Термостатические ТРВ с внутренним уравниванием давления

Допустим, при данном режиме температура кипения составит 4 С (4,6 бар), а перегрев термобаллона 7 К. Тогда температура термобаллона будет достигать 11 С (6 бар), а сила, действующая в его полости (Fb) и открывающая ТРВ, составит 6 бар.

Снизу на мембрану направлена сила (Fo) равная давлению в полости испарителя (4,6 бар), которая действует на закрытие ТРВ. Таким образом, регулировочная пружина имеет усилие закрытия (Fr) равное 6-4,6=1,4 бар.

При увеличении температуры воздуха на входе в испаритель (ТРВ находится в равновесии) находящаяся в нем жидкость начинает интенсивно кипеть, и точка А сдвигается внутрь испарителя. Отрезок трубы, где происходит перегрев пара, становится больше и увеличивается температура термобаллона. Сила открытия Fb возрастает и равновесие нарушается, что приводит к открытию ТРВ и интенсивному притоку жидкости в испаритель. Далее точка А сдвигается к выходу испарителя, устанавливая равновесие, согласно настройке ТРВ на перегрев 7 К.

При снижении температуры воздуха на входе в испаритель, кипение жидкости происходит менее интенсивно и точка А сдвигается к термобаллону. Следовательно, температура и перегрев термобаллона снижаются. Сила открытия Fb становится меньшей, равновесие нарушается и ТРВ закрывается. Далее точка А смещается внутрь испарителя до тех пор, пока не установится равновесие, согласно настройке ТРВ на перегрев 7 К.

В теории перегрев на уровне 7 К поддерживается независимо от условий работы, но на практике это не совсем так. Чтобы понять, в чем различия, рассмотрим тот же ТРВ с аналогичными настройками, но при значительных потерях давления (рис.46.2).

Действующая снизу на мембрану ТРВ сила Fo всегда равна 4,6 барам. Так как настройки пружины были изменены, то плунжер ТРВ находится в равновесии, пока сила Fb равна 6 барам (температура термобаллона 11 С).

Если температура жидкости на выходе из ТРВ достигает 4 С, то ее температура на выходе из распределителя составит −2 С. Для поддержания температуры термобаллона в 11 С жидкость при −2 С должна выкипеть раньше, например, в точке А при перегреве в 13 К. В данном случае испаритель запитан хуже, в связи с чем имеющаяся холодопроизводительность снижается.

Получается, что с увеличением потерь давления перегрев в испарителе растет, а с уменьшением — падает.

Можно предположить, что достаточно изменить настройку ТРВ, чтобы установить допустимую величину перегрева. Для данного случая это является правильным решением, но сделать это невозможно, поскольку давление в испарителе постоянно меняется (расход хладагента в контуре переменный).

Для прояснения картины давайте рассмотрим многоцилиндровый компрессор с тремя ступенями производительности, подключенный к одному испарителю. Когда компрессор работает на треть своей мощности, функционирует только один цилиндр № 2 (рис.46.3). Регулировка ТРВ с внутренним уравниванием обеспечивает перегрев в 7 К. При низкой производительности компрессора, расход хладагента небольшой, как и потери в испарителе.

Допустим, температура в охлаждаемом объеме резко увеличилась и компрессор начал работать на полную мощность, запустив 1 и 3 цилиндр. Работа всех цилиндров резко спровоцировала увеличение расхода хладагента, следовательно, и увеличение потерь в испарителе.

Поскольку потери давления в испарителе стали значительнее, ТРВ обуславливает повышение перегрева, наполнение испарителя снижается, когда необходима максимальная холодопроизводительность. В обратном случае, когда настройка ТРВ выполнена при 100% производительности компрессора, расход хладагента будет снижаться, из-за чего потери давления снизятся. Все это спровоцирует возникновение гидроудара.

Рассмотренный нами пример является теоретическим и его целью является повышение знаний в области процессов, управляющих работой холодильного контура. Сейчас в холодильных установках данного типа применяются ТРВ, оснащенные внешней линией уравнивания. Их применение может принести массу неприятностей.