Испаритель с прямым циклом расширения. Стабильная работа
Испаритель прямого расширения работает стабильно, когда ТРВ держит постоянный перегрев на выходе, а полный температурный напор между воздухом на входе и кипением остаётся в расчётных пределах — для кондиционеров около 15–20 K. Часть испарителя тратится на перегрев пара, остальная — на кипение. Нарушение этого баланса ведёт к пульсациям, обмерзанию или влажному ходу.
На представленной схеме (рис.3.1) изображен испаритель с прямым циклом расширения, применяемый в холодильном контуре установки искусственного климата. Предполагается, что он работает при значениях температуры и давления, указанных на схеме. В качестве хладагента используется R22.
В точке А жидкий R22 (32 С) поступает в ТРВ при давлении 14 бар. Проходя к отметке В, жидкость дросселируется, поскольку проходит калиброванное отверстие ТРВ. При этом давление снижается до 4,6 бар. Жидкость частично выкипела и ее состав в точке В следующий: 85% жидкости и 15% пара, при давлении 4,6 бар и температуре 4 С.
На промежутке В-С парожидкостная смесь, проходя через испаритель продолжает кипеть и поглощать тепло. В ней становится все меньше жидкости и все больше пара. Давление и температура находятся на прежнем уровне. В точке С жидкость полностью приобретает парообразное состояние. Давление 4,6 бар, температура 4 С. На промежутке С-D трубопровод с парами поддается действию охлаждающего воздуха, в результате чего температура увеличивается. Давление остается прежним. Температура термобаллона в точке D составляет 11 С. Из этого следует вывод, что на промежутке С-D перегрев паров составляет 7 К.
Каким же температурным изменениям поддается воздух, прошедший через испаритель? (рис.3.2) Под tae и tas понимают температуру воздуха на входе и выходе из испарителя, а tо – температура кипения хладагента в испарителя (показания манометра).
На представленном примере (рис.3.2) температура воздуха на входе в испаритель составляет 22 С и охлаждается до 15 С. Перепад температур для воздуха может быть представлен в следующем виде:
Δθвозд = tae - tas=22-15=7 К
Давление кипения при этом составляет 4,6 бар, что для R22 соответствует температуре кипения 4 С. Таким образом, полный температурный напор являет собой разницу между температурой воздуха и кипения:
Δθполн = tae - tо=22-4=18 К
Установить определенные значения температурных напоров для испарителей довольно сложно. Так в испарителях холодильных установок они зависят от величины снежной «шубы», а в установках искусственного климата от влажности окружающего воздуха.
Поэтому для испарителей, охлаждающих воздух, были приняты следующие допустимые значения перепадов температур и температурных швов:
воздушные кондиционеры:
- Δθвозд=(tae- tas) - 6-10 К
- Δθполн=(tae-tо) – 16-20 К
торговое холодильное оборудование:
- Δθвозд – 3-5 К
- Δθполн – 6-10 К
Испарители с прямым циклом расширения
Самой важной характеристикой холодильного контура является показатель перегрева пара хладагента на момент его выхода из испарителя. Под перегревом пара понимают разность между его температурой и температурой кипения жидкости, из которой образовался пар (при постоянном давлении).
Перегрев пара для испарителей представляет собой разность температур между температурой, измеренной с помощью термобаллона ТРВ и показаниями манометра НД (температура кипения). На приведенном примере (рис.3.3) перегрев составляет 11-4= 7 К.
Для испарителей с прямым циклом расширения предельные значения перегрева составляют 5-8 К.
Если планируете чиллер 35 кВт купить, начните с онлайн-расчёта модели — это занимает несколько минут.
Частые вопросы
Что такое испаритель прямого расширения?
Испаритель, в который хладагент подаётся через ТРВ и полностью выкипает с небольшим перегревом на выходе, без отделителя жидкости и рециркуляции.
Какой температурный напор у испарителя кондиционера?
Между воздухом на входе и температурой кипения обычно 15–20 K, при этом температура кипения остаётся выше 0 °C, чтобы испаритель не обмерзал.
Читайте также