Очевидно е, че хладилният агент е необходим. С него трябва да се борави правилно при работеща, както и при спряна система. Тук ние ще насочим внимание си върху хладилния агент при спряна система и върху проблемите, които могат да възникнат през това време, в резултат на преминаване на хладилния агент от едно място на друго.
Някои от проблемите, които могат да доведат до повреда на компресора, са:
- Абсорбиране на парите на хладилния агент от маслото на компресора
- Разреждане на маслото
- Изпомпване на масло навън
- Преминаване на хладилния агент от едно място на друго, вследстствие на температурната разлика
- Връщане на хладилен агент към компресора
- Повреждане на компресора от течност
За доброто функциониране на дадена хладилна система е необходимо тя да се зареди с необходимото количество хладилен агент. Това количество може да бъде над или под максимума, който производителят препоръчва за компресора. Системите, които обикновено се нуждаят от количество, което е по-малко от максималното препоръчвано за компресора количество са: автономните системи като домашните хладилници, хладилните витрини, автономните машини за сладолед, автоматите за продажба на замразени продукти и други подобни. Системите, за които може да е необходимо по-голямо количество хладилен агент, са: климатиците, машини за сладолед с отделно разположени кондензатори и хладилните камери. Дори за автономните климатици за търговски обекти може да е необходимо по-голямо количество хладилен агент.
Когато става въпрос за монтирани на място системи (сплит-системи и системи на търговски обекти), при определяне на количеството на необходимия хладилен агент също трябва да се вземат под внимание допълнително монтираните елементи на системата, особено смукателните тръбопроводи и тези, през които преминава течност. За да се осигури добро смазване на компресора, може да е необходимо допълнително количество масло. Когато количеството хладилен агент, което е нужно за надеждната работа на системата, надвиши максималното количество, препоръчвано за компресора, трябва да се вземат мерки, за да се предпази компресора от въздействията на преминаването на хладилния агент при спрян компресор.
Абсорбция на хладилния агент
Абсорбирането (преминаването на хладилен агент чрез дифузия, от зоните на системата, в които концентрацията на хладилен агент е голяма, към зоните, които са с голяма концентрация на масло), се извършва при отсъствие на измерими разлики в налягането, тъй като налягането на парите на хладилния агент е малко по-ниско на повърхността на маслото, отколкото е вътре в хладилната система.
Каква е причината за абсорбцията?
Маслото за смазване на компресора трябва да може да се смесва с хладилния агент. Способността за смесване осигурява възможност за връщане на маслото, което е попаднало от компресора в хладилната система.
При дадена нормална температура, налягането на маслените пари в системата е много по-ниско, отколкото налягането на парите на хладилния агент и по време на престой, в резултат на смесимостта на хладилния агент с маслото, хладилният агент, който е в контакт с неговата повърхност се абсорбира от маслото. Това води до понижаване на налягането на повърхността на маслото в резервоара, предизвиквайки дифузия на пари на хладилния агент от зоните, където той е с висока концентрация. Това е същият процес, който се наблюдава и когато отворим вратата на банята, след като сме взели горещ душ и влагата от банята дифундира много бързо в съседното помещение на дома ни. Но в хладилната система абсорбцията се извършва дори когато всички части на системата имат една и съща температура. Вследствие на дифузията на хладилния агент и абсорбирането му от маслото на компресора, нивото на маслото се повишава. Това трябва да се очаква при всички системи.
Когато количеството на хладилния агент, който може да дифундира, е по-малко от допустимото, внезапното понижение на налягането в картера, когато компресорът заработи, ще предизвика известно разпенване, поради това че хладилният агент се отделя от маслото. Това е нормално и допустимо явление и в компресора, като пяната може да се види през стъкло за наблюдение. Пяната, образувана от хладилен агент и масло се състои от мехурчета газ, обвити в маслен филм. Когато количеството на хладилния агент в системата надвишава допустимото и прекъсването на работата на компресора е достатъчно дълго, нивото на маслото може да се повиши над нормалното. Ще се образува много повече пяна и тя ще се задържи по-дълго време.
Чудесна илюстрация на това разпенване е бутилка с топло шампанско, която предварително сте раздрусали. След като тапата изгърми, от бутилката започва да изтича обилна бяла пяна. В случая газът е въглероден двуокис, а течността е шампанско и очевидно пяната е твърде много.
Когато количеството хладилен агент съответства на препоръчваното за компресора максимално количество или е по-малко от него, малки количества от образуваната пяна могат да достигнат вътрешната смукателна тръба на компресора. Малки количества масло няма да окажат вредно въздействие върху процеса на сгъстяване (компресия), но когато съдържанието на течност в пяната е достатъчно голямо, опитът да се изтласка течната фаза на пяната през компресора може да доведе до повишаване на налягането дотолкова, че да се повреди компресора.
Компресор, който може да издържи на натоварването, дължащо се на наличие на голямо количество масло в резултат от преминаването на хладилен агент през времето, когато компресорът не работи, може да се повреди и поради други причини. Да разгледаме две допълнителни въздействия от наличието на твърде много хладилен агент в картера на компресора, когато той заработи: разреждане на маслото и изпомпване на масло навън.
Разреждане на маслото
Излишният хладилен агент ще намали смазващата способност на маслото в картера на компресора. Вискозитетът на маслото, в което се съдържа много голямо количество разтворен хладилен агент се понижава. В резултат на това, когато компресорът заработи и малко след това, се осъществява пряк контакт межу метални повърхности. Това продължава докато излишъкът от хладилен агент се отдели от маслото след спадане на налягането при засмукване и при отделянето на топлина по време на работата на компресора. В резултат на това лагерите на компресора могат да се повредят.
Изпомпване на масло навън
Изпомпване на масло навън може да се получи, когато в системата попадне достатъчно количество пяна от компресора, щом той заработи, така че съдържанието на масло в маслосъбирателя може да спадне до ниво, което е твърде ниско и не може да се осигури достатъчно количество за маслената помпа. Правилно е да отбележим, че маслото попадащо в системата ще се върне в компресора, тъй като хладилният агент циркулира в системата, но докато в маслосъбирателя има недостиг на масло, съществува опасност от повреда на лагерите при работата на компресора. Ако лагерите издържат първия цикъл на изпомпване на масло навън, рискът за тях остава постоянен и при всеки следващ работен цикъл, ако не се променят работните условия, които позволяват преминаване на прекалено големи количества хладилен агент.
Нагреватели на картера
Благоразумно е да се използват нагреватели на картера във всяка хладилна система, която съдържа по-голямо количество хладилен агент, отколкото е препоръчвания максимум. Когато температурата на маслото в компресора се поддържа с -8°C по-висока, отколкото е температурата в останалата част на системата, количеството хладилен агент, което преминава в маслосъбирателя на компресора, може да се задържи на приемливо ниво. Топлината, отделяна от нагревателите, изисква известно време, за да се постигне необходимото въздействие. Трябва да бъдат съблюдавани препоръките на производителя на компресора или на хладилната система, относно размерите на нагревателите и времето, което е необходимо за нагряване, преди компресорът да заработи.
Предпазна система за изолиране на достъпа на хладилен агент до компресора
Друго техническо решение, което може да се приложи за предотвратяване на преминаване на хладилен агент, когато компресорът не работи, е да се използва предпазна
система, така че хладилният агент да бъде изолиран от компресора, когато той не работи. Това се осъщестява чрез монтиране на автоматичен вентил с електромагнитно задвижване пред TXV. Когато е необходимо охлаждане, за отварянето на този вентил се използва термостат. Термостатът регулира и времето на затваряне на вентила с електромагнитно задвижване, който прекъсва подаването на хладилен агент към изпарителя. Налягането при засмукване спада бързо и системата се затваря с помощта на реле за налягане, което е монтирано откъм засмукващата ú страна. По такъв начин хладилният агент се изолира от маслосъбирателя на компресора чрез затваряне на автоматичния вентил с електромагнитно задвижване и на изпускателния клапан на компресора, когато той не работи. Тъй като за предотвратяване на достъпа на хладилен агент тази предпазна система разчита на компресора, разумно е да се включи системата, така че ако обратно в компресора се просмуква хладилен агент в количество, което създава риск, релето за налягане реагира на неговото повишаване и компресорът започва да работи, прехвърляйки излишъка от хладилен агент към нагнетателната страна на системата. Контрол на предпазната система трябва да се осъществява, когато изпарителите на хладилните уредби, монтирани на място, са оборудвани с електрически нагреватели за размразяване и когато хладилният агент е в толкова голямо количество, че надвишава капацитета на нагревателя на картера да пази компресора от преминаване на хладилен агент, когато той е спрял работата си.
Преминаване на хладилния агент вследствие на температурна разлика
Хладилният агент може да преминава от едно място на друго освен чрез абсорбиране на парите му от маслото на компресора, също и вследствие на температурни разлики между различни зони на системата. Тези разлики и произтичащото от тях преминаване на хладилния агент се дължат на ефекта, който се наблюдава при нагряване на тръби. Простите топлообменни тръби представляват безкомпресорни системи за топлопренасяне, които функционират на принципа на пренасянето на флуиди благодарение на разликата в налягането, която се предизвиква от кондензацията и гравитационния поток. Всички хладилни системи имат поведението на топлообменни тръби, когато не работят.
Да си представим две херметически затворени тръби - едната е празна, а другата е напълнена с малко течност, например, вода или хладилен агент. Останалата част на вътрешния обем на тръбата е запълнен с пара (в дадения случай с водна пара). Когато долната част (дъното) на двете тръби се потопи в съд с гореща вода, тръбата, която е напълнена с течност и пара бързо ще се загрее по цялата си дължина, докато за нагряването на празната тръба ще е нужно много повече време. Течният хладилен агент на дъното на пълната тръба се изпарява в нагрятия край (дъното) и кондензира в по-хладната горна зона. Пренос на топлина се извършва и през стените на двете тръби чрез топлопроводност. В тръбата, която е напълнена с хладилен агент, оказва влияние и гравитацията, тъй като кондензиралият хладилен агент се стича обратно към дъното на тръбата. Цикълът изпаряване – кондензация в нагряваната тръба продължава докато съществува температурна разлика в двата ú края.
Връщане на хладилен агент към компресора
При спряна хладилна система гравитационното стичане на хладилен агент към компресора се нарича връщане на хладилен агент. То се наблюдава в три случая: (1) Когато кондензаторът е разположен по-високо от компресора; (2) когато кондензаторът е с по-ниска температура, отколкото останалата част на системата; (3) когато няма кондензоуловител.
Когато течен хладилен агент се стича обратно към компресора и действа като разтворител, той може да застраши компресора, тъй като отмива масло от лагерите. По такъв начин лагерите вече не са добре смазани, когато компресорът заработи отново. Друга опасност, създавана от стичането на хладилен агент към компресора, е значителното повишаване на налягането на нагнетяване когато компресорът заработи отново, поради събирането на течност. Повишаването на налягането, което е необходимо, за да се освободи нагнетателния клапан или нагнетателния тръбопровод, може да бъде толкова високо, че да причини повреда на компресора.
За да се избегне връщане на хладилен агент към компресора, в случай че кондензаторът се намира над нагнетателната тръбна връзка на компресора, нагнетателният тръбопровод трябва да преминава над най-високо разположения елемент на кондензатора, за да може течността да се улавя от кондензатора, когато компресорът не работи. По такъв начин ще се попречи на връщането на хладилен агент към компресора.
Акумулатор за предпазване на компресора от течност
Количеството течност, постъпващо към входа на компресора, когато той се включва или по време на работата му, може да е толкова голямо, че да попречи на способността на компресора да отделя течността от парите на хладилния агент, преди течността да достигне механизма на компресора.
Ако при спрян компресор може да се събере достатъчо течност межу изпарителя и смукателния клапан на компресора, която да доведе до повреждане на компресора, ще е необходимо да се монтира акумулатор на смукателния тръбопровод, който да предпазва компресора. При такова събиране на течност, от компресора се чува прекалено силен шум и той вибрира. Освен това през наблюдателното стъкло се установява значително разпенване в него. В крайна сметка това ще доведе до повреждане на компресора.