Hlavní myšlenka
Expanzní ventil (lekce 14) sráží kapalné chladivo na nízký tlak a kompresor (L15) neustále odčerpává páru, takže celý výparník leží pod nízkým tlakem. Nízký tlak znamená, že chladivo vře při nízké teplotě — pro R-134a při cca 4 bar abs to je 10 °C; v mrazáku trubka vře při −28 °C. Od té chvíle je úkol prostý: každý vzduch teplejší než stěna výparníku jí předává teplo — a to teplo je přesně to, co živí var.
Var je klíčem. Dokud se kapalina mění v páru při konstantním tlaku, její teplota se nehne — veškeré přiváděné teplo jde do uvolnění molekul (skupenské teplo), ne do ohřívání čehokoli (srovnej L7). Stěna výparníku tedy leží přibitá na teplotě nasycení (P–T pravidla z L12), zatímco kolem ní proudí vzduch: teplý vzduch vstupuje při 27 °C v letní den, odevzdá citelné teplo a vystupuje třeba při 13 °C. A protože povrch výparníku je pod rosným bodem místnosti, kondenzuje i vlhkost — proto má každý výparník odpadní vaničku. Kaluž pod chladícím tělesem mrazicího boxu je klimatizace v akci.
Návrhové pravidlo palce: udržujte teplotní rozdíl (TD) mezi vzduchem v místnosti a vypařujícím se chladivem zhruba 8–12 K. Příliš malý a výparník nedokáže polknout dost tepla; příliš velký a systém se sám dusí (viz častá chyba). Ke konci výparníku zmizí poslední kapalina a pára se přehřeje o pár kelvinů — přesně to přehřátí z L6, které snímací nádobka expanzního ventilu čte jako „zásobuj mě přesně správně".
Výkon na straně vzduchu: Q = ṁ · cp · ΔT — kde Q je dodaný chladicí výkon (kW), ṁ hmotnostní průtok vzduchu (kg/s), cp měrná tepelná kapacita vzduchu ≈ 1,0 kJ/kg·K a ΔT pokles teploty vzduchu na výparníku (K).
Příklad z praxe
Mrazicí box restaurace drží −18 °C; jeho výparník vře s chladivem při −28 °C, takže TD = 10 K. Každý gram vlhkosti z infiltrujícího vzduchu námrzá přímo na lamely. Námraza je dvojnásobná daň: izoluje (teplo se špatně prodírá vrstvou ledu ke stěně) a zacpává mezery mezi lamelami (průtok vzduchu se hroutí). Výkon klesá, kompresor běží déle, teplota potravin stoupá. Systém proto led pravidelně roztává — elektrický nebo horkoplynové odmrazování zhruba každých šest hodin, s vyhřívanými odpadními vaničkami — a pak se vrací k chlazení. Mrazák, který nikdy neodmrazuje, je mrazák umírající slušně.
Častá chyba
„Studenější výparník = víc chlazení." Podražení požadované teploty snižuje vypařovací teplotu — ale řidší sací pára znamená, že kompresor přepravuje méně hmoty za sekundu (L15), takže výkon klesá, zatímco námraza roste s rozšiřujícím se TD a výparník dusí. Led na výparníku vypadá jako tvrdá práce; ve skutečnosti se systém dusí.