Специалисты аттестованы в Японии
Цены от производителя

Как давление в системе влияет на производительность компрессора

7 августа 2017 года
На производительность компрессора может влиять постоянно изменяющееся давление холодильной системы. Кроме того, всасывание изменяет плотность всасываемых газов в компрессоре и влияет на его производительность. Температура хладагента, поступающего в цилиндр компрессора, также влияет на производительность, но в этой статье мы сосредоточимся на давлении.

Степень сжатия

Как высокое, так и низкое давление в системе могут быть выражены через отношение, называемое степенью сжатия. Степень сжатия определяется как абсолютное давление нагнетания, деленное на абсолютное давление всасывания.

Степень сжатия = Абсолютное давление нагнетания/Абсолютное давление всасывания

Большинство техников понимают, что их сервисные манометры показывают нулевое давление, если они не подключены к системе, хотя датчики испытывают атмосферное давление примерно 15 фунтов на квадратный дюйм. Эти датчики калибруются так, что показывают ноль при атмосферном давлении. Поэтому, чтобы получить истинное или «абсолютное» значение давления нагнетания или всасывания при нулевых или более высоких показаниях манометра, технический специалист должен добавить примерно 15 фунтов на квадратный дюйм (14,696 фунтов на квадратный дюйм) к показаниям манометра.

Когда речь идет об абсолютном давлении, для обозначения величины давления используется psia , а psig обозначает величину давления, показываемую манометром. В математических уравнениях всегда необходимо использовать истинное или «абсолютное» давление или рассчитанный ответ будет бессмысленным.

Ниже приведен пример вычисления коэффициента сжатия:
Давление нагнетания = 145 psig
Давление всасывания = 5 psig
Степень сжатия = абсолютное давление нагнетания/абсолютное давление всасывания
Абсолютное давление нагнетания = показание датчика + 15 psi
Абсолютное давление всасывания = показание датчика + 15 psi
Степень сжатия =
(145 psig + 15 psi) / (5 psig + 15 psi) =
160 psia/20 psia = 8 или (8 к 1)

Степень сжатия 8:1 просто означает, что давление нагнетания в восемь раз превышает давление всасывания.

Плотность на входе в цилиндр

Давление в холодильной системе может определять, сколько хладагента будет проходить через систему. Если давление всасывающей линии, которая подает хладагент в цилиндры компрессора, будет высоким, плотность паров хладагента будет высокой, и массовый расход хладагента будет высоким. С другой стороны, если давление всасывающей линии будет низким, плотность паров хладагента будет ниже, и расход хладагента будет ниже.

Когда вы заполняете фиксированный объем (например, цилиндр компрессора) при более высоком давлении, в нем будет присутствовать больше молекул хладагента, что приведет к увеличению плотности хладагента внутри цилиндра. Массовый расход хладагента через компрессор является произведением смещения поршня на плотность хладагента, заполняющего цилиндр. Вот это уравнение:

Массовый расход (фунты/минута) = смещение поршня (кубические футы/минута) x плотность хладагента (фунты/куб. фут)

Такты нагнетания и всасывания

Теперь, когда мы знаем, как рассчитать коэффициент сжатия, давайте немного углубимся в то, что физически означает степень сжатия применительно к системе охлаждения.

В поршневых компрессорах должно быть свободное пространство между поршнем в верхней мертвой точке и клапанной пластиной во избежание их столкновения. Этот намеренно спроектированный мертвый объем или мертвое пространство захватывает определенное количество паров хладагента после закрытия выпускного клапана. Несмотря на то, что производители компрессоров уменьшают объем зазора между пластиной клапана и головкой поршня, некоторый зазор всегда остается.

Предполагается, что газ в зазоре находится под давлением нагнетания, если мы игнорируем вес клапана и силу пружины клапана. Пар, оставшийся в объеме зазора, был сжат до давления нагнетания. После того, как начнется ход поршня вниз, этот же объем пара в зазоре должен быть повторно расширен до давления несколько ниже давления всасывания, когда всасывающий клапан может открыться и впустить новые пары в цилиндр.

Поршень, однако, уже выполнит часть своего такта всасывания, и цилиндр, до ввода новых паров, уже будет заполнен расширенными парами из объема зазора. Эти повторно расширенные пары занимают ценное пространство, которое не могут занять новые всасываемые пары, поступающие из линии всасывания. Следовательно, пары из линии всасывания заполнят только часть объема цилиндра, которая еще не заполнена вновь расширенными нагнетаемыми газами. Таким образом, общий объем цилиндра поршня не полностью используется для приема новых газов хладагента, и считается, что система имеет объемную эффективность.

Объемная эффективность

Объемная эффективность выражается в процентах от 0 до 100 процентов, в зависимости от рассматриваемой системы. Объемная эффективность определяется как отношение фактического объема всасываемых паров хладагента к рабочему объему цилиндра компрессора.

Высокая объемная эффективность означает, что большая часть объема цилиндра заполняется новым хладагентом из линии всасывания, а не расширяющимися газами из мертвого объема. Чем выше объемная эффективность, тем больше количество нового хладагента, которое будет вводиться в цилиндр с каждым ходом поршня, и, следовательно, при каждом обороте коленчатого вала будет циркулировать больше хладагента. Теперь система будет иметь лучшую производительность и более высокую эффективность. Таким образом, чем ниже давление нагнетания, тем меньше повторное расширение отходящих газов до давления всасывания. Кроме того, чем выше давление всасывания, тем меньше повторное расширение нагнетаемых газов из-за того, что нагнетаемые газы испытывают меньшее повторное расширение до более высокого давления всасывания, и всасывающий клапан откроется раньше.

Специалист по техническому обслуживанию может в определенной степени контролировать, насколько высокое или низкое давление нагнетания и всасывания будет достигнуто. Если давление нагнетания (конденсации) можно поддерживать на низком уровне, а давление всасывания (испарения) можно поддерживать на возможно более высоком уровне, не влияя на температуру охлажденного продукта, коэффициент сжатия будет низким, а объемная эффективность будет высокой. Это вызовет более высокий массовый расход хладагента через компрессор и систему.

Существуют некоторые распространенные причины низкого давления всасывания и/или высокого давления нагнетания, которые могут контролироваться сервисным специалистом.

Причины низкого давления всасывания (испарения):
Вентилятор испарителя выключен;
Обмерзший испаритель;
Грязный испаритель;
Неисправность таймера размораживания;
Недостаточное количество запрограммированных циклов размораживания;
Неисправный обогреватель размораживания;
Недостаточная заправка хладагента;
Низкая тепловая нагрузка; а также
Большое количество влаги на теплообменнике вызывает чрезмерное обмерзание.

Причины высокого давления нагнетания (конденсации):
Грязный конденсатор;
Перезаряженная система;
Вентилятор конденсатора отключен;
Рециркулированный воздух над конденсатором;
Недоразмеренный конденсатор;
Высокая температура окружающей среды;
Неконденсирующиеся газы (воздух) в системе; а также
Высокая влажность или тепловая нагрузка.

http://www.ejarn.com/news.aspx?ID=46420