A folyadékvezeték méretezése

A folyadékvezeték, kondenzátor, ill., a folyadékgyűjtő-tartály kilépő csonkja és az (expanziós) adagoló belépő csonkja között található. A folyadékvezetékben fellépő (Δpf) nyomásesés miatt kedvezőtlen esetben a hűtőközeg állapota a nedves mezőbe kerülhet és ilyenkor az adagolóhoz folyadék- és gőzfázis keveréke érkezhet. Az adagoló előtti kisebb nyomás és gőzfejlődés miatt az erősen lecsökkent sűrűség következtében lecsökken az adagoló átbocsátóképessége, ami az elpárologtató elégtelen hűtőközeg ellátottságához és ezzel a berendezés hűtőteljesítményének és a COP-je csökkenéséhez vezet. Ezért a folyadékvezetékben a gőzképződés soha nem engedhető meg. Mindenképpen gondoskodni kell arról, hogy az adagoló belépő csonkjához érkező hűtőközeg folyadék legalább 1 [K]-nel túlhűtve legyen.

Hogy alakulhat a hűtőközeg nyomása a (pae) adagoló előtti nyomás a (pc) kondenzátornyomáshoz képest? 

Nézzük a kondenzátor, ill., a folyadékgyűjtő-tartály és az adagoló elhelyezésének eseteit:

a.)     eset: Ha a kondenzátor, ill. a folyadékgyűjtő tartály és az adagoló egy szinten vannak, akkor a (pae = pc – Δpf ) minimális utóhűtést biztosítani kell, hogy a folyadékvezetékben fellépő (Δpf) nyomásesést fedezni tudja; kb. 1 [K] lehet.

eset: Ha a kondenzátor, ill. a folyadékgyújtó az adagolóhoz képest H magasabban van elhelyezve, akkor a (pae = pc + ρf g H – Δpf  ). Ilyen esetben a (ρf • g H) folyadékoszlop magasságból származó nyomásnövekedés fedezi a folyadékvezetékben fellépő nyomásesést (Δpf < ρf g H). Itt is az [1] K utóhűtés  elég.

b.)     eset (kritikus): Ha a kondenzátor, ill. a folyadékgyűjtő az adagolóhoz képest H-val alacsonyabban van elhelyezve (pae = p - ρf g H -  Δpf), ahogy a 7.21. ábrán látható.

Ilyen esetben, ha nincs 4-5 [K] utóhűtés, akkor az adagoló előtt a hűtőközeg közel kerülhet a forráspontjához és elkezdhet kigőzölögni. Ilyen körülmények között a nézőüvegen keresztül buborékokat figyelhetünk meg. A buborékok akkor sem tűnnek el, ha a rendszerbe több hűtőközeget töltünk.

Ugyanez a hatás jelentkezik, ha a folyadékvezeték vízszintes szakaszán hőt vesz fel. Ez akkor fordulhat elő, ha a csőszakasz forró csövekkel közös csatornában halad vagy egy kazánházon vezet keresztül. Ha a nézőüvegen keresztül még hűtőközeg betöltése után is forrást tapasztalunk, akkor joggal gyanakodhatunk járulékos hőfelvételre. Ennek elkerülésére szigeteljük a csővezetéket.

 

7.21. ábra. A c. eset, az adagoló és az elpárologtató a folyadékgyűjtő helyzete


Egy folyadék vezetékben hogyan lehet az utóhűtés mértékét ellenőrizni?

Példa:

Egy R134a hűtőközeggel működő hűtőberendezés tc = 45 [oC] kondenzációs hőmérséklettel és to=-5[oC] elpárolgási hőmérséklettel üzemel. A folyadékgyűjtőt, amelyben tu = 40 [oC] hőmérsékletű utóhűtött folyadék van, folyadékcső 18/16 [mm] átmérőjű, 20 [m] hosszú vezeték köti össze a H=8 [m] szintkülönbséggel magasabban elhelyezkedő elpárologtató adagolószelepével.

A csővezetékben egy sarokszelep, 6 db. 90o-os könyök, egy nedvességszűrő és egy mágnes szelep is be van építve.

A hűtőteljesítmény Qo= 30 kW;

Megfelelő-e a folyadék utóhűtése?

Megoldás:

R 134a Log p-h diagramjából vagy táblázatából elpárolgási hőmérséklet to= -5 [oC]-hez, po= 2,433 [bar] az elpárolgási nyomás;

a kondenzációs hőmérséklet tc = 45 [oC]-hez,  a kondenzációs nyomás pc = 11,6 [bar]

a folyadék sűrűsége ρf = 1042 [kg/m3],

Az elpárologtatóban felvett fajlagos hőmennyiség


A hűtőközeg tömegárama:

A sebesség a csőben:


meg kell határozni a (pae) adagoló előtti nyomást, ill. az ehhez tartozó (tae) hőmérsékletet és a csővezetékben, valamint az idomokban fellépő nyomásesést:

-           A csősúrlódási ellenállás: a csősúrlódási együttható λ=0,018 [irodalom]


-          A 90 °-os könyökök ellenállása ξ= 0,2 [irodalom], z=6 db.

-           A sarokszelep ellenállása ξ= 2,[irodalom]

       -   A szűrő ellenállása,[irodalom]

-           A mágnes szelep ellenállása,[irodalom]

-          A hidraulikai nyomásesés

Az összes ellenállás

 

Az adagoló előtti nyomás

  

Az ehhez tartozó adagoló előtti hőmérséklet tae = 40,9 [oC], ennek következtében

40,9-40= 0,9 [K] hőmérséklet különbség van, azaz az utóhűtési hőmérséklet tu < tae

Ennek alapján a folyadékvezetékben az adagoló előtt gőzképződés nem történik.

 

 Abban az esetben, ha a folyadékgyűjtőtartályt elhagyó hűtőközeg hőmérséklete tu > 40 [oC]-nál; pl.:. 42 [oC], akkor az adagolószelep előtt gőzfejlődés várható a folyadékvezetékben, ami megengedhetetlen.