В холодильной технике флэш -газ — это хладагент в газообразной форме, который спонтанно образуется, когда конденсированная жидкость подвергается кипению . [1] Наличие флэш-газа в жидкостных линиях снижает эффективность холодильного цикла. [2] Это также может привести к неправильной работе нескольких систем расширения и увеличению перегрева в испарителе . [3] Обычно это воспринимается как нежелательное состояние, вызванное диссоциацией между объемом системы и давлениями и температурами, которые позволяют хладагенту быть жидким . Флэш-газ не следует путать с отсутствием конденсации , но специальное оборудование, такое как ресиверы, внутренние теплообменники, изоляция и оптимизаторы холодильного цикла, может улучшить конденсацию и избежать газа в жидкостных линиях.
Наиболее распространенными причинами, заставляющими жидкость менять свою фазу в жидкостной линии, являются чрезмерная длина трубопровода, малый диаметр трубопроводов и недостаточное переохлаждение . Они создают области низкого давления, которые могут привести к тому, что жидкость начнет менять свою фазу, особенно если трубопровод подвергается воздействию тепла, например, через зазоры в изоляции. [4] При недостаточном переохлаждении хладагент остается в термодинамических условиях, близких к насыщению , способствуя образованию парового газа.
Тепло может поглощаться не только из внешних источников, но и из внутренних источников энергии, таких как трение в трубопроводе. С другой стороны, давление в жидкостной линии может также нарушаться артефактами и условиями, включая чрезмерный вертикальный подъем в жидкостной линии, слишком малые для размера трубопровода редукторы, устройства, прокачивающие хладагент через линию, и любые препятствия, все из которых вызывают разницу в давлении по всей жидкостной линии. В конечном итоге поглощение тепла и потери давления в жидкостной линии изменяют условия насыщения хладагента до такой степени, что хладагент кипит и производит флэш-газ.
Хладагент также может объяснить возникновение флэш-газа. Когда в системе не хватает хладагента или есть утечка, она может демонстрировать флэш-газ, поскольку объем в трубопроводе превышает емкость хладагента для заполнения его в виде жидкости. [3] Это может привести к изменению фазы хладагента . С другой стороны, недостаток хладагента иногда может также вызывать противоположный эффект: общее увеличение переохлаждения ( и перегрева ), которое будет зависеть от размера и конструкции системы и ее трубопровода. Если хладагент системы вырожден, также может образовываться флэш-газ, поскольку изменяются физические свойства жидкости. Это происходит, потому что трубопровод спроектирован для определенной смеси хладагентов, которая допускает наличие жидкости в жидкостной линии при определенных термодинамических условиях. Если смесь хладагента значительно меняет свой состав, первоначальные конструкции будут неадекватными. Испорченный хладагент, образовавшийся в результате утечки, химического разложения или загазованности при использовании скользящего хладагента , скорее всего, приведет к очень плохой работе системы, изменит циркуляцию или состав смазочного масла и в конечном итоге может вывести оборудование из строя.
Также часто можно обнаружить, что хладагент начинает испаряться сразу после расширительного клапана , до того, как попадет в испаритель . Это также можно считать флэш-газом, но обычно это не вызывает осложнений в холодильном цикле. Во многих холодильных системах расширительный клапан установлен внутри охлаждаемого помещения, что приводит к продуктивному охлаждению при поглощении тепла из помещения для производства такого типа флэш-газа между расширением и испарителем . Кроме того, расширительный клапан дерегулирует свою работу, если поступающая в него жидкость кипит. В этом случае кипение происходит после расширения.
Вспышка газа может быть обнаружена в системе путем наблюдения за газом, пузырьками или пенистым видом жидкости в смотровом стекле в жидкостной линии . В зависимости от расположения стекла это может также указывать на переполненный конденсатор, и отсутствие этих индикаторов на стекле не исключает образование вспышки газа в жидкостной линии.
Рассматривая таблицу насыщения для хладагента, если возможно подтвердить, что происходит определенное количество переохлаждения конденсатора, и стекло все еще показывает газ в жидкостной линии , можно идентифицировать это с образованием газа вспышки между конденсатором и стеклом. Явления газа вспышки могут создать обманчивое падение температуры на жидкостной линии, которое может быть неверно истолковано как переохлаждение . Это связано с тем, что хладагент может использовать часть тепла, полученного от понижения его температуры, чтобы закончить испарение и иметь возможность занять объем труб при этих давлениях.
Усилия по предотвращению образования газового испарения в жидкостной линии включают осторожное проектирование системы охлаждения и ее трубопроводов, а также включение механизма, который может помочь решить этот тип трудностей. Включение приемника хладагента является распространенным, дешевым и простым способом уменьшения газового соотношения в жидкостной линии . Включение ступени переохлаждения после приемника еще больше снижает шансы наблюдения газового испарения. [5] Это переохлаждение может быть выполнено в зарезервированной части основного конденсатора или отдельно с теплообменником. Некоторые приемники могут включать внутренний теплообменник, который отбирает тепло из переохлажденной жидкости для перегрева всасывания газовых компрессоров. Существует также много видов независимых дисплеев и приложений переохлаждения , таких как оптимизаторы цикла охлаждения; они помогают избежать образования газового испарения в жидкостной линии, снижая температуру от кривых насыщения хладагента . Некоторые системы справляются с испарительным газом, отделяя его от хладагента, который поступает в испаритель, поскольку эта часть хладагента уже испарилась и только увеличит перегрев . [6]
Одной из ключевых особенностей предотвращения мгновенного испарения является диаметр трубопровода. Если трубы слишком тонкие и длинные, то, как правило, происходит потеря давления и трение. Если испаритель находится слишком высоко над ресивером, восходящие трубы создают небольшое количество вакуума в самой верхней части, заставляя жидкость вскипать и производить мгновенное испарение. Напротив, столб хладагента, который создает вес и давление, может снизить вероятность обнаружения мгновенного испарения. Если испаритель представляет собой пластинчатый теплообменник, расположенный ниже уровня ресивера, давление не позволит хладагенту легко закипеть.
Изоляция жидкостной линии может быть полезной, если можно определить, что тепло поглощается по всему трубопроводу. Напротив, если жидкость в жидкостной линии горячее, чем воздух снаружи, изоляция труб на этом участке может увеличить флэш-газ, поскольку естественное переохлаждение частично уменьшается.
При предотвращении газового испарения необходимо учитывать все другие особенности системы и то, как они влияют. Увеличение диаметра трубопровода может повлиять на циркуляцию масла и повлиять на газовый компрессор . Столб хладагента, создающий весовое давление в жидкостной линии, может быть решением для газового испарения, но может повлиять на расширение и испарение . Если испаритель зальется и жидкость поступит в газовый компрессор , возникнут серьезные осложнения, скорее всего, разрушающие компрессор (особенно если компрессор находится ниже уровня ресивера).
Основным эффектом присутствия флэш-газа в жидкостном трубопроводе является чистая потеря холодопроизводительности. [2] В общих чертах это происходит двумя способами. Во-первых, расширительный клапан обычно не работает должным образом, если впрыскивается газожидкостная смесь, такая как хладагент с присутствием флэш-газа. Во-вторых, часть тепла, необходимого для вскипания хладагента в газообразную форму, извлекается из механической работы, такой как давление, создаваемое газовым компрессором , который перемещает хладагент.
И отсутствие испарения , и несвоевременные преобразования энергии из работы в тепло: увеличивают давление и температуру вдоль труб; уменьшают термодинамическую обратимость процесса и увеличивают общую величину энтропии, производимой на протяжении всего цикла. Это означает, что эффективность охлаждения цикла ухудшается по мере удаления от теоретической идеальной эффективности Карно . Потеря производительности означает, что система использует больше энергии для производства меньшего количества охлаждения. Кроме того, эти виды потерь эффективности не только недоиспользуют передачу, но и могут в конечном итоге снизить срок службы основных компонентов, особенно расширительного клапана и газового компрессора .
