Как подобрать конденсатор для компрессора

Как подобрать конденсатор для компрессора

Рассмотрим на примере самой обычной холодильной машины (схема 1а) поведение температур вокруг конденсатора и поступающего в него холодильного агента.

Рис.1. Схема и холодильный цикл обычной холодильной машины

  • где, РУ – расширительное устройство (вентиль, клапан, дроссель и пр.);
  • Pk – давление конденсации;
  • Ро – давление кипения.

На графике (рис.1 б) представлено графическое изображение изменения состояния хладагента в зависимости от температуры. На отрезке кривой АВ хладагент находится в состоянии насыщенного пара. Его температура в точности соответствует началу кипения: доля пара составляет 100%, а перегрев равен нулю. В левой стороне от кривой хладагент имеет состояние перегретого пара (ПП), поэтому его температура превышает температуру кипения.

Точка В характеризуется такими значениями давления и температуры, при которых хладагент не может перейти в жидкое состояние. Отрезок кривой ВС отображает хладагент в состоянии насыщенной жидкости. Его температура соответствует температуре конца конденсации. При этом доля пара равна 0%, а переохлаждение хладагента близко к нулю. В левой части кривой ВС состояние хладагента соответствует переохлажденной жидкости (ПЖ) – его температура меньше температуры кипения.

Внутри кривой АВС состояние хладагента соответствует состоянию парожидкостной смеси (П+Ж). доля пара в единице объема приравнивается к 100% — кривая АВ, до 0% — кривая ВС.

В дальнейшем будем рассматривать конденсатор воздушного охлаждения, поскольку он является самым распространенным типом устройств среди себе подобных, испоьзуемым в парокомпрессионных холодильных машинах. Предполагается, что он имеет один или несколько вентиляторов, которые обеспечивают ему обдув воздухом и представляет собой трубчато-ребристый теплообменный аппарат (рис.2).

Рис.2 Схема и температурные параметры, отображающие нагрев воздуха на конденсаторе.

  • где, Та3 – показатель температуры воздуха на входе в конденсатор;
  • Та4 – показатель температуры воздуха на выходе из конденсатора;
  • Тk – показатель температуры конденсации хладагента в конденсаторе;
  • FF – температура хладагента;
  • L – равнозначная длина конденсатора;
  • отметки 2,3,4 и 5 соответствуют аналогичным точкам на рис. 1б.

Процесс, отображенный на рис. 2б, характеризуется следующими величинами

Перепадом температур по воздуху на конденсаторе ΔТак=Та4-Та3. Если работа холодильной установки стабильна, то величина ΔТак для трубчаторебристых конденсаторов воздушного охлаждения с принудительным обдувом обычно находится в пределах 3-9К. Другими словами, воздух, проходящий через конденсатор, должен иметь температуру не меньше 3К и не превышать отметку в 9К. Если температура воздуха, которая проходит через конденсатор с принудительным обдувом менее 3 К, то это говорит о снижении теплоотдачи хладагента (причиной этому может быть загрязнение наружной поверхности оребрения конденсатора), которое приводит к росту температуры, следовательно, и давления. Более высокие значения ΔТак (>10К) по сравнению с номинальным, свидетельствуют о том, что расход воздуха проходящего через конденсатор (по причине нестабильной работы вентилятора, приводит к росту температуры и, соответственно, повышению давления конденсации.

Максимальный температурный напор ΔTмакс= Тk-Та3. Данный показатель применяют при выборе конденсатора, поскольку в большинстве случаев значение производительности Qконд зависит от показателя DTмакс. Так для всех трубчатых конденсаторов воздушного охлаждения расчетное значение DTмакс считают равным 15± 3К (независимо от марки используемого хладагента и назначения холодильной установки). Таким образом мы видим, что для стабильной работы любой холодильной установки, в которой применяются хладоны, температура конденсации Тk в трубчато-ребристых конденсаторах должна превышать температуру наружного воздуха (быть не ниже 12К и не выше 18К).

Холодильный агент (кривая, отмеченная красным цветом на рис. 2б) — имеет вид перегретого пара на входе в конденсатор и температуру, равную температуре нагнетания Тнагн. На участке 2-3 происходит отбор теплоты от хладагента и ее передача окружающей среде. На отрезке 3-4 совершается процесс конденсации при стабильной температуре Тk. Процесс переохлаждения жидкого хладагента начинается в точке 4 и завершается в точке 5. В результате температура хладагента снижается от Тk до Тж. При этом давление хладагента, если не брать во внимание его потери в конденсаторе, остаются постоянными и равняются давлению конденсации Рk. Переохлаждением на выходе из конденсатора будет разность температур конденсации Тk и жидкости на выходе из него Тж:

Читайте также:  Как сделать визуализацию в sketchup

ΔТпереохл= Тk – Тж

При этом величина переохлаждения не зависит от типа применяемого хладагента и типа конденсатора, при условии нормальной работы холодильной установки (данный показатель должен находиться в диапазоне 3-6К).

Если для охлаждения конденсатора используется вода (рис.3), то температурные параметры будут теми же, что и для конденсаторов воздушного охлаждения. Но цифровые значения температур охлаждающей воды, которые должны использоваться во время эксплуатации холодильной установки, будут отличаться от аналогичных показателей для конденсаторов воздушного охлаждения.

Рис.3 – Схема и температурные параметры, отображающие процесс нагрева воды в конденсаторе водяного охлаждения, где:

  • Те3 – показатель температуры воды на входе в конденсатор;
  • Те4 – показатель температуры воды на выходе из конденсатора;
  • Тk – температура конденсации хладагента в конденсаторе;
  • FF – температура хладагента;
  • L – равнозначная длина конденсатора.

Перепад температур для пластинчатых и кожухотрубных конденсаторов определяют по следующей формуле: ΔТек=Те4-Те3. Для нормальной работы установки его необходимо поддерживать в пределах 10-15К.

Если речь идет о конденсаторах водяного охлаждения, то следует поддерживать не максимальный температурный напор, а минимальный: DTмин=Тk-Те4 – разность между температурой конденсации хладагента в конденсаторе и температурой окружающей среды на выходе из него. Для нормальной работы установки данный показатель должен находиться в пределах 4-5К.

В приведенных примерах было описано поведение температур вокруг конденсатора и хладагента, который поступает в конденсатор парокомпрессионной холодильной установки. Сейчас же мы рассмотрим основные параметры выбора конденсатора воздушного охлаждения. Вначале отметим, что конденсатор, в первую очередь, представляет собой теплообменное устройство, которое предназначено для отвода теплоты, которую поглощает хладагент от окружающей среды. В качестве нее может выступать воздух или вода, если процесс охлаждения хладагента осуществляется при помощи градирен или используется конденсатор водяного охлаждения.

Конструктивное исполнение конденсаторов воздушного охлаждения может быть различным (рис.4). На схеме 5 представлена их классификация. Таким образом, перед тем, как приступить к выбору характеристик конденсатора, необходимо выбрать ту или иную разновидность, которая будет зависеть от условий их расположения и эксплуатации. После определения разновидности конденсатора выбирают необходимую производительность.

Рис. 5 Выбор конденсатора воздушного охлаждения, в зависимости от конструктивного исполнения Необходимые показатели для выбора конденсатора воздушного охлаждения:

  • разновидность используемого хладагента (R22, R134, R507 и пр.);
  • максимальная нагрузка на конденсатор (с учетом выхода установки на режим). Производительность конденсатора определяется следующим способом:

∑Qконд = ∑Qиспj + ∑ (Nкомпрi + ψi) (1), где:

  • Qиспj – холодопроизводительность j-го испарителя;
  • ψi – коэффициент, определяющий долю электрической мощности приводного двигателя i-го компрессора, которая поступает в виде теплоты в конденсатор;
  • Nкомпрi – электрическая мощность, потребляемая двигателем i-го компрессора.

Значение ψ для различных видов компрессоров принимают следующее:

  • для герметичных- ψ=1;
  • для бессальниковых – ψ=0,85-0,95;
  • для сальниковых ψ=ηэл.дв х ηпм, где ηэл.дв – КПД приводного двигателя i-го компрессора, а ηпм – КПД передаточного механизма i-го компрессора.

Согласно принятому стандарту производители теплообменной аппаратуры предоставляют данные по производительности конденсаторов при следующих условиях:

DTмакс=15К, Та3=25С, Тk=40С, ΔТпереохл≥3К, Тнагн= Тk+25К (2)

Таким образом, определяя по формуле (1) производительность конденсатора, ее значение будет соответствовать показателю в каталоге, но при условии, что во время эксплуатации конденсатора будут выполняться вышеуказанные требования (2). Если рабочие параметры будут отличаться, то для определения производительности конденсатора следует вводить поправочные коэффициенты.

Наиболее влияют на тклонение значения производительности конденсатора от показателя, приведенного в каталоге, следующие причины: температура воздуха на входе в конденсатор Та3, температура перегретого пара на входе в конденсатор Тнагн и расположение установки относительно уровня моря. Величина поправочных коэффициентов определятся из табл.1. Она умножается на величину производительности, которую определяют по формуле (1), для вычисления фактического значения производительности.

Читайте также:  Как изменить нажатие мыши

Производительность конденсатора в зависимости от величины DT, которая находится в диапазоне 10К≤DT≤20К, определяется следующим образом:

Qконд=Q*конд х 15/ DT (3),

где Q*конд – производительность конденсатора при DT=15К.

Особое внимание при выборе конденсатора необходимо уделять требованиям по допустимому уровню шума, который происходит от вентиляторов. Согласно санитарным нормам, допустимый уровень шума должен быть следующим:

  • территория жилых домов, больниц, поликлиник, учебных заведений – 60-70дБ;
  • больницы и санатории – 50-60 дБ;
  • жилые комнаты 40-30 дБ.

Для систем кондиционирования, вентиляции, отопления и прочих инженерных решений уровень шума принимают на 5 дБ меньше указанных.

Проблема…
После покупки компрессора столкнулся с проблемой запуска его в гараже. И связано это не с неисправностью компрессора, а с напряжением в гараже – электричество в нем, что бы свет горел. Поначалу компрессор после нескольких попыток включения-выключения запускался, когда «прогреется». Потом стал включаться, только когда на улице горело освещение, а потом и вообще отказывался запускаться…

Компрессор Fiac CCS 50/338 M
Объем ресивера 50 л
Вес 55 кг
Мощность 2,25 кВт
Напряжение 220 В
Производительность 330 л/мин
Рабочее давление 10 бар

Поиск причин проблемы показал, что в момент запуска асинхронного двигателя пусковой ток возрастает, но местная сеть не способна обеспечить данную мощность.
Есть вариант установить стабилизатор напряжения, но он должен быть достаточно мощным, что бы выдержать скачки нагрузки. Я решил попробовать данный вариант и для моего компрессора мощностью 2,5 кВт я взял стабилизатор RUCELF SDW-10000-D номинально мощностью 10кВт.
Ситуация улучшилась – компрессор снова стал запускаться после нескольких попыток включения-выключения, но только еще добавились танцы с стабилизатором – при выходе компрессора на «режим» он выключался по защите. После «прогрева» компрессора – он запускался без «танцев». Но это тоже не то, что нужно.

Есть другой вариант…
Так как трехфазный двигатель моего компрессора включен в однофазную сеть подключением третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор, то того чтобы электромотор запускался «легче», емкость конденсатора должна меняться:
— запуск — с пусковым конденсатором (ввиду больших пусковых токов),
— после разгона — его пусковой конденсатор отсоединяют, оставляя только рабочий.
Если пусковой конденсатор не отсоединить – двигатель перегреется и сгорит.
Решил попробовать и этот вариант.

Схема.
Общая схема достаточно простая.

При старте компрессора пусковой конденсатор Сп подключается параллельно рабочему Ср – на схеме кнопка «Разгон» и через определенное время отключается.
Для того, чтобы автоматизировать процесс – используют реле времени. Подключаем его так, чтобы после включения компрессора он выключался через установленное время и отключал пусковой конденсатор (см. схему далее).

Нашел рекомендации по основным параметрам такой схемы:
— время работы пускового конденсатора – около 3 секунд;
— емкость пускового конденсатора в 2…2,5 раза больше рабочего;
— допустимое напряжение пускового конденсатора должно превышать в 1,5 раза напряжение сети — например 450 В;
— пусковой конденсатор необходимо зашунтировать резистором R1 сопротивлением 200…500 кОм, через который будет "стекать" оставшийся электрический заряд.

На компрессоре установлен двигатель:
Асинхронный, тип 80
Напряжение 230 В, 50Hz
Обороты 1

2850 об/мин
Ток 12 А
cos = 0,95
Мощность 2,5 кВт
Конденсатор 60 мКф

С учетом данной информации приобрел, необходимые компоненты.

Необходимо:
ПРИМЕЧАНИЕ: Ниже указаны цены, которые запомнил.
— конденсатор пусковой ДПС-0,45-120 (120 мкФ, 450 В) – цена 880 рублей;
ПРИМЕЧАНИЕ: Есть пусковые конденсаторы и поменьше, но у меня с ним не сложилось. При испытании он по моей вине вздулся.

— реле ST6P-4, рабочее напряжение 220В, максимальный ток на контактах 5 А;

Если место позволяет, то можно использовать колодку для реле и избавиться от пайки.

Читайте также:  Игры на двоих по локалке

— резистор 200…500 кОм мощность 2 Вт;
— выключатель;
— провода;
— клеммы — для подключения к конденсатору;
— термоусадка/кембрик/изолента;
— корпус;
— два хомута (диаметр около 80 мм).

Инструмент:
— паяльник;
— отвертка;
— нож;
— напильник;
— дрель;
— сверло диаметром 8 мм;
— ключ / головка 12-13;
— «обжимник» – для обжима клемм.

Сначала собираем схему – соединяем внешний конденсатор и реле и засовываем все это в корпус.

Для того, что бы иметь возможность отключить схему – включил в схему выключатель.

Поскольку конденсатор «получился» очень большой и с винтом для крепления – его выбрал основой конструкции – на нем с помощью хомутов закрепил корпус с реле. Для этого немного доработал ухи корпуса.

Установка:
Винтом конденсатора вся эта конструкция крепится к компрессору – для этого на основании компрессора в подходящем месте сверлим отверстие диаметром 8 мм.

Подключение:
Подключение достаточно простое — нужно подключить три провода:
1. Подключение 2 проводов к рабочему конденсатору.
— снимаем конденсатор – он находится под двигателем, и крепится гайкой;

— снимаем защитный колпачок и отсоединяем провода от рабочего конденсатора;
— протягиваем провода от внешнего блока и подключаем их в разрыв между конденсатором и его проводами от двигателя;
ПРИМЕЧАНИЕ: Удобнее, когда цвет проводов внешнего конденсатора и рабочего совпадают – не нужно задумываться при подключении, что и куда цеплять – у меня это синий и красный.
— устанавливаем рабочий конденсатор на место.
2. Подключение управляющего провода к Переключателю давления:
— откручиваем винт и снимаем крышку;
— заводим провод от внешнего блока через отверстие ввода и подключаем к контакту (с коричневым проводом);

— ставим крышку назад.
Устанавливаем время задержки на реле 3 секунды и включаем компрессор.

Ниже видео пример – как себя ведет компрессор с выключенным и включенным внешним пусковым конденсатором.

.В.Шишов, главный инженер компании "Фармина"
(см. журнал "Холодильная техника" №11, 2005 г.)

При нормальной работе холодильной установки температура конденсации (определяется из таблиц для насыщенных паров по давлению конденсации) — выше температуры окружающей среды на 10÷20К (в среднем 15К) при воздушном охлаждении конденсатора.

Тепловая нагрузка на конденсатор (исходя из теплового баланса холодильной установки) равна:

где Qконд – теплота, отводимая через конденсатор, Qо – холодопроизводительность холодильной установки, N – мощность компрессора.

При работе холодильного агрегата количество теплоты Qконд , выбрасываемой через конденсатор, меняется в зависимости от температур кипения и конденсации, поэтому при запуске оно значительно больше, чем в рабочем режиме.

При выборе теплообменной поверхности конденсатора возникает вопрос о расчетном режиме, т.к. выбор по рабочему режиму работы не всегда будет удачен, особенно для низкотемпературных установок. Низкотемпературные агрегаты комплектуются конденсаторами меньших размеров (рассчитанными при низких температурах кипения), поэтому при ошибке в расчетах необходимой холодопроизводительности для холодильной камеры компрессор начинает работать в тяжелых условиях (при повышенных температурах кипения), что приводит к повышению температуры нагнетания, "коксованию" масла и выходу из строя компрессора. При запуске низкотемпературных моноблоков часто наблюдается напряженная и даже прерывистая работа в первые минуты (компрессор отключается по высокому давлению) и только после существенного понижения температуры в камере агрегат начинает нормально работать.

Расчетный режим можно определить, поработав с программами подбора компрессорно-конденсаторных агрегатов известных фирм. Например, конденсаторы для среднетемпературных герметичных компрессоров некоторых фирм подбираются при температурах кипения tо=-10°С и окружающей среды tокр.ср.=32°С, для работы в тропических условиях при tо=0°С, для низкотемпературных агрегатов при tо=-20°С (на наш взгляд этого недостаточно). Если Вас устраивает опыт работы с этими агрегатами, то можно принять эти условия и для своих проектов. Расчетные параметры разных фирм несколько отличаются друг от друга.

При выборе конденсатора можно порекомендовать следующее:

Ссылка на основную публикацию
Как подключить вайфай к ноутбуку без провода
Сейчас многие научились сами настраивать сетевое оборудование. Это действительно нужно знать, ведь у каждого дома есть маршрутизатор. Поэтому давайте начнем...
Как перезагрузить internet explorer
У всех, кто какое-то время работал за компьютером с операционной системой Windows (не важно какой версии) наверняка случалась такая ситуация:...
Как перезагрузить айфон до заводских настроек
К сожалению, начинающие пользователи iPhone не всегда расчетливо подходят к загрузке приложений на устройство – многие, восхищаясь изобилием бесплатного софта...
Как подключить беспроводную мышь к компьютеру windows
Беспроводная мышь — это компактный манипулятор с поддержкой Wireless-соединения. В зависимости от используемого типа подключения может работать с компьютером или...
Adblock detector