(495) 984-74-92
(495) 226-51-87
info@xiron.ru
Главная
Техническая информация
Ремонт, настройка холодильного оборудования
Принципы работы терморегулирующего вентиля (ТРВ)


Принципы работы терморегулирующего вентиля (ТРВ)

Испарители с прямым циклом расширения

На приведенной ниже схеме рис 4.1 рассмотрен испаритель с прямым циклом расширения, где:

  • Fb – сила открытия ТРВ, действующая на мембрану сверху (точка b);
  • Fo – сила закрытия ТРВ, действующая на мембрану снизу (точка о);
  • Fr – сила закрытия ТРВ, действующая на запорную иглу ТРВ (точка r).
При давлении Fo =4,6 бар, усилие регулировочной пружины составляет 1,4 бар. В сумме они создают давление 6 бар. До тех пор пока давление в термобаллоне не превысит 6 бар или температура R22 не станет больше 11 С, ТРВ останется закрытым. Равновесие запорной иглы ТРВ сохраняется когда выполняется следующее условие:

Fb= Fo+ Fr

Если температура термобаллона превысит 11 С, то это повлечет и увеличение давления (оно станет больше 6 бар) и ТРВ откроется. Когда температура и давление станут ниже 11 С и 6 бар соответственно, то ТРВ закроется.

Получается, что при соответствующей настройке регулировочной пружины ТРВ (1,4 бар), будет поддерживаться постоянная разница между температурой кипения и температурой термобаллона в 7 К.

Основные причины аномального перегрева

У правильно разработанной холодильной установки мощность ТРВ равняется мощности испарителя, а перегрев настроен на диапазон 5-8 К. Если перегрев больше 8К.

Основные причины аномального перегрева

На (рис. 5.1) tB= tE= температуре кипения=4 С. В точке D температура составляет 18 С, а перегрев составляет 14 К.

Объясняется это следующим образом: если холодильный контур имеет нормальную работу, то последние капли жидкости в точке С уже выкипели. Далее пары продолжают нагреваться – участок C-D. Когда участок C-D заполнен парами, обеспечивается нормальный перегрев.

Когда в испарителе хладагент находится в недостаточном количестве, длина участка, заполненного парами, увеличивается (рис.5.1 точка Е), в результате чего перегрев значительно возрастает. Если температура в точке D достигнет 18 С, то перегрев составит 14 К.

Чрезмерно низкий перегрев (меньше 5 К)

На рис.5.2 показано, что температура в точке В равна температуре в точке D и соответствует температуре кипения 4 С. Перегрева нет и жидкий хладагент поступает на вход в компрессор. Данный режим является опасным, поскольку может стать причиной возникновения гидроудара в компрессоре и других серьезных повреждений. Возникает он довольно часто, если регулировать ТРВ наугад, предварительно не определив, что необходимо делать.

Чрезмерно низкий перегрев (меньше 5 К)

Практика показывает, что даже после выполнения настроек ТРВ, системе необходимо 20 минут для того, чтобы войти в новый режим.

В стабильно работающих установках открытие ТРВ действительно приводит к увеличению давления кипения, в связи с этим необходимо знать, что в функции ТРВ не входит его регулировка. Основное назначение ТРВ – это оптимальное заполнение испарителя при различных тепловых нагрузках для обеспечения постоянного перегрева всасываемых паров.

Как перегрев влияет на холодопроизводительность?

Отметим, что холодопроизводительность зависит от количества жидкого хладагента,находящегося в испарителе. Соответственно, если 1 кг R22 может поглотить 50 Вт тепла, то 10 кг хладагента в 10 раз больше – 500 Вт. Можно сделать вывод, что холодопроизводительность напрямую зависит от количества жидкого хладагента в испарителе.

Как перегрев влияет на холодопроизводительность?

Поэтому для максимальной холодопроизводительности необходимо следить, чтобы испаритель был как можно больше заполнен хладагентом. Снижая перегрев необходимо следить, чтобы жидкость не попадала на вход в компрессор. Если в системе слишком большой перегрев, то это означает, что ТРВ пропускает слишком мало жидкости (почти закрыт). Низкая холодопроизводительность испарителя свидетельствует о том, что перепад температур Δθ на входе-выходе является незначительным. Давление кипения на выходе из ТРВ падает, и трубопровод покрывается инеем. При низком перегреве отверстие ТРВ пропускает много жидкости или полностью открыто. Если в испарителе содержится много жидкости, то наблюдается высокая холодопроизводительность и перепад температур Δθ для охлаждаемого воздуха является нормальным. В этом случае в компрессор могут попадать губительные для него частицы жидкости.


Воздействие температуры охлаждаемого воздуха

На схеме (рис.7.1) представлен испаритель с прямым циклом расширения, используемый для перегрева паров хладагента. Работа ТРВ настроена таким образом, чтобы перегрев паров составлял 7 К.

Воздействие температуры охлаждаемого воздуха

Если охлаждаемый воздух поступает к испарителю с температурой 25 С, то участка трубопровода А-В достаточно, чтобы обеспечить перегрев паров в 7 К. Давление кипения в этом случае соответствует 5,2 барам, что является эквивалентом температурному напору Δθполн 18 К.

В данном случае установка работает нормально, температура окружающей среды падает, как и температура на входе в испаритель. Допустим, что температура на входе в испаритель снизилась на 20 С. При прежних настройках ТРВ перегрев остается почти постоянным – 7 К. Чтобы перегрев паров остался прежним при более низкой температуре, необходимо увеличить участок трубопровода испарителя, где происходит обмен между воздухом и парами хладагента. При температуре наружного воздуха 20 С длина участка А?-В больше для обеспечения перегрева 7 К, чем участка А-Б при температуре 25 С, для обеспечения аналогичного перегрева паров. Поскольку в данных участках находятся только пары, то можно утверждать, что при температуре воздуха на входе в испаритель 20 С в нем находится меньше жидкого хладагента, нежели при температуре 25 С.

При поступлении в ТРВ более холодного воздуха он начинается закрываться, что приводит к снижению количества жидкости и уменьшении холодопроизводительность. Давление кипения также снижается. Говоря другими словами, при снижении температуры воздуха на входе в испаритель, сечение ТРВ становится меньше, для сохранения необходимого перегрева. При этом давление кипения также уменьшается. Температурный напор Δθполн остается неизменным, если давление конденсации не меняется и правильно отрегулировано.

Производительность ТРВ

На рисунке 8.1 рассмотрены два варианта, при которых вода вытекает из поливального шланга при различном давлении. Без каких-либо вычислений можно с уверенностью предположить, что расход воды М1 при давлении 3 бара значительно больше, нежели расход воды М2 при давлении в 1 бар. Исходя из этого, можно сделать вывод, что при снижении давления расход воды падает.

Производительность ТРВ

Аналогичная ситуация происходит и с терморегулирующим вентилем: при снижении расхода жидкости давление между входом и выходом уменьшается, и увеличивается при его повышении. Также следует помнить о том, что увеличение расхода жидкости хладагента, проходящего через терморегулирующий вентиль, повышает его производительность, а, следовательно, и мощность установки.

Необходимо различать следующие понятия: производительность ТРВ, поглощающая способность испарителя и холодопроизводительность.

Под производительностью терморегулирующего вентиля понимают максимальный расход, способный пропускать данный элемент при полностью открытом отверстии и фиксированном перепаде давления ΔР. Исходя из этого, можно сделать вывод, что производительность напрямую зависит от диаметра сечения сменного клапанного узла внутри ТРВ. Данная зависимость отображена на схеме рис.8.2.

Производительность ТРВ

Проходное сечение В обладает большим диаметром чем b, а, следовательно, может пропускать больше жидкости. Таким образом, терморегулирующий вентиль с клапанным узлом, имеющим сечение В, обладает большей производительностью, чем ТРВ с патроном сечением b.

При этом производительность ТРВ и холодопроизводительность испарителя должны быть равны, поскольку через ТРВ может проходить столько жидкости, сколько сможет выкипеть в испарителе.

В приведенной ниже таблице 8.1 указаны данные по выбору ТРВ для установки на R22.

Производительность ТРВ

Точка 1: Производительность ТРВ 3,32 кВт при tk=50 С и to=0 С (ΔР=18,4-4=14,4 бар)

Точка 2: Производительность ТРВ 2,88 кВт при tk=35 С и to=0 С (ΔР=12,5-4=8,5 бар)

Точка 2: Производительность ТРВ 2,53 кВт при tk=35 С и to=10 С (ΔР=12,5-5,8=6,7 бар)

Следовательно, для температуры кипения 0 С производительность снижается с 3,32 до 2,88 кВт при уменьшении ΔР с 14,4 до 8,5 бар, что равняется 13%.

При температуре конденсации 35 С производительность терморегулирующего вентиля снижается с 2,88 до 2,53 кВт и ΔР уменьшается с 8,5 до 6,7 бар – 12%.

Таким образом, получается, что для одного и того же ТРВ производительность зависит от перепада давления ΔР.

Поэтому ТРВ и маркируются по производительности. Некоторые изготовители указывают номинальную производительность данной величины для определенных условий работы (+5/+32 С переохлаждение 4 К). Так, номинальная производительность ТРВ компании DANFOSS марки TEX5-3 составляет 3 тонны, а ALCO марки TIE4HW – 4 тонны.

Стоит помнить, что номинальная производительность обозначает только порядок величины, а ее конкретное значение будет показано на практике. Определяется оно рабочим перепадом и паспортом ТРВ, устанавливающим определенное значение производительности для данного проходного сечения.

Пульсации ТРВ

На представленной схеме (рис.8.3) мы видим испаритель, запитанный через терморегулирующий вентиль. Теперь представим, что он снабжен двухканальным регистратором температуры измеряющим:
  • показатель температуры термобаллона ТРВ (первый канал);
  • показатель температуры парожидкостной смеси на выходе из ТРВ (второй канал).
Разница между двумя данными показателями позволит нам узнать величину перегрева.

В точке to хорошо налаженный ТРВ обеспечит перегрев 7 К. В целом, установка показывает стабильную работу и необходимый перегрев. На промежутке времени t1 открываем вентиль на один оборот, после чего сразу видим, как он быстро переходит на пульсирующий режим работы. При этом перегрев меняется от 2 до 14 К. Показания манометра НД также свидетельствуют о пульсации давления кипения, которые совпадают по частоте с изменениями кривой 2. На следующем промежутке t2 ТРВ открываем еще на оборот. При этом частота пульсации начинает быстро возрастать, и перегрев находится в промежутке 0-12 К.

Если дотронутся до всасывающего трубопровода, то можно отчетливо ощутить гидроудары, которые передаются в компрессор. При этом корпус компрессора будет холодным. Чем больше открываем регулировочный винт ТРВ, тем больше повышается его производительность. Пульсация свидетельствует о том, что пропускная способность ТРВ выше производительности испарителя.

Пульсации ТРВ

Негативные нюансы пульсации

Перепады температуры кипения приводит к пульсациям низкого давления, что провоцирует в свою очередь изменение всех основных параметров установки:
  • давления. Из-за непрерывного изменения холодопроизводительности, изменяется и количество хладагента, поступающего в конденсатор;
  • температуры воздушной струи – по причине быстро меняющейся холодопроизводительности;
  • силы тока, поскольку высокое и низкое давление постоянно меняются.
Несложно догадаться, что допускать работу установки в состоянии пульсации нежелательно.

При дальнейшем открытии ТРВ, пульсации прекратятся, низкое давление стабилизируется, а температуры 1 и 2 приобретут одинаковое значение. Компрессор станет работать в условиях, когда на его входе имеются неиспарившиеся частицы. Правда, данный режим может привести к негативным последствиям.

Настройка терморегулирующего вентиля

На данный момент имеется множество технических документов и инструкций, предлагаемых разработчиками, которые подробно описывают конструкцию ТРВ, работу и рекомендации по их подбору и монтажу. Преимущественно в них указывается, что настройка ТРВ произведена на заводе-изготовителе и его дополнительная регулировка или установка не требуется. Несмотря на это, часто возникает вопрос — как же произвести настройку ТРВ в случае, если потребуется дополнительная регулировка?

Давайте рассмотрим наиболее простой и верный способ. К используемым манометрам подключаем электронный термометр, датчик которого крепим на термобаллоне ТРВ (рис.8.4). Для того, чтобы обеспечить стабильность настроек необходимо все действия производить при температуре близкой к отключению компрессора. Категорически не рекомендуется их выполнять при высокой температуре ТРВ в охлаждаемом объеме.

Настройка терморегулирующего вентиля

Предлагаемая технология настройки основана на том, что вначале необходимо ТРВ вывести на предельный режим, во время которого начнутся пульсации. Для этого ТРВ медленно открывается до появления пульсации (показания манометра НД и термометра остаются неизменными). При возникновении пульсаций перегрева необходимо прикрывать ТРВ до тех пор, пока они не прекратятся.

Не следует вращать регулировочный винт больше, чем на один оборот, поскольку предельный режим пульсации может наступить через ¼, а иногда и через 1/8 оборота. После всех совершенных изменений необходимо выждать порядка 15 минут. В конечном результате это поможет сократить общее время настройки.

Если в период работы установки в пульсирующем режиме слегка закрыть ТРВ (пол-оборота), то это будет значить, что терморегулирующий вентиль настроен на минимально возможный перегрев. В этом случае заполнение испарителя жидким хладагентом станет оптимальным, и пульсации прекратятся.

Стоит учитывать, что давление конденсации должно оставаться практически стабильным, но максимально приближенным к номинальным условиям работы, поскольку от нее зависит производительность ТРВ.

Возможные осложнения при настройке:

  • не возникают пульсации. Если не удается добиться пульсаций, то это означает, что даже при полностью открытом ТРВ его производительность ниже, чем производительность испарителя. Причины могут быть следующими: слишком узкое проходное сечение ТРВ, недостаточное количество хладагента или на вход в терморегулирующий вентиль поступает недостаточное количество жидкости;
  • пульсации не прекращаются. Если не удается исключить пульсации, то это означает, что терморегулирующий вентиль даже в закрытом состоянии имеет производительность выше, чем у испарителя. Это может быть вызвано тем, что проходное сечение ТРВ слишком велико или испарителю не хватает производительности.
Когда перегрев становится слишком большим, настройку прекращают (ТРВ перекрыт, давление кипения слишком низкое и полный перепад температур Δθполн слишком велик). Другими словами – испаритель производит меньше паров, чем может поглотить компрессор и его мощность является недостаточной.
Все перечисленные нами проблемы, возникающие при настройке ТРВ, мы проанализируем при более детальном изучении каждой из них. На данном этапе только сформулируем следующий вывод: не следует приступать к настройке ТРВ, если вы полностью не понимаете всех рекомендаций, поскольку процесс окажется для вас длительным и трудоемким. В качестве меры предосторожности — перед тем как приступить к настройке ТРВ, необходимо отметить начальную отметку и точно отсчитывать количество проделанных оборотов регулировочного винта. Самая точная регулировка винта может быть достигнута при его повороте на 1/8 оборота.
 

"Добавить комментарий"

<< Испаритель с прямым циклом расширения. Стабильная работа   Сравнение условий работы кондиционеров >>

 

Menu