Het ontdooien

We hebben al onze waarnemingen gemaakt. Waarop wachten we nog om verder te gaan?

We wachten hier in de verdamper om alle fasen van het automatisch ontdooiproces te kunnen volgen.

Wat hebben we daarvoor nodig?

Aangezien onze installatie gestuurd wordt door een thermostaat waarvan de voeler zeer dicht bij de verdamper hangt moeten we gewoon wachten, tot daar de temperatuur bereikt wordt die de compressor doet afslaan.

Wat gaan we in afwachting doen?

Juffrouw Patricerf, geduld is een deugd!

Apropos geduld, wil ik jullie een klein verhaaltje vertellen. Dan gaat de tijd sneller voorbij.

… wachtend op het uitschakelen van de compressor.

 

Ik zou liever Monopoly spelen.

Of Mens-erger-je-niet!

Als je belieft Heren, mag ik jullie erop op wijzen dat jullie wetenschappers zijn!

Deze bemerkingen moeten onder ons blijven. Als dit bij onze collega’s bekent zou worden zou er met ons gespot worden.

Hoe gaat uw verhaal?

Hier komt het: ik ken een uitzonderlijke man uit Tunis, die zowaar niet meer de jongste was. Toen op een bepaald moment een voedsel rantsoen werd ingevoerd, heeft hij zonder een oog te verpinken, er de minderbegoeden toegesproken. Op een dag, toen een werknemer om loonsverhoging kwam vragen, maande hij hem aan nog wat geduld te hebben, en dit met de volgende argumentering: voor ongeveer 50 jaar kwam ik naar Tunis zonder ook maar een idee te hebben van wat ik zou gaan doen. Men stelde mij voor om wijnstokken te verbouwen. Toen ik echter vernam dat het drie jaar duurt vooraleer de wijnstokken vruchten dragen, bedankte in vriendelijk. Drie jaar leken mij veel te lang. Maar wil je nu eens wat weten: ik plantte olijfbomen! Raad nu eens hoelang het duurt eer hij olijven levert? - 15 jaar!

En wat bewijst dat?

Het bewijst dat men met toenemende ouderdom slimmer en geduldiger wordt. En men neemt ook meer tijd voor zich omdat er je niet veel meer jaren resten.

De compressor draait nog steeds.

In het snelstromende koelmiddel, dat ons omringt, is het voor ons uiterst moeilijk om op onze plek te blijven. Maar we moeten er ten alle prijze voor zorgen dat we bij het ontdooien aanwezig zijn. Wil je aub regelmatig druk en temperatuur blijven aflezen.

De compressor is zonet afgesabbeld.

Hoe stil is het plotseling! Waar is de stroom koelmiddeldamp waarin we zo-even nog zaten! Hij is tot volledige stilstand gekomen. Damp en vloeistof zijn van elkaar gescheiden. De vloeistof staat op de buiswanden in een dunne laag.

Hoe komt het dat er zo weinig vloeistof is? Het scheen mij dat de verdamper overstroomd was.

In het geheel niet. Wat wij een "directe expansie" noemen, noemt in Amerika "droge expansie". Een verdamper met "directe expansie" wordt, zoals we gezien hebben, door de koelvloeistof, die bij aanvang een mengeling van vloeistof en damp was, snel doorstroomd. Onderweg verdampt alle vloeistof. Bedenk hierbij dat er slecht 6 seconden beschikbaar zijn om de ganse condensor te doorstromen. Er moeten 38,6 kg R22 per uur door de verdamper getransporteerd worden om een warmte onttrekking van 1650 W te verkrijgen.

Zie berekeningen (7)

Is het juist dat men het toestel even goed langs boven als langs onder kan vullen?

Natuurlijk, dat blijkt uit de eenvoudige berekening.

Het is dus juist om te zeggen dat een verdamper met "directe expansie" die langs onder gevoed wordt, werkt zoals een natte verdamper?

Neen dat is niet juist. Als een verdamper langs boven of langs onder gevoed wordt, verandert dit niet de hoeveelheid warmte noch de tijd waarop deze warmte onttrokken wordt.

Om een natte verdamping te bekomen moet de vloeistof er langzaam doorstromen. Dat bereikt men, door de verdamperleidingen parallel te schakelen en met behulp van een verzamel tank waarin zich de gevormde damp kan verzamelen.

Hebben jullie interessante waarnemingen kunne maken?

Het is 10.10h. De compressor ligt stil. De temperatuur is -10°C, de druk 3,55 bar. Op onze kaart zien we dat we ons bij het punt D bevinden.

Intussen is het 10.13h, de temperatuur is nu -4°C en de druk 4,36 bar.

Vanwaar komt deze drukverhoging?

Zeer eenvoudig omdat de verdamper nog steeds door de lucht in de koelruimte opgewarmd wordt.

Het is 10.15h, temperatuur -1°C druk 4,82 bar.

De temperatuur en de druk stijgen! Noteer dit nauwkeurig! We gaan hiermee een zeer interessante grafiek opstellen.

Nu is het 10.18h en de temperatuur bedraagt 0°C bij een druk van 4,98 bar. We hebben het smeltpunt van ijs bereikt. Nu begint het ijs, dat zich op de verdamper bevindt, te smelten. 10.21h, nog steeds 0°C.

Horen jullie dat, stijgt de temperatuur niet meer?

Neen. Je weet dat het smelten van ijs bij een constante temperatuur van 0°C plaats vindt. Zolang het ijs niet allemaal ontdooid is blijft de temperatuur en de druk in de verdamper hetzelfde.

Steeds 0°C?

Ja, immers het is ondertussen 10.23h.

Poeh, dat duurt lang… Zoveel tijd verspeeld…

Waarom toch zo ongeduldig? Dit is geen tijdsverspilling: dit laat toe dat de compressor, de condensor en de elektromotor afkoelen.

10.26h, onveranderlijk 0°C.

De temperatuur in de koelruimte moet toch stijgen.

Daarvan is er hier niets te merken. Het ijs dat zich op de koelvinnen gevormd had, zorgt ervoor dat de temperatuur laag blijft en de lucht circuleert bij een andere dampspanning.

10.28h, temperatuur 0,5°C.

Nu is het ontdooien bijna beëindigd nietwaar?

Bijna.

10.29h, temperatuur 1,5°C.

Heb je bemerkt dat er ondertussen in het geheel geen vloeistof meer in de verdamper aanwezig is?

De kleine hoeveelheid vloeistof, die nog aanwezig was, is natuurlijk verdampt. Het ijs heeft immers een gedeelte van haar warmte afgestaan aan de vloeistof.

De olie bedekt nog steeds de wanden. De temperatuur een druk stijgen nu nog sneller!

Het ijs is ontdooid en geeft geen warmte af. Vergeet niet dat voor elke kg ijs er 335 kJ warmte nodig is om te smelten.

Hoeveel ijs kan er zich in een installatie van 1650W koelvermogen op de verdamper vast zetten?

Dat is onmogelijk te beantwoorden. De hoeveelheid ijs hangt af van een groot aantal factoren: de luchtvochtigheid, de verdamper temperatuur, het waterverlies van de produkten, de openingen van de deur enz… Desalniettemin kan in de zomer in een dergelijke installatie zich gemakkelijk 6 kg ijs afzetten op de verdamper.

Zie berekeningen (8)

Willen jullie weten waarom een automatische ontdooiing noodzakelijk is bij het gebruik van een lamellen verdamper? Goed!

1. De ijslaag isoleert en vermindert de capaciteit van de verdamper.

2. De capaciteit van de verdamper is afhankelijk van zijn oppervlakte. Wanneer er zich ijs opstapelt op de lamellen dan verkleint het oppervlak met zo’n 80-90%.

De capaciteit van de verdamper herleidt zich dus tot nul.

Ja, bijna, en de installatie koelt dan niet meer.

Kan men ook regelmatig ontdooien, door van tijd tot tijd de installatie stil te leggen?

Dat deed men in 1900, dat is achterhaald.

Ook dit gebeurt niet automatisch.

En het heeft nog een nadeel: de verdamper verliest bestendig aan capaciteit door de isolatie van de toenemende ijslaag als gevolg van de luchtvochtigheid.

Let op! Het is 10.30h, de temperatuur bedraagt -3°C en de druk 5,48 bar, de compressor is zojuist terug gestart.

+3°C was de temperatuur waarop de thermostaat werd ingesteld.

De compressor werkt niet zolang de temperatuur 0°C of lager is. Om zeker te zijn dat alle ijs gesmolten is kiest men een inschakel- temperatuur van +2°C of +3°C. In het algemeen kan men stellen dat de temperatuur 1°C onder de ruimte temperatuur wordt ingesteld.

Dus +3°C in een ruimte met +4°C.

(9)

Kan men niet automatisch ontdooien door een ruimte thermostaat te gebruiken?

Zeker niet. Men kan met een ruimte thermostaat geen bevredigende resultaten bereiken. Als men wil ontdooien moet men de temperatuur van de verdamper controleren, die, zoals gezegd hoger dan 0°C moet zijn. Dat gebeurt met een oppervlakte thermostaat of een pressostaat.

Beste vrienden, we hebben nu genoeg gediscuteerd. Van zodra de installatie terug op -10°C gekomen is, gaan we onze reis verder zetten. Onze volgende halte is de uitgang van de verdamper.

Opgelet, we registreren -10°C.

Heb jij de snelheid?

2,66m/s, dat komt overeen met 9,6 km/h.

Momentje, ik hoor iets, pssst…!

De buis vibreert zoals een trompet.

Wat een bellen!

Hoor toch, … dat is mijn hond. Hij is teruggekomen. Het arme dier is volledig nat!

Hoe kon dat gebeuren?

Dat is eenvoudig. Ook hij is ontdooid. De ijskegel waarin hij gevangen was, is gesmolten, en zo is de hond bevrijd geworden.

Nu we terug volledig zijn kunnen we verder. Vergeet niet dat men ons daarbuiten verwacht.

De stroming drijft ons verder.

Hoe verder we reizen des te minder bellen zich in de vloeistof bevinden. We zwemmen in een nevel van vloeistof en olie druppels.

Waar bevinden we ons nu?

Bij punt E: temperatuur -11°C, druk 3,43 bar, warmte-inhoud 380kJ/kg, 90%damp, 10% vloeistof.

We naderen de uitgang.

Waar zijn we nu?

Bij het punt F; juist aan de uitgang van de verdamper: temperatuur -11,5°C, druk 3.37 bar. Warmte-inhoud 401 kJ/kg, 100% damp, snelheid 4,58 m/s of 17 km/h.

Waarom is de temperatuur gedaald?

Omdat er een drukval in de verdamper heeft plaats gevonden.

Is deze op het einde groter?

Ja, omdat we in het begin een groter aandeel vloeistof en een kleinere snelheid hadden. Hoe meer vloeistof er verdampt, hoe groter de snelheid wordt en hoe groter de drukval. Hierdoor vermindert de druk op de vloeistof die dan bij een lagere temperatuur verdampt.

Nu is er geen vloeibaar koelmiddel meer. Het is allemaal in damp omgevormd. Ons expansieventiel is dus juist ingesteld.

En juist voor de benodigde belasting.

Kan je ons vertellen hoelang het precies geduurd heeft om door de 18 m lange verdamper te komen, indien we geen halte hadden gehouden?

Ja, precies 6,2 seconden, wat overeen komt met een gemiddelde snelheid van 2,89 m/s (10,4 km/h.

Zie wat er nu gebeurt. Rondom ons is er wat men droge verzadigde damp noemt. Dat is het punt F op onze kaart. Is geen vloeistof meer voor handen, en de damp heeft een temperatuur die bij de verdampingsdruk hoort.

Maar het lijkt alsof de omgeving terug vochtig wordt.

Dat klopt. Dat is weer de bijzondere nevel die uit de vloeistof stijgt.

Ik zal dat wat nader verklaren. Punt F is op onze kaart een vast punt dat het einde van de verdamping en het begin van de verzadigde damp aangeeft. Het komt echter niet overeen met een vaste plaats in de verdamper.

Het vergelijk is juist. Indien het expansie- ventiel exact voor de verdampercapaciteit was ingesteld, had men de uitgang van de verdamper als vast punt op de kaart. Dit is echter in de praktijk onmogelijk te bereiken.

De capaciteit van het expansieventiel hangt in grote mate af van de diameter van de doorlaat en van het drukverschil tussen in- en uitlaat.

De hoge en lage druk in de installatie!

En van de hoeveelheid opgeloste olie in de vloeistof.

In de veronderstelling dat we zoveel mogelijke factoren constant kunnen houden zal toch de druk sterk variëren tussen winter en zomer.

Er gebeurt dan het volgende: wanneer het expansieventiel opent, zendt het een straal vloeibaar koelmiddel in de verdamper. Deze straal gaat zover tot de aangebrachte meetvoeler van het ventiel aangesproken wordt. Gedurende de ganse tijd blijft het ventiel open.

De hoeveelheid vloeistof stijgt en het eindigt bij het moment dat de voeler het ventiel sluit. De compressor zuigt constant de damp aan die uit de vloeistof ontstaan is. De expansie neemt langzaam af.

Het niveau daalt.

De damp, die op dezelfde hoogt staat als de voeler oververhit zich ogenblikkelijk, maar de voeler zelf reageert later. Vooraleer hij actie onderneemt is een zekere "warmtetraagheid" doorslaggevend.

Is het verschil tussen eb en vloed in de verdamper groot?

Maak zelf jullie waarnemingen. In onze zorgvuldig afgeregelde installatie bedraagt het verschil zo wat 20 tot 30 cm bij de druk die er momenteel heerst.

Maar wat als ons expansieventiel een iets grotere doorlaat zou hebben?

Dan zal het verschil veel groter zijn, wat een slechte benutting van de verdamper en een bevriezen van de zuigleiding tot gevolg zal hebben.

Wat kan men daar tegen doen?

Men kiest een expansieventiel dat qua capaciteit optimaal overeenkomt met de verdamper capaciteit.

Maar je zei dat dit niet zo nauwkeurig kan…

Dan moet bij korte zuigleidingen een warmtewisselaar tussen de vloeistof en de zuigleiding gemonteerd worden.

En nu komen we in de zuigleiding.