Двухступенчатые системы охлаждения
Двухступенчатое сжатие применяют, когда отношение давлений больше 8–10 — обычно при кипении ниже −30 °C: компрессор низкой ступени сжимает до промежуточного давления, газ охлаждается в промсосуде, высокая ступень сжимает дальше.
В одноступенчатых системах охлаждения жидкий хладагент расширяется от высокого давления (в ресивере) до давления всасывания. В процессе расширения часть жидкого хладагента превращается в пар и охлаждает оставшуюся жидкость.
Этот пар теряет охлаждающую способность и должен быть сжат от давления всасывания до давления нагнетания.
Энергия, затраченная на сжатие этого пара, является потерянной энергией. Если бы часть жидкого хладагента могла расшириться при промежуточном давлении и охладить жидкость, термодинамически это был бы более эффективный вариант, потому что охлаждение происходило бы при более высокой температуре.
В этом заключается смысл использования двухступенчатой системы. Часть жидкого хладагента, заключенного в ресивере, сначала расширяется при промежуточном давлении и затем испаряется, охлаждая оставшуюся жидкость в промежуточном теплообменнике.
Пар с промежуточным давлением направляется в линию нагнетания ступени низкого давления, охлаждает пар на линии нагнетания ступени низкого давления и направляется в компрессор ступени высокого давления.
При этом экономится энергия, затраченная на сжатие пара от давления всасывания до промежуточного давления, а температура нагнетания компрессора ступени высокого давления становится ниже.
Отсюда следует, что двухступенчатые системы с их высокой эффективностью и низкой температурой нагнетания особенно подходят для низкотемпературных систем охлаждения.
Промежуточные теплообменники могут подавать хладагент в испарители с промежуточной температурой.
В отличие от насосной циркуляции, естественная циркуляция осуществляется при помощи эффекта термосифона, развиваемого в испарителе. Естественная циркуляция проще и надежнее насосной циркуляции, но эффективность теплопередачи при естественной циркуляции не так высока.
Теоретически, двухступенчатые системы являются более экономичными, чем одноступенчатые. Однако найти хладагент, который эффективно работал бы при высоких и низких температурах в низкотемпературных системах довольно трудно.
При высоких температурах давление хладагента будет очень высоким, что накладывает высокие требования на работу компрессора. При низких температурах давление хладагента станет очень низким, что может привести к большому натеканию воздуха в контур охлаждения (воздух в контуре приводит к уменьшению теплопередающей способности конденсатора). Таким образом, наилучшим выходом для создания низкотемпературной системы охлаждения является каскадная система.
Когда двухступенчатое
| Условие | Двухступенчатое |
|---|---|
| Отношение давлений > 8–10 | Да |
| Кипение ниже −30 °C | Обычно да |
| Температура нагнетания одной ступени > 130 °C | Да |
Смежная тема — в статье двухступенчатые компрессоры Битцер.
Частые вопросы
Когда нужна двухступенчатая система?
При отношении давлений больше 8–10, обычно при кипении ниже −30 °C.
Зачем промежуточный сосуд?
Охлаждает газ между ступенями и переохлаждает жидкость.
Читайте также