de pressão por fricção. O sub-resfriamento do condensador é um excelente indicador da carga de refrigerante do sistema. Quanto menor a carga do refrigerante, menor o sub-resfriamento; quanto maior a carga do refrigerante, maior o sub-resfriamento.
Altas pressões de condensação: O sub-resfriamento do líquido com backup no condensador causará a redução do volume interno do condensador e aumentará as pressões de condensação. Agora que as pressões de condensação são elevadas, existe mais uma diferença de temperatura entre a temperatura ambiente circundante e a temperatura de condensação, causando um maior fluxo de calor. Isto compensa o volume interno reduzido do condensador. O sistema ainda rejeitará o calor, mas a uma pressão e temperatura de condensação mais altas, causando ineficiências indesejadas pela maior razão de compressão.
Divisões elevadas do condensador: Devido às maiores pressões de condensação, portanto maiores temperaturas de condensação, haverá uma maior diferença de temperatura (split) entre a temperatura ambiente e a temperatura de condensação. Um condensador sujo também dará a um sistema divisões elevadas do condensador, mas o sub-resfriamento do condensador não será tão elevado como com um sistema sobrecarregado. Lembre-se, a divisão do condensador é a diferença entre a temperatura de condensação e a temperatura ambiente.
Pressão normal a alta pressão do evaporador: O TXV tentará manter seu superaquecimento do evaporador, e a pressão no evaporador será normal a um pouco alta, dependendo da quantidade de sobrecarga. Se a sobrecarga do refrigerante for excessiva, a pressão mais alta do evaporador será causada pela diminuição da vazão de massa através do compressor a partir de altas taxas de compressão, causando baixas eficiências volumétricas.
O evaporador terá mais dificuldade para acompanhar as maiores cargas de calor da temperatura de entrada do ar mais quente. O TXV também terá a tendência de sobrealimentar o refrigerante para o evaporador no seu curso de abertura devido às altas pressões de cabeçote.
Aquecimento normal do evaporador: O TXV tentará manter o superaquecimento mesmo com uma sobrecarga excessiva do refrigerante. Como mencionado acima, ele pode sobrealimentar ligeiramente durante seu curso de abertura, mas deve se recuperar se ainda estiver em suas faixas de pressão de operação.
Áreas de alta compressão: O condensador inundado com líquido durante a sobrecarga funcionará com altas pressões de condensação. 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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