Le principali cause del surriscaldamento della temperatura di scarico del compressore sono le seguenti: elevata temperatura dell'aria di ritorno, elevata capacità di riscaldamento del motore, elevato rapporto di compressione, elevata pressione di condensazione e selezione impropria del refrigerante.
1. Temperatura dell'aria di ritorno
La temperatura dell'aria di ritorno è relativa alla temperatura di evaporazione. Per impedire il riflusso del liquido, le tubazioni dell'aria di ritorno richiedono generalmente un surriscaldamento dell'aria di ritorno di 20 °C. Se la tubazione dell'aria di ritorno non è ben isolata, il surriscaldamento supererà di gran lunga i 20 °C.
Maggiore è la temperatura dell'aria di ritorno, maggiori sono le temperature di aspirazione e di scarico del cilindro. Per ogni aumento di 1 °C nella temperatura dell'aria di ritorno, aumenta anche la temperatura di scarico.
2. Riscaldamento del motore
Nei compressori di raffreddamento dell'aria di ritorno, il vapore refrigerante viene riscaldato dal motore quando scorre attraverso la cavità del motore e la temperatura di aspirazione del cilindro aumenta nuovamente.
Il calore generato dal motore è influenzato dalla potenza e dall'efficienza, mentre il consumo di energia è strettamente correlato alla cilindrata, all'efficienza volumetrica, alle condizioni di lavoro, alla resistenza all'attrito, ecc.
Nei compressori semiermetici con raffreddamento ad aria di ritorno, l'aumento di temperatura del refrigerante nella cavità del motore varia da 15 °C a 45 °C. Nei compressori raffreddati ad aria, il sistema di refrigerazione non attraversa avvolgimenti, quindi non vi è alcun problema di riscaldamento del motore.
3. Il rapporto di compressione è troppo alto
La temperatura di scarico è fortemente influenzata dal rapporto di compressione. Maggiore è il rapporto di compressione, maggiore è la temperatura di scarico. Abbassare il rapporto di compressione può ridurre significativamente la temperatura di scarico aumentando la pressione di aspirazione e riducendo la pressione di scarico.
La pressione di aspirazione è determinata dalla pressione di evaporazione e dalla resistenza della linea di aspirazione. Aumentando la temperatura di evaporazione si può aumentare efficacemente la pressione di aspirazione, ridurre rapidamente il rapporto di compressione e quindi ridurre la temperatura di scarico.
La pratica dimostra che ridurre la temperatura di scarico aumentando la pressione di aspirazione è più semplice ed efficace rispetto ad altri metodi.
La causa principale di una pressione di scarico eccessiva è una pressione di condensazione troppo elevata. Un'area di raffreddamento insufficiente del condensatore, l'accumulo di calcare, un volume di aria o acqua di raffreddamento insufficiente, una temperatura dell'acqua o dell'aria di raffreddamento troppo elevata, ecc. possono causare una pressione di condensazione eccessiva. È molto importante selezionare l'area di condensazione appropriata e mantenere una portata sufficiente del fluido refrigerante.
I compressori per alte temperature e per il condizionamento dell'aria sono progettati per funzionare con un basso rapporto di compressione. Dopo l'utilizzo per la refrigerazione, il rapporto di compressione aumenta esponenzialmente, la temperatura di scarico è molto elevata e il raffreddamento non riesce a tenere il passo, causando surriscaldamento. Pertanto, evitare di utilizzare il compressore oltre il suo intervallo di funzionamento e utilizzarlo al di sotto del rapporto di compressione minimo possibile. In alcuni sistemi criogenici, il surriscaldamento è la causa principale del guasto del compressore.
4. Anti-espansione e miscelazione dei gas
Dopo l'inizio della corsa di aspirazione, il gas ad alta pressione intrappolato nel gioco del cilindro subisce un processo di deespansione. Dopo la deespansione, la pressione del gas torna alla pressione di aspirazione e l'energia consumata per comprimere questa parte del gas viene persa durante la deespansione. Minore è il gioco, minore è il consumo di energia causato dall'antiespansione da un lato e maggiore è il volume di aspirazione dall'altro, aumentando così notevolmente l'efficienza energetica del compressore.
Durante il processo di deespansione, il gas entra in contatto con le superfici ad alta temperatura della piastra della valvola, della parte superiore del pistone e della parte superiore del cilindro per assorbire calore, in modo che la temperatura del gas non scenda alla temperatura di aspirazione al termine della deespansione.
Una volta completata l'antiespansione, inizia il processo di inalazione. Una volta entrato nel cilindro, il gas si mescola con il gas antiespansione e la temperatura aumenta; dall'altro, il gas miscelato assorbe calore dalla superficie della parete e si riscalda. Pertanto, la temperatura del gas all'inizio del processo di compressione è superiore alla temperatura di aspirazione. Tuttavia, poiché il processo di deespansione e il processo di aspirazione sono molto brevi, l'aumento di temperatura effettivo è molto limitato, generalmente inferiore a 5 °C.
L'antiespansione è causata dal gioco del cilindro ed è un difetto inevitabile dei tradizionali compressori a pistoni. Se il gas nel foro di sfiato della piastra valvola non può essere scaricato, si verificherà un'espansione inversa.
5. Aumento della temperatura di compressione e tipo di refrigerante
Refrigeranti diversi hanno proprietà termofisiche diverse e la temperatura dei gas di scarico aumenta in modo diverso dopo aver subito lo stesso processo di compressione. Pertanto, per diverse temperature di refrigerazione, è necessario selezionare refrigeranti diversi.
6. Conclusioni e suggerimenti
Quando il compressore funziona normalmente entro il range di utilizzo, non dovrebbero verificarsi fenomeni di surriscaldamento, come temperature elevate del motore e del vapore di scarico. Il surriscaldamento del compressore è un importante segnale di guasto, che indica la presenza di un problema grave nel sistema di refrigerazione o che il compressore non è utilizzato e sottoposto a manutenzione in modo appropriato.
Se la causa principale del surriscaldamento del compressore risiede nel sistema di refrigerazione, il problema può essere risolto solo migliorando la progettazione e la manutenzione del sistema di refrigerazione. La sostituzione di un nuovo compressore non può eliminare radicalmente il problema del surriscaldamento.
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Data di pubblicazione: 13-03-2024