Sju avslöjande tecken på ett system som är överladdat med köldmedium
Förra månadens kolumn analyserade vi ett kylsystem med stängd dörr och medeltemperatur som innehöll en mottagare för vätska på högsidan och en termostatisk expansionsventil (TXV) som doseringsanordning. Systemet använde R-134a som köldmedium, och analysen från systemkontrollen visade att kylsystemet hade för lite köldmedium. Som en påminnelse visar tabell 1 de uppmätta och beräknade värdena för det underladdade systemet.
Visa nu samma system – ett kylsystem för medeltemperatur med en mottagare för flytande högsida, en TXV som doseringsanordning och köldmedium R-134a – men de uppmätta och beräknade värdena anges i tabell 2, tillsammans med denna detaljerade systemanalys.
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: Med ett överladdat system orsakas den höga utloppstemperaturen för kompressorn (överhettad ånga) på 240°F av det höga kompressionsförhållandet. En utloppstemperatur på 225° till 250° anses vara den maximala utloppstemperaturen för att förhindra att systemet går sönder på grund av överdriven värme. Vätska som samlas i kondensorn på grund av överfyllning av köldmedium kommer att översvämma en del av kondensorns inre volym i botten, vilket ger upphov till höga tryck i huvudet. All värme som absorberas i förångaren och sugledningen, tillsammans med motorvärme och hög kompressionsvärme från det höga kompressionsförhållandet, måste avledas till en mindre inre kondensatorvolym på grund av det uppstoppade (överladdade) flytande köldmediet.
Hög underkylning i kondensatorn: Eftersom det finns för mycket köldmedium i systemet kommer kondensorn att ha för mycket vätska som samlas i botten, vilket orsakar hög underkylning. Kom ihåg att all vätska i kondensorn som är lägre än kondenseringstemperaturen betraktas som underkylning. Du kan mäta detta vid kondensatorns utlopp med en termometer eller ett termoelement. Subtrahera kondensorns utloppstemperatur från kondensationstrycket/-temperaturen för att få fram mängden underkylning av vätska i kondensorn.
En tvångsluftkondensor som används för kylning bör ha minst 6° till 8° underkylning av vätska. Underkylningsmängden beror dock på systemets rörkonfiguration, statisk vätskeledning och friktionstryckfall. Kondensatorns underkylning är en utmärkt indikator på systemets köldmedieladdning. Ju lägre köldmedieladdning, desto lägre underkylning; ju högre köldmedieladdning, desto högre underkylning.
Höga kondenseringstryck: Underkyld vätska som samlas i kondensorn orsakar minskad inre volym i kondensorn och höjt kondensationstryck. Nu när kondenseringstrycket är högre blir det större temperaturskillnad mellan den omgivande omgivningen och kondenseringstemperaturen, vilket orsakar större värmeflöde. Detta kompenserar för den minskade inre volymen i kondensorn. Systemet kommer fortfarande att avge värme, men vid ett högre kondensationstryck och en högre temperatur, vilket orsakar oönskad ineffektivitet på grund av det högre kompressionsförhållandet.
Hög kondensatordelning: På grund av högre kondenseringstryck och därmed högre kondenseringstemperaturer kommer det att finnas en större temperaturskillnad (split) mellan omgivande temperatur och kondenseringstemperatur. En smutsig kondensator kommer också att ge ett system höga kondensatorskillnader, men kondensatorns underkylning kommer inte att vara lika hög som i ett överladdat system. Kom ihåg att kondensatorsplit är skillnaden mellan kondenseringstemperaturen och den omgivande temperaturen.
Normala till höga förångartryck: TXV:n kommer att försöka bibehålla sin överhettning i förångaren och förångartrycket kommer att vara normalt till något högt, beroende på mängden överladdning. Om köldmedieöverladdningen är för stor kommer förångarens högre tryck att orsakas av det minskade massflödet genom kompressorn på grund av höga kompressionsförhållanden, vilket leder till låg volymeffektivitet.
Förångaren kommer att ha svårare att hålla jämna steg med den högre värmebelastningen på grund av den varmare inkommande lufttemperaturen. TXV:n kommer också att ha en tendens att övermatcha köldmedium till förångaren vid öppningsrörelsen på grund av de höga tryckhöjderna.
En normal förångare överhettas: TXV:n kommer att försöka bibehålla överhettning även vid en överdriven köldmedieöverladdning. Som nämnts ovan kan den övermatas något under sina öppningsrörelser, men den bör komma ikapp sig själv om den fortfarande befinner sig inom sina arbetstrycksområden.
Höga kompressionsförhållanden: Den övermatade förbränningen kan leda till att förbränningsvätskan blir för hög: Kondensorn som översvämmas med vätska under överladdningen kommer att ha ett högt kondenseringstryck. 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!