Kylmäaineen alijäähtyminen - miten se mitataan

Mitä "massiivisempi tai resistiivisempi" anturi on mitattaavaan aineeseen nähden sitä kauemin kestää saavuttaa mittaamalla todellinen mitattavan aineen lämpötila- arvo.

Tästä syystä vähän oudoksuinkin noita pikaisesti pinta-anturilla tehtyjä mittauksia. Saa niillä lukeman, mutta onko se putken sisällä olevan nesteen lämpötila jää arvoitukseksi.
 
Olen ymmärtänyt että aihe on teoreettista pohdintaa vailla käytännön merkitystä. Uskoisin että mielipiteeni mahtuu aiheeseen. Nimittäin kun aiheessa puhutaan mittauksista niin mittauslaitteilla, tarkkuudella ja näytetiheydellä aikayksikössä on myös oma merkitys. Esimerkinä lämpötilamittaus vaikkapa PT100 tai Ni1000 antureilla saavutettava mittaustulos riippuu ratkaisevasti anturin rakenteesta. Mitä "massiivisempi tai resistiivisempi" anturi on mitattaavaan aineeseen nähden sitä kauemin kestää saavuttaa mittaamalla todellinen mitattavan aineen lämpötila- arvo. :grandpa:
Kyllä tulistuksella ja alijäähtymisellä on hyvin tärkeä merkitys kylmäprosessissa eikä niitä voi ohittaa sanomalla että niillä on vain joku teoreettinen kosketupinta.
Tulistusta voi ja täytyy säätää jotta saadaan optimaalinen kylmäteho ja toimiva systeemi.
Alijäähtymiseen ei voi enää paljon vaikuttaa laitteen asentamisen jälkeen muutoin kuin asentamalla jälkikäteen lämmönvaihdin.
Ilmalämpöpumpuissa ja vastaavissa tulistusta ei pääse säätämään samoin kuin kylmä- ja pakkasvarastoissa.
 
Tästä syystä vähän oudoksuinkin noita pikaisesti pinta-anturilla tehtyjä mittauksia. Saa niillä lukeman, mutta onko se putken sisällä olevan nesteen lämpötila jää arvoitukseksi.
Mittaan aina tulistusta ja alijäähtymistä ottamalla paineet sekä höyrystimestä ja lauhduttimesta jotta saa mahdollisimman tarkan arvon niistä.
Sitten lämpötilan pintamittaus höyrystimen jälkeen ja ennen paisaria arvojen laskemista varten. Tarpeeksi tarkka lopputulos näin tehtynä.
 
Olen ymmärtänyt että aihe on teoreettista pohdintaa vailla käytännön merkitystä.
Todellakin aiheella on käytännönkin merkitystä. Tämän ja myös teoreettisen puolen osalta on toistaiseksi raapaistu vain pintaa. Kuten kylmätekniikassa yleensäkin, kaikki vaikuttaa kaikkeen ja myös tässä aiheessa.
 
Asiahan on juuri noin. Itse kirjoittelin jatkokysymyksestä eli siitä, voisiko vetää johtopäätöksiä, että imukaasun tulistumista kannattaisi lisätä tehokkaammalla imukaasu-/alijäähdytyslämmönvaihtimella, jotta saavuttaa suuremman alijäähtymisen (ketjussa nimittäin oli edellä ollut keskustelua siitä, että kannattaa pyrkiä mahdollisimman suureen alijäähtymään ennen paisuntaventtiiliä, joten tuollainen ajatus voi tulla mieleen). Kylmäprosessin tuoton kannalta noin ei yleensä kannata tehdä, jos tarkoituksena on vain siirtää lämpöä tietystä lämpötilasta korkeampaan ja kylmäpiiri tuohon suoraan kykenee. Nestemäisten kylmäaineiden ominaislämpökapasiteetti (per massayksikkö) on tyypillisesti korkeampi kuin kaasumaisen faasin (per massayksikkö). Jotta alijäähtymistä saisi imukaasu-/alijäähdytyslämmönvaihtimella aikaan tietyn astemäärän, imukaasun lämpötila nousisi vielä enemmän. Sinällään kylmäaineet saa riittävän alhaisella imupaineella jäähtymään jopa kylmäaineen jäätymispisteen lähelle, kunhan höyrystimestä imettävän kaasun ja jopa höyrystimen ohitse (vastavirtatyyppiseen) imukaasu-/alijäähdytyslämmönvaihtimeen roiskuvan kylmäaineen haihtumisen imun johdosta sitoutuvalla lämmöllä alijäähdytetään nestemäistä kylmäainetta ennen paisuntaventtiiliä.

Sen sijaan vastaavalla järjestelyllä voi tavoitella toista päämäärää, eli höyrystimen alempaa lämpötilaa, mutta siis tuottosuhteen kustannuksella. Erikoisen soveliasta tuossa suhteessa on isobutaani, jossa nestefaasin ominaislämpökapasiteetti ei ole kovin paljon kaasufaasin ominaislämpökapasiteettia korkeampi. Tuota käytetään hyväksi kotipakastimissa ja tyypillinen hermeettisen mäntäkompressorin rakenne on sellainen, että imukaasun lisätulistumisen aiheuttama haitta hukkuu moottorin hukkalämmön ja ympäristön lämpötilavaikutuksen alle, kun kompressorikin on pienitehoinen.

Ilmakaasujen ja vastaavien nestetytys soveltaa vastaavaa periaatetta, mutta noissa käytetään monimutkaisempaa kaksi- (tai useampi-) -vaiheista kylmäprosessia, joten ei siitä enää uudestaan sen enempää.


Näissä kotoisissa ympyröissä joku saattaisi miettiä,miten (konkreettisesti) alijäähyn mittaus hoidetaan r32-systeemissä,jossa on (kaiketi) ylimääräinen EEV hillitsemässä imukaasupuolella kylmäkkeen lämpötilaa ennen kompressoria.Signaali tullee EEV:lle vasta kun tulistettu kuumakaasu on lähdössä laukalle ennen lauhdutinta ...?Toisaalta ei varmuudella tiedetä,onko "ohivuotoa" aina vai kontrolloidusti EEV:n ja kapillaarin välillä!

1784618690827.png


Propaaniversioissa (alla) moinen toimintamalli kylmäkkeen siirrossa kait poissuljettu,koska R290 -yhteensopivat öljyt menettävät riittävän voitelukykynsä laimistuessaan liikaa kylmäkkeen ollessa riittämättömästi tulistuneena ennen kompressoria.Toisaalta tässä versiossa @Kotten mainitsema imukaasu-/alijäähdytyslämmönvaihdin voisi olla ehdollinen,jos imukaasun liian alhainen tulistusaste käytetyn öljyn kannalta
olisi kriittinen.

Amerikoissa mittaus murheet ovatkin jo toisaalla,kun laitteet siirtymässä R454B:hen (2-komponenttinen +liukuma)!

1784619489242.png
 
Sitten lämpötilan pintamittaus

Tämä siis... mittaat putken lämpötilaa ja on tiedossa että sisällä oleva aine on jäähtymässä eli luovuttaa lämpöä siihen putkeen mutta myös putki jäähtyy samaan aikaan ilmaan. Sisällä virtaava neste on siis kuumempaa kuin putken pinta. Ei kai tuo tuota ongelmia jos asteen tarkkuus riittää.
 
Propaaniversioissa (alla) moinen toimintamalli kylmäkkeen siirrossa kait poissuljettu,koska R290 -yhteensopivat öljyt menettävät riittävän voitelukykynsä laimistuessaan liikaa kylmäkkeen ollessa riittämättömästi tulistuneena ennen kompressoria.Toisaalta tässä versiossa @Kotten mainitsema imukaasu-/alijäähdytyslämmönvaihdin voisi olla ehdollinen,jos imukaasun liian alhainen tulistusaste käytetyn öljyn kannalta
olisi kriittinen.
Itselleni R32-version ylimääräinen EEV ja kapillaari tuo mieleen eräänlaisen EVI-kytkennän. En osaa sanoa mitään suoralta kädeltä tutustumatta termodynaamisiin taulukoihin ja voiteluöljyihin perin pohjin, miksi moinen on jätetty pois R290-versioista(?). Voiteluöljyn ominaisuuksilla voi olla merkitystä, mutta myös kylmäaineen ominaisuuksilla kompressorin puristuksessa.
 
ja on tiedossa että sisällä oleva aine on jäähtymässä eli luovuttaa lämpöä siihen putkeen mutta myös putki jäähtyy samaan aikaan ilmaan. Sisällä virtaava neste on siis kuumempaa kuin putken pinta.
Tuohon vain kommenttina, että jos järjestelmässä on tehokas alijäähdytys-/imukaasulämmönvaihdin, jonne asti pääsee myös nestelmäistä kylmäainetta, alijäähdytys voi olla niin tehokasta, että nestemäinen kylmäaine ei jäähdy, vaan pikemminkin lämpenee paisuntaventtiilissä. Tällöin kylmäaine ei edes välttämättä höyrysty lainkaan höyrystimen alkupäässä, vaan jatkaa aluksi ympäristöä kylmempänä ja höyrystymistä tapahtuu vasta höyrystimen loppupäässä (nesteen kerättyä lämpöä höyrystimen ympäristöstä) ja lopulta em. lämmönvaihtimessa.

Tuollainen tilanne voi tyypillisesti syntyä kapillaaripaisuntaisessa järjestelmässä, jossa höyrystin on saavuttanut hyvin kylmän lämpötilan (jolloin höyrystynyt kaasu on hyvin ohutta, jolloin nestemäinen kylmäainefaasi pakosta leviää pisaroituneena yhä pitemmälle jaksolle höyrystintä ja lopulta sen loppupään ohitsekin).
 
Tuohon vain kommenttina, että jos järjestelmässä on tehokas alijäähdytys-/imukaasulämmönvaihdin, jonne asti pääsee myös nestelmäistä kylmäainetta, alijäähdytys voi olla niin tehokasta, että nestemäinen kylmäaine ei jäähdy, vaan pikemminkin lämpenee paisuntaventtiilissä. Tällöin kylmäaine ei edes välttämättä höyrysty lainkaan höyrystimen alkupäässä, vaan jatkaa aluksi ympäristöä kylmempänä ja höyrystymistä tapahtuu vasta höyrystimen loppupäässä (nesteen kerättyä lämpöä höyrystimen ympäristöstä) ja lopulta em. lämmönvaihtimessa.

Tätä yritin aiemmin juuri sanoa ettei neste välttämättä höyrysty paisuntaventtiilissä jos se on riittävän kylmää, mutta idea tyrmättiin :)

Paisarin jälkeen on mahdotonta että kylmäaine ei lähtisi höyrystymään kun paine putoaa höyrystimessä olevaan alhaiseen paineeseen.

Mutta kyllä se on mahdollista jos se on riittävän kylmää.
 
Tätä yritin aiemmin juuri sanoa ettei neste välttämättä höyrysty paisuntaventtiilissä jos se on riittävän kylmää, mutta idea tyrmättiin
Vaikka noin epäilemättä onkin, riittävä jäähtyminen saadaan vain järjestelyllä, jolla kylmää tehdään aktiivisella jäähdytyksellä (tai ulkoisella kylmän lähteellä) niin, että paisuntaventtiilistä saadaan purkautumaan edes hiukan kylmempää kylmäainenestettä kuin höyrystimen alkupään painetta vastaava kylmäaineen kiehumapiste.
 
Pakkashuoneissa ja altaissa on yleensä alijäähdytin. Altaissa makaa altaan pohjalla ja huoneissa höyrystimen imupolella seinällä.
Jotain vikaa täytyy olla jos paisari saa noissa kuplia.
 
Pakkashuoneissa ja altaissa on yleensä alijäähdytin. Altaissa makaa altaan pohjalla ja huoneissa höyrystimen imupolella seinällä.
Jotain vikaa täytyy olla jos paisari saa noissa kuplia.

Tarkoittaako että neste jäähdytetään kohdelämpöönsä ennen paisuntaan päästöä, jolloin se on valmiiksi juuri sopivan lämpöistä ollakseen kiehumatta heti höyrystimeen päästyään?
 
Itselleni R32-version ylimääräinen EEV ja kapillaari tuo mieleen eräänlaisen EVI-kytkennän. En osaa sanoa mitään suoralta kädeltä tutustumatta termodynaamisiin taulukoihin ja voiteluöljyihin perin pohjin, miksi moinen on jätetty pois R290-versioista(?). Voiteluöljyn ominaisuuksilla voi olla merkitystä, mutta myös kylmäaineen ominaisuuksilla kompressorin puristuksessa.
Näyttäisi siltä että tuo kompressorin imulinjaan liitetty paisuntaventtiili on tarkoitettu kompressorin jäähdyttämiseen jos kompressorin lämpätila nousee liian korkeaksi. R32 systeemissä jos ulkoilman lämpötila on -10 °C, niin purkaus lämpötila nousee lähes +120 °C tasolle ja se voi aiheuttaa sekä kompressorin käämien että öljyn lämpötilan nousun liian korkeaksi. Rotaatio kompressorissa ei ole imukaasun jäähdytystä vaan kompressorin käämit saa jäähdytyksen purkaus puolen kaasusta.

1784655422202.png
 
Tämä siis... mittaat putken lämpötilaa ja on tiedossa että sisällä oleva aine on jäähtymässä eli luovuttaa lämpöä siihen putkeen mutta myös putki jäähtyy samaan aikaan ilmaan. Sisällä virtaava neste on siis kuumempaa kuin putken pinta. Ei kai tuo tuota ongelmia jos asteen tarkkuus riittää.
Pintamittauksen mittausvirhe on niin pieni ettei sillä ole merkitystä - ei näillä suoriteta mitään tarkkuus ammuntaa 👀
 
Rotaatio kompressorissa ei ole imukaasun jäähdytystä vaan kompressorin käämit saa jäähdytyksen purkaus puolen kaasusta.
Kompressori saattaa olla myös kaksivaiheinen (l. kaksoisrotaatio-) kaskadi, Ensimmäinen vaihe nostaa paineen välitasolle ja tulistaa sekin jo kaasua. Tuollaisen kompressorin voi käsittääkseni rakentaa myös niin, että moottoria ja käämejä jäähdytetään vaiheiden välissä välitason paineessa. Kylmäaineen ruiskutuksella tuonne välitason paineelle saisi joka tapauksessa tulistusta vähenemään, mikä vähentäisi samalla jälkimmäisessä vaiheessa vaadittavaa puristustyötä suhteessa pumpattavan kaasun määrään (jota väliruiskutus vielä lisää). Käämien jäähdyttäminen kompressorilta lähtevään kuumakaasuun on toisaalta lämpöpumpun tapauksessa edullista, jos vain käämien lämpötila ei nouse liian korkeaksi (ja paineinen kaasu jäähdyttää tehokkaasti jo pienehköllä lämpötilaerolla).
 
Tarkoittaako että neste jäähdytetään kohdelämpöönsä ennen paisuntaan päästöä, jolloin se on valmiiksi juuri sopivan lämpöistä ollakseen kiehumatta heti höyrystimeen päästyään?
Itse ymmärtäisin niin, että kylmäkoneessa neesteestä kannattaa poistaa lämpöä mahdollisimman paljon, koska tämä lisää suoraan sitä kylmätehoa. Lämpöä tuottavassa nesteestä voi saada kerättyä hiukan ilmaista lisälämpöä, jos tarjolla on jotain riittävän kylmää vettä lämmitettäväksi. Yleensä kylmiä paluuvesiä ei ole ellei ole jotain pihamaan lämmitystä ja talousveden esilämmitys edellyttäisi epämääräisessä lämpötiloissa olevaa varaajaa, koska veden käyttö tuppaa olemaan kovin satunnaista.

Nesteen jäähdyttämisessä kylmän palaavan imukaasun avulla voisi olla ideana myös tulistaa imukaasua, jotta se olisi kuivaa ennen kompressoria ja siinä saa samalla sen nesteenkin jäähdytettyä kylmän tuottamista varten.
 
Kyllä tulistuksella ja alijäähtymisellä on hyvin tärkeä merkitys kylmäprosessissa eikä niitä voi ohittaa sanomalla että niillä on vain joku teoreettinen kosketupinta.
Tulistusta voi ja täytyy säätää jotta saadaan optimaalinen kylmäteho ja toimiva systeemi.
Alijäähtymiseen ei voi enää paljon vaikuttaa laitteen asentamisen jälkeen muutoin kuin asentamalla jälkikäteen lämmönvaihdin.
Ilmalämpöpumpuissa ja vastaavissa tulistusta ei pääse säätämään samoin kuin kylmä- ja pakkasvarastoissa.
Anteeksi vain mutta tuolla edellisessä kommnetissani #40 otin vain kantaa aiheen otsikon kylmäaineen alijäähtymisen mittaukseen, en muuhun esim tulistukseen. Se kokemus mikä minulla oli työelämän aikoihin kylmälaitteista ja alijäähdytyksen hyödyntämisestä kiintein mittauksin kylmäprosessissa on se etten sellaista tavannut tai vaatinut koskaan missään eri kokoluokan laitoksissa. Näinollen pidin tätä keskustelua alijäähdytyksen mittauskeskustelua teoreettisena. Tosin nykytilannetta en tiedä. :grandpa:
 
Anteeksi vain mutta tuolla edellisessä kommnetissani #40 otin vain kantaa aiheen otsikon kylmäaineen alijäähtymisen mittaukseen, en muuhun esim tulistukseen. Se kokemus mikä minulla oli työelämän aikoihin kylmälaitteista ja alijäähdytyksen hyödyntämisestä kiintein mittauksin kylmäprosessissa on se etten sellaista tavannut tai vaatinut koskaan missään eri kokoluokan laitoksissa. Näinollen pidin tätä keskustelua alijäähdytyksen mittauskeskustelua teoreettisena. Tosin nykytilannetta en tiedä.
Aloitin tämän ketjun osaltaan siitä syystä että tuolla rapakon takana asia on paljon esillä ja yksi asia mikä minua siinä mietityttää on se että alijäähtymisen mittaamisella määritetään onko systeemissä tarpeeksi kylmäainetta.
Kun se mitataan välittömästi lauhduttimen jälkeen eikä ole näkölasia niin mittaustulos on hyvinkin tulkinnan varainen. Lisäksi jos on päässyt typpeä tai ilmaa mukaan systeemiin missä on nestevaraaja, niin nestevaraajan lämpötila laskee helposti 10 astetta jos systeemissä on typpeä tai ilmaa.​
 
Viimeksi muokattu:
Näinollen pidin tätä keskustelua alijäähdytyksen mittauskeskustelua teoreettisena. :grandpa:
Älä huoli, tällä foorumilla ollaan menty välillä käytännön kysymyksen kautta kuun pimeälle puolelle 🤣 - itse haluaisin pysyä ihan maan pinnalla ja käsin kosketeltavien asioiden parissa.​
 
Takaisin
Ylös Bottom