Двухкаскадный или двухстадийный (короче два компрессора) ТН воздух-вода

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Местные холодильщики предлагают от двухстадийного сжатия отказаться в пользу двухкаскадного с использованием двух разных фреонов и промежуточным теплообменником.

Для себя решил сначала попробовать двухстадийную на R22, если терпения хватит то испытать и двухкаскадник (R410 (в нижнем) и R22 (в верхнем)

 

А чем им не нравится сдухстадийное сжатие? Понятно что там после первой стадии надо фреончик слегка охладить, иначе второму компрессору плохо будет.

 

Не знаю.

 

Схема агрегата. И собственно агрегат без испарителя и конденсатора.
Сейчас делаю измерительный конденсатор и что-нибудь на испаритель.

 

В принципе спаял и запустил.
Кипение нижнего (давление) -55.
На всасе нижнего компрессора (температура) -30.
В промежуточном ресивере -25.
Конденсация верхнего компрессора +25.
Ток большого компрессора (нижнего) 4,1А
Ток маленького (высокого) 3,1А.
Температура обоих компрессоров (корпус) около 80-90 градусов.

Похоже либо фреона маловато или ТРВ нижней ступени вставка (№3) маловата. Но буду наблюдать, может я гоню.
Испаритель из 12мм трубы длиной 15м весь в снегу, температура поверхности около -30 (по инфракрасному термометру).

Агрегат не взорвался , что радует. Работает спокойно.
Не могу решить какой нижний или верхний компрессор запускать первым.

Косяки:
Надо поменять конденсатор (50мкФ) на большом на 60 мкФ, как по паспорту. Кондиционерщик, что продал мне маленький компрессор, неправильно схему подключения нарисовал - не запускался компрессор, пришлось пересоединять, потом заработало.
Смотровые стекла все напрочь замерзают - трудновато смотреть однако польза от них все таки есть видно уровень фреона в ресивере и идет ли жидкарь в нижнюю секцию.
После первого пуска зашипело по всем гайкам ТРВ и капилярки на манометре - подтянул, но все равно потихоньку травит (из одной) - метрическая китайская вальцовка методом компенсации ошибок все таки не дает 100% качества.
Нашел один недопай на фильтре - когда паял торопился недогрел фильтр и он не пропаялся - пришлось перезалить фреон.
Испаритель лежит выше компрессора не нравиться мне это, может фреон неполностью его заполняет типа сухого испарителя получилось.

 

Итак некоторые замеры:

Вода залита в бак ГВС 80л. Правда "верх ногами", но не суть.
Утром обнаружил течь опять с гаек ТРВ - >.

Поставил конденсатор на 60 мкФ - ток стал больше значит при недогрузе компрессора емкость надо уменьшать. Поставил 20+25=45 мкФ, может маловато надо 50 мкФ опять попробовать.

Погонял немного агрегат до температуры воды +36 градусов, кипение -50...-60.

​

Притащил вентилятор из офиса и долил немного фреона. Купил типа ваттметра, вставляется в розетку - измеряет электрическую мощность надеюсь активную, а не все подряд.

Старт.
0 секунд. Вода +36, кипение -46, промежуточный ресивер -12, конденсация +42, ток нижнего 4.3А, ток верхнего 4.2А сумма 8.17А, ваттметр 1.75 кВт (сумма).
1мин 59 сек. Вода +37, кипен/ресив/конден -45/-11/+44. ток большого 4.3А, мощность потребляемая 1.79кВт.
4:15. Вода +38, -45/-11/+45, ток большого 4.25А, мощность 1.78кВт.

Еще добавил немного фреона.
6:31, вода +39, -45/-10/+46, ток большого 4,38А, мощность 1,84кВт.
8:32, вода +40, -43/-9/+47, ток большого 4,4А, мощность 1,88 кВт.
10:27, вода +41, -42/-9/+48, ток большого 4.5А, ток маленького 5.1А, мощность 1,94кВт.
12:25, вода +42, -44/-8/+49, ток большого 4.45А, ток маленького 5.3А, мощность 1.9кВт.
14:20, вода +43, -43/-8/+50, ток большого 4.34А, ток маленького, 5.2А, мощность 1,96кВт.
16:24, вода +44, -43/-8/+50 - остановил эксперимент.

​

Вывод в принципе греет воду.
т. к. вода в баке стоит и не циркулирует, то возникло подозрение, что ее температура разделилась. Бултыхнул воду несколько раз с перерывом в несколько минут. Равновесная температура установилась около +42 градусов, т. е в принципе имеется некоторое расслоение, но медная трубка в баке лежит по всему объему (нагнетание в низу, жидкарь выходит через верхние витки, т. е. сильнее греем внизу) поэтому особо сильно не должно разбегаться.

Кажись еще надо добавить фреона, первые витки от ТРВ в руках не удержишь отмораживает, а начиная где-то с середины уже можно подержать не сильно "кусается", в конце трубы только снег.

Когда стоит агрегат фреон куда-то уходит в ресивере фреон не видно.

 

Раскочегарил до +66 конденсации при кипении -40. Работает правда кушает 2,5 кВт, но воду до +60 нагрел. Можно сказать, что в принципе такие низкие температуры достижимы в домашних условиях из дешевых компрессоров. Теория двухстадийного сжатия работоспособна.

Теперь самое главное добраться до режима кипения -35...-30 и проверить в длительном режиме.

 

Теплоёмкость воды в интервале температур 39-44 °С постоянна и равна 4.179 кДж/ (кг*°С) плотность для простоты счёта принимаем за 1000 кг/м3 (чистая вода при 40 градС имеет плотность прибл 992, ошибка менее 1%). Теплопотерями бака пренебрегаем.

Получается что для нагревания 80 кг воды от +41 до +43 градС нужно закачать в неё

80 кг*2 градС*4,179=668,64 кДж энергии

которые были закачаны в этот объём (массу) воды за интервал времени 233 с (если время в таблице приведено в формате мм: сс).

Чтобы оценить развиваемую полезную тепловую мощность надо разделить совершённую устройством полезную работу на время совершения этой работы.

Время равно 233 с, Работа=668640 Дж

Мощность=2869,69957 Ватт.

СОР=1,464132143. Чуда нет.
Полагаю что достигнут тот предел, ниже которого дешевле и надёжнее греть электричеством напрямую, тем более что длительность таких холодов по статистике невысока.

Выходом может стать переливный (скваженный) ТН. aparat2 расходует 200 Ватт на насос и имеет тёплую грунтовую воду и замечательный СОР.

С уважением.

 

Ето пока нет. А годика через два нам "турбинку" дадут и другие
фреончики с ними сможем пользовать и без масла в системе...
А Руслану решпект и уважуха за пытливость ума...

 

Дело в том что есть фундаментальные возможности и фундаментальные же ограничения, которые от насосов, смазок и хладагента (реального) уже не зависят. Эти ограничения налагает физика.

 

А почему я не смогу с 5-10-15 м2 при -30 и протоке воздуха дцать метров забрать свои кВты?
Всё ужо есть, а нам остаёться ждать когда дойдёт до нас грешных...

 

Ну как сказать.
Одностадийные холодильные компрессоры при кипении -40..-45 дают КОП (тепловой) 1.2..-1.3. - сколько они стоят даже не спрашивал. В холодильном магазине сказали что заставить низкотемпературный компрессор Moneroup (MT) кипеть ниже -25..-30 не удается, -25 как бы предел.

Компрессор способный при -45 конденсировать +66 еще поискать надо. Немного самопиара.

Спасибо за расчеты, но в них есть погрешность.
Два компрессора в сумме весят около 50-60 кг, т. е. чтобы нагреть столько железа нужно примерно 0.3..0.4 кВт*час энергии. Получается что если ТН находиться на улице то в течении от 30 мин 1 часа часть тепла теряется на прогрев компрессора, это я не считаю потерь от нагрева воздуха от компрессора. Отсюда правило, если ТН на улице включать его надо как минимум на 1 час иначе пострадает КОП. Это кстати не учитываю и забывают.

Теперь если все пойдет как задумано, то при кипении -45 мы получим КОП около 1.5..1.7. А при кипении -30 около 1.8...2. Если снизим конденсацию до +35..+40 то КОП еще подрастет.

Если воды нет или землю бурить нельзя то как?

Некоторые выводы:
Высокотемпературный кондейный компрессор в принципе работоспособен в нижней ступени, но его КПД по моим прикидкам упал до 0.3...0.4 при кипении -45, а родной КПД 0.6...0.7 при кипении +7.Причина такой фигни в том, что мощность электродвигателя компрессора слишком большая и он находятся на 1/3 нагрузки, что портит КПД.
Еще одна неприятность высокотемпературных компрессоров это потери давления на всасе при таких низких давлениях.
Думаю этот агрегат поставить не на ГВС, а на ГВС+отопление. ГВС будет предконденсатором, а отопление конденсатором иначе за 1 час 80л воды перегреются, для такого агрегата нужно около 1 куб. м. воды чтобы КОП зимой не страдал из-за прогрева компрессоров или его надо постоянно гонять на отоплении.
Кроме этого есть еще некоторые мелочи которые нужно переделать, просто до эксперимента не все было известно.

Но все равно сама по себе двухстадийная схема лучше одностадийной, даже с такими убогими компрессорами. А еще круче я думаю будет двухкаскадная схема в этом случае можно еще повысит КОП если правильно поиграться с фреонами.

 

Теплоёмкость самих компрессоров я в расчёт не брал. Вспоминают ли о ней когда считают паспортные режимы их работы?

Вода может быть глубже, для её добычи потребуется киловатт энергии, но в случае глубокого холода эта трата может быть выгоднее, КМК.

 

Паспортные режимы точно подсчитаны с наилучшей точки зрения для ТН на прогретых компрессорах, а для холодильных агрегатов лучше на непрогретых - .

Сегодня выипся, но целый день с 11:50 до 16:40 гонял агрегат на проточной воде. Агрегат выжил несмотря на мои издевательства.

Первая серия.
запущен агрегат в 11:50
ТРВ понизил перегрев на 1/2 оборота (я думаю 2-4 градуса уменьшился перегрев). работать стал как-то получше.
Вода поток 18 литров за 4 мин 50 сек. Вода в бочку поступает +12.5 градусов. Выходит +24.6. Такой режим держался пару часов, так что компрессоры прогрелись. Агрегат кушал 1,96 кВт кипение -39 градусов. конденсация +36, жидкарь на выходе +33. Ток большого 5,65 А, ток маленького 4.0 А. температура большого +72 градуса, температура маленького +70. Всас большого -34, всас маленького +4, в промежуточном ресивере 0 градусов.

далее поток остановил и измерил нагрев только бака.
0:0 темпратура бака +26.7 (конд +38) 2.03 кВт
4:42 +29 (кнд +40) 2.05 кВт.
9:11 +32 (+43) 2.09 кВт, ток б. 5.6А ток м. 4.45А
10:46 +33 конден +44 потребл 2.1 кВт.
...
...
19:56 +39 конден +48, 2.18 кВт.
27:0 +43 (кипение -38, пром +3, конден +52) 2.26 кВт.
добавлен фреон.

34:04 +48 (кипен -36, пром+6, конд +58) 2.5 кВт. Ток. б. 6А, ток м. 6А
...
...
38:42 +51 конден +60 кипен -37 потребл 2.58 кВт.
41:30 +53 (кипен -37, конден +62) 2.64кВт, ток. б. 6А, ток. м. 6.5А.

в 14:30 отключил агрегат.

спустя 30 мин вторая серия.

еще добавил фреон может многовато уже оба докипателя во льду.

на проток 18л за 3 мин 40 сек. вода на выходе 23.3..23.6, вода на входе +12.5. потребление 1.93кВт.
режим кипение -40, промежут -9, конденсац +38. температура обоих компрессоров около 70-80 градусов.
проработал до 16:40.

Попробуем собрать КОП:
1. 18/(4*60+50)=0.062 0.062*4170*(24.6-12.5)=3128 Вт, кушаем 1.95 кВт, тепловой КОП=1.6 при -39 и конден. +36.
2. 18/(3*60+40)=0.082 0.082*4170*(23.3-12.5)=3693 Вт кушаем 1.93кВт, тепловой КОП=1.91 при -40 и конден +38.

нагрев без потока на 4 градуса с +49 (конд+59) 36:04 до +53 (конден +62) 41:30 за 5 мин 24 сек.
80*4170*4/(5*60+24)=4.12 кВт потребляем от 2.5 кВт до 2.6 кВт. тепловой КОП=1.585

Вспомним про Зубадан.

Конечно осторожно, но кажись два китайца сделали японский Зубадан по КОП и по режиму.

В ходе экспериментов начали вылазить грабли. Течет фреон через шредеры и гайку ТРВ - забодало.
Надо было шредеры по короче припаять трясутся сильно от вибрации того и гляди отвалятся.
Не удается в испаритель подать жидкарь без газа - булькает и газ пролетает вместе с жидкарем - не знаю какой-то дополнительный отделитель надо.
Не вижу что с конденсатора то ли жидкость то ли с газом.
Никак не могу дойти до -30 кипения не хватает офисных вентиляторов - ужас но кажись придется использовать тепловую пушку
По ходу компрессоры покушали жидкого фреона при издевательствах - обливал испаритель водой и попал на баллоны ТРВ - кошмар.

 

Думаю что не долго жить этому ёжику осталось.