Терморегулирующие вентили (ТРВ)

ТРВ — это регулятор, положение регулирующего органа (иглы) которого обусловлено температурой в испарителе и задача которого заключается в регулировании количества хладагента, подаваемого в испаритель, в зависимости от перегрева паров хладагента на выходе из испарителя. Следовательно, в каждый момент времени он должен подавать в испаритель только такое количество хладагента, которое, с учетом текущих условий работы, может полностью испариться. При этом хладагент, до того как покинуть испаритель в состоянии пара, будет иметь температуру, на несколько градусов выше температуры испарения, соответствующей значению давления, которое показывает манометр всасывания, что позволит уверенно говорить об отсутствии жидкого хладагента в потоке, покидающем испаритель. По сравнению с баро-регулирующими, терморегулирующие вентили имеют ряд преимуществ, а именно:

• испарители быстро и полностью заполняются парами хладагента;
• даже при продолжительной работе из испарителя всегда выходит только перегретый пар;
• в одной и той же холодильной установке можно предусматривать несколько испарителей, работающих параллельно и оборудованных разными, в зависимости от желания, ТРВ.

Статическая характеристика ТРВ представляет собой зависимость холодопроизводительности (пропускной способности ТРВ) от перегрева.

При выборе ТРВ необходимо заботиться о том, чтобы он полностью соответствовал производительности испарителя, так как только в этом случае можно обеспечить абсолютно устойчивую работу регулируемой установки. С этой целью следует предусматривать минимальный перегрев во всем диапазоне возможной производительности испарителя. Регулирование может быть устойчивым, только если точка пересечения кривых рабочей характеристики испарителя и рабочей характеристики ТРВ соответствует рабочей точке холодопроизводительности установки.

Подбор оптимального, т.е. наиболее подходящего для данной холодильной установки, ТРВ производится исходя из температуры испарения и полных потерь давления в ТРВ. Эти потери равны разности между давлениями конденсации и испарения за вычетом потерь:

• давления в жидкостном трубопроводе;
• давления на различных органах, установленных в жидкостном трубопроводе, а именно осушителе, смотровом окне, вентилях и электроклапанах и т.д.;
• давления на распределителе и распределительных патрубках (для случая, когда подача хладагента в испаритель осуществляется через несколько патрубков и, следовательно, предусмотрен распределитель хладагента).

Для многосекционных испарителей, у которых секции установлены параллельно и имеют одинаковую тепловую нагрузку, после ТРВ предусматривают распределитель жидкости. Однако наличие распределителя всегда вызывает дополнительные потери давления, в связи с чем в таких случаях необходимо использовать ТРВ не с внутренним уравновешиванием, а с наружным. Этот тип ТРВ применяется также, когда потери давления в испарителе превышают значения. В ТРВ с наружным уравновешиванием давления полость под сильфоном связана не с давлением в корпусе ТРВ, а с давлением на выходе из испарителя с помощью уравнительного трубопровода (линии). Такое устройство позволяет уравновесить потери давления в трубках распределителя и в испарителе.

Уравнительная линия выходит го специального отверстия, предусмотренного в корпусе ТРВ, а ее другой конец врезается в трубопровод всасывания. Для защиты двигателя компрессора от перегрузки, которая может возникнуть в определенных условиях, например при запуске после оттаивания, предусматривают терморегулирующий вентиль типа MOP (Maximal Operating Pressure — максимальное рабочее давление), т.е. ТРВ с ограниченным значением давления максимального открытия. Такой ТРВ может открыться только тогда, когда температура испарения (т.е. давление в испарителе) упадет ниже заданного значения точки МОР. Другими словами, в точке МОР вентиль начинает перекрывать подачу хладагента в испаритель, чтобы предотвратить рост давления испарения. Повышение температуры термобаллона выше точки МОР практически не приводит к дополнительному открытию ТРВ.

Двигатель компрессора остается защищенным до тех пор, пока давление испарения не упадет ниже заданного значения точки МОР, вследствие чего аббревиатура МОР расшифровывается иногда как «защита двигателя от перегрузки» (Motor Overload Protection). Термобаллоны ТРВ следует закреплять, как правило, на горизонтальных участках всасывающих трубопроводов. Чтобы термобаллон мог быстро реагировать на любое изменение температуры в трубопроводе, необходимо обеспечить оптимальные условия теплообмена между трубопроводом всасывания и термобаллоном ТРВ (регулирование трв).

Термобаллон всегда должен располагаться на чистом и прямолинейном участке трубопровода и прикрепляться к нему специальным хомутом. Если диаметр всасывающего трубопровода менее 22 мм, термобаллон ТРВ должен располагаться на верхнем гребне этого трубопровода, так как там влияние пленки масла, которое всегда в большем или меньшем количестве присутствует в хладагенте в виде жидких частиц, на искажение информации о величине перегрева самое незначительное. Для трубопроводов с диаметром более 22 мм характер распределения масляной пленки по внутренней поверхности всасывающей магистрали различен. Поэтому для обеспечения хорошего теплообмена между термобаллоном и всасывающим трубопроводом, необходимого для нормальной работы ТРВ, следует размещать термобаллон в точке окружности трубопровода, соответствующей значениям 10 или 14 часов на часовом циферблате, если номинальный диаметр трубопровода заключен между 22 и 50 мм, и в точке 16 или 20 часов, если номинальный диаметр трубопровода более 50 мм.

В случае когда действительно нельзя установить термобаллон на горизонтальном участке трубопровода всасывания, выход капиллярной трубки из термобаллона обязательно должен находиться вверху. С другой стороны, термобаллоны никогда не следует размещать вблизи массивных металлических частей и тем более в воздушной струе от вентилятора. Кроме того, термобаллон должен быть изолирован от любых посторонних источников тепла (в частности, от нагрева излучением). Терморегулирующие вентили нашли широкое применение в холодильных установках (холодильные камеры), работающих на углеродсодержащих хладагентах, так как в них возврат масла не является особенно проблематичным и поэтому такие установки часто оснащаются испарителями, работающими в режиме перегрева даже при высоких мощностях. Вместе с тем это не исключает существования ТРВ, специально спроектированных для работы на аммиаке.

Дроссельное (или сопловое) отверстие многих ТРВ выполняется в виде сменного вкладыша, что позволяет обеспечить новое значение его производительности простой заменой этого элемента. Терморегулирующий (силовой, управляющий) тракт ТРВ, т.е. комплекс, состоящий из верхней части ТРВ (надмембранная полость, образующая терморегулирующий элемент), капиллярной трубки и термобаллона, также иногда бывает сменным, что позволяет подобрать наилучший вариант заправки термобаллона (паровая, жидкостная или адсорбционная заправка), наиболее подходящий для конкретных условий работы данного холодильного оборудования.

Простой заменой типа заправки термобаллона иногда удается легко решить проблему пульсации («качания») иглы регулятора. Статический перегрев этого ТРВ устанавливается в заводских условиях на уровне 4 К и обычно для большинства традиционных областей использования не требует перенастройки. Если, однако, такая необходимость возникает, можно повысить или понизить перегрев, т.е. соответственно уменьшить или увеличить расход подачи хладагента, вращая в ту или иную сторону винт регулировочного штока, при этом один полный оборот винта соответствует изменению перегрева на 4 К.

Конструкция терморегулирующего клапана