Voor niet-ingewijden, Liquid koelmiddel en koelvloeistof klinken als twee namen voor dezelfde autovloeistof.
Beide vloeistoffen hebben echter een heel ander doel in uw auto. Koelmiddelen zijn de primaire werkvloeistof in een koel- of airconditioningsysteem. Koelvloeistof daarentegen is een mengsel van water en antivries.
Is vloeibare koelvloeistof hetzelfde als antivries?
Vloeibare koelvloeistof en antivries worden soms door elkaar gebruikt.
Ze zijn niet hetzelfde. Antivries is het chemische ingrediënt dat het vriespunt verlaagt en het kookpunt van een vloeistof op waterbasis verhoogt. Koelvloeistof is het mengsel van antivriesmiddelen en water dat de motortemperatuur regelt.
De koelvloeistof houdt in de eerste plaats de temperatuur van een systeem op peil en voorkomt oververhitting. Het werkt als een warmteoverdracht vloeistof in productietoepassingen, auto's en als snijvloeistof in metaalbewerking, bewerkingsprocessen en industriële roterende machines.
Koelvloeistof is een 50-50 verdeling van antivries en water, wat betekent dat antivries niets anders is dan een koelmiddelcomponent.
Dus waarom voegen we antivries toe?
Watergekoelde motoren moeten worden beschermd tegen bevriezing, verhitting en corrosie.
Water absorbeert echter een grotere hoeveelheid warmte in vergelijking met de meeste andere vloeistoffen. Maar het bevriest bij een relatief hoge temperatuur, en het is ook corrosief.
Een mengsel van antivries en water geeft een adequate koelvloeistof met:
- Verbeterde anticorrosieve eigenschappen
- lager vriespunt
- hoger kookpunt van water
Ethyleenglycol is een chemische stof die zeer goed presteert als antivries. Het mengt goed met water en laat door zijn lage viscositeit eenvoudig circuleren door de koelsysteem.
Welke vloeistof wordt als koelmiddel gebruikt?
Om een vloeistof te gebruiken als: koelmiddel het moet weinig eigenschappen hebben die moeilijk te vinden zijn in een vloeistof bij kamertemperatuur.
Het enige koudemiddel dat onder normale atmosferische omstandigheden in vloeibare vorm wordt aangetroffen, is water (R718). Commercieel gebruik van water als koelmiddel is echter minimaal.
Om dieper in te gaan op de details moeten we begrijpen...
Wat koudemiddelen doen?
koelmiddelen zijn de primaire warmteoverdrachtsmiddelen in een HVAC-systeem.
Ze absorberen warmte tijdens verdamping, waardoor het koeleffect ontstaat bij lage temperatuur en druk, en geven warmte af aan koelmedia, wat normaal gesproken water of omgevingslucht is tijdens condensatie bij hoge temperatuur en druk. Hieronder ziet u een schematisch diagram van een koelsysteem:
In een afkoeling systeem, is het wenselijk dat tijdens de verdampingscyclus (die de laagste druk ziet), de druk van het koelsysteem boven de atmosferische wordt gehouden, zodat er geen niet-condenserend gas (lees lucht) in het systeem komt en het systeem inefficiënt maakt.
De verdampingsdrukken (40°F) en condensatiedrukken (100°F) van alle veelgebruikte koelmiddelen zijn hoger dan atmosferisch (Bron: p410, Handbook of air conditioning and refrigeration, Auth Shan K. Wang, McGraw-Hill pub). Het houdt in dat alle koelmiddelen die gewoonlijk in de industrie worden gebruikt, gassen zijn bij normale atmosferische druk en temperatuur.
Soorten koelmiddelen
De vroegste gebruikte koelmiddelen waren lucht en ammoniak. Toen kwamen de CFK's (chloorfluorkoolwaterstoffen) en HCFK's (chloorfluorkoolwaterstoffen) en werden tot in de jaren tachtig op grote schaal gebruikt. Vanwege de milieuproblemen van CFK's en HCFK's, worden ze geleidelijk uitgefaseerd en vervangen door nieuwe formuleringen, die als volgt kunnen worden ingedeeld:
- fluorkoolwaterstoffen: HFK's zijn een combinatie van waterstof-, fluor- en koolstofatomen. Door de afwezigheid van chlooratomen zijn ze milieuvriendelijk en is er geen kans op aantasting van de ozonlaag. Ze worden gekozen door het voorvoegsel HFC.
- Azeotroop: Azeotropen zijn mengsels of mengsels die worden gekenmerkt door constante kookpunten. De mengsels van koelmiddelen worden azeotroop genoemd als er op geen enkel punt in het damp-vloeistofmengsel een verandering in samenstelling optreedt die vergelijkbaar is met die van een enkele component. Ze verdampen en condenseren bij een vaste temperatuur onder constante drukomstandigheden.
- Nabij Azeotropisch en Zeotropisch: Deze mengsels van koudemiddelen gedragen zich als een enkele component terwijl faseverandering plaatsvindt. De faseverandering vindt echter niet plaats bij een enkele temperatuur, en het gebeurt over een bereik. Dit bereik is lager voor bijna-azeotrope mengsels en hoger voor zeotropische mengsels.
De keuze van het juiste koelmiddel is belangrijk voor een efficiënte en veilige werking van een HVAC systeem.
Criteria voor de selectie van koelmiddelen
Een goede koelmiddel moet aan specifieke eigenschappen voldoen om commercieel en ecologisch levensvatbaar en veilig te zijn voor gebruik op een verboden plaats. Factoren die in overweging worden genomen bij de keuze van een koelmiddel zijn:
- Veiligheidseisen: Lekkage van koelmiddelen kan optreden uit pijpverbindingen, afdichtingen of verschillende onderdelen tijdens de installatieperiode, operaties of een ongeval. Daarom moeten koelmiddelen voldoende veilig zijn voor mensen en productieprocessen, zonder toxiciteit of ontvlambaarheid. Ammoniak is een voorbeeld van giftig koelmiddel.
- Koelcapaciteit: Koelcapaciteit wordt gedefinieerd als het volume (gemeten in cfm) koelmiddel dat nodig is om 1 ton koeling te produceren. Afhankelijk van de eigenschappen van koelmiddel, zoals de latente warmte en het specifieke volume, zou het volume koelmiddel anders zijn, wat de grootte van de vereiste compressor beïnvloedt en dus zowel de vaste als de bedrijfskosten beïnvloedt.
- Fysieke eigenschappen: Fysische eigenschappen van een koelmiddel, zoals de warmtecapaciteit, thermische geleidbaarheid, diëlektrische eigenschappen enz. spelen ook een essentiële rol.
Waarom is de gasleiding groter dan de vloeistof in AC
Het ontwerp van elk onderdeel kan worden gedaan op basis van de fase van de materie die erin wordt gebruikt.
Gassen nemen meer volume in beslag voor dezelfde massa vergeleken met vloeistoffen vanwege hun lagere dichtheid. Vloeibare toestand moet door een kleinere buisdiameter worden gepompt om dezelfde snelheden te behouden.
Met andere woorden, voor hetzelfde massastroomsnelheden:Om dezelfde snelheden te behouden, moet vloeistof in vloeibare toestand worden gecirculeerd door een gebied dat lager is dan dat in vergelijking met dezelfde vloeistof in damptoestand.
Dat is precies wat er gebeurt in een airco- of koelsysteem. Om de drukval en snelheid van het systeem over het koelsysteem te handhaven, hebben gaspijpleidingen daarom een grotere afmeting dan vloeistof.
Hoe wordt de lijnafmeting bepaald?
De lijnmaat wordt bepaald op basis van: drukval, snelheid en faseveranderingen van de koelmiddelen die plaatsvinden.
Naarmate de vloeistof verandert van vloeibare naar dampfase, neemt de snelheid toe. Naarmate de snelheid toeneemt, neemt de drukval toe. Om dus zowel de drukval als de snelheid te behouden, zijn de leidingafmetingen verschillend voor de vloeistof- en dampfase.
Laten we eens kijken naar het koelsysteem en zien hoe het koelmiddel door de vier secties van een airconditioningsysteem reist.
- Verdamper naar compressor: verzadigde damp onder lage druk
- Compressor naar condensor: oververhitte damp onder hoge druk
- Condensor naar expansieapparaat: onder hoge druk gekoelde vloeistof.
- Expansieventiel naar verdamper: een lagedruk vloeistof-damp mengsel
Hieronder ziet u een afbeelding van het koelsysteem:
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, is de koelmiddel komt de verdamper binnen vanuit het expansieapparaat in de vorm van koude lagedrukvloeistof met enige hoeveelheid damp als gevolg van expansiekoeling of de Joules-Thompson-effect. Door warmteoverdracht van het koudemiddel naar de warme lucht buiten, verandert het koudemiddel door te koken in een damp.
De koude lagedruk damp wordt vervolgens gecomprimeerd door de compressor, waardoor de temperatuur en druk toenemen. Deze hete damp onder hoge druk condenseert in de condensor.
De uitlaat van de condensor is ondergekoelde vloeistof. Dit ondergekoelde vloeibare koelmiddel stroomt vervolgens van de condensor naar het expansieventiel en de cyclus gaat verder.
Wat zijn de Ontwerpdoelen van leidingsysteem?
De belangrijkste ontwerpdoelen van koelleidingen zijn het maximaliseren van de systeembetrouwbaarheid en het verlagen van de installatiekosten.
Om hetzelfde te bereiken, moet het koelmiddel met de juiste snelheid door het systeem worden getransporteerd om de ontwerpaspecten te behouden en ook tegen minimale kapitaal- en bedrijfskosten.
De primaire ontwerpdoelen zijn als volgt:
- Terugvoer van de smeerolie naar de compressor met de juiste snelheid.„
- Er vindt geen vloeistofstroom plaats voordat het koelmiddel het expansieapparaat binnengaat „
- De systeemdrukverliezen vallen binnen aanvaardbare grenzen en er vindt geen capaciteitsverlies plaats.
- De totale koelmiddelvulling in het systeem is zuinig.“
Smeerolie is nodig om de bewegende delen van een compressor te smeren en af te dichten. Omdat het koelproces een gesloten systeemDe olie is samen met het koelmiddel aanwezig en wordt samen met het koelmiddel door het systeem gepompt. Het is dus belangrijk dat het koelmiddel, zowel in vloeibare als in dampvorm, voldoende snelheid heeft om de olie met zich mee te voeren.
Laten we beginnen met de zuigleiding of de leiding die de verdamper met de compressor verbindt. Deze gasleiding moet voldoende snelheid hebben om de meegesleepte oliedruppel naar de compressor te voeren.
De volgende is de persleiding van de compressor, die onder hoge druk en hoge temperatuur werkt en damp aan de condensor levert. Zo handhaaft de massastroomsnelheden: over het hele systeem om vergelijkbare snelheden te behouden, is de afvoerleiding die werkt bij hogere dampdichtheden (vanwege hogere druk) relatief kleiner dan de zuigleiding.
Het meest kritische leidingen in het koelsysteem is de vloeistofleiding die de condensor verbindt met het expansieapparaat. Van de drie leidingen heeft de vloeistofleiding de grootste invloed op de hoeveelheid koelmiddel die nodig is om het systeem te vullen, en daarom wordt de juiste maatvoering van cruciaal belang.
Een grotere leidingmaat zou een hogere koelmiddelstroom vereisen om de leiding te vullen. Aan de andere kant zou het verkleinen van de pijp leiden tot: drukval problemen. De drukval in de leiding moet klein genoeg zijn zodat er geen verdamping in de leiding optreedt voordat het koelmiddel in het expansie-apparaat komt.
Dus om op te pompen, is de gas-vloeistofleiding in een koelsysteem ontworpen om de drukval te minimaliseren en zo de kosten van het compressievermogen te verlagen. De juiste snelheden moeten voornamelijk in de gasfase worden gehandhaafd om de meegesleepte oliedruppeltjes die nodig zijn voor smering samen met het koelmiddel te vervoeren.
Omdat gas lichter is en een lage dichtheid heeft, is een grotere leiding nodig dan vloeistof voor dezelfde massastroom van koelmiddel. Ten slotte wordt de grootte van de vloeistofleiding geminimaliseerd om de koelbehoefte te verminderen. De grootte wordt echter beperkt door de toegestane drukval in de leiding om te voorkomen dat deze doorspoelt voordat deze de expansie-inrichting bereikt.
Ik ben Sangeeta Das. Ik heb mijn master Werktuigbouwkunde afgerond met specialisatie in IC-motoren en auto's. Ik heb ongeveer tien jaar ervaring in de industrie en de academische wereld. Mijn interessegebieden omvatten IC-motoren, aerodynamica en vloeistofmechanica. Je kunt me bereiken op