Kapalné chladivo: 9 odpovědí, které byste měli vědět

Nezasvěceným, Liquid Chladivo a Chladicí kapalina zní jako dvě jména pro stejnou automobilovou kapalinu.

Obě tyto kapaliny však ve vašem autě slouží zcela jinému účelu. Chladiva jsou primární pracovní tekutinou v chladicím nebo klimatizačním systému. Chladivo je naopak směs vody a nemrznoucí směsi.

Je kapalná chladicí kapalina stejná jako nemrznoucí kapalina?

Tekutá chladicí kapalina a nemrznoucí směs se někdy používají zaměnitelně.

Nejsou stejní. Nemrznoucí směs je chemická přísada, která snižuje bod tuhnutí a zvyšuje bod varu kapaliny na vodní bázi. Chladicí kapalina je směs nemrznoucích prostředků a vody, která reguluje teplotu motoru.

Chladicí kapalina primárně udržuje teplotu systému a zabraňuje jeho přehřátí. Působí jako a přenos tepla kapalina ve výrobních aplikacích, automobilech a jako řezná kapalina při obrábění kovů, obráběcích procesech a průmyslových rotačních strojích.

Chladicí kapalina je podíl 50–50 nemrznoucí směsi a vody, což znamená, že nemrznoucí směs není nic jiného než chladicí složka.

Proč tedy přidáváme nemrznoucí směs?

Vodou chlazené motory musí být chráněny před mrazem, ohřevem a korozí.

Ve srovnání s většinou ostatních kapalin však voda absorbuje větší množství tepla. Ale zmrzne při relativně vysoké teplotě a také je korozivní.

Směs nemrznoucí směsi a vody poskytuje odpovídající chladicí roztok s:

  • Vylepšené antikorozní vlastnosti
  • nižší bod mrazu
  • vyšší bod varu z vody

Ethylenglykol je chemikálie, která funguje velmi dobře jako nemrznoucí směs. Správně se mísí s vodou a díky nízké viskozitě umožňuje jeho jednoduchou cirkulaci skrz chladící systém.

Jaká kapalina se používá jako chladivo?

Aby byla kapalina použita jako Chill musí mít několik vlastností, které je obtížné najít v kapalině při pokojové teplotě.

Jediným chladivem, které se za normálních atmosférických podmínek nachází v kapalné formě, je voda (R718). Komerční využití vody jako chladiva je však minimální.

Abychom se mohli ponořit do dalších podrobností, musíme pochopit…

Co dělají chladiva?

Chladiva jsou primárními činiteli přenosu tepla v systému HVAC.

Absorbují teplo během odpařování, což způsobuje chladicí účinek při nízké teplotě a tlaku, a uvolňují teplo do chladicího média, což je obvykle voda nebo okolní vzduch během kondenzace při vysoké teplotě a tlaku. Schematický diagram chladicího systému je uveden níže:

kapalné chladivo chladicí kapalina
Chladicí systém; Kredit obrázku: Wikipedia

V chlazení systému, je žádoucí, aby během odpařovacího cyklu (který vidí nejnižší tlak) byl tlak v chladicím systému udržován nad atmosférickým tlakem, aby do systému nevnikl žádný nekondenzující plyn (čitelný vzduch) a aby systém nebyl účinný.

Výparné tlaky (40°F) a kondenzační tlaky (100°F) všech běžně používaných chladiv jsou vyšší než atmosférické (Zdroj: p410, Příručka klimatizace a chlazení, Auth Shan K. Wang, Mcgraw-Hill pub). Znamená to, že všechna chladiva, která se obvykle používají v průmyslu, jsou plyny za normálního atmosférického tlaku a teploty.

Druhy chladiv

Nejdříve používanými chladivy byly vzduch a čpavek. Poté přišly na řadu CFC (chlorfluoruhlovodíky) a HCFC (hydrochlorfluoruhlovodíky), které byly široce používány až do 1980. let minulého století. Vzhledem k environmentálním problémům CFC a HCFC jsou postupně vyřazovány a nahrazovány novými formulacemi, které lze klasifikovat následovně:

  • Hydrofluorované uhlovodíky: HFC jsou kombinací atomů vodíku, fluoru a uhlíku. Vzhledem k absenci atomů chloru jsou ekologicky nezávadné a není zde šance na úbytek ozónu. Vybírá je předpona HFC.
  • Azeotropní: Azeotropy jsou směsi nebo směsi charakterizované konstantními teplotami varu. Směsi chladiv se nazývají azeotropní, pokud nedojde ke změně složení v žádném bodě směsi páry a kapaliny, která je podobná jedné složce. Odpařují se a kondenzují při pevné teplotě za podmínek konstantního tlaku.
  • Blízko azeotropní a zeotropní: Tyto směsi chladiv se chovají jako jedna součást, zatímco probíhá změna fáze. Fázová změna však neprobíhá při jediné teplotě a děje se v určitém rozsahu. Tento rozsah je nižší pro téměř azeotropní směsi a vyšší pro zeotropní směsi.

Výběr správného chladiva je důležitý pro efektivní a bezpečný provoz HVAC systém.

Kritéria pro výběr chladiv

Dobrý Chill musí splňovat specifické vlastnosti, aby byl komerčně a environmentálně životaschopný a bezpečný pro použití na zakázaném místě. Při výběru chladiva se zvažují tyto faktory:

  • Bezpečnostní požadavky: Během instalace, provozu nebo nehody může dojít k úniku chladiva z potrubních spojů, těsnění nebo různých částí. Proto musí být chladiva dostatečně bezpečná pro člověka a výrobní procesy, bez toxicity nebo hořlavosti. Amoniak je příkladem toxického chladiva.
  • Chladicí kapacita: Chladicí kapacita je definována jako objem (měřený v cfm) chladiva potřebného k výrobě 1 tuny chlazení. V závislosti na vlastnosti chladivaV důsledku toho, jako je jeho latentní teplo a jeho specifický objem, by se objem chladiva lišil, což by ovlivnilo velikost požadovaného kompresoru, a tím by ovlivnilo jak fixní, tak provozní náklady.
  • Fyzikální vlastnosti: Fyzikální vlastnosti chladiva, jako je jeho tepelná kapacita, tepelná vodivostpodstatnou roli hrají také dielektrické vlastnosti atd.

Proč je plynové potrubí v AC větší než kapalina?

Návrh jakékoli součásti lze provést na základě fáze hmoty v ní použité.

Plyny zabírají větší objem při stejné hmotnosti ve srovnání s kapalinou díky své nižší hustotě. Kapalné skupenství musí být čerpáno potrubím s menším průměrem, aby byly zachovány stejné rychlosti.

Jinými slovy, za totéž hmotnostní průtokyAby se udržely stejné rychlosti, musí tekutina v kapalném stavu cirkulovat přes oblast nižší, než je ta ve srovnání se stejnou tekutinou ve stavu páry.

To je přesně to, co se děje uvnitř AC nebo chladicího systému. Pro udržení systémového poklesu tlaku a rychlosti napříč chladicím systémem jsou tedy plynovody dimenzovány větší než kapalinové.

Jak se určuje velikost čar?

Velikost čáry se určuje na základě tlaková ztráta, rychlost a fázové změny probíhajících chladiv.

Jak se tekutina mění z kapalné na parní fázi, rychlost se zvyšuje. Jak se rychlost zvyšuje, zvyšuje se pokles tlaku. Proto, aby se udržel pokles tlaku a rychlost, jsou velikosti potrubí pro kapalnou a parní fázi odlišné.

Podívejme se na chladicí systém a uvidíme, jak chladivo prochází čtyřmi částmi klimatizačního systému.

  • Výparník do kompresoru: Nízkotlaká nasycená pára
  • Kompresor na kondenzátor: vysokotlaká přehřátá pára
  • Kondenzátor k expanznímu zařízení: vysokotlaká podchlazená kapalina.
  • Expanzní ventil do výparníku: nízkotlaká směs kapaliny a páry

Obrázek chladicího systému je uveden níže:

Tekuté chladivo chladivo
Chladicí systém s kapalným chladivem Kredit tranebelgium

Jak ukazuje obrázek výše, přípona Chill vstupuje do výparníku z expanzního zařízení ve formě studené, nízkotlaké kapaliny s určitým množstvím páry v důsledku expanzního chlazení nebo Joules-Thompsonův efekt. Přenosem tepla z chladiva do venkovního teplého vzduchu se chladivo varem mění na páru.

Studený nízký tlak pára se pak stlačí kompresorem, čímž se zvýší jeho teplota a tlak. Tato horká pára pod vysokým tlakem kondenzuje v kondenzátoru.

Výstup z kondenzátoru je podchlazená kapalina. Toto podchlazené kapalné chladivo pak proudí z kondenzátoru do expanzního ventilu a cyklus pokračuje.

Jaké jsou Navrhněte cíle systému potrubí?

Hlavními cíli návrhu chladicích potrubí je maximalizace spolehlivosti systému a snížení nákladů na instalaci.

Aby se toho dosáhlo, musí být chladivo přenášeno správnou rychlostí napříč systémem, aby byly zachovány aspekty návrhu a také s minimálním kapitálem a provozními náklady.

Primární cíle návrhu jsou následující:

  • Vracení mazacího oleje do kompresoru správnou rychlostí. ??
  • Než chladivo vstoupí do expanzního zařízení, neprobíhá žádné blikání kapaliny?
  • Poklesy tlaku v systému jsou v přijatelných mezích a nedochází ke ztrátě kapacity.
  • Celkové plnění chladiva v systému je ekonomické.

Mazací olej je nutný k mazání a utěsnění pohyblivých částí kompresoru. Protože proces chlazení je a uzavřený systémolej je přítomen spolu s chladivem a je čerpán spolu s chladivem do celého systému. Je tedy důležité, aby chladivo, ať už v kapalné nebo parní formě, mělo dostatečnou rychlost, aby s sebou uneslo olej.

Začněme sací linkou nebo linkou spojující výparník s kompresorem. Toto plynové potrubí musí mít dostatečnou rychlost, aby uneslo unášenou kapku oleje do kompresoru.

Následuje výtlačné potrubí kompresoru, které pracuje při vysokém tlaku a vysoké teplotě a přivádí páru do kondenzátoru. Tedy zachování hmotnostní průtoky v celém systému, aby se udržely podobné rychlosti, je výtlačné potrubí pracující při vyšších hustotách par (kvůli vyššímu tlaku) poměrně menší než sací potrubí.

Nejvíc kritickým potrubím v chladicím systému je potrubí kapaliny který spojuje kondenzátor s expanzním zařízením. Ze tří trubek má potrubí kapaliny nejvýznamnější vliv na množství chladiva potřebného k naplnění systému, a proto se jeho správné dimenzování stává kritickým.

Větší velikost potrubí by vyžadovala vyšší průtok chladiva k naplnění potrubí. Na druhou stranu by snížení velikosti potrubí způsobilo tlaková ztráta problémy. Pokles tlaku v potrubí musí být dostatečně malý, aby nedocházelo k odpařování v potrubí před vstupem chladiva do expanzního zařízení.

Potrubí plyn-kapalina v chladicím systému je tedy navrženo tak, aby minimalizovalo pokles tlaku a tím snížilo náklady na kompresní energii. Vhodné rychlosti je třeba udržovat hlavně v plynné fázi, aby unášely unášené kapičky oleje potřebné pro mazání spolu s chladivem.

Plyn, který je lehčí a má nízkou hustotu, potřebuje pro stejný hmotnostní průtok chladiva větší velikost potrubí než kapalina. Konečně je minimalizována velikost vedení kapaliny, aby se snížily požadavky na chlazení. Jeho velikost je však omezena povoleným poklesem tlaku v potrubí, aby se zabránilo jeho propláchnutí před dosažením expanzního zařízení.