Подачи хладагента в испаритель
(журнал "Холодильная техника" №8, 2019 г.)
Парокомпрессионная холодильная установка (ХУ) оснащается устройством, позволяющим понизить давление конденсации хладагента (ХА) до давления кипения в испарителе (И). Понижение давления может происходить при расширении в рабочем цилиндре с совершением внешней работы – детандирование (s – const), или - при дросселировании (h – const). В ХУ применяется дросселирование жидкого ХА в регулирующем устройстве (РУ) вместо детандирования, что объясняется сложностью изготовления детандеров, хотя в дроссельном клапане происходит интенсивное парообразование и холодопроизводительность ХУ уменьшается, особенно у некоторых ХА. Поскольку эти РУ, кроме понижения давления, регулируют подачу ХА в И они называются регулирующими. В их задачу входит подача такого количества жидкого ХА, которое обеспечит необходимую холодопроизводительность ХУ при заданной температуре кипения и будет равно количеству пара, отсасываемого компрессором (КМ). Все РУ делятся на механические и электронные, как и следовало ожидать механические - постепенно уступают свои позиции электронным.
С точки зрения теплообмена И желательно полностью заполнить кипящим ХА, обеспечивающим наилучшую передачу теплоты, но безопасность эксплуатации (защита КМ от гидравлического удара ) требует оставлять часть объема теплообменника (ТО), заполненной газом путем поддержания необходимого уровня в И затопленного типа (с помощью поплавковых регулирующих вентилей ПРВ), или перегрева в И змеевикового типа (с помощью механических и электронных терморегулирующих клапанов ТРВ, ЭРК). ПРВ низкого давления могут поддерживать уровень жидкого ХА в И. В ХУ , имеющих только один И, величину заправки ХА можно рассчитать таким образом, чтобы иметь возможность регулировать подачу ХА в И, контролируя уровень жидкого ХА в конденсаторе с помощью ПРВ высокого давления. Если учитывать тепловую инерционность аппарата, то использование уровня жидкости в качестве регулируемого параметра более оправдано: ТО быстрее реагирует на возмущающие воздействия. Недостатком ПРВ является зависимость их работы от точности установки и невозможность изменить рабочий уровень ХА при монтажной ошибке.
Существуют ЭРК импульсные (работают по принципу «открыт/закрыт») и с шаговым электродвигателем (вращательное движение ротора преобразуется в поступательное – клапана). ЭРК обладают неоспоримыми достоинствами: широкий диапазон регулирования производительности; адаптивный контроль перегрева; возможность работать на малых перепадах давления; идеальная работа с функцией МОР; отсутствие сезонной регулировки перегрева; возможность использования любого ХА. Если в системе с механическим ТРВ перегрев составляет 8...10 К, то в системе с ЭРК перегрев поддерживается на уровне 5 К (не меняя уровня безопасной работы КМ), что приводит к снижению электропотребления. Последние тенденции в развитии холодильной техники связаны с уменьшением внутреннего объема ТО (уменьшение диаметров труб, переход на микроканальные ТО) с целью уменьшения заряда ХА для безопасной эксплуатация ХУ из-за определенных свойств ХА, что создает сложности при регулировании перегрева в И. В некоторых кондиционерах подача ХА через ЭРК осуществляется косвенным контролем перегрева на всасывании (suction superheat- SSH) при помощи контроля перегрева на нагнетании (discharge superheat - DSH). При этом предполагается, что наклон линии нагнетания на диаграмме lg Р- h не изменяется в условиях эксплуатации. Система отслеживает заданную температуру нагнетания и регулирует открытие ЭРК.
Появились датчики и контроллеры, использующие емкостной принцип работы при управлении ЭРК: датчик анализирует фазовый состав потока, при этом изменение влагосодержания вызывает изменение емкости датчика. Датчик позволяет выполнять прямое измерение состава двухфазного потока ХА. Он устанавливается в линии всасывания и без задержки обеспечивает точный контроль содержания жидкости в газе, благодаря чему удается снизить перегрев на всасывании. Контроль фазового состава потока ХА перед поступлением его в КМ следует признать наиболее перспективным способом регулирования подачи ХА в И.