Принцип работы трв холодильной установки: принцип работы ТРВ, характеристики и виды

Содержание

принцип работы ТРВ, характеристики и виды

В системах отопления и кондиционирования, работающих в переменных условиях окружающей среды, совершенно необходима регулировка мощности действующей установки. Это позволяет поддерживать требуемую температуру и экономить расход энергии при ее работе. В автоматическом режиме с этой задачей справляется терморегулирующий вентиль. Он контролирует поток рабочей среды, реагируя на внешние изменения температуры.

Внешний вид терморегулирующего устройства в системе охлаждения

Конструкция и принцип работы

В холодильных установках и кондиционерах используется замкнутый контур, по которому циркулирует хладагент, меняя свое агрегатное состояние в испарителе. В системах отопления нагрев осуществляется при перекачке горячей жидкости к термоэлементам. Несмотря на разработку различных альтернативных способов охлаждения и нагрева, подобная схема работы является основной.

При небольшой мощности устройства не требуется постоянная подстройка под внешние изменения. В маломощных системах охлаждения роль регулятора выполняет дроссель из капиллярной трубки. Его работа не зависит от производительности испарителей и не способен менять уровень хладагента в контуре.

В отопительных контурах устанавливаются ручные регуляторы. В них изменение потока горячей жидкости осуществляется поворотом рукоятки, опускающей или поднимающей ограничительный шток.

Устройство ручного вентиля отопления

В системах, где требуется постоянная подстройка под изменяющиеся внешние условия, регулировка мощности охлаждения или нагрева осуществляется изменением величины потока рабочей среды.

Основным регулятором силы потока является ТРВ, что означает терморегулирующий вентиль. Это устройство прямого действия. Для его работы не требуется поступление внешней энергии. Вентиль реагирует на перегрев паров, выходящих из испарителя. А он, в свою очередь, зависит от нагрузки на охладительную систему.

Дополнительным преимуществом применения терморегулирующих вентилей является некритичность системы к точному количеству заполняющего хладагента.

Внутреннее устройство регулятора показано на рисунке.

Классический терморегулирующий вентиль для систем охлаждения

Основными элементами ТРВ являются:

  • мембрана или диафрагма, управляющая движением запорного штока;
  • капиллярная трубка с термобаллоном, передающая устройству изменения температуры паров на выходе из испарителя,
  • регулирующая пружина для настройки уровня установки,
  • входной и выходной штуцера.

Совокупность диафрагмы, термобаллона и капиллярной трубки называют термоэлементом. Именно он воспринимает окружающую температуру и осуществляет регулирование подачи хладагента.

Принцип работы вентиля заключается в движении мембраны под действием трех сил:

  • давление среды из термобаллона,
  • уравнивающее давление испарителя,
  • воздействие пружинного механизма.

После достижения равновесия между этими тремя силовыми составляющими диафрагма устанавливает требуемую величину потока хладагента.

Давление термобаллона = уравнивающее давление + давление пружины на мембрану.

При изменении температуры и возрастании тепловой нагрузки в испарителе увеличивается нагрев термобаллона и давление заполняющей его жидкости. Через капиллярную трубку оно передается диафрагме, в результате чего происходит открывание вентиля и увеличение подачи хладагента в испаритель.

По схожему принципу устроен и термостатический клапан радиатора отопления.

Терморегулятор для отопительных систем

В нем роль термобаллона выполняет чувствительный элемент (поплавок), расположенной в полости, заполненной жидкостью или газом. При изменении температуры происходит уменьшение или увеличение объема среды. В результате поплавок меняет свое положение, сдвигая шток, который изменяет проходное сечение клапана.

Наиболее чувствительными считаются термоэлементы, заполненные газом. Они реагируют на температурные изменения быстрее, чем жидкостные. Но и стоят они дороже.

Характеристики и виды терморегулирующих вентилей

При выборе устройства необходимо обращать внимание на следующие параметры:

  • Максимальная температура, при которой способен работать вентиль. Она может достигать 200 °С.
  • Давление рабочей среды. Обычно находится в диапазоне 16 – 40 бар.
  • Материал изготовления. Корпус делается из бронзы или латуни. Но лучшими антикоррозионными свойствами обладают вентили из нержавеющей стали.
  • Производительность ТРВ. Это максимальный поток, пропускаемый полностью открытым вентилем. Она должна соответствовать мощности холодильной установки.
  • Диаметр входного и выходного штуцеров должен соответствовать трубопроводам всей регулируемой системы.

Терморегулирующие вентили для охлаждения и кондиционирования различаются по виду подачи уравнивающего давления из испарителя.

Внутреннее уравнивание

Передача давления под нижний край диафрагмы происходит через проточенные зазоры вокруг штока. Этот тип вентилей используется только для однозаходных испарителей, имеющих малое гидравлическое сопротивление.

Давление хладагента на мембрану осуществляется перед его подачей в испаритель.

Внешнее уравнивание

В более совершенной системе регулирования уравнивающее давление поступает в вентиль непосредственно с выхода испарителя. Для подвода этого давления в корпусе предусмотрена дополнительная входная трубка, обеспечивающая поступление хладагента от испарителя под мембрану термоэлемента. При этом поддиафрагменная полость изолируется отдельным уплотнением от выходного давления клапана.

Схема подвода давления к термоэлементу при внешнем уравнивании

Такие регуляторы применимы для работы при любых способах охлаждения и на разных типах хладагента. Но их нельзя использовать по схеме с внутренним уравниванием. Трубка под уравнивание обязательно должна соединяться с выходом испарителя. Заглушать ее нельзя.

Способы присоединения вентилей к трубам системы:

  • с помощью резьбового соединения;
  • через фланец;
  • неразъемное сварное соединение.

Терморегулирующие вентили систем отопления различаются по форме в зависимости от их расположения на трубе. Прямые или осевые врезаются в ровный участок трубопровода. Угловые варианты устанавливаются в местах изгиба трубы и меняют направления движения жидкости.

Угловой термостатический вентиль с воздухоотводчиком

Особенности монтажа

Установку терморегулирующих вентилей для отопления и кондиционирования следует рассматривать отдельно, поскольку требования и рекомендации в этих случаях отличаются.

Установка в систему кондиционирования

Общий вид включения терморегулирующего устройства в схему трубопровода для холодильных установок показан на рисунке.

Типовая схема установки ТРВ в систему охлаждения

При монтаже необходимо соблюдать следующие правила:

  • Вентиль устанавливается на магистраль в непосредственной близости от испарителя. Часть корпуса с диафрагмой должна располагаться вертикально.
  • Место установки термобаллона – максимально близко к выходу испарителя. Но устанавливать его следует только на горизонтальном участке трубопровода. Расположение баллона на вертикальной трубе приведет к сбоям в работе терморегулятора, особенно в момент запуска кондиционера.
  • Термобаллон должен плотно прилегать к выходному трубопроводу испарителя. Расположение – только сверху трубы, устанавливать термобаллон под трубой или сбоку недопустимо.
  • Закрепление на трубе должно проводиться специальным хомутом, входящим в комплект терморегулируемого вентиля. Другие способы не обеспечивают надежного контакта, что в итоге приводит к искажению давления, передаваемого на термоэлемент вентиля.
  • Для устройств с внешним уравниванием давления обязательно подключение уравнивающего патрубка к выходу испарителя. Отвод должен осуществляться с верхней части выходной трубы на расстоянии не менее 100 мм от термобаллона и на таком же расстоянии от петли маслоподъема.

Если нет возможности установить термобаллон на горизонтальном участке трубопровода, то допускается его крепление на вертикальной трубе. Но направление хладагента должно быть сверху вниз, а баллон закреплен капиллярной трубкой вверх.

Установка терморегулирующего вентиля в отопительных магистралях

Основным элементом централизованной системы является тепловой радиатор или конвектор. Наиболее удобно регулировать величину потока горячей жидкости в каждом устройстве отдельно.

Схема подключения терморегулирующих вентилей в системе отопления

Для надежной регулировки теплопотока на каждый радиатор устанавливаются два устройства – на входе и выходе. В однотрубных системах, где движение рабочей среды по элементам последовательное, необходима установка байпасов. Это обводные трубки, обеспечивающие функционирование магистрали в случае перекрытия или засорения одного из радиаторов.

Возможные ошибки монтажа и неисправности

Основные проблемы в работе ТРВ возникают из-за неправильного места установки самого вентиля или термобаллона. На точность регулировки могут влиять и малозначительные факторы при закреплении элементов устройства.

Возможные ошибки при монтаже ТРВ для холодильной установки

Одной из распространенных проблем является неточная передача термобаллоном требуемого давления на термоэлемент. Причиной этого может быть его плохой контакт с выходным трубопроводом испарителя. Место установки должно быть тщательно зачищено и покрыто теплопроводной пастой. Нельзя располагать термобаллон на сварных швах, соединяющих трубы.

Сам датчик должен быть изолирован, чтобы окружающий воздух не влиял на его температуру.

Полный выход терморегулирующего вентиля зачастую происходит из-за применения моделей с внутренними элементами из пластика.

принцип работы, типы, устройство и правила выбора

Устройство для регулирования потока горячего или холодного воздуха называется терморегулирующим вентилем (ТРВ). Применяется в современных системах отопления и кондиционирования воздуха. Это точный прибор для регулирования температуры в помещении либо контролируя степень нагрева, либо охлаждения воздуха.

трв

Применение ТРВ

Вентиль для терморегуляции в отопительных системах и в системах кондиционирования создает баланс температуры в помещении. Охлаждение и нагревание воздуха — это всегда теплообмен между внешней средой и теплоносителем или охлаждающим агентом. Чтобы обмен был сбалансированным, вентиль автоматически регулирует поток нагретого или холодного воздуха.

Как работает ТРВ для отопления

Воздух в любом помещении может нагреваться не только за счет отопительной системы, но и от других источников тепла, не связанных с отоплением, например, от солнечных лучей из оконных проемов.

Устройство позволяет контролировать уровень нагревания воздуха, сохраняя комфортную температуру, и даже способен отсоединять отдельные батареи от тепловой магистрали.

Обратите внимание! Установка вентиля для терморегуляции автоматически создает сбалансированный температурный режим, позволяя экономить примерно в четыре раза затраты на отопление, за счет реагирования на изменение температуры окружающей среды, автоматически сокращая подачу тепла при ее повышении.

Функция ТРВ в кондиционерах

Чтобы разобраться, как работает устройство, необходимо определиться в понятии «система кондиционирования».

Как и всякая система, она состоит из взаимосвязанных элементов, которые обеспечивают процесс охлаждения температуры воздуха в помещении:

  • Компрессор, который обеспечивает циркуляцию охлаждающего элемента. Из испарителя хладагент всасывает пары охлажденного воздуха под низким давлением и повышает их температуру, сжимая и повышая давление.
  • Конденсатор, где эти пары преобразуются в жидкость за счет отвода тепла в воду или атмосферу.
  • Устройство расширительное. Жидкость под высоким давлением переходит в двухфазное состояние (жидкость с низким давлением и пар) при попадании в расширитель.
  • Испаритель, элемент системы, где смесь снова превращается в пар.
  • Соединительный трубопровод, через который происходит охлаждение и парообразование в результате отвода тепла.

В бытовых условиях часто роль регулятора выполняет расширительная капиллярная трубка (дроссель), работающая за счет гидравлического сопротивления. Этот расширитель не требует настройки и вполне справляется с охлаждением хладагента в системах небольшой мощности: бытовых холодильниках, кондиционерах, морозильных камерах и прилавках. В дросселях уровень фреона (охлаждающего газа) остается неизменным, независимо от того, какова производительность системы, поскольку трубка не может пропустить больше хладона, не позволяет ее внутренний диаметр, поэтому их использования ограничивается приборами, где уровень мощности рассчитан специально и никак не меняется при изменении внешних условий.

Для контроля в момент появления меняющихся условий отвечает терморегулирующий вентиль (ТРВ), который регулирует количество хладагента.

Устройство и действие ТРВ

Через капиллярную трубку из термобаллона передается давление на диафрагму, которая в свою очередь запускает в действие запорный элемент, т.е закрывает или открывает клапан, пропуская хладагент в расширитель.

Пружина для регулирования уровня перегрева находится под запирающим элементом. Сила давления этой пружины изменяется за счет клапанов с внешним типом регулирования.

конструкция вентиля

Давление в термобаллоне воздействует на диафрагму, вынуждая клапан открыться, а давление на пружину и уравнивающее давление, действуют в обратном направлении, заставляя клапан закрыться.

Если работа клапана проходит в нормальном режиме, действует следующая формула:

P1 = P2 + P3

  • где P1 — давление в термобаллоне,
  • P2 — уравнивающее давление в испарителе,
  • P3 — давление на пружинный механизм.

В идеале, температура в термобаллоне должна находится в прямом соответствии с температурой хладагента: при увеличении перегрева на выходе (т.е когда возрастает разница между температурой кипения и температурой хладагента), количество охладителя увеличивается, если перегрев снижается, его объем уменьшается. Таким образом, прибор регулирует объем хладагента в испарителе.

Обратите внимание! Вентиль не требует особой точности заправки хладагентом в отличие от других расширителей, поскольку его основная функция дозировать количество его объема.

Типы уравнивателя

Изменение давления зависит от того, как происходит работа выравнивающего устройства. Существует два типа уравнителя:

  1. При ТРВ с внутренним типом устройства выравнивания давление происходит под диафрагму через зазоры или специальный проток на входе в испаритель. Используется в приборах с одним заходом, при допустимых перепадах давления, соответствующих изменению температуры на 20 F.
  2. Наружное выравнивание достигается благодаря тому, что подача давления происходит через трубку под диафрагму, полость под которой закрывается клапаном с уплотнителем. Может применяться в любых хладообразующих системах.

Это важно! Выход для наружного уравнивания ТРВ должен быть соединен с выходом из испарителя, заглушать его недопустимо.

Выбор терморегулирующего вентиля

Выбирая устройство, нужно обращать внимание на следующие параметры:

  • температура, при которой происходит испарение;
  • разность значений давления конденсации (или перехода газа в жидкость) и испарения с исключением потерь, т.е значения давления в самом распределителе и в патрубках, а также давления в трубопроводе и в его различных элементах (клапанах, вентиле и т.д).

Устройство холодильной машины | Техническая библиотека ПромВентХолод

Охлаждение различных объектов – продуктов питания, воды, других жидкостей, воздуха, технических газов и др. до температур ниже температуры окружающей среды происходит с помощью холодильных машин различных типов. Холодильная машина по большому счету не производит холод, она является лишь своеобразным насосом, который переносит теплоту от менее нагретых тел к более нагретым. Основан же процесс охлаждения на постоянном повторении т.н. обратного термодинамического или другими словами холодильного цикла. В самом распространенном парокомпрессионном холодильном цикле перенос теплоты происходит при фазовых превращениях хладагента – его испарении (кипении) и конденсации за счет потребления подведенной извне энергии. 

Устройство холодильного контура.png

Основными элементами холодильной машины, с помощью которых реализуется ее рабочий цикл, являются:

  • компрессор – элемент холодильного цикла, обеспечивающий повышение давления хладагента и его циркуляцию в контуре холодильной машины;

  • дросселирующее устройство (капиллярная трубка, терморегулирующий вентиль) служит регулирования количества хладагента, попадающего в испаритель в зависимости от перегрева на испарителе.

  • испаритель (охладитель) – теплообменник, в котором происходит кипение хладагента (с поглощением тепла) и непосредственно сам процесс охлаждения;

  • конденсатор – теплообменник, в котором в результате фазового перехода хладагента из газообразного состояния в жидкое, отведенная теплота сбрасывается в окружающую среду.

Устройство холодильного контура.png

При этом необходимо наличие в холодильной машине других вспомогательных элементов, – электромагнитные (соленоидные) вентили, контрольно-измерительные приборы, смотровые стекла, фильтры-осушители и т.д. Все элементы соединены между собой в герметичный внутренний контур с помощью трубопроводов с теплоизоляцией. Контур холодильной машины заполняется хладагентом в необходимом количестве. Основной энергетической характеристикой холодильной машины является холодильный коэффициент, который определяется отношением количества тепла, отведенного от охлаждаемого источника, к затраченной энергии.

Холодильные машины в зависимости от принципов работы и применяемого хладагента бывают нескольких типов. Наиболее распространенные парокомпрессионные, пароэжекторные, абсорбционные, воздушные и термоэлектрические.

Хладагент

Баллоны с фреоном

Хладагент – рабочее вещество холодильного цикла, основной характеристикой которого является низкая температура кипения. В качестве хладагентов чаще всего применяют различные углеводородные соединения, которые могут содержать атомы хлора, фтора или брома. Также хладагентом могут быть аммиак, углекислый газ, пропан и т.д. Реже в качестве хладагента применяют воздух. Всего известно около сотни типов хладагентов, но изготавливается промышленным способом и широко применяется в холодильной, криогенной технике, кондиционировании воздуха и других отраслях всего около 40. Это R12, R22, R134A, R407C, R404A, R410A, R717, R507 и другие. Основная область применения хладагентов – это холодильная и химическая промышленность. Кроме того, некоторые фреоны используют в качестве пропеллентов при производстве различной продукции в аэрозольной упаковке; вспенивателей при производстве полиуретановых и теплоизолирующих изделий; растворителей; а также в качестве веществ, тормозящих реакцию горения, для систем пожаротушения различных объектов повышенной опасности – тепловых и атомных электростанций, гражданских морских судов, боевых кораблей и подводных лодок.

Терморегулирующий вентиль (ТРВ)

ТРВ принцип работы

Терморегулирующий вентиль (ТРВ) – один из основных компонентов холодильных машин, известен как наиболее распространенный элемент для дросселирования и точного регулирования подачи хладагента в испаритель. ТРВ использует в качестве регулятора расхода хладагента клапан игольчатого типа, примыкающий к основанию тарельчатой формы. Количество и расход хладагента определяется проходным сечением ТРВ и зависит от температуры на выходе из испарителя. При изменении температуры хладагента на выходе из испарителя, давление внутри этой системы меняется. При изменении давления меняется проходное сечение ТРВ и, соответственно, меняется расход хладагента. 

Термосистема заполнена на заводе-изготовителе точно определенным количеством того же хладагента, который является рабочим веществом данной холодильной машины. Задача ТРВ – дросселирование и регулирование расхода хладагента на входе в испаритель таким образом, чтобы в нем наиболее эффективно проходил процесс охлаждения. При этом хладагент должен полностью перейти в парообразное состояние. Это необходимо для надежной работы компрессора и исключения его работы т.н. «влажным» ходом (т.е. сжатие жидкости). Термобаллон крепится на трубопровод между испарителем и компрессором, причем в месте крепления необходимо обеспечить надежный термический контакт и теплоизоляцию от воздействия температуры окружающей среды. Последние 15-20 лет в холодильной технике стали получать широкое распространение электронные ТРВ. Они отличаются тем, что у них отсутствует выносная термосистема, а ее роль играет терморезистор, закрепленный на трубопроводе за испарителем, связанный кабелем с микропроцессорным контролером, который в свою очередь управляет электронным ТРВ и вообще всеми рабочими процессами холодильной машины.

Соленоидный вентиль

Соленоидный вентиль

Соленоидный вентиль служит для двухпозиционного регулирования («открыто-закрыто») подачи хладагента в испаритель холодильной машины либо для открытия-закрытия от внешнего сигнала определенных участков трубопроводов. При отсутствии питания на катушке тарелка клапана под воздействием специальной пружины удерживает соленоидный вентиль закрытым. При подаче питания сердечник электромагнита, соединенный  штоком с тарелкой, преодолевает усилие пружины, втягивается в катушку, тем самым приподнимая тарелку и открывая проходное сечение вентиля для подачи хладагента.

Смотровое стекло

Смотровое стекло

Смотровое стекло в холодильной машине предназначено для определения:

  1. состояния хладагента;

  2. наличие влаги в хладагенте, которое определяется цветом индикатора.

Отправить запрос

Смотровое стекло обычно монтируют в трубопроводе на выходе из накопительного ресивера. Конструктивно смотровое стекло представляет собой металлический герметичный корпус с окном из прозрачного стекла. Если при работе холодильной машины в окне наблюдается поток жидкости с отдельными пузырями парообразного хладагента, то это может свидетельствовать о недостаточной заправке или других неисправностях в ее функционировании. Может устанавливаться и второе смотровое стекло на другом конце указанного выше трубопровода, в непосредственной близости от регулятора расхода, которым может быть соленоидный вентиль, ТРВ или капиллярная трубка. Цвет индикатора показывает наличие или отсутствие влаги в холодильном контуре.

Фильтр-осушитель

Фильтр-осушитель

Фильтр-осушитель или цеолитовый патрон еще один важный элемент контура холодильных машин. Он необходим для удаления влаги и механических загрязнений из хладагента, тем самым защищая от засорения ТРВ. Обычно он монтируется с помощью паяных или штуцерных соединений непосредственно в трубопровод между конденсатором и ТРВ (соленоидным вентилем, капиллярной трубкой). Чаще всего конструктивно представляет собой отрезок медной трубы диаметром 16…30 и длиной 90…170 мм, закатанный с обеих сторон и с присоединительными патрубками. Внутри по краям установлены две металлические фильтрующие сетки, между которыми расположен гранулированный (1,5…3,0 мм) адсорбент, обычно это синтетический цеолит. Это т.н. разовый фильтр-осушитель, но существуют многоразовые конструкции фильтров с разборным корпусом и резьбовыми трубопроводными соединениями, требующими только время от времени замены внутреннего цеолитового картриджа. Замена разового фильтра- осушителя или картриджа необходима после каждого вскрытия внутреннего контура холодильной машины. Существуют одно-направленные фильтры, предназначенные для работы в системах «только холод» и дву-направленные, используемые в агрегатах «тепло-холод».

Ресивер

Ресивер фреоновый

Ресивер – герметичный цилиндрический накопительный бак различной емкости, изготовленный из стального листа, и служащий для сбора жидкого хладагента и его равномерной подачи к регулятору расхода (ТРВ, капиллярная трубка) и в испаритель. Существуют ресиверы как вертикального, так и горизонтального типа. Различают линейные, дренажные, циркуляционные и защитные ресиверы. Линейный ресивер устанавливается с помощью паяных соединений в трубопровод между конденсатором и ТРВ и выполняет следующие функции:

  • обеспечивает непрерывную и бесперебойную работу холодильной машины при различных тепловых нагрузках;

  • является гидравлическим затвором, препятствующим попаданию пара хладагента в ТРВ;

  • выполняет функцию масло- и воздухоотделителя;

  • освобождает трубы конденсатора от жидкого хладагента.

Дренажные ресиверы служат для сбора и хранение всего количества заправленного хладагента на время ремонтных и сервисных работ, связанных с разгерметизацией внутреннего контура холодильной машины. 

Циркуляционные ресиверы применяют в насосно-циркуляционных схемах подачи жидкого хладагента в испаритель для обеспечения непрерывной работы насоса и монтируют в трубопровод после испарителя в точку с самой низкой отметкой по высоте для свободного слива в него жидкости.

Защитные ресиверы предназначены для безнасосных схем подачи фреона в испаритель, их устанавливают совместно с отделителями жидкости во всасывающий трубопровод между испарителем и компрессором. Они служат для защиты компрессора от возможной работы «влажным» ходом.

Регулятор давления

Регулятор давления

Регулятор давления – автоматически управляемый регулирующий клапан, применяемый для снижения либо поддержания давления хладагента путем изменения гидравлического сопротивления потоку проходящего через него жидкого хладагента. Конструктивно состоит из трех основных элементов: регулирующего клапана, его исполнительного механизма и измерительного элемента. Исполнительный механизм непосредственно воздействует на тарелку клапана, изменяя или закрывая проходное сечение. Измерительный элемент сравнивает текущее и заданное значение давления хладагента и формирует управляющий сигнал для исполнительного механизма регулирующего клапана. В холодильной технике существуют регуляторы низкого давления, чаще называемые прессостатами. Они управляют давлением кипения в испарителе, их устанавливают во всасывающий трубопровод за испарителем. Регуляторы высокого давления называют маноконтроллерами. Их чаще всего применяют в холодильных машинах с воздушным охлаждением конденсатора для поддержания минимально необходимого давления конденсации при понижении температуры наружного воздуха в переходный и холодный период года, обеспечивая тем самым т.н. зимнее регулирование. Маноконтроллер устанавливают в нагнетательный трубопровод между компрессором и конденсатором.

Отправить запрос

Специалисты рекомендуют

Вернуться

Функции ТРВ автокондиционера и его принцип работы.

       Клапан ТРВ производит регулировку поступающего в испаритель количества хладагента-фреона. Расширительный клапан является своего рода дросселем переменного сечения. Устанавливается  Клапан ТРВ после фильтра осушителя и перед испарителем  на впускном патрубке. Функция расширительного клапана понижать давление и температуру фреона до тех пор, чтобы при попадании и прохождении его через испаритель, произвести необходимое его испарение и достаточный и интенсивный теплообмен.  Данная функция осуществляется за счет калиброванного  отверстия которое понижает давление поступающей в клапан жидкости. Используемый хладагент-фреон,  выходящий из радиатора кондиционера и проходящий через  фильтр осушитель, представляет собой хладагент в жидком состоянии под высоким давлением. При прохождении через  калиброванное отверстие ТРВ, происходит распыление хладагента и соответственно понижается давление и температура понижается. Что и способствует дальнейшему испарению хладагента-фреона в испарителе.

     

      Также интересен вопрос — как же происходит процесс регулировки количества фреона, которое ТРВ пропускает через себя? В термоконтакте с выпускным патрубком испарителя соединен баллон термодатчика. Баллон вместе с капиллярной трубкой и сильфоном заполнен фреоном  газ – хладагент. При изменении температуры выпускного патрубка в сторону увеличения, давление  фреона в термодатчике тоже увеличивается и происходит растяжение сильфона. Сильфон же в свою очередь давит на иглу или шарик, он приходит в движение и перемещаясь, увеличивает объём проходящего хладагента, проходящего через расширительный клапан, что ведет за собой понижение температуры выходной трубки и испарителя.

Терморегулирующие вентили холодильные | КИП и АММИАЧНЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

Терморегулирующие вентили (ТРВ) предназначены для автоматического регулирования количества холодильного агента, поступающего в испаритель холодильной установки в зависимости от перегрева паров агента, выходящих из испарителя.

Под перегревом понимается разность между температурой кипения холодильного агента в аппарате и температурой перегретого пара на выходе из него.

Процесс регулирования сопровождается дросселированием холодильного агента от давления конденсации до давления кипения.

Терморегулирующие вентили являются наиболее распространёнными приборами, регулирующими заполнение испарителя холодильной машины агентом.

Поддерживая в определённых пределах заданный перегрев пара холодильного агента на выходе из аппарата, ТРВ позволяет более эффективно использовать поверхность аппарата. Чем больше нагрузка на испаритель, тем меньше нужна поверхность для получения заданного перегрева на выходе из него, и тем большая поверхность испарителя будет использоваться.

Терморегулирующие вентили являются регуляторам прямого действия, т.е. регуляторами без подвода энергии извне.

Принцип работы терморегулирующего вентиля основан на использовании зависимости изменения разности температуры кипения в испарителе и температуры паров, выходящих из него, от тепловой нагрузки на испаритель.

Рассмотрим принцип работы ТРВ. Силовым элементом является герметически замкнутая термочувствительная система, состоящая из термобаллона 1, капилляра 2, упругого элемента (мембраны) 3, кожуха упругого элемента (головки вентиля) 4 и наполнителя. Термобаллон, установленный на выходе из испарителя, воспринимает температуру перегретого пара. При этом наполнитель создаёт давление в термочувствительной системе, соответствующее этой температуре.

ТРВТРВ

На мембрану 3 ТРВ с одной стороны (сверху) действует давление наполнителя термочувствительной системы, а с другой (снизу) – давление кипения в испарителе, усилие регулировочной пружины 5 и усилие, действующее на клапан вентиля со стороны давления конденсации рк. При отсутствии перегрева силы, действующие на мембрану, уравновешены и под действием пружины 5 клапан 8 вентиля закрыт. При увеличении перегрева давление наполнителя термочувствительной системы возрастает, увеличивается сила, воздействующая на мембрану сверху. При этом изменяется соотношение сил, действующих сверху и снизу на мембрану, мембрана деформируется (прогибается вниз) и через упор передаёт движение штоку с клапаном, который открывает проход в седле, увеличивая поступление холодильного агента в испаритель. При уменьшении перегрева клапан под действием пружины 5 перемещается вверх и перекрывает проход в седле, сокращая подачу агента в испаритель. При увеличении нагрузки на испаритель кипение в нём интенсифицируется и перегрев на его выходе увеличивается. При этом клапан ТРВ открывается и подача жидкости в испаритель увеличивается настолько, чтобы обеспечить перегрев пара на выходе из испарителя в заданных пределах.

При остановке компрессора отсос пара прекращается, давление в испарителе повышается и под действием пружины 5 клапан закрывается. Настройка вентиля осуществляется изменением натяжения пружины 5.

ТРВА-40М мембранный терморегулирующий вентиль с линией внешнего управления. Тип вентиля – проходной. Давление конденсации в этом вентиле действует в сторону закрытия клапана. Конструктивно вентиль выполнен с одним центральным штоком. Вентиль состоит из термочувствительной системы (1,2,3,4), корпуса, узла клапана и механизма настройки перегрева начала открытия клапана и элементов для присоединения трубопровода. В корпус ввёртывается термочувствительная система, штуцер линии внешнего уравнивания и дополнительная дюза 9.

ТРВА-40МТРВА-40М

Прогиб мембраны термочувствительной системы через жёсткий центр 5 передаётся штоку 6, на жёстко укреплён конусный клапан 12. Перемещаясь, клапан открывает или закрывает проход в седле 10, запрессованном в корпусе.

Шток снабжён сальником, отделяющим полость под мембраной (полость линии внешнего уравнивания) от полости над клапаном. Сальник выполнен из азбестовой нити, пропитанной животным жиром.

Механизм настройки перегрева начала открытия клапана состоит из стакана 11, регулировочной пружины 13, винта настройки 15, втулки-гайки 17, которая может перемещаться только вверх или вниз, сальника винта настройки 16 и заглушки 14. При вращении винта 15 по часовой стрелки (если смотреть на головку винта) втулка 17 перемещается вниз, ослабляя пружину, при этом перегрев начала открытия клапана уменьшается. При вращении винта 15 против часовой стрелки втулка 17 перемещается вверх и сжимает пружину, увеличивая перегрев. Присоединение трубопровода (вход, выход) осуществляется с помощью стальных фланцев, которые стягиваются двумя шпильками 25 и гайками 26.

[hana-code-insert name=’POBOLYreklama’ /]

Присоединение трубопровода к штуцеру линии внешнего уравнивания осуществляется с помощью стального ниппеля, прокладки и накидной гайки. Во всех аммиачных вентилях имеются дополнительные дроссели (дюзы) 9, применяемые с целью ограничения производительности и «оттягивания» дросселирования в выходной патрубок. Во входном патрубке ТРВ встроен фильтр 27. Вентили снабжены этикеткой, укреплённой на мембранной головке.

Как работает холодильное оборудование? | Холодильники и морозильники | Блог

Вы никогда не задумывались, почему в холодильнике — холодно, и что общего у морозильного шкафа и кондиционера? В этом материале разбираемся, как работает холодильное оборудование.

Замечали, что, когда вы выходите из душа, вам всегда прохладно? Дело в том, что влага при испарении поглощает тепло. А при конденсации, наоборот, тепло выделяется. На этих явлениях и основан принцип действия паровых компрессорных холодильных машин– в них по замкнутому кругу двигается специальная жидкость (хладагент). Хладагент испаряется в испарителе и конденсируется в конденсаторе. При этом испаритель охлаждается, а конденсатор греется.

Чтобы хладагент испарялся и конденсировался в нужных местах, в холодильном контуре должны присутствовать еще два элемента – компрессор и дросселирующее устройство.

Компрессор сжимает газообразный хладагент в конденсаторе, где он под действием высокого давления переходит в жидкую форму, выделяя тепло. А дросселирующее устройство (капиллярная трубка или терморегулирующий вентиль) затрудняет движение хладагента и поддерживает высокое давление в конденсаторе. После дросселя давление в контуре намного ниже, и попавший туда хладагент начинает испаряться внутри испарителя, поглощая тепло. Далее он, уже в газообразном виде, снова попадает в компрессор, и цикл повторяется.

Многие холодильные установки комплектуются дополнительными элементами.

Фильтр-осушитель устанавливается перед дросселирующим устройством. Его задачей является извлечение из хладагента воды и механических частиц. При его отсутствии капилляр может засориться или замерзнуть.

Терморегулятор (термостат) выключает компрессор при достижении необходимой температуры.

Ресивер повышает эффективность холодильной установки. Без терморегулирущего вентиля (с капиллярной трубкой) скорость выработки холода является постоянной. И, если она будет слишком большой, компрессор будет часто включаться–выключаться, а если слишком маленькой — охлаждение будет идти слишком долго. Использование ТРВ позволяет изменять скорость охлаждения в больших пределах, но требует наличия ресивера для компенсирования колебаний расхода хладагента.

Различные датчики температуры и давления, управляемые электроникой регуляторы давления и клапаны используются для повышения эффективности устройства и поддержания специфических режимов работы.

Из холода в жар

Чаще всего холодильная машина используется именно для охлаждения — испаритель расположен в охлаждаемом объеме, а конденсатор вынесен в окружающую среду. Так работают кондиционеры, холодильники и морозильники. Но холодильный контур не только поглощает тепло на испарителе, но и выделяет его на конденсаторе. Нельзя ли использовать холодильную машину «наоборот» — для обогрева, расположив конденсатор в обогреваемом помещении, а испаритель вынеся наружу?

Еще как можно. Холодильная машина использует электроэнергию не для непосредственного нагрева (как ТЭН), а для переноса тепла, поэтому эффективность ее выше, чем у обычного электронагревателя. Многие современные кондиционеры могут работать «наоборот», используя теплообменник внутреннего блока как конденсатор, а теплообменник внешнего блока – как испаритель. В таком режиме на 1 кВт потребленной мощности кондиционер может произвести 2–6 кВт тепла. Греть комнату кондиционером может быть значительно выгоднее, чем электрообогревателем!

Однако здесь есть некоторые тонкости — эффективность холодильной машины уменьшается при падении температуры на испарителе и ее росте на конденсаторе. Это связано с тем, что теплообмен между двумя веществами происходит тем быстрее, чем больше разница их температур. А поскольку температура кипения хладагента постоянна, то, чем ниже температура в испарителе, тем медленнее идет теплообмен и тем меньше тепла он вырабатывает при той же потребляемой мощности. И при температуре окружающей среды до -5…-10°С эффективность кондиционера как отопительного прибора становится невысока.

Поэтому использовать кондиционер для отопления дома или квартиры можно, только если температура зимой не падает ниже -5°С.

В местах с более холодным климатом в последнее время все большую популярность получают тепловые насосы – паровые компрессорные холодильные машины, у которых испаритель помещен под землю на глубину, большую глубины промерзания. Поскольку там всегда сохраняется положительная температура, эффективность теплового насоса не зависит от времени года. Такие устройства намного экономичнее электрических обогревателей и могут использоваться для отопления жилища круглый год при любой температуре. К сожалению, высокая стоимость тепловых насосов пока препятствует их популярности.

Виды компрессоров

Поршневые компрессоры устанавливаются в основном в холодильниках и морозильниках. В большинстве моделей поршень приводится в движение обычным электродвигателем, двигающим поршень через шатунно-кривошипный, кулачковый или кулисный механизм.

Существуют также электромагнитные (линейные) поршневые компрессоры. В них цилиндр расположен внутри катушки, создающей электромагнитное поле, которое приводит в движение поршень.

Поршневые компрессоры способны создавать высокое давление, обеспечивая большой перепад температур на испарителе и конденсаторе. Кроме того, обычный поршневой компрессор имеет достаточно простую конструкцию, не требующую высокой точности изготовления деталей, соответственно стоят они недорого. Однако недостатков у поршневых компрессоров тоже хватает:

  • Несбалансированность однопоршневого компрессора является причиной высокого уровня шума и вибраций при работе.
  • Большое количество движущихся деталей приводит к ускоренному износу и снижению ресурса.
  • Опасность поломки при быстром повторном пуске. Сразу после остановки в цилиндре компрессора наличествует высокое давление. Если в этот момент включить компрессор, создается критическая нагрузка на двигатель, могущая привести к его повреждению.

Поэтому поршневой компрессор можно повторно запускать только через несколько минут после остановки, когда давление в системе выровняется. Защитой от повторного пуска снабжены далеко не все модели, поэтому холодильное оборудование рекомендуется подключать через реле времени с задержкой включения в 5–10 минут.

Ротационные компрессоры (иногда называемые роторными) создают давление за счет изменяющегося зазора между вращающимся ротором и корпусом компрессора.

Существуют различные модификации этого вида компрессоров — с эксцентричным ротором, с подвижными лепестками, с качающимся ротором, спиральный и т. п.

Все они обладают небольшими габаритами, низким уровнем шума и увеличенным ресурсом за счет снижения количества подвижных деталей. К недостаткам этого вида можно отнести сложность изготовления (ротор и корпус должны быть изготовлены с высокой точностью) и низкое максимальное давление. Такие компрессоры чаще используются в климатической технике, для которой не требуется создавать очень низкую температуру.

Ротационными и поршневыми список компрессоров не исчерпывается — существуют еще центробежные, винтовые, кулачковые и другие. Но в бытовой технике они используются реже.

Вне зависимости от вида компрессор может быть неинверторным (стандартным) или инверторным. У обычных компрессоров скорость вращения двигателя постоянна, для поддержания заданной температуры он периодически включается и выключается. В инверторных компрессорах двигатель подключен через частотный преобразователь (инвертор), с помощью изменения частоты напряжения меняющий скорость вращения электродвигателя. Такой компрессор поддерживает заданную температуру выставлением нужной скорости вращения. Инверторные компрессоры дороже, но экономичнее, эффективнее и имеют больший ресурс.

Типы хладагентов

В качестве хладагента в холодильных машинах используются различные жидкости и газы — аммиак, пропан, фреоны (смеси углеводородов). Используемый в холодильной машине хладагент сильно влияет как на ее характеристики, так и на условия эксплуатации. Например, кондиционер, заправленный фреоном R-134a (температура кипения -26,5 °С) при -30 на улице работать в режиме обогрева не будет вообще — фреон просто не вскипит в наружном блоке. Более того, попытка включения кондиционера в таких условиях с большой вероятностью приведет к его поломке — попадание жидкости (а не газа) в компрессор обычно выводит его из строя.

Чем ниже температура кипения хладагента, тем более низкую температуру можно получить на испарителе холодильной машины. Однако, понизить температуру в морозильнике, просто поменяв фреон на более «холодный», скорее всего, не выйдет — хладагенты с низкой температурой кипения требуют большего давления для конденсации. Компрессор, рассчитанный на фреон с высокой температурой кипения, просто не сможет создать такое давление. Поэтому при замене хладагента следует придерживаться рекомендаций из инструкции, и не заправлять хладагент с характеристиками, сильно отличающимися от рекомендованных.

В бытовых устройствах чаще всего используются следующие хладагенты:

Фреон R22 (хладон 22, хлордифторметан) до недавних пор часто использовался в холодильных и морозильных установках. Обладает достаточно низкой температурой кипения (-40,8°С), при утечке возможна дозаправка системы. Однако из-за вреда, наносимого окружающей среде (разрушение озонового слоя) R22 в последнее время используется редко, а во многих странах вообще запрещен.

R410A и R407С (хлорофторокарбонат, температура кипения -51,4°С) используются взамен R22. Они не вредят экологии, но требуют большего давления для конденсации, поэтому техника, заправляемая R410 или R407, стоит дороже. Кроме того, при возникновении утечек в системе, заполненной этими фреонами, могут возникнуть проблемы. Эти фреоны состоят из нескольких компонентов, которые улетучиваются неравномерно, поэтому при утечке более чем 40 % R410A дозаправка уже невозможна. Еще хуже обстоит дело с R407C – при возникновении утечки систему следует перезаправлять полностью.

R134 (тетрафторэтан) используется в кондиционерах взамен вышедшего из употребления R12. Температура кипения R134 составляет -26,3°С, поэтому в низкотемпературной технике он не используется. Однако, хоть R134 и не вреден для озонового слоя, он относится к газам, усиливающим парниковый эффект, поэтому безвредным его назвать нельзя.

R600a (изобутан) все чаще используется в холодильной технике вместо менее экологичного R134. Его преимуществами являются низкое давление конденсации и высокая удельная теплота парообразования – холодильники, использующие этот фреон, дешевле и экономичнее. Однако из-за высокой температуры кипения (-12°С) заправленную им технику нельзя использовать на улице при отрицательных температурах.

Следует также помнить о том, что каждый тип фреона требует использования определенного вида масла для смазки деталей компрессора. Обычно тип (а иногда и марка масла) приводятся в сопроводительной документации к фреону. Использование других масел может привести к поломке компрессора.

Как видно, ничего сложного в холодильной технике нет, а понимание принципов ее работы может значительно продлить жизнь технике, позволить сэкономить на электроэнергии и уберечь от неправильных действий, могущих привести к поломке прибора.

9.8. Терморегулирующие вентили | Промышленные холодильные установки

Терморегулирующие вентили (ТРВ) предназначены для автоматической подачи в испаритель такого количества хладагента, которое обеспечивает оптимальную величину перегрева на всасывании компрессора. Плавное регулирование открытия клапана ТРВ происходит за счет изменения перегрева пара во всасывающем трубопроводе.
    Выбор марки ТРВ производится в зависимости от вида хладагента и холодопроизводительности установки (табл. 65). Числа перед буквами в обозначении ТРВ означают хладагент, а после букв — пропускную способность прибора, соответствующую холодопроизводительности (в тысячах ккал/ч). Базовая конструкция характеризуется общим корпусом и одинаковым внутренним устройством.

Принцип действия ТРВ. Хладагент поступает из линейного ресивера под клапан ТРВ, расположенного в непосредственной близости от испарителя. После дросселирования в клапане хладагент подается в испаритель (рис. 114).

Степень открытия клапана ТРВ зависит от величины перегрева пара во всасывающем трубопроводе.
    В холодильных установках с малой холодопроизводи-тельностью и малым гидравлическим сопротивлением испарительной системы (давление хладагента входящего в испаритель и выходящего из него одинаково) под мембрану под давлением подается из испарителя хладагент.
    Температура перегретого пара, находящегося во всасывающем трубопроводе, выше температуры кипения. Эту же температуру имеет термобаллончик, который заполнен парожидкостной смесью, а не перегретым паром; давление в нем устанавливается выше давления кипения. Оно и воздействует на мембрану сверху. Клапан ТРВ открывается тогда, когда имеется разность давлений. В холодильных установках большой холодопроизводительности применяют ТРВ с внешним уравниванием через уравнительную трубку.
    При отсутствии перегрева, когда во всасывающем трубопроводе имеет место влажный пар, температура и давление в испарителе, во всасывающем трубопроводе и в термобаллончике прибора одинаковы. Давления на мембрану сверху и снизу равны. Клапан ТРВ закрыт усилием пружины.
    С уменьшением подачи жидкого хладагента в испаритель пар во всасывающем трубопроводе перегревается. При этом давление во всасывающем трубопроводе остается равным давлению кипения. Это давление передается в подмембранную полость ТРВ через уравнительную трубку. Давление на мембрану вверху зависит от температуры хладагента в термобаллончике, что определяет степень открытия ТРВ.
    Поскольку ТРВ является прибором плавного регулирования, открытие его клапана при установившемся режиме работы происходит в определенном положении. При остановке компрессора клапан ТРВ закрывается, так как перегрев пара при этом отсутствует.
    Установка и настройка ТРВ. Перед установкой ТРВ продувают сухим воздухом или азотом.
    Прибор устанавливают перед входом в испаритель с таким расчетом, чтобы стрелка на корпусе была направлена по ходу хладагента.
    Термобаллончик устанавливают на выходе из испарителя, на верхней части горизонтального участка трубопровода, чтобы исключить влияние масла, проходящего по его нижней стороне. При наличии в сухопарнике или всасывающем трубопроводе гильзы можно вставить термобаллончик в нее, предварительно заполнив смесью из двух объемных частей алюминиевой пудры и одной части смазочного масла ЦИАТИМ-201.
    Уравнительная линия должна быть подключена к всасывающему трубопроводу после места крепления термобаллончика. Если уравнительная трубка присоединена ко всасывающему трубопроводу до места крепления термобаллончика, последний при негерметичности сальников ТРВ воспринимает температуру влажного пара, прикрывает клапан ТРВ, что приводит к недостатку хладагента в испарителе.
    ТРВ поставляются настроенными на минимальный перегрев. При необходимости винтом можно регулировать эту величину в пределах 2…8 °С.
    Основные неисправности прибора. Неисправности ТРВ могут быть вызваны его механическими повреждениями, ошибками в монтаже, загрязнениями и наличием влаги в системе, неправильным выбором прибора или его неверной настройкой.
    Наиболее частое повреждение ТРВ — поломка капиллярной трубки; при утечке наполнителя из термосистемы прибор не открывается.
    Недостаточная пропускная способность прибора может быть вызвана неплотным контактом термобаллона со всасывающим трубопроводом, вследствие чего он не воспринимает действительную температуру всасывающего трубопровода.
    Засорение фильтра ТРВ приводит к уменьшению его пропускной способности или, так же как и замерзание влаги, — к полной закупорке.
    При выборе ТРВ большей производительности по сравнению с производительностью установки прибор работает неустойчиво, допуская большие колебания температуры перегрева.
    Следует помнить, что винтом регулирования перегрева пользуются только при пусконаладочных работах.
    Определение неполадок установки следует начинать с проверки наличия хладона и масла в системе, отсутствия в ней влаги и загрязнений, правильности настройки реле давления.
    Только после этого приступают к проверке ТРВ.

 

Защитные устройства в системе охлаждения судна

Рефрижераторная система — это основа судов, перевозящих охлажденные грузы. Неисправность любого из компонентов системы может привести к деградации и порче скоропортящихся грузов и грузов, хранящихся в холодильнике, включая провизию для судна. Поэтому важно правильно обслуживать и эксплуатировать холодильную установку, чтобы избежать поломок.

В этой статье мы узнаем о мерах безопасности холодильной установки.Перед этим необходимо ознакомиться с устройством и работой судовой холодильной установки.

Чтобы обеспечить эффективную и беспроблемную работу судовой холодильной установки и ее компонентов, приняты хороший график технического обслуживания и системы безопасности.

Система безопасности включает в себя сигнализацию, отключения и отключения, которые предохраняют оборудование и его части от повреждений.

Основные меры безопасности, принятые для холодильных установок:

  • Отсечка низкого давления или низкого давления : Это предохранитель компрессора, который отключает компрессор в случае падения давления во всасывающей линии.Давление в линии всасывания постоянно отслеживается блоком управления, и когда оно опускается ниже установленного значения, что означает, что комната должным образом охлаждается, отключение низкого давления автоматически отключает компрессор. Когда давление повышается, указывая на наличие потока хладагента в линии из-за повышения температуры в помещении, переключатель низкого давления запускает компрессор.

Refrigeration System of a Ship

Refrigeration System of a Ship

  • Отключение высокого давления или высокого давления : Как следует из названия, предохранитель высокого давления активирует и отключает компрессор, когда давление на стороне нагнетания превышает предельное значение.Отключение HP не сбрасывается автоматически и должно выполняться вручную. Причина в том, чтобы вручную устранить неисправность, которая приводит к повышению давления, иначе эта ситуация может привести к перегрузке деталей компрессора и может привести к повреждению того же

  • Отключение масляного дифференциала : Эта безопасность опять же для компрессора, поскольку это единственное оборудование в цепи, имеющее вращающиеся части, которые требуют постоянной смазки. В случае недостаточной подачи или отсутствия подачи смазочного масла к подшипнику перепад давления увеличивается и активируется сигнал отключения для защиты подшипника и коленчатого вала.
  • Предохранительные клапаны : Предохранительные клапаны установлены на нагнетательной стороне компрессора и поднимают и защищают компрессор в случае превышения давления. Один предохранительный клапан также установлен в линии хладагента конденсатора, чтобы избежать повреждения конденсатора при высоком давлении в линии нагнетания.
  • Электромагнитные клапаны : Главный соленоидный клапан устанавливается на общей или основной линии после выпуска конденсатора. Он закрывается, когда компрессор останавливается или отключается, чтобы избежать перетока хладагента в испаритель.Все трюмы или помещения оснащены индивидуальными электромагнитными клапанами, которые регулируют поток хладагента в это помещение.
  • Подогреватель масла : Подогреватель масла предназначен для масла в картере компрессора и предотвращает чрезмерное охлаждение компрессора, которое может повлиять на смазку деталей.

Вы также можете прочитать — Какие периодические процедуры обеспечения безопасности следует выполнять на судне?

Ссылки : Marine Aux Machinery by H.Д. МакДжордж

Кредиты изображений : acr-news, maritime

Теги: предохранительный клапан

.

Типы испарителей и принцип работы

Испаритель в системе охлаждения, в которой жидкость испаряется, и этот порядок — хладагент, который отводит тепло из окружающей среды. Другими словами, испаритель — это хладагент.

Принцип работы испарителя

можно кратко изложить следующим образом. через прямой или бак хладагента от конденсатора и прямой экспансионл в систему (сухой тип) расширительный клапан, капиллярную трубку или аналогичный элемент понижения давления после расширения как адиабатический испаритель жидко-падающий в виде паровой смеси Хладагент большей частью жидкий ,Испаритель Хладагент испаряется в тепле до тех пор, пока, если дать немного больше тепла перед тем, как дать стороне всасывания, и гнев не достигнет 3-8 ° C, случай перегретого пара имеет много преимуществ. Сверху жидкость может нанести большой ущерб компрессору, может появиться компрессор с хладагентом. В испарителе затопляемого типа жидкий хладагент присутствует в испарителе и испаряющей части жидкости под действием тепла — парорегулирующий агент (уравнительный бак) в компрессор в парообразном состоянии после прохождения медведей и жидкой части.Регулирование уровня хладагента, питающего испаритель (поплавковое, магнитное и др.), Выполнено с помощью клапана. Жидкий хладагент ayıştırıc, накопившаяся в баке, снова направляется в испаритель и на охлаждение. Прямой или жидкостный также должен быть организован в каждом из работающих на давление испарителя хладагента, давление конденсатора на стороне, по сравнению с давлением на стороне конденсатора, намного ниже. Таким образом, называется сторона испарителя стороны низкого давления системы.

Evaporator Structure

Устройство испарителя; Хладагент обеспечивает лучшее и быстрое испарение охлаждающей среды (воздух, вода, рассол и т. Д.).) за счет обеспечения хорошей теплоотдачи и приема хладагента разность (потери) давления на входе и выходе должны быть спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму. Однако последнее из них обычно противоречит первым двум. Иными словами, хорошая теплопередача и более изрезанные и более легко смачиваемые внутренние и внешние поверхности, необходимые для хорошего испарения (капиллярность больше), увеличивают потерю давления в этой ситуации. По этим причинам необходимость в большом опыте и внимании к конструкции испарителя также требует определенного метода работы, который часто подвергается испытанию.Эта работа будет охлаждать фактор прежде всего в направлении типа и расположения вещества (жидкость, твердое тело, газ). Кроме того, нагрев хладагента во время покупки и в этом случае объем мяса, а также испарение приводит к значительным изменениям конструкции. Здесь пропускают через змеевик трубы хладагент и охлаждаемое вещество по трубкам, или наоборот, говорят, что первый из них обычно сухой прямой экспансионл испарителя, последний применяется к испарителям переносного типа.

В случае прохождения через трубу, когда хладагент, коэффициент внутренней пленки увеличения скорости потока и, следовательно, ожидается эффект в направлении увеличения теплопередачи, но это уменьшит скорость потока хладагента, чтобы увеличить его, когда потери давления и Здесь должны быть определены значения, которые учитывают оба фактора вместе и подходит для перехода к тепловой мощности булундурупа.

Классификация испарителя

Типы испарителей

можно разделить на три основные группы в соответствии с характеристиками применения:
— Испарители, используемые для охлаждения газообразного вещества (обычно воздуха)
— Вещества в случае испарителей жидкого хладагента (вода, рассол, антифриз, метилен) гликоль, химическая жидкость и т. д.)
— Испарители охлаждения твердых тел (лед, каток, металлы и др.)

Конструкция и типы испарителя

Испарители с воздушным охлаждением

В испарителях этого типа коэффициент теплопередачи воздуха низкий, и для компенсации этой цели обычно добавляется увеличение площади прохождения воздуха через ребра. Это заставляло вентиляторы увеличивать воздушную скорость перехода, чтобы еще больше увеличить коэффициент термопленки при условии движения воздуха. Однако добавление крыльев, установка обоих крыльев с приводом от вентилятора, может оказаться невозможной ни в одном приложении.Например, бытовые холодильники и коммерческие типы шкафов малой вместимости (шкафы мясника, такие как шкафы оконного типа) или даже небольшие холодильные камеры в упомянутых им испарителях гравитационного типа или естественной конвекции с циркуляцией воздуха. коэффициент теплопередачи канальной трубки в испарителе 2-10 ккал / ч. ° см2 между изменением (медная труба — алюминий для изготовления крыла) и увеличением плотности ребра или по мере увеличения числа рядов труб в вертикальном направлении коэффициент теплопередачи приближается к нижнему значению.

Evaporator

Испарители с циркуляцией воздуха (принудительное преобразование)

Algebra могут обеспечить более высокую производительность при меньшей площади теплопередачи и всегда предпочтительнее, если приложение duruu имеет мое разрешение. В нашей стране erfos (airforce) такие охладители хладагента, известные как он описан, и движение воздуха в основном осевое / пропеллерного типа, иногда радиальное / центробежное (существует канальная передача воздуха и чрезмерная потеря давления) обеспечивается вентилятором. Это устройства охлаждения, охлаждающий змеевик (испаритель), вентиляционное отверстие и внешний кожух с поддоном для капель волос.Вентиляторы, нагнетатели и абсорбент можно разместить так, чтобы он работал по форме.

Название кулера, обозначающее полное охлаждение с помощью вентиляторов. Однако принудительная циркуляция воздуха — это более общее определение. Действительно, вентиляторов нет, кондиционирование воздуха предусмотрено интегрально, например с помощью змеевика охлаждения электростанции (испарителя) рассчитывается заново, поскольку предусмотрена принудительная циркуляция воздуха. Испарители с принудительным движением воздуха можно разделить на 3 основные группы;

— Чиллеры тихоходные (скорость воздуха 1-1.5 м / с)
— Средне-быстрый охладитель (2,5-4 м / с)
— Высокоскоростной охладитель (4-10 м / с)

Больше движения воздуха в нежелательной практике (хранение цветов, движение воздуха, например, в помещении для разделки мяса, 1 м / с. Все еще должно быть меньше), следует использовать низкоскоростное охлаждение. Чаще всего используются охлаждающие жидкости со средней скоростью и системы общего охлаждения. Высокоскоростное охлаждение в случае необходимости быстрого охлаждения, например, в ударном туннеле, обеспечивает удобный способ охлаждения, в частности процесс быстрого охлаждения.Наиболее точный учет температуры испарения воздушного потока охладителя агрегата, «слышна комната / общий» расход тепла там и здесь, проходя по точке росы комнатного аппарата (точка росы комнатного аппарата), обеспечивается психометрическая диаграмма с включенным детектированием. Этот тип учета всегда применяется в системах кондиционирования воздуха, но не так много выбора в охлаждающем устройстве, потому что коэффициент явного тепла часто используется для определения реального значения силы. Вместо этого можно использовать приблизительное значение, указанное в таблице ниже.

Evaporator Moisture Levels

Таблица 3.1: Комнатный испаритель. Средняя температура в помещении, уровень влажности можно контролировать

В охлаждаемом объеме это, несомненно, испаритель, где температура поверхности самая низкая. Следовательно, влажность в помещении достаточно высока, проходя через комнату, начинает конденсироваться влага, в havasıevaporat будет падать температура ниже точки росы. Даже если температура поверхности испарителя ниже 0 ° C, эта влага замерзнет.Ileevaporasyo ​​rt комнатной температуры, поддерживая разницу ниже определенных пределов, можно поддерживать относительную влажность на определенном уровне. В таблице выше приведены значения для посредственной комнаты или туалета.

Испарители с водяным охлаждением

Испарители обычно представляют собой ледовый каток с водяным охлаждением, оборудование для производства льда, строительную и пищевую промышленность, а также испарители общего охлаждения, используемые в системе охлаждения рассола.

Здания — это вентиляционные устройства и фанкойлы, предназначенные для производства холодной воды.Благодаря их высокой эффективности и низким эксплуатационным расходам они предпочтительнее других кондиционеров из-за продолжительных возможностей для работы. Используются три типа чиллеров. Эти;

— Чиллеры с воздушным охлаждением воды
— Чиллеры с водяным охлаждением
— Чиллеры без конденсатора

Чиллеры с воздушным охлаждением воды

Предназначен для работы в условиях окружающей среды промышленных систем кондиционирования и производства холодной воды. Нагреватель картера компрессора, клапаны сжатия и всасывания доступны с электронным термистором двигателя, чтобы избежать перегрева.Кроме этого испарителя, конденсатор, вентилятор конденсатора, охлаждающий контур состоит из электрических панелей.

Air Cooled Water Chillers

Чиллеры без конденсатора

В случаях, когда нецелесообразно использовать другой охлаждающий чиллер, используемый независимо от охлаждения конденсатора. охладитель снова в присутствии движущегося газа или может использоваться высокая температура окружающей среды. Также важны уровень звука и инструменты, которые будут использоваться в местах, занимающих большую часть пространства.

Condenserless Water Chillers

Чиллеры с водяным охлаждением

Чиллеры с водяным охлаждением отличаются высокой производительностью.Эти устройства должны работать при одинаковых условиях окружающей среды, как правило, в машинном зале, расположенном на здании. там, где имеется значительный объем, предпочтительны чиллеры с воздушным охлаждением. Кроме того, расположение чиллеров с воздушным охлаждением имеет высокую охлаждающую способность, громоздкие по объему, при желании используются водяные чиллеры с водяным охлаждением меньшего размера.

Water Cooled Water Chillers

Кожухотрубные испарители

Shell & Tube испаритель с водяным охлаждением группы производителей холодной воды в растворе воды или гликоля и охлаждение теплового насоса используется для производства горячей воды.

Кожухотрубный испаритель охлаждающей воды или этилендипропиленовые растворы UNITERM (рассол), элемент контура, используемый для охлаждения. Изготавливаются 1-2 компрессорных контура, а также 3-х и стандартное производство Dörken. Стандартно выпускаются от 2 до 600 кВт. Съемный пучок труб для очистки и обслуживания. Доступны все продукты в соединениях входа и выхода воды, кроме соединений термостата, дренажной трубы и соединения контроля замерзания.Испарители подвергаются испытанию на герметичность под давлением 30 бар

Shell Tube Evaporator

Испарители аммиака

Он производит испаритель аммиака для использования в промышленной холодильной технике. Мощность может варьироваться от 500 кВт до 20 кВт. Обычно при желании теплообменник из стальных труб и стальных профилей изготавливается из алюминия. В качестве испарителей можно использовать сухое испарение (с дроссельными клапанами) или испарение старения (жидкий камень); Определяется по условиям эксплуатации, может изготавливаться с разным шагом ребер.Электрическое размораживание (сопротивлением), при желании, может быть испарителем с размораживанием горячим газом или водой, может производиться с алюминиевым или хромоникелевым покрытием снаружи.

Ammonia Evaporators

,Система охлаждения

: методы регулирования производительности

Применения в системах охлаждения, в которых нагрузка может изменяться в широком диапазоне из-за освещения, загрузки продукта, колебаний окружающей среды или других факторов во время работы, можно оптимизировать с помощью управления производительностью. Регулирование производительности можно использовать как внутри, так и вне компрессора, но их основная функция — изменение расхода хладагента в цикле — остается неизменной. В зависимости от системы требования могут меняться; при этом следует тщательно оценить следующие критерии: характеристики управления, потребление энергии, стоимость выбранного решения, надежность работы, диапазон применения компрессора, минимальное время работы компрессора и нагрузка источника питания.Наиболее распространенными методами являются двухпозиционное управление, цифровой спиральный компрессор, разгрузка баллона, перепуск горячего газа, золотниковый клапан, несколько компрессоров и регулировка скорости [4–7]. Обзор методов модуляции мощности и методов электрического управления представлен в сводной таблице 1. И различные типы методов управления производительностью на основе компрессора показаны на рисунке 2.

2.1. Двухпозиционное регулирование производительности

Двухпозиционное регулирование производительности — это самый простой метод регулировки заданной температуры (заданного значения) с помощью термостата.После того, как температура достигает заданного значения, термостат останавливает компрессор и циркуляцию хладагента в цикле. Поскольку вторичная жидкость продолжает циркулировать, температура воды или воздуха постепенно повышается. Когда термостат обнаруживает, это повышение включает компрессор. Если возникают условия малой нагрузки, это приводит к короткому циклу. Короткое включение системы сокращает срок службы компрессора. Кроме того, температура вторичной жидкости колеблется, и возникают неудобные условия.

2.2. Цифровой контроль производительности прокрутки

В этом методе усилие прокрутки отделяется, и сжатие хладагента прекращается. Это регулирует поток хладагента без изменения или остановки двигателя компрессора. Разделение спиралей осуществляется с помощью внешнего соленоидного клапана; кроме того, между нагнетательной камерой и всасываемым газом имеется перепускная линия. Верхние свитки могут отделяться от нижнего свитка на 1 мм по вертикали. Поршень прикреплен к верхней части верхней спирали и поднимает верхнюю спираль при движении вверх.В верхней части поршня находится камера модуляции, которая связана с давлением нагнетания через спускное отверстие. Внешний соленоидный клапан соединяет камеру модуляции с давлением на стороне всасывания. Если соленоидный клапан закрыт, спиральные компрессоры работают как классический спиральный компрессор. Если соленоид открыт, нагнетательная камера и давление всасываемого газа соединяются друг с другом и снижают давление нагнетания. Это приводит к меньшему давлению, удерживающему поршень в нижнем положении, в результате чего поршень перемещается вверх, что, в свою очередь, поднимает верхнюю спираль.Это действие разделяет свитки и не приводит к массовому расходу через свитки. Обесточенный внешний электромагнитный клапан снова полностью загружает компрессор, и сжатие возобновляется (Рисунок 3) [8].

Рисунок 3.

Трубопровод с цифровой прокруткой.

В нагруженном состоянии компрессор работает как стандартный спиральный компрессор и обеспечивает полную мощность и массовый расход. Однако в ненагруженном состоянии отсутствует производительность и массовый расход через компрессор. Прокрутки разделены на периодический цикл (20 секунд) для получения усредненной по времени производительности компрессора на основе соотношения времени загрузки и разгрузки.Это позволяет цифровой прокрутки достигать бесконечной модуляции производительности от 10 до 100%. Например, 20-секундный цикл и соленоид обесточиваются на 16 секунд, а затем включаются на 4 секунды; итоговая емкость составит 80% [8, 9]. Этот метод обеспечивает очень широкий диапазон производительности с непрерывной модуляцией, высокую эффективность и очень жесткий контроль температуры. Но более высокая начальная стоимость является недостатком этих методов по сравнению с методом байпаса горячего газа. Кроме того, сравниваются регуляторы производительности с переменной скоростью и цифровой прокруткой, и они дают очень близкие результаты модуляции производительности [9].

Применение спирального компрессора с цифровым управлением в многоцелевых системах кондиционирования было предложено Ху и Янгом [10]. Авторы сообщили о результатах разработки и тестирования производительности экономичного, энергоэффективного многокомпонентного кондиционера. В этой системе наблюдалось снижение энергопотребления примерно на 75%, при частичной нагрузке на 17%. Диапазон модуляции мощности системы находится в пределах 17–100%; с другой стороны, система управления переменной частотой переменного тока имеет диапазон от 48 до 104%.При этом методе стоимость системы на 20% ниже, чем у инвертора переменного тока. Есть много исследований цифровой прокрутки; здесь я дам их краткое изложение, такое как Jiang et al. [11] обсуждает управление цифровым компрессором, применяемым в многотипной системе кондиционирования воздуха. Кан и др. [12] проанализировали применение цифрового спирального компрессора в холодильном контейнере. Чжоу и Чжан [13] и Е и Чен [14] изучали энергосбережение цифрового спирального компрессора. Цю и Цю [15] обсуждали применение спирального компрессора с цифровым управлением для высокоточного кондиционирования воздуха с постоянной температурой и влажностью.Анализ и сравнение цифровой спирали и инверторной технологии были изучены Ши [16] и Ма и Сун [17].

Huang et al. [18] провели экспериментальное исследование характеристик работы с переменным объемом воздуха в условиях охлаждения и нагрева канального кондиционера (AC) с цифровым спиральным компрессором и обычным спиральным компрессором. Было изучено влияние объема воздуха на холодопроизводительность (обогрев), входную мощность, EER (COP), температуру на выходе, давление нагнетания, температуру нагнетания и давление всасывания.В результате авторы пришли к выводу, что установка с цифровым спиральным компрессором хорошо адаптирована к системе переменного расхода воздуха и подходит для экономичной и надежной работы канальной установки кондиционирования воздуха.

2.3. Регулировка разгрузки цилиндра

Регулирование производительности также может происходить посредством разгрузки цилиндра поршневого компрессора. Метод контроля разгрузочной способности цилиндра (метод разгрузки всасывающего клапана) заключается в подъеме всасывающих клапанов некоторых цилиндров в открытое положение.Термостат (или датчик давления) активирует соленоид (или соленоиды, если в компрессоре несколько цилиндров), который заставляет всасывающий клапан оставаться открытым. Газ не может сжиматься в открытых цилиндрах, что приводит к снижению холодопроизводительности. Чтобы предотвратить перегрев компрессора, необходимо установить термостатический расширительный клапан для охлаждения всасываемого газа компрессора. За этим снижением производительности следует перепуск горячего газа. Их конструкция относительно невысока, но для них обычно требуется многоцилиндровый компрессор.Достижимая градация мощности зависит от конструкции. В компрессорах с 4, 6 и 8 цилиндрами обычно работают два цилиндра на каждую ступень нагрузки, что допускает градацию (25) –50– (75) –100% или 33–66–100% [7].

Коули и Пфаррер [19] провели сравнительное исследование эффективности двухскоростных компрессоров при частичной нагрузке, используя модуляцию разгрузочной способности компрессора. Они обнаружили, что на 49% более высокий коэффициент энергоэффективности (EER) может быть достигнут при использовании двухскоростного компрессора вместо компрессора без нагрузки на цилиндр.Более низкие потери на трение при половинной скорости двухскоростного компрессора снижают потребляемую мощность. Вонг и Джеймс [20] пришли к выводу, что регулирование частоты вращения компрессора более эффективно по сравнению с регулированием разгрузки цилиндра. При использовании работы с регулируемой скоростью объемный КПД и изоэнтропический КПД, а также КПД увеличиваются при более низкой скорости компрессора. С другой стороны, контроль разгрузки цилиндра снижает изоэнтропическую эффективность и COP. Вонг и Легг [21] также изучали экономические преимущества компрессора с регулируемой скоростью в другой работе.Было показано, что регулирование частоты вращения приводит к снижению потребления энергии, но для прерывистой работы оно может быть экономически невыгодным из-за высоких капитальных затрат на инвертор.

Более позднее исследование, связанное с методом разгрузки цилиндра, было исследовано Якубом и Зубайром [22]. Они изучили схемы разгрузки цилиндров и дросселирования всасываемого газа для снижения производительности систем охлаждения и кондиционирования воздуха при пониженной нагрузке. В первой схеме ненагруженный клапан использовался для разгрузки одного или нескольких цилиндров в условиях частичной нагрузки.Массовый расход хладагента снижается при разгрузке баллонов; следовательно, емкость системы снижается. Перед компрессором необходим дроссельный клапан, чтобы снизить массовый расход через компрессор. Было установлено, что метод разгрузки цилиндров был лучшим и имел самый высокий КПД и минимальные необратимые потери при любой производительности системы.

В другом исследовании Якуб и Зубайр [23] исследовали три разные схемы управления производительностью. Он сравнил схему разгрузки баллона с перепуском горячего газа и дросселированием всасывания компрессора.Эти схемы исследуются для HFC-134a с учетом конечных размеров компонентов, которые используются в холодильных системах. Среди этих схем было проведено сравнительное исследование с точки зрения коэффициента производительности системы (COP), рабочих температур и процентной доли массовой доли хладагента в зависимости от процента производительности системы при полной нагрузке. В моделях учитывается конечная разница температур в теплообменниках, что позволяет изменять температуры конденсатора и испарителя в зависимости от производительности и температуры жидкости на входе.

2.4. Регулировка мощности байпаса горячего газа

Перепуск горячего газа — это метод, который регулирует поток хладагента путем перепуска части хладагента под высоким давлением (горячего газа), выходящего из компрессора, обратно в линию всасывания без прохождения через испаритель, и этот газ делает все охлаждения. Этим методом также можно управлять производительностью поршневых и центробежных компрессоров. В некоторых приложениях используются два или более метода для более плавного переключения и лучшего управления, например разгрузка в сочетании с байпасом горячего газа.Для этого контроля производительности требуются дополнительные клапаны и трубопроводы, и производительность можно быстро отрегулировать, открыв или закрыв клапан, но количество ступеней производительности ограничено. Это может не оказаться точным и плавным регулированием температуры [8, 24]. Давление всасывания ниже проектного предела компрессора предотвращается, поскольку низкая плотность всасывания приводит к плохому охлаждению компрессора. Таким образом, горячий газ проходит в сторону низкого давления системы.

Горячий газ можно вводить в разные места: первое — это вход испарителя после сопла распределителя, но перед распределительными трубками, а второе — линия всасывания [25, 26].

Байпас на входе испарителя: в системах с одним испарителем и в системах с закрытым соединением, как правило, можно подавать горячий газ на вход испарителя сразу после расширительного клапана. Байпас на входе в испаритель приводит к искусственной охлаждающей нагрузке. Поскольку счетчикам с термостатическим расширительным клапаном требуется подача хладагента для поддержания заданного значения перегрева, хладагент возвращается в компрессор при нормальной рабочей температуре и предотвращает проблему нагрева двигателя. Высокая скорость потока способствует возврату масла в испаритель [25].

Байпас в линию всасывания: в этом методе к компрессору подключено несколько испарителей, или, если конденсаторный блок удален от испарителя, может потребоваться перепуск горячего газа в линию всасывания хладагента. С помощью этого метода можно контролировать давление всасывания. Дозировать жидкий хладагент в линию всасывания необходимо для того, чтобы поддерживать температуру газообразного хладагента, поступающего в компрессор, в допустимых пределах. Если этот метод используется путем пропускания горячего газа, необходимо смешать жидкий хладагент в правильном количестве, чтобы подать смешанный газ в компрессор при желаемой температуре.Для этого рекомендуется смесительная камера. Аккумулятор на линии всасывания может служить смесительной камерой, а также защищает компрессор от обратного потока жидкости [25].

Первое исследование, связанное с этим методом, проведено Yaqub et al. [27], и в этом исследовании метод автоматического байпаса горячего газа применяется для снижения производительности систем охлаждения и кондиционирования воздуха в условиях частичной нагрузки. Перепускной клапан горячего газа направляет хладагент под высоким давлением во всасывающий патрубок. Они обсудили три схемы перепуска горячего газа для HFC-134a и проанализировали их на основе первого и второго законов термодинамики.Термодинамический анализ, основанный на втором законе, показал, что общие необратимые потери перепускного клапана существенно увеличиваются по мере уменьшения производительности. В другом исследовании Yaqub et al. [28] исследовали управление производительностью парокомпрессионной холодильной системы путем впрыска горячего газа и жидкого хладагента на стороне всасывания компрессора. Было продемонстрировано, что температуры нагнетания компрессора значительно увеличиваются, когда горячий газ от нагнетания компрессора извлекается и впрыскивается (без впрыска жидкости) непосредственно на всасывающую сторону компрессора.

Кроме того, Tso et al. [29] сравнили управление байпасом горячего газа и модуляцию всасывания в рефрижераторных транспортных контейнерах, используя математическую модель. Они учились анализировать потребляемую мощность компрессора, коэффициент полезного действия и коэффициент явной теплоты испарителя в зависимости от загрузки контейнера. Они пришли к выводу, что метод модуляции всасывания более энергоэффективен, чем байпас горячего газа.

Производительность витринной холодильной системы с тремя испарителями была измерена во время включения / выключения и оттайки с байпасом горячего газа Cho et al.[30]. Основываясь на результатах испытаний, было проанализировано влияние периода отключения при циклическом включении / выключении и открытия электронного расширительного клапана (EEV) в цикле оттаивания байпасом горячего газа на производительность системы витрины.

2.5. Регулировка производительности золотникового клапана

Регулирующая заслонка позволяет адаптировать рабочий объем компрессора к потребляемой мощности путем смещения начала процесса сжатия с помощью осевого скольжения регулирующего слайдера. В то же время, выпускное окно адаптировано к новому смещению в этой серии.В винтовых компрессорах используются золотниковые клапаны для регулировки необходимой холодопроизводительности при частичных нагрузках, позволяя оборудованию уменьшить общий объем хладагента, сжатого внутри корпуса. Золотниковый клапан регулирует производительность компрессора в диапазоне от 25% до 100% с шагом 25%. Расход всасываемого газа измеряется для определения охлаждающей способности, а объемный коэффициент компрессора определяется положением контура всасывания и размером выпускного отверстия [31]. Согласно Рейндлу [32], одним из наиболее распространенных методов регулирования производительности является золотниковый клапан регулирования производительности для винтового компрессора.По мере того как объем пара хладагента, который подвергается сжатию, уменьшается, мощность компрессора уменьшается, а также уменьшается эффективный объемный коэффициент компрессора.

2.6. Управление производительностью нескольких компрессоров

Производительность холодильной системы можно регулировать, используя несколько холодильных контуров или несколько компрессоров в одноконтурных системах. В условиях частичной нагрузки компрессоры могут включаться и выключаться по мере необходимости, а также обеспечивать определенный уровень резервирования на случай отказа одного из компрессоров.Для таких компрессоров требуется выравнивание масла. Одна из наименее дорогих форм модуляции, надежность, может рассматриваться как преимущество управления производительностью нескольких компрессоров. С другой стороны, несколько компрессоров обеспечивают конечное количество ступеней производительности и ограниченный прирост эффективности. Например, в системе мощностью 40 л.с., требующей мощности 25 л.с. в данный момент времени, система должна работать с выходной мощностью 30 л.с. Кроме того, точное и плавное регулирование температуры и влажности может быть недоступно из-за ступени модуляции производительности [7, 8].

Winandy и Cridtian [33] провели исследование нескольких компрессоров, в которых компрессорно-конденсаторные агрегаты имеют тандемные спиральные компрессоры. Основным недостатком этой конфигурации является возврат масла в компрессор, что является серьезной проблемой, особенно при частичной нагрузке.

Согласно ASHRAE [34], скорости газа и геометрия трубопроводов являются наиболее важными факторами в методе управления несколькими компрессорами из-за обеспечения адекватного возврата масла. При работе с частичной нагрузкой могут потребоваться некоторые модификации для обеспечения надлежащего возврата масла.Кроме того, рекомендуется разделять контуры хладагента при параллельной работе компрессоров, однако такая конфигурация не всегда возможна и не дает таких же эксплуатационных преимуществ при частичной нагрузке.

2.7. Регулирование производительности с переменной скоростью

Управление с переменной скоростью может быть реализовано различными способами для регулирования скорости двигателя компрессора, например, с электронными частотно-регулируемыми приводами. Приводы с регулируемой частотой (VFD) также известны как приводы с регулируемой частотой (AFD), приводы с регулируемой скоростью (VSD), приводы переменного тока, микроприводы или инверторные приводы.Скорость вращения компрессора можно изменять в соответствии с меняющимися требованиями системы к холодопроизводительности привода с регулируемой скоростью. Исследования управления производительностью с переменной скоростью содержат механические, электрические данные о компрессоре и другом оборудовании. Первичные исследования систем охлаждения с регулируемой скоростью были связаны с теоретическим анализом концепции управления производительностью с регулируемой скоростью и исследованием проблем, связанных с механической конструкцией системы [35].

Следующие исследования связаны с основными преимуществами и фактами методов регулирования производительности с регулируемой скоростью.Мьюир и Гриффит [36] исследовали различные аспекты методов модуляции мощности для холодильных и бытовых систем кондиционирования воздуха с использованием сезонного коэффициента энергоэффективности (SEER). Этот метод сравнивает сезонную эффективность систем, принимая во внимание влияние цикличности включения / выключения и установившуюся эффективность при нескольких температурах наружного воздуха. Анализ показал, что применение модуляции производительности и значительная экономия энергии могут быть возможны за счет снижения потерь при включении / выключении и повышения эффективности в установившемся режиме при частичных нагрузках.

Tassou et al. [4, 37–40] исследовали большую часть методов управления производительностью с регулируемой скоростью, и они сосредоточились на регулировании производительности бытовых размеров тепловых насосов. Экономия энергии за счет управления производительностью и сравнения производительности с обычными системами, эффекты регулирования производительности, математическое моделирование систем с регулируемой скоростью, частичная нагрузка и анализ динамических характеристик тепловых насосов являются важными вопросами исследования. Исследования показали, что регулирование скорости позволяет повысить эффективность преобразования энергии на 15% по сравнению с традиционной системой.Также было обнаружено, что регулирование перегрева с помощью термостатического расширительного клапана неудовлетворительно во время работы с частичной нагрузкой, и было высказано предположение, что проблема может быть эффективно решена путем использования регулируемого микропроцессором расширительного клапана с электроприводом.

Исследование Shimma et al. [41] связан с оценкой экономии энергии при использовании инверторов в кондиционерах. По мнению авторов, максимальная экономия энергии и лучшая производительность системы могут быть достигнуты за счет использования более совершенных методов управления.Кроме того, улучшение характеристик отдельных компонентов системы кондиционирования воздуха может обеспечить лучшую производительность системы. Система с регулируемой производительностью привела к уменьшению колебаний температуры в помещении до 50% от колебаний традиционной системы с двухпозиционным регулированием. Авторы указали на различные проблемы, такие как усовершенствование механизма дросселирования хладагента, внедрение более эффективных методов подавления шума (что важно для снижения шума радиоволн и гармонических шумов, генерируемых инвертором), повышение надежности и производительности инвертора, и улучшения в общей конструкции системы для снижения шума при работе на высоких частотах и ​​преодоления проблем вибрации при работе на низких частотах.

Согласно Расмуссену [42], бытовые холодильники обычно управляются термостатом (вкл. / Выкл.) С постоянной скоростью, и в большинстве случаев они имеют однофазный асинхронный двигатель в качестве привода компрессора. Автор представляет результаты прототипа холодильника, использующего регулируемый трехфазный бесщеточный двигатель постоянного тока. Представлены результаты испытаний двигателя и эффективности привода; также описывается конструкция двигателя.

Также разными авторами исследуются различные типы компрессоров в системах регулирования производительности.Работы, посвященные роторным компрессорам, были изучены Лидой и др. [43]. На тепловом насосе, оборудованном герметичным роторным компрессором мощностью 4 л.с. (3 кВт), проведены экспериментальные исследования. Они обнаружили, что практические пределы изменения скорости компрессора составляют от 25 до 75 Гц. Результаты показали улучшение EER с компрессором с инверторным приводом по сравнению с системой с фиксированной скоростью. Анализ затрат и SEER показал увеличение общих затрат на систему с инверторным управлением на 20% и экономию энергии от 20 до 26% по сравнению с системой с постоянной мощностью.Другие преимущества, выявленные для управления переменной скоростью по сравнению с системами с фиксированной скоростью, включают точный контроль температуры, возможность плавного пуска системы и малошумную работу при пониженных нагрузках.

В том же году Itami et al. [44] изучали производительность и коэффициент надежности поршневых и ротационных компрессоров (с частотным регулированием). Для другого типа компрессора были предложены модификации. Например, в поршневом компрессоре использовался двухступенчатый масляный насос в низкочастотном диапазоне для обеспечения надлежащей смазки.Для роторного компрессора применялась система впрыска жидкости для защиты от перегрева. Кроме того, был применен дисковый механизм для предотвращения повышенного количества нагнетаемого масла в более высоком диапазоне рабочих частот. При увеличении рабочей частоты роторный компрессор показал улучшение объемного КПД и КПД двигателя; с другой стороны, поршневой компрессор демонстрирует повышение механической эффективности и эффективности сжатия, в то время как рабочая частота была снижена. Сообщается об улучшении SEER на 20–40% при использовании кондиционера с регулируемой скоростью по сравнению с обычной системой включения / выключения.В другом родственном исследовании Senshu et al. [45] исследовали тепловой насос малой мощности с использованием спирального компрессора. Эта система показала увеличение годовой эффективности на 30% по сравнению с обычным поршневым компрессором. Важно, чтобы EER теплового насоса с инверторным приводом в условиях номинальной нагрузки был меньше, чем у системы с фиксированной скоростью, из-за потерь инвертора. В исследовании ASHRAE в рамках проекта (RP-409) был проанализирован большой чиллер, работающий с центробежным компрессором с регулируемой скоростью [46].Результаты показали, что регулирование скорости обеспечивает снижение энергопотребления компрессора на 1,5% при максимальной нагрузке и примерно на 40% при минимальной нагрузке.

Макговерн [47] исследовал производительность двухцилиндрового поршневого компрессора открытого типа с диапазоном скоростей от 300 до 900 об / мин. Различные рабочие параметры, такие как массовый расход, мощность на валу и температура газа на выходе компрессора, показали линейное увеличение для испытанного диапазона скоростей; с другой стороны, было обнаружено, что объемный КПД остается почти постоянным при 66% от заданного диапазона скоростей.Изменение механического КПД в зависимости от скорости составило 92–94% при увеличении скорости с 300 до 900 об / мин соответственно.

Другими авторами, изучавшими компрессор, были Ischii et al. [48, 49]. Авторы сравнили механический КПД и динамические характеристики спиральных компрессоров с поршневыми роторными компрессорами. Они обнаружили, что спиральные компрессоры демонстрируют лучшую вибрацию, чем ротационные компрессоры с вращающимся поршнем; с другой стороны, они показали более низкий механический КПД. Они сообщили, что механический КПД спиральных компрессоров можно повысить за счет оптимизации конструкции.

Другое исследование компрессоров было проведено Тассу и Куреши [50]. В этом исследовании рассматривается применение инверторных приводов с регулируемой скоростью для роторно-пластинчатых холодильных компрессоров прямого вытеснения. Было исследовано влияние инвертора на ряд рабочих параметров, таких как гармонические токи и напряжения, потребляемая мощность и коэффициент мощности, пусковой ток и общая эффективность системы. Результаты показали, что инвертор может привести к снижению коэффициента мощности и общей эффективности драйвера.Согласно результатам, работа с регулируемой скоростью роторно-пластинчатого компрессора может обеспечить лучший контроль температуры и быструю реакцию на возмущения и изменения нагрузки.

Тассу и Куреши [51] изучали регулирование производительности с регулируемой частотой вращения объемных холодильных компрессоров. Испытанные компрессоры включают в себя поршневые компрессоры открытого типа, полугерметичные поршневые компрессоры и роторные лопасти открытого типа. Результаты показывают, что все три компрессора были разработаны для максимальной эффективности при номинальной скорости, и все три компрессора при работе с переменной скоростью обеспечивают экономию энергии по сравнению с их аналогами с фиксированной скоростью.Кроме того, при постоянном напоре только компрессор открытого типа показал улучшение COP на пониженных скоростях. При регулировании давления с переменным напором все три компрессора показали увеличение COP при снижении скорости. Анализ показал, что поршневой компрессор открытого типа является наиболее эффективной системой, обеспечивающей экономию 12% при работе в умеренном климате и 24% экономии при работе в теплом климате.

В редких случаях впрыск газа и жидкого хладагента в компрессор выполняется.Впрыск газа применяется для увеличения мощности компрессора и экономии энергии. Поскольку через конденсатор проходит больше хладагента, чем через компрессор испарителя, производительность может несколько увеличиться. Кроме того, в компрессор впрыскивается жидкий хладагент для снижения высоких температур хладагента на выходе, которые химически разлагают масло и хладагент и вызывают механический отказ. Недостатками системы впрыска газа и жидкости являются высокая стоимость и потребность в дополнительных компонентах; Кроме того, впрыск жидкости может вызвать засорение компрессора [52, 53].Cho et al. [54] применил впрыск хладагента к компрессору с регулируемой скоростью и измерил производительность спирального компрессора с впрыском жидкого хладагента с инверторным приводом в отношении изменения частоты компрессора, давления впрыска и места впрыска. Кроме того, влияние закачки жидкости на производительность было представлено как функция рабочих параметров и места впрыска. Результаты сравнивали со случаем без инъекции. Для высокой частоты при заданном соотношении впрыска впрыск под углом 180 ° для угла впрыска через порт впрыска давал несколько лучшие характеристики компрессора по сравнению с таковым при 90 °.Было обнаружено, что нагнетание жидкости на высокой частоте было очень эффективным, но закачка на низкой частоте приводила к некоторым отрицательным эффектам с точки зрения мощности компрессора, производительности и адиабатической эффективности из-за более высокой утечки через спирали.

Aprea et al. [55] представили исследование, посвященное компрессорам. В этом исследовании был проведен экспериментальный анализ, и они сравнили энергетические характеристики компрессора с регулируемой скоростью и двухпозиционного управления, контролируемого классическим термостатом.Они использовали полугерметичный поршневой компрессор, работающий с хладагентами R22, R507 и R407C. Компрессор был рассчитан на номинальную частоту 50 Гц, но испытывали его в диапазоне 30–50 Гц. Результаты показали, что при использовании R407C среднее потребление электроэнергии примерно на 12% меньше, когда для управления холодопроизводительностью компрессора вместо термостатического управления использовался инвертор. Таким образом, R407C подтверждает свое превосходство над R417A и R507; только R22 показывает лучшую производительность.

Кроме этого, энергосберегающий потенциал методов управления мощностью изучается рядом исследований. Технико-экономическое обоснование и исследование конструкции холодильной системы переменной производительности было выполнено Демонстрационной схемой энергоэффективности от имени Министерства энергетики [56]. За выпускаемым в продажу компрессором с регулируемой скоростью наблюдали в холодильнике супермаркета. В этом исследовании сначала была установлена ​​обычная система, а затем преобразована в регулируемую для сравнения.Результаты показали экономию энергии на 56% при высокой температуре (молочные продукты) и 30% при низкой температуре (приложения для замороженных продуктов). Достигнутая экономия энергии была в основном связана с регулированием скорости и полностью плавающим напором.

Райс [57, 58] изучал тепловой насос и сообщил об экономии энергии на 27% для модулирующей системы теплового насоса. В этом исследовании были приняты во внимание снижение циклических потерь, разгрузки теплообменника, снижение потерь на обледенение / размораживание и уменьшение резервного нагрева.Он обнаружил, что более высокие потери при скольжении двигателя и искаженная форма волны инвертора снизили КПД обычного трехфазного асинхронного двигателя до 20%, и предположил, что эти потери можно уменьшить с помощью постоянного магнита и комбинации двигатель-инвертор с электронной коммутацией.

Насутин и др. [59] изучали потенциал энергосбережения компрессора с регулируемой скоростью. Основная цель системы — обеспечение теплового комфорта для применения в системе кондиционирования воздуха и повышение способности системы согласовывать нагрузку.В этом исследовании система постоянной скорости была модернизирована с использованием инвертора и пропорционально-интегрально-производного (ПИД) регулятора. В результате экономия энергии для системы составила около 25,3% при температуре 22 ° C с помощью ПИД-регуляторов.

Недавно Куэвас и Лебрен [60] представили экспериментальное исследование, посвященное недостаткам компрессоров с регулируемой скоростью, которые касаются эффективности инвертора, влияния инвертора на асинхронный двигатель и влияния переменной скорости на изэнтропические и объемные характеристики компрессора. эффективность.Было замечено, что КПД инвертора варьируется от 95 до 98% для электрической мощности компрессора от 1,5 до 6,5 кВт и что на КПД компрессора не сильно влияет частота питания компрессора. Когда частота вращения компрессора составляет 75 Гц, происходит небольшое ухудшение из-за электромеханических потерь. Эти потери увеличиваются с увеличением скорости компрессора. Была получена максимальная изоэнтропическая эффективность 0,65 для перепада давлений порядка 2,2. Экспериментальные результаты, полученные при 50 Гц, были использованы для определения шести параметров полуэмпирической модели, которая затем использовалась для моделирования различных испытаний, проводимых при различных скоростях компрессора.Результаты моделирования очень хорошо согласуются с измеренными. Результаты показали, что потери двигателя, вызванные инвертором, незначительны.

Исследования, связанные с ЧРП, важны для метода управления производительностью с переменной скоростью. Подробный технологический обзор применения силовой электроники был дан Бозом [61]. По словам автора, доступные в настоящее время системы частотно-регулируемого привода можно разделить на три основных типа инверторов: шестиступенчатый инвертор напряжения (VSI), шестиступенчатый инвертор тока (CSI) и инвертор источника напряжения с широтно-импульсной модуляцией (PWM).В отчете, опубликованном Управлением по энергоэффективности [62], сравниваются типичные значения КПД шести типов частотно-регулируемых приводов с разными рейтингами. Инвертор PWM показывает немного лучшую эффективность по сравнению с VSI и CSI.

Кроме того, к компрессору с регулируемой скоростью были применены автомобильная холодильная система, несколько испарителей, моделирование системы, диагностика неисправностей и хладагент CO 2 . Эти темы описаны ниже, соответственно.

Ryska et al. [63] представили, что новый метод оценки позволяет улучшить общую охлаждающую способность грузовика или автобуса при различных оборотах двигателя и стилях вождения.Этот метод был продемонстрирован на двух холодильных установках.

Park et al. [64] исследовал многокомпонентный инверторный кондиционер с роторным компрессором с регулируемой скоростью и электронным расширительным клапаном. Производительность системы была проанализирована при различных рабочих частотах компрессора, различной охлаждающей нагрузке и доле охлаждающей нагрузки между помещениями. Также была рассчитана оптимальная величина открытия электрического расширительного клапана (EEV).

Чой и Ким [65] измерили производительность многокомпонентного кондиционера с инверторным приводом с двумя внутренними блоками с использованием электронных расширительных клапанов (EEV).Для работы при изменении нагрузки внутри помещения были исследованы открытие EEV и скорость спирального компрессора. Согласно результатам экспериментов, автор предложил перегрев на 4 ° C для обоих внутренних блоков, используя EEV, так как скорость компрессора должна быть отрегулирована для обеспечения оптимальной холодопроизводительности для внутренних блоков.

Saiz et al. [66] разработали стационарную компьютерную имитационную модель для холодильных контуров автомобильных систем кондиционирования воздуха. Имитационная модель включает компрессор с переменной производительностью и термостатический расширительный клапан в дополнение к испарителю и микроканальному конденсатору с параллельным потоком.Холодильный контур был оборудован компрессором с регулируемой производительностью, работающим от электродвигателя, управляемого преобразователем частоты.

Park et al. [67] разработали термодинамическую модель спирального компрессора с регулируемой скоростью с впрыском хладагента с использованием непрерывного сохранения энергии и уравнения реального газа. В этой модели учитывались энергетический баланс компрессора низкого давления, подогрев всасываемого газа, КПД двигателя и объемный КПД. Кроме того, утечка газа рассматривалась как функция частоты компрессора.Результаты показали отклонения от измеренных значений примерно на 10% при 90% экспериментальных данных. Согласно модели, массовый расход, нагрев всасываемого газа, охлаждающая способность и потребляемая мощность компрессора были оценены и проанализированы в зависимости от частоты. Кроме того, влияние впрыска на производительность компрессора обсуждалось в зависимости от частоты, геометрии впрыска и условий впрыска. Другое исследование моделирования было исследовано Апреа и Ренно [68].Основная цель данного исследования — создание термодинамической модели, моделирующей работу парокомпрессионной холодильной системы. Модель может оценивать производительность системы, в то время как мощность компрессора регулируется с помощью инвертора, вставленного в электродвигатель компрессора. Автор сравнил результаты модели с результатами экспериментов. Сравнение результатов моделирования и экспериментов осуществляется путем изменения частоты питания компрессора в диапазоне 30–50 Гц с помощью R407C.Сравнение модели и результатов эксперимента полностью приемлемо с точки зрения температуры конденсации, степени сжатия, мощности конденсации и коэффициента полезного действия. Кроме того, представлен эксергетический анализ для объяснения работы компонентов установки при работе с переменной скоростью.

В дополнение к этому исследованию Shao et al. [69] проанализировали моделирование компрессора с регулируемой скоростью для кондиционера и теплового насоса. Для реальных рабочих характеристик компрессора с инверторным приводом использовался метод на основе карты.Поскольку функция температуры конденсации и испарения является функцией второго порядка, модель была построена на базовой частоте и условиях карты. Модель подтверждена фактическими условиями эксплуатации. Автор сравнил данные, предоставленные производителями компрессоров, средние относительные погрешности менее 2, 3 и 4% для массового расхода хладагента, потребляемой мощности компрессора и КПД (COP), соответственно, и выяснил автор что эта модель компрессора с регулируемой скоростью подходит для моделирования инверторных систем кондиционирования воздуха и тепловых насосов.

Ким и Ким [70] провели экспериментальное исследование, чтобы определить влияние четырех искусственных неисправностей на производительность холодильной системы с регулируемой скоростью. Для оценки производительности обычная система испытаний на сжатие пара была модифицирована для проверки нескольких искусственных неисправностей путем наблюдения за изменением охлаждающей способности. Четырьмя основными неисправностями были неисправность компрессора, неисправность конденсатора, неисправность испарителя и утечка хладагента. Для упрощения диагностики неисправностей были организованы два различных модуля на основе правил для операций с постоянной и переменной скоростью.В результате ухудшение COP из-за неисправности в системе с регулируемой скоростью было сильнее, чем в системе с постоянной скоростью.

Cho et al. [71] измерили охлаждающую способность цикла CO 2 с регулируемой скоростью и проанализировали путем изменения количества заправленного хладагента, частоты компрессора, открытия EEV и длины внутреннего теплообменника (IHX). В результате КПД охлаждения снизился с увеличением частоты компрессора при всех нормированных расходах. Оптимальное открытие EEV увеличивается с частотой компрессора.Оптимальное давление нагнетания компрессора модифицированного цикла CO 2 с IHX было снижено на 0,5 МПа. IHX увеличил холодопроизводительность и COP цикла CO 2 на 6,2–11,9% и 7,1–9,1%, соответственно, при испытанных частотах компрессора с 40 до 60 Гц.

В дополнение к этим исследованиям, исследование Экрена и Кучука [72] было проведено по системе чиллера с нечеткой логикой и компрессором с регулируемой скоростью. В этом исследовании было изучено не только изменение производительности, но и влияние нечеткой логики на систему чиллера.Спиральный компрессор, разработанный для исследования как компрессор с фиксированной скоростью, работал с регулируемой скоростью с инвертором PWM. Также был использован электронный расширительный клапан с нечетким управлением. В этой системе увеличение COP на 33,4% было получено в соответствии с системой управления включением / выключением. Это увеличение было получено из-за меньшей разницы температур между температурами конденсации и испарения.

.