Неисправности в контуре хладагента агрегатов по производству ледяной воды очень похожи на неисправности, встречающиеся в установках с возухоохладителями непосредственного кипения (см. разделы с 14 по 27 настоящего пособия). Однако, чтобы помочь вам применить полученные ранее знания о неисправностях воздухоохладителей непосредственного кипения к охладителям жидкости, мы рассмотрим некоторые из наиболее характерных неисправностей. Для начала остановимся на параметрах охладителя жидкости при нормальной работе установки, использующей, например, в качестве хладагента R22.
87.1. УПРАЖНЕНИЕ 1. Нормальная работа водоохлаждающей машины
Агрегат по производству ледяной воды, оборудованный конденсатором водяного охлаждения с оборотным водоснабжением, введен в эксплуатацию в соответствии с конструкторской документацией.
Вам известны следующие параметры (см. рис. 87.1): Температура воды на входе в конденсатор Twk = 27°С. Температура ледяной воды на входе в испаритель Twe = 12°С.
Зная, что установка работает нормально, укажите, где находится вход и выход каждого теплообменника. Дополните недостающие значения температур.
Каковы будут нормальные значения перегрева пара хладагента на выходе из испарителя и переохлаждения жидкого хладагента на выходе из конденсатора?
На агрегате есть табличка с информацией: хладагент R22, холодопроизводительность 70 кВт. Оцените величины расхода воды через испаритель и через конденсатор.

Решение упражнения 1
Монтаж теплообменников выполняют таким образом, чтобы реализовать теплообмен по принципу противотока, при котором теплая вода движется навстречу хладагенту в испарителе, а холодная - навстречу хладагенту в конденсаторе. Это позволяет улучшить переохлаждение в конденсаторе и оптимизировать зону перегрева в испарителе.
При работе компрессора с максимальной производительностью в испарителе применяют "правило 5 К". Вода входит в испаритель с температурой 12°С, а выходит с температурой 7°С. Давление кипения (НД) соответствует температуре кипения около 7°С - 5 К = 2°С. Величина перегрева пара хладагента на выходе из исгарителя, позволяющая оценивать степень заполнения испарителя кипящим хладагентом, общем случае должна находиться в диапазоне от 4 до 7 К. Будем считать, что в нашей установке перегрев составляет 6 К, то есть температура в точке, где стоит термобаллон ТРВ, составляет 2°С + 6 К = 8°С.
Температурный напор на конденсаторе принимается равным около 15 К, следовательно тк = 27°С + 15 К = 42°С. Перепад температур оборотной воды на конденсаторе - от 5 К до 6 К. Поэтому, если температура воды на входе в конденсатор равна 27°С, то на выходе она составляет 27°С + 5 К = 32°С.
Переохлаждение жидкого хладагента на выходе из конденсатора, которое позволяет оценить степень заполнения конденсатора жидким хладагентом, в общем случае должно находиться в диапазоне от 4 до 8 К. Допуская, что переохлаждение составляет 6 К, температура жидкости на выходе из конденсатора будет 42°С — 6 К = 36°С.
Таким образом можно считать, что установка, приведенная на рис. 87.2, работает нормально, если выполняются следующие условия:
Номинальная холодопроизводительность установки 70 кВт. Вновь используя эмпирическую формулу, приведенную в начале раздела 86, получим:
► Расход воды через испаритель Qh » Фо / (Ate х 1,16) = 70 / (5 х 1,16) = 12 м3/ч.
► Расход воды через конденсатор Qk « Qh x 1,25 = 12 х 1,25 = 15 м3/ч.
Если в качестве рабочих параметров установок принимать не величины давлений, а характерные значения температур, то наши рассуждения будут справедливы для любых таких же установок, но работающих на других хладагентах: R134a, R404A, R407C, R410A и т.д.

НЕХВАТКА ХЛАДАГЕНТА
Такая неисправность, которая приводит к недостатку хладагента и в конденсаторе, и в испарителе, уже рассматривалась нами в разделах с 15 по 17 (для испарителей с прямым расширением). Признаки неисправности в установке для производства ледяной воды аналогичны признакам для воздухоохладителя и вопрос только в их правильной трактовке (см. рис. 87.3)


Если испаритель плохо заполнен жидким хладагентом, то перегрев увеличивается, а количество паров, производимых испарителем, падает.
Ввиду того, что объемная производительность компрессора — величина постоянная, он стремится всасывать прежнее количество паров из испарителя, поэтому давление кипения (НД) заметно падает.
Холодопроизводительность также снижается, ледяная вода охлаждается плохо и перепад температур по воде на испарителе AtH становится меньше номинального, хотя компрессор работает с максимальной производительностью.
Поскольку холодопроизводительность упала, количество тепла, которое должно сбрасываться через конденсатор, снизилось. Следовательно конденсатор становится переразмеренным и давление конденсации (НД) падает.

Нехватка хладагента в испарителе Нехватка хладагента в конденсаторе Падение холодопроизводительности
о Высокий перегрев.
о Низкое переохлаждение.
о Падение перепада температур по воде на испарителе.

В охладителях жидкостей неисправность, приводящая к снижению расхода хладагента через испаритель с повышением перегрева, сопровождается тем, что температура пара хладагента на выходе из испарителя (в точке, где установлен термобаллон ТРВ) становится практически равной температуре охлаждаемой жидкости на входе в испаритель.
Обобщение признаков:
1. Падение холодопроизводительности.
2. Падение давления кипения (НД) и, соответственно, температуры кипения.
3. Высокий перегрев.
4.  Низкое переохлаждение.

ПРЕЖДЕВРЕМЕННОЕ ДРОССЕЛИРОВАНИЕ ХЛАДАГЕНТА В ЖИДКОСТНОЙ МАГИСТРАЛИ
Эту неисправность мы изучили в разделах 18 и 19 (для воздухоохладителя). Рассмотрим любую из причин раннего дросселирования: неполностью открыт расходный вентиль на выходе из конденсатора, засорен фильтр-осушитель, неполностью открыт электроклапан на входе в ТРВ... В результате расход жидкости через испаритель падает и конденсатор начинает чрезмерно заполняться жидким хладагентом. Количество жидкого хладагента в испарителе падает и перегрев пара на выходе из испарителя растет (см. рис. 87.4). Холодопроизводитель-ность установки снижается и перепад температур по воде на испарителе уменьшается.


Если сравнивать эту неисправность с нехваткой хладагента, то основное различие состоит в том, что жидкий хладагент, который накапливается в конденсаторе, позволяет обеспечить хорошее переохлаждение.
Частичная закупорка жидкостной магистрали, где бы она не происходила, всегда приводит к преждевременному дросселированию и частичному вскипанию жидкого хладагента прежде, чем он поступит в ТРВ.
Быстро и надежно найти место частичной закупорки жидкостной магистрали позволяет измерение перепада температур At между выходом из конденсатора и входом в ТРВ. Участок магистрали, где перепад температур аномально высокий (больше 1 К), и будет местом преждевременного дросселирования.
РАННЕЕ ДРОССЕЛИРОВАНИЕ
Рис. 87.4.
Нехватка хладагента в испарителе     <=> Высокий перегрев.
Хорошее заполнение конденсатора   <=> Нормальное переохлаждение.
Падение холодопроизводительности <=> Падение перепада температур по воде на испарителе.

Обобщение признаков :
1.  Падение холодопроизводительности.
2.  Падение температуры кипения (НД).
3.  Высокий перегрев.
4.  Нормальное переохлаждение.
5. Аномально высокий перепад температур на жидкостной магистрали.

Если раннее дросселирование произошло на расходном вентиле (выход из конденсатора) или фильтре-осушителе, в смотровом стекле будут наблюдаться паровые пузыри. Если же преждевременное дросселирование произошло на электроклапане, то никаких пузырей в смотровом стекле не будет (прим. ред.).

87.2. УПРАЖНЕНИЕ 2. Слишком слабый ТРВ

Холодопроизводительность установки по производству ледяной воды (см. рис. 87.5) упала (перепад температур по воде на испарителе снизился), тогда как компрессор работает с номинальной производительностью.
Какую неисправность вы бы предположили в соответствии с результатами измерений, приведенными нарис. 87.5?
Решение упражнения 2
Провал температуры кипения (-10°С) и высокий температурный напор на испарителе (24 К) говорят о неисправности на стороне низкого давления (НД).
Уровень жидкости в испарителе явно недостаточен, поскольку перегрев высокий (24 К). Однако уровень жидкости в конденсаторе нормальный, поскольку переохлаждение хорошее (7 К).
Поскольку при нормальном заполнении конденсатора заполнение испарителя плохое, значит между этими двумя теплообменниками есть повышенное гидравлическое сопротивление, которое препятствует нормальной циркуляции жидкости.
Померяем температуру жидкости на выходе из конденсатора и на входе в ТРВ: никакого перепада температур по жидкостной магистрали нет, следовательно, раннее дросселирование отсутствует. Однако жидкость в испаритель поступает плохо. Причиной этому может быть только одно: низкая пропускная способность ТРВ. Именно он создает указанное выше гидравлическое сопротивление. Например, если регулировочный винт ТРВ закрыт и проходное отверстие слишком мало (см. раздел 14).
1.  Падение холодопроизводительности.
2.  Падение температуры кипения.
3. Огромный перегрев.
4. Нормальное переохлаждение.
5. Отсутствие перепада температур на жидкостной магистрали.

87.3. УПРАЖНЕНИЕ 3. Слишком слабый испаритель

Холодопроизводительность агрегата по производству ледяной воды (см. рис. 87.6) резко упала, хотя ледяная вода на выходе из испарителя имеет температуру 5°С.
Какую неисправность вы бы предположили на этой установке согласно результатам измерений, приведенным на рис. 87.6?
Решение упражнения 3
Очевидно, что при снижении температуры кипения до -3°С и росте температурного напора на входе в испаритель до 17 К речь идет о неисправности на стороне низкого давления (НД).
Отметим, что перегрев близок к минимально допустимому (4 К), следовательно испаритель хорошо заполнен жидким хладагентом, однако давление кипения (НД) упало. Что же это за неисправность, при которой падение давления кипения одновременно сопровождается падением перегрева? Конечно же, речь идет о снижении производительности испарителя.
Теперь рассмотрим, как ведут себя параметры охлаждаемой воды. Все предыдущие неисправности характеризовались тем, что перепад температур по воде на испарителе был пониженным (< 5 К), здесь же перепад температур по воде аномально высокий (14-5 = 9 К): следовательно речь идет о снижении расхода ледяной воды через испаритель {см. раздел 85).
1. Падение холодопроизводительности.
2. Падение температуры кипения (НД).
3.  Перегрев близок к минимально допустимому.