在制冷系统的实际运行工况里,空气作为典型的不凝性气体,这些混入的空气堪称制冷系统稳定运行的“隐形破坏者”,它们不仅会致使系统整体能效降低,增加能源的无谓消耗,还可能诱发一系列严重故障,诸如压缩机过热、排气压力异常等,进而对制冷系统的稳定运行和预期使用寿命造成严重影响。

混入空气的异常运行表征
压力表指针的非正常摆动
当制冷系统中有空气混入时,压力表指针会呈现出明显且具特征性的摆动现象,此为判断系统存在空气的直观表征之一。依据热力学原理,空气占据一定空间后,改变了系统内制冷剂的分布和压力平衡,使得高压侧压力显著高于正常值,低压侧压力也相对偏高。在系统运行状态方面,压缩机排气压力表指针的摆动幅度较正常情况更大,这一现象清晰地反映出系统内部压力处于不稳定状态,压力波动违背了正常运行的热力学规律。
制冷效果的显著劣化
制冷效果是衡量制冷系统运行性能的关键指标。系统混入空气后,制冷效果会发生显著变化。根据热力学中的制冷循环原理,空气作为不凝性气体,在冷凝器中无法像制冷剂那样发生相变冷凝,从而干扰了制冷剂的正常循环和热交换过程。使得空调制冷效果时好时坏,出风口温度波动较大,给用户的使用体验带来极大困扰。
排气温度的异常升高
空气作为不凝性气体,其热物理性质与制冷剂存在显著差异。在制冷系统中,空气不会像制冷剂那样在冷凝器中冷凝成液体。当空气混入制冷系统后,它会占据冷凝器的部分有效换热面积,根据热传递原理,这相当于在制冷剂与冷却介质(如空气或水)之间的热交换通道中设置了障碍,阻碍了热量的传递,通常比正常排气温度高出10 - 15℃甚至更多。长期处于高温运行状态会加速压缩机内部零件的磨损,同时还会使润滑油的性能发生劣化,降低其润滑和冷却效果,进一步加剧压缩机的磨损和损坏,缩短压缩机的使用寿命。
空气含量的判断方法
基于道尔顿分压定律的定量判断
道尔顿分压定律为定量分析制冷系统中不凝性气体含量提供了坚实的理论基础。根据该定律,在密闭容器内,总压力等于各个存在气体的分压力之和。在制冷系统中,可认为冷凝器和储液器内的压力等于制冷剂的冷凝压力与空气的压力之和。
基于此原理,可采用以下判断方法:当系统处于停机静止状态时,使用精密压力测量仪器测量冷凝器或储液器处的实际压力(即高压侧压力),并对照当前环境温度下该制冷剂对应的饱和冷凝压力。若两者之间存在明显差值,则说明系统中含有空气;差值越大,表明空气中不凝性气体的含量越多。这种方法具有科学性和直观性,能够实现对系统内空气含量的定量判断,为后续的空气排放操作提供准确依据。
实例分析:以某R22制冷系统为例,实测的冷凝压力为13.2kg/cm²表压,当时的环境气温为35℃。通过查阅《R22制冷剂的温度压力对照表》,可得知在温度为35℃时,该制冷剂对应的饱和压力为12.3kg/cm²表压。由于实测的冷凝压力13.2kg/cm²表压高于对应饱和压力12.3kg/cm²表压,根据上述判断方法,说明该系统中存在空气,且空气的压力含量为:13.2 - 12.3 = 0.9kg/cm²表压力。
如果制冷机组配备有空气分离器,应严格按照空气排放的操作规程进行操作。空气分离器能够利用不同气体的物理性质差异,将空气从制冷剂中分离出来,然后通过专门的排放通道将空气排出系统外,确保排放过程的安全性和有效性,避免制冷剂的损失。
对于小型制冷系统或未配备空气分离器的系统,应选择在气温最低时段、系统停机时间最长时进行空气排放操作。此时,系统内的压力较低,空气更容易聚集在系统的高处。因此,应在系统最高处的冷凝器排空点进行排放。
排放操作应分多次进行,以确保空气能够尽可能彻底地排出系统。在排放过程中,应小心缓慢地、适当地开启排空阀,避免急开或开启过大。这是因为过快的开启速度或过大的开启幅度可能会导致制冷剂被同时排出系统外,造成制冷剂的浪费和系统性能的下降。通过谨慎操作,可实现空气的有效排放,恢复制冷系统的正常运行性能。