Podstawowe zagadnienia chłodnictwa – problemy eksploatacyjne układów sprężarkowych

Podstawowe zmiany zachodzące w obiegu chłodniczym dokonują się w specjalnie zaprojektowanych urządzeniach. Ich nazwy pochodzą od zachodzącego procesu. Parowanie czynnika chłodniczego odbywa się w parowniku, skraplanie w skraplaczu w sprężanie w sprężarce. Dzięki zmianie stanu skupienia czynnik chłodniczy jest w stanie transportować ciepło pobrane podczas parowania i oddawać je do powietrza lub wody podczas skraplania.

Ujmując w sposób skrótowy zasadę działania większości sprężarkowych układów chłodniczych można powiedzieć, że:

Ciepło pobrane w parowniku dzięki odparowaniu czynnika chłodnicze jest następnie oddawane w skraplaczu dzięki zwiększeniu ciśnienia i temperatury czynnika w sprężarce.

Definicja ta pozwala dostrzec, iż większość usterek obserwowanych w układach chłodniczych dotyczy:

1. Braku czynnika chłodniczego.
2. Zbyt małej lub zaniedbanej powierzchni wymiany ciepła w parowniku (np. zaolejenie).
3. Niesprawnej sprężarki (zużycie lub zbyt mała wydajność).
4. Niewystarczającej powierzchni wymiany ciepła w skraplaczu (np. zakamienienie).

Pozostałe elementy układu chłodniczego to: system rurociągów zabezpieczonych przed utratą ciepła (izolacja), wzrostem ciśnienia oraz zapewniających prawidłowy przepływ oleju i czynnika chłodniczego, układy automatyki i sterowania instalacją oraz inne układy pomocnicze.

Rysunek 3. Teoretyczny obieg chłodniczy bez dochłodzenia czynnika chłodniczego

Należy pamiętać, iż wykresy obrazują jedynie teoretyczny obieg chłodniczy. W rzeczywistości dochodzi do dochłodzenia czynnika chłodniczego, przegrzania par czy strat objętościowych i energetycznych np. w sprężarce chłodniczej. Straty te można również przedstawiać na zaprezentowanych wykresach lg p – h. Zmiana poszczególnych parametrów pracy układu, takich jak temperatura parowania i odpowiadającej jej ciśnienie, temperatura skraplania wraz z ciśnieniem skraplania, przegrzanie czy przechłodzenie, powodują zmianę charakterystyki pracy układu. W rezultacie wpływa więc na współczynnik wydajności chłodniczej, decydując o mniej lub bardziej efektywnej pracy układu. Przykładowo podniesienie temperatury parowania o kilka stopni zwiększy wydajność sprężarki o kilkanaście lub kilkadziesiąt procent. Podobnie podniesienie ciśnienia skraplania wpływa w znaczący sposób na zmniejszenie jej wydajności. Pisaliśmy o tym w poprzednim numerze „Przeglądu Mleczarskiego”.

Widać więc, iż proces chłodzenia jest z natury prosty i niezawodny. Prawidłowa budowa oraz eksploatacja pozwala osiągnąć optymalne parametry pracy a więc także efektywność energetyczną. Parametr ten jest szczególnie ważny przy obecnej sytuacji zarówno ekologicznej jak i gospodarczej. Do tematu optymalizacji układu chłodzenia wrócimy w kolejnych artykułach.