Конденсатор-испаритель

a) При пуске сторона конденсации должна включаться по возможности одновременно или позднее, но не раньше стороны испарения (см. ниже пункт b). Если линия пара от низкотемпературного компрессора достаточно длинна, это обеспечит задержку до поступления горячего пара в испаритель-конденсатор. Если конденсирующийся хладагент поступает первым, ППТО разогревается до температуры перегрева, и после этого в горячий ППТО поступает холодный испаряющийся хладагент. В противном случае в охлажденный до температуры испарения ППТО поступает хладагент, имеющий, практически, температуру конденсации, т.е. разность температур значительно меньше.

b) Если система устроена, как указано в п. а), то для компенсации первоначального выброса жидкого хладагента из испарителя в линии всасывания может быть установлен отделитель жидкости.

c) Установку необходимо оборудовать регулятором давления испарения, особенно при наличии нескольких компрессоров. Если конденсатор-испаритель (К-И) является одним из ряда параллельных испарителей, например, воздухоохладителей, его уставка температуры должна быть чуть выше, чем у остальных испарителей. Это делается для защиты К-И от резких изменений давления, которые происходят при включении или выключении компрессора. Если К-И работает с малой производительностью, перегрев, скорее всего, будет мал. Если на стороне низкого давления вдруг включается компрессор, давление падает. Пониженное давление немедленно передается в терморегулирующий вентиль, в то время как для возможного изменения температуры требуется значительно больше времени. Вентиль реагирует на это как на повышение перегрева и открывается, возможно, с колебаниями на начальном этапе. На выходе перегрев исчезает, и жидкий хладагент попадает на относительно горячие стенки, вызывая термическую усталость.

d) Если применяется регулятор давления конденсации, его необходимо устанавливать перед К-И, ни в коем случае не за ним. Иначе конденсат может обратным потоком поступать в К-И (см. рис. 10 А и Б, с. 109, а также следующий пункт е).

e) Необходимо правильно отводить жидкость со стороны конденсации, т.е. не допускать обратного потока конденсата в К-И (см. пункт d) выше и рис. 5 и 6, на стр. 103 в главе 5, «Конденсация и ресиверы жидкости»).

f) Вышесказанное также означает, что в К-И не допускается переохлаждение конденсата.

g) Когда работает только один из многих низкотемпературных компрессоров, производительность К-И составляет лишь долю от его полной производительности. Если в контуре установлен только один ТРВ, он будет работать при очень малом перегреве и, следовательно, неустойчиво.

Схему, показанную на рис. 27, можно применить, чтобы обеспечить безопасный малый расход хладагента при частичной нагрузке.

h) Глушители и сепараторы масла сглаживают флуктуации давления от низкотемпературных компрессоров.

i) По возможности старайтесь применять медленно срабатывающие электромагнитные клапаны, особенно в тех случаях, когда сторона конденсации запускается первой.

j) Затопленный испаритель, который остается заполненным хладагентом в момент останова, менее подвержен тепловым ударам, чем испаритель непосредственного расширения.

Регулирование температуры жидкости

• регулируется по выходной температуре охлажденной жидкости. Если эта температура уменьшается, что означает снижение тепловой нагрузки, температура испарения увеличивается для уменьшения производительности испарителя.
• рис. 26. В этом случае охлажденная и неохлажденная жидкости смешиваются для получения необходимой температуры.

Конечно, это приводит к рассогласованию производительностей компрессора и испарителя, давление и температура хладагента начинают падать, т.е. возникает опасность замерзания, для предотвращения которой нужно принять описанные выше меры по регулированию давления/производительности. Включение-выключение. Во многих случаях допускается изменение температуры жидкости в пределах нескольких градусов. Если охлажденная жидкость поступает к нескольким пользователям, большое количество жидкости в системе обеспечивает большую инерционность.

Наиболее простым способом в таком случае может быть отключение холодильной установки при достижении заданной температуры и включение установки после повышения температуры. Как и во всех системах с двухпозиционным регулированием, следует обращать особое внимание на предотвращение тепловых ударов и скачков давления. Регулирование посредством клапана. Это гибридная система, сочетающая свойства затопленного испарителя и испарителя непосредственного расширения (см. рис. 28). Регулирующий клапан устанавливается в термосифонный контур. Очевидно, что интенсивное мгновенное испарение хладагента невозможно, т.к. перепад давлений на клапане определяется максимальным гидростатическим напором.

Управление клапаном может происходить по перегреву, как в стандартных испарителях непосредственного расширения, или, как показано на рисунке, по выходной температуре охлаждаемой жидкости. Такая система иногда используется для дополнительных испарителей, таких как маслоохладители, испарители возврата масла и т.д. Ее преимущество в том, что из системы выходит сухой пар, готовый для подачи в компрессор, и не требуется большой перепад давлений, как в случае со стандартным терморегулирую-щим вентилем.

Простейшей системой является электромагнитный (запорный) клапан. Возможно также применение клапана с широтно-импульсной модуляцией. Обычно они не рекомендуются в качестве регулирующих вентилей для ППТО, поскольку скачки давления могут повредить ППТО. В данном случае скачков практически нет. Если разность температур между хладагентом и охлаждаемой жидкостью невелика (< 30 °С), тепловой удар пренебрежимо мал.

Регулирование производительности

1) Площадь. Единственный практический способ — это включение-выключение контура в многоконтурном испарителе. Т.е. площадь можно изменять только ступенчато с большим приращением.

2) Разность температур. Изменяя расход охлаждаемой жидкости можно изменить температуру на выходе и, следовательно, разность температур. Однако выходная температура испарителя обычно фиксирована: это регулируемая, а не регулирующая переменная.

3) Температура испарения дает больше возможностей для изменения СРТ. Здесь существует опасность снижения температуры испарения ниже точки замерзания охлаждаемой жидкости.

4) Коэффициент теплопередачи. В принципе можно изменить коэффициент циркуляции в термосифонном испарителе и перегрев в испарителе непосредственного расширения, и так изменить общий коэффициент теплопередачи.

Однако оба эти метода имеют существенные недостатки. Коэффициент теплопередачи не является, строго говоря, функцией коэффициента циркуляции, а изменение перегрева влияет на работу регулирующего вентиля и может привести к слишком высокой температуре нагнетания.

5) Включение-выключение. Преимуществом является то, что испаритель работает с номинальным (максимальным) расходом, когда работает компрессор. Это важно для движения масла через испаритель.

6) Изменение объемной производительности. Это легко выполнить в винтовых компрессорах. В поршневых компрессорах для этого требуется поднять головку блока цилиндров (клапанную плиту).

7) Изменение скорости вращения, например, в случае двигателя с тиристорным управлением или, лучше, электродвигателя постоянного тока.

Другие методы. Есть и другие важные способы регулирования, которые не относятся непосредственно к регулированию испарителя или компрессора.

8) Изменение объема производимого испарителем пара посредством регулятора противодавления. Давление в испарителе может быть выше, но не ниже заданного значения давления. Давление всасывания не задается, но от него зависит массовая производительность компрессора (см. рис. 22 и 24).

9) Возврат пара с выхода компрессора в линию всасывания или на вход испарителя. Уменьшение объема пара, производимого испарителем, компенсируется дополнительным впрыском хладагента.

10) Возможно множество вариантов данного решения. Газ из линии нагнетания может вводиться в линию всасывания или перед испарителем, можно использовать пар из ресивера высокого давления или жидкий хладагент из ресивера высокого давления вместе с паром и т.д. Однако способы 8) и 9) не экономичны. Компрессор работает против постоянного низкого давления, и расход энергии не уменьшается. Поэтому эти два метода применимы только в системах непосредственного охлаждения малой производительности.

Способы 6) и 7) требуют больших начальных затрат, но позволяют экономить энергии. Они наиболее часто используются в крупных установках с испарителями затопленного типа. Наиболее привлекательные способ, который обеспечивает высокую производительность испарителя, это сочетание впрыскивания пара между регулирующим вентилем и испарителем, см. 10) и включения-выключения 5). При этом методе скорость пара в испарителе остается более или менее постоянной, что очень важно для обеспечения надежного потока масла через испаритель, рис. 23.

Согласование производительностей испарителя и компрессора

Холодопроизводительность зависит не от количества пара, всасываемого в компрессор, а от количества жидкого хладагента, остающегося после расширения. Чем больше разность между давлениями конденсации и испарения, тем сильнее нужно расширять хладагент, т.е. тем меньше остается жидкости. Эти два эффекта — уменьшение массовой производительности и уменьшение содержания жидкости — означают, что холо-допроизводительность уменьшается с уменьшением давления всасывания и увеличением давления нагнетания.

Производительность испарителя растет с увеличением разности температур между средами, т.е. с уменьшением температуры испарения. Итак, что произойдет, если мы подсоединим испаритель, работающий при определенной температуре испарения, к компрессору с большей производительностью при этой температуре? Поскольку производительность компрессора больше, чем у испарителя, он может сжать большее количество пара, чем производит испаритель, т.е. компрессор начинает вакуумировать испаритель, в котором падает давление.

Падение давления противоположным образом сказывается на работе компрессора и испарителя: Испаритель испаряет больше хладагента, т.е. его производительность растет, а плотность пара уменьшается. Эти два эффекта увеличивают общий объем пара. Массовый расход хладагента, всасываемого компрессором, уменьшается, т.е. массовая производительность компрессора уменьшается из-за меньшей плотности пара в линии всасывания. При определенном давлении наступает равновесие между объемами пара, производимого испарителем и всасываемого компрессором, т.е. происходит согласование производительностей компрессора и испарителя (см. рис. 22).

Если производительность компрессора возрастает по сравнению с производительностью испарителя, температура и давление падают, и наоборот. Состояние равновесия наступает при согласовании производительностей компрессора и испарителя.