Inleiding tot koeling

Let op: Dit experiment omvat systemen op verhoogde druk en het gebruik van koelmiddelen, die in hoge concentraties giftig kunnen zijn. Zorg ervoor dat redelijke veiligheidsmaatregelen worden gevolgd en dat geschikte PPL wordt gedragen. Zorg voor voldoende ventilatie wanneer u met koelmiddelen werkt.

1. Fabricage van koelsysteem (zie diagram en foto, Fig. 3)

1. Bouw de verdampercompressor door eerst een poort van een dubbelwerkende pneumatische cilinder aan te sluiten op een pijpmontage T-stuk. Installeer een Schraeder-klep op de andere poort van de pneumatische cilinder. Installeer eenrichtingskleppen (checkkleppen) op de twee andere poorten van de T-stuk, een naar binnen en een naar buiten. Dit zorgt ervoor dat koelmiddel uit de verdamper kan worden aangezogen en met hoge druk naar de condensor kan worden geblazen.
2. Gebruik twee meer pijpmontage T-stukken om drukmeters stroomopwaarts en stroomafwaarts van de compressor te installeren.
3. Een fietspomp met hoge druk wordt gebruikt om de compressor te activeren. Verwijder de rubberen ring (checkklepcomponent) uit de leiding van de fietspomp. Dit zal de compressor laten uitzetten en koelmiddel aantrekken tussen de pompslagen. Verbind de slang van de fietspomp met de Schraeder-klep op de compressor.
4. Maak een dunne (3,2 mm buitendiameter) aluminium buisspiraal om als condensor te fungeren. In het prototypesysteem (Fig. 3) werd de spiraal gevormd door de aluminium buis spiraalsgewijs om een kern van 2,5 cm diameter rond een stijve rubberen buis te wikkelen voor vier omwentelingen (~50 cm totale lengte). De lengte van de condensorspoel is niet kritisch voor dit kleinschalige experiment.
5. Verbind een uiteinde van de condensorspoel met de open poort van het pijpmontage T-stuk stroomafwaarts van de drukmeter met behulp van een compressiefitting (McMaster Inc. onderdeel #5272K291 wordt aanbevolen).
6. Installeer een korte heldere PVC-buis in twee reducerende pijpellebogen. Dit onderdeel zal fungeren als het hogedruk-koelmiddelreservoir. Verbind het reservoir met de uitlaat van de condensorbuis.
7. Installeer een kogelklep in een pijp T-stuk met een AN/SAE flare fitting connector. Dit zal de vulpoort zijn. Verbind een naaldstroommeter aan een zijde van het pijp T-stuk. Dit zal het expansieapparaat zijn. Gebruik de smalle aluminium buis om de andere poort van het pijp T-stuk te verbinden met het laagste punt van het koelmiddelreservoir.
8. Maak een tweede aluminium buisspiraal om als verdamper te fungeren. Verbind deze tussen de uitlaat van de naaldklep en de inlaat van de compressor.
9. Vul het systeem met perslucht (550 kPa indien beschikbaar) via de vulpoort. Gebruik een zeepvlam om eventuele lekken in de leidingen te identificeren en maak reparaties waar nodig.
10. Verbind thermokoppels aan de condensor en verdamper spoelen voor temperatuurmeting.

Figuur 3: a. Diagram van componenten en verbindingen in experimenteel verdampcompressie koelsysteem. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 4: T - s (a) en P - h (b) diagrammen voor experimenteel R-134a verdampcompressie koelcyclus.

2. Het koelsysteem vullen

1. Verbind de middelste poort van een koelmiddelvulmanchet met de vulpoort op de koelkast. Verbind een vacuümpomp aan de lagedrukpoort van de manchet, en een blik koelmiddel aan de hogedrukpoort. R134a is de meest beschikbare koelmiddel, en wordt hier gebruikt. R1234ze(E) kan een betere optie zijn omdat de lage verzadigingsdruk gemakkelijkere compressorwerking zou toestaan, en de lage GWP zou de milieueffecten van eventuele lekken verminderen.
2. Laat de vacuümpomp draaien en open geleidelijk alle systeemkleppen om alle lucht te verwijderen. Open kort de koelmiddelblikklep om alle lucht uit de assemblage te verwijderen.
3. Eenmaal het vacuüm is bereikt, isoleer de vacuümpomp en sluit de lagedrukpoort op de koelmiddelvulmanchet. Draai het koelmiddelblik om en injecteer vloeibaar koelmiddel in het systeem tot het niveau in het hogedrukreservoir iets boven het niveau van de naaldklep is.

3. Bediening

1. Stel de naaldklep zodanig in dat deze net iets open staat.
2. Bedien de koelkast door de fietspomp die aan de pneumatische cilinder van de compressor is verbonden, te pompen.
3. Volg de hoge- en lagedruk en de verdamper- en condensortemperaturen totdat de stabiele toestand is bereikt. Noteer deze druk- en temperatuurwaarden. Merk op dat de meeste drukgagen meterdruk rapporteren. Dit kan worden omgezet in absolute druk door ongeveer 101 kPa toe te voegen.
4. Geef de toestandspunten (1-4) en geschatte verbindingscurven aan op T-s en P-h diagrammen (Fig. 4).