Двухступенчатые системы
Двухступенчатая система с промежуточным охлаждением газа работает до −60 °C; экономайзер или промсосуд снижают температуру нагнетания и повышают холодопроизводительность.
В системах, где испаритель функционирует при температуре ниже −20 °C, широко используются двухступенчатые или комбинированные системы. Преимущества двухступенчатых комбинированных систем, которые становятся особенно очевидными, когда испаритель функционирует при низких температурах, включают:
- Улучшенный энергетический кпд из-за мгновенного удаления вскипевших паров при среднем давлении и перегрев всасываемых паров от компрессора низкой ступени перед входом входит в компрессор второй ступени.
- Улучшенный энергетический кпд, потому что двухступенчатые компрессоры более эффективны по отношению давление нагнетания/давление всасывания, которое ниже, чем у одноступенчатого компрессора.
- Предотвращение высоких температур нагнетания, типичных для одноступенчатого сжатия. Это важно для возвратно-поступательных компрессоров, но менее важно для винтовых компрессоров с впрыском смазывающего масла.
- Возможность более низкой объемной скорости потока жидкого хладагента в испарителе, потому что жидкость находится при температуре насыщения при среднем давления, а не давления конденсации, что верно для одноступенчатого цикла.
Схемы
| Схема | Где |
|---|---|
| С промсосудом | Аммиак |
| С экономайзером | Фреоны, винтовые |
| Двухступенчатый компрессор | В одном корпусе |
Смежная тема — в статье системы с одним хладагентом.
Как рассчитать промежуточное давление двухступенчатой системы?
Промежуточное давление двухступенчатой системы выбирают так, чтобы отношения давлений в обеих ступенях были примерно равны: оно равно среднему геометрическому давлений кипения и конденсации. Это даёт минимальную суммарную работу сжатия и умеренную температуру нагнетания в каждой ступени.
pm = √(p0 · pк)
Пример для R404A: кипение −50 °C (0,82 бар абс.), конденсация +40 °C (18,3 бар абс.). Промежуточное давление — √(0,82 · 18,3) ≈ 3,9 бар абс., ему соответствует температура насыщения около −14 °C. Отношение давлений в каждой ступени — около 4,7 вместо 22 в одной ступени.
| Элемент | Что делает |
|---|---|
| Промежуточный сосуд | охлаждает пар после первой ступени и переохлаждает жидкость |
| Экономайзер у винтового компрессора | дополнительный впрыск пара, рост холодопроизводительности |
| Компрессор низкой ступени | больший объём при меньшем давлении |
| Компрессор высокой ступени | меньший объём, отношение давлений 4–5 |
Двухступенчатая схема на одном хладагенте работает до −55…−60 °C; ниже хладагент верхних температур слишком разрежен при кипении, и выгоднее каскадная холодильная система. Промышленные низкотемпературные холодильные установки выбирают между двумя схемами по требуемой температуре.
Частые вопросы
До какой температуры работает двухступенчатая система?
Обычно до −60 °C. Ниже давление кипения хладагента верхних температур слишком мало, объём всасываемого пара растёт, и выгоднее переходить на каскад.
Зачем экономайзер?
Снижает температуру нагнетания и повышает холодопроизводительность. Часть жидкости дросселируется до промежуточного давления, переохлаждает основной поток, а пар впрыскивается в компрессор.
Как рассчитать промежуточное давление?
Как среднее геометрическое абсолютных давлений кипения и конденсации: p = √(p₀ · pк). Для R404A при −50 и +40 °C это около 3,9 бар абс., что соответствует насыщению около −14 °C.
Читайте также