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德國sensoTech冷媒中油循環率測量系統

實時測量系統在線分析技術： 
油循環率(OCR)    聚酷油 (POE)     聚燎徑基 (PAG)    聚- a-燎徑 (PAO)    氫氣碳化物  二氧化碳    氨   丙炕

德國sensoTech冷媒中油循環率測量系統

1  介紹

在空氣調節過程中通常使用壓縮式制冷機, R134a 等制冷劑在這些壓縮式制冷機中流通,且該制冷劑 由于其熱力學性質作為傳熱介質十分理想。另外,  制冷機油可在空氣調節過程中潤滑壓縮機。

根據制冷機的設計和應用,有多種油與制冷劑的組 合。盡管油含量高有助于實現*佳潤滑效果,但也 降低了制冷機的效率。因此,找到油和制冷劑的完 美混合物比例尤為重要。使用LiquiSonic®分析儀可 找到并維持油循環比。該分析儀連續監測冷卻 工藝并檢測制冷劑的含油量。這對空調設備的研發 或者大型冷卻裝置的操作尤其重要。

2   工業

由于能優化壓縮制冷機,空調或壓縮機制造商以

及各個行業的研究機構和測試平臺工程中均使用該 LiquiSonic®分析儀。

在汽車空調的開發和優化過程中,應持續監測冷卻 回路以提高效率,完善系統結構和參數。

在大型冷卻裝置開發過程中也有相似的需求,通常 用于建筑和工業過程中的空氣調節過程。

除應用于研究機構和測試平臺工程中,該LiquiSo-  nic®技術還應用于*終制冷系統的冷卻工藝以檢測 漏油及監測并確保工藝中的油循環率及溫度。

3    工藝

壓縮式制冷機的原理是制冷劑在一側汽化且釋放

冷量的循環過程。而制冷劑在另一側液化并釋放熱 量。該制冷機包括四個主要構件：

.膨脹閥

.汽化器

.壓縮機

.電容器

膨脹閥降低液體流通時的高壓力。由于壓力降低， 制冷劑在蒸發器內完全蒸發并向環境中釋放冷量， 而蒸發器從環境中吸收熱量。在蒸發器中的制冷劑 總是氣態的，通過壓縮機的吸力，其壓力總小于蒸 發壓力。

冷凝或低蒸發量降低了空氣調節效率并導致壓縮機 的高功耗。

壓縮機增加了氣態制冷劑流通時的低壓力，所以處 在高壓力下的制冷劑再次液化。另外，該壓力效應 實現了空氣調節循環中制冷劑的循環。液化的制冷 劑通過壓縮工藝變熱。在電容器中，該熱量釋放到 環境中，而該電容器冷卻。因此該電容器和該蒸發 器都成為換熱器。在汽車空氣調節中，汽車內的蒸 發器用于冷卻，而電容器向環境中釋放熱量。液態 制冷劑刷新該電容器并流入膨脹閥，而該制冷循環 再次開始。

4   制冷劑

制冷劑的主要任務是在空調線路中傳遞熱量。早期 采用的是含氯氣徑（CFCs ，R12）等制冷劑。由于 這些制冷劑具有非常高的臭氧破壞潛勢（ODP）并 破壞臭氧層，因此它們已被禁用。目前常用的一種 制冷劑是R134a，這種制冷劑特別適用于汽車內等 所使用的移動制冷系統中。由于具有高全球增溫潛 勢（GWP）， R134a將于2017年被逐漸廢除使用

并根據2011年的歐盟法規由c02或1234yf等氣候友  好型制冷劑所取代。大型固定冷卻裝置中常用的是 ammonia（R717），其性能在制冷技術開始時已經 得到證明。

制冷劑應具有如下特性：

.低蒸發和冷凝壓力以避免機械構件超負荷

.高熱導率以實現*佳傳熱，高蒸發烙以實現*大 冷卻能力

.低臭氧破壞潛勢及全球增溫潛勢

.對人體和環境無危害

SensoTech已在內部實驗室測量了以下制冷劑： R22 、R32 、R125 、R134a 、R143a 、R290  、R407C 、 R410A 、R717 、R744 、R1233zd (E) 、R1234yf、CO2和丙炕

5  制冷機油

這些油主要用于壓縮機的潤滑、密封和冷卻。所采 用的各種類型的油如下：

.聚酷油 (POE)

.聚燎徑基 (PAG)

.聚a-燎徑 (PAO)

將油直接置于壓縮機內，油在壓縮機內循環。油應 通過若干密封件（圈）與制冷回路相分離。

由于存在少量泄露，油常進入冷卻劑中。由于空調 線路壓力較高，部分油也會被反壓入壓縮機。油的 前后流動提高了壓縮機的密封和潤滑性能。因此， 在再注入冷卻劑的過程中已存在少量油。

然而由于以下原因，冷卻劑中的油會降低空氣調節 過程的效率：

.蒸發器及冷凝器中傳熱不佳

.冷卻劑蒸發烙降低

.粘性增加造成壓縮機不良增溫

6   油濃度測量

冷卻劑中油含量的連續監測對分析提出了很高的要 求。 一方面,壓力高, CO2的壓力可高達150巴。

而另一方面,冷卻劑在環境壓力下為氣體,幾乎不 可能進行人工取樣和離線分析。

LiquiSonic®  傳感器屬于在線分析領域,在運行過程 中以極快的刷新速度連續直接測量溫度和壓力補償 油的濃度。傳感器直接安裝于主線。

測量原理基于可視為明確和可追溯物理量的聲速測 量值。為確定聲速,通過液體發送超聲波脈沖,且 時間測量可一直進行到該脈沖到達接收器。由于設 計原因超聲發射器和接收器的距離恒定,所以可計 算聲速。此外,還有兩個高精度鑰溫度探針測量液 體的溫度,并且有一個壓力變送器在電流為4-20

mA情況下提供壓力信號。

聲速、溫度和濃度之間的關系依據制冷劑的不同而有所不同。這種關系已通過數學方式針對大量制冷劑進行了詳細說明。而所產生的“產品數據集”已存儲于LiquiSonic®控制器中。

由于制冷劑應用通常包括影響聲速的劇烈壓力波動,所以需要測量技術。另外,與其他工藝液體相比,制冷劑的聲速非常低,并可低至 300m/s。這就對測量技術提出了特殊要求,而這一要求因LiquiSonic®傳感器的出色的高功率技術及精良設計而得到了滿足。