Устойчивость контура ТРВ-испаритель

Помимо того, что система ТРВ-испаритель должна обеспечить требуемую производительность, ее работа должна быть устойчивой. Явление, при котором вентиль колеблется между почти закрытым состоянием и почти открытым состоянием, специалисты по холодильной технике обычно называют колебанием клапана. Возможны различные причины колебательных процессов и неустойчивости в холодильных системах.

Шум. Здесь мы постараемся адаптировать термины, применяющиеся для систем управления. Шум — это появление случайных неравномерностей переменной; самым известным примером, давшим начало данному термину, является шум плохо настроенного радиоприемника.

Самовозбуждение. Самовозбуждение возникает, например, в системе громкой связи, состоящей из микрофона, усилителя и громкоговорителя, когда микрофон поднесен слишком близко к громкоговорителю или когда усиление слишком велико. В результате раздается пронзительный свист. Это происходит в контурах с положительной обратной связью, т.е. там, где выходной сигнал устройства вновь подается на вход и усиливает себя.

В холодильных установках имеется множество систем с обратной связью, в частности, контур ТРВ-испаритель. Фактически, вся холодильная система является единой системой с обратной связью. В такой системе колебательные процессы могут возникать, даже если все индивидуальные компоненты работают без существенного шума и какой-либо неустойчивости.

Постоянное изменение рабочих параметров, особенно действующих противоположным образом. Увеличение перегрева открывает ТРВ, а увеличение давления конденсации повышает расход хладагента, что приводит к закрытию ТРВ.

Неустойчивая система. В некоторых случаях система принципиально неустойчива, например, цикл с переохладителем-перегревателем, особенно если ТРВ устанавливается за переохладителем-перегревателем.

"Добавить комментарий"

Производительность системы ТРВ-испаритель

По рабочей точке легко определить производительность системы, представленной на рис. 11 А. Однако эта производительность равна всего 27 кВт, т.е. меньше номинального значения 29,7 кВт. Что следует сделать, чтобы получить номинальную производительность? Один из способов — увеличить размер испарителя. Зеленая линия на рис. 11 А — это кривая для СВ50-60Н. Ее пересечение с кривой ТРВ дает производительность около 29,7 кВт. Однако перегрев увеличился почти до 8 К, что едва ли приемлемо.

Другой способ — установить вентиль с большей пропускной способностью. Такое решение представлено на рис. 11 Б. Пересечение кривых ТРВ и испарителя дает производительность около 29,7 кВт при перегреве 5 К. Кривая для этого ТРВ имеет больший наклон, чем для предыдущего, что может вызвать неустойчивость системы (см. ниже). На рис. 11 Б красной линией изображена работа ТРВ с недостаточной пропускной способностью. Пересечение кривых ТРВ и испарителя происходит в зоне, где вентиль полностью открыт. Помимо того, что пропускная способность недостаточна, в этой зоне вентиль практически не регулирует перегрев. Следует иметь в виду, что ТРВ является регулирующим прибором, отрабатывающим пропорциональный закон, т.е. он может управлять только перегревом при определенной холодопроиз-водительности.

Пример. Рассмотрим работу конденсатора-испарителя в каскадной системе. Терморегулирующий вентиль имеет пропускную способность 60 кВт при перегреве 6 К, что вполне соответствует производительности трех компрессоров, питающих аппарат со стороны конденсации. Что произойдет, если работает только один компрессор?

Производительность упадет до одной трети, 20 кВт. В конденсаторе-испарителе средняя разность температур уменьшается до 1/3, т.е. снижается температура конденсации. Чтобы ТРВ обеспечивал такую производительность, перегрев должен уменьшиться до 4 К при условии, что статический перегрев равен 3 К. При таком незначительном перегреве (перегрев открывания всего 1 К) ТРВ работает очень неустойчиво. Очень важно, чтобы ТРВ и испаритель были согласованы, т.е. чтобы ТРВ обеспечивал требуемую производительность при перегреве, который имеется на выходе испарителя испаритель при данной производительности. Рабочая точка должна быть такой, чтобы ТРВ мог выполнять регулирование в зоне слева и справа от рабочей точки. Как правило, допустимая пропускная способность ТРВ может превышать номинальную приблизительно на 20%, что предоставляет достаточный диапазон регулирования при номинальной производительности.

"Добавить комментарий"

Согласование ТРВ с испарителем. Рабочая точка

При согласовании терморегулирующего вентиля с испарителем следует оценить две характеристики в фактической рабочей точке:

требуемая производительность
стабильность системы.

Рабочую точку системы ТРВ-испаритель определить очень легко — просто наложите характеристическую кривую испарителя на кривую терморегулирующего вентиля. Пересечение двух кривых является фактической рабочей точкой. В рабочей точке хладагент с определенным расходом перегревается до значения, при котором терморегулирующий вентиль обеспечивает именно этот расход (см. рис. 11).

"Добавить комментарий"

Характеристическая кривая испарителя

Характеристическую кривую испарителя можно представить аналогичным образом. Независимой переменной здесь является расход хладагента, а зависимой — перегрев. Ради того чтобы облегчить сравнение с характеристической кривой ТРВ, оси этого графика ориентированы так же, как и для ТРВ, т.е. расход откладывается на оси ординат, а перегрев — на оси абсцисс. На рис. 10 Б изображена кривая для СВ52-50Н.

Номинальная производительность испарителя составляет 29,7 кВт, что соответствует расходу R22 694 кг/ч при температуре испарения 2°С и перегреве 5 К. Номинальная температура воды на входе составляет 12°С, а расход воды остается постоянным и равен 5086,5 кг/ч. Зеленая линия показывает характеристическую кривую, когда температура воды на входе увеличивается до 14°С.

При изменении расхода R22 перегрев изменяется в соответствии с характеристической кривой. Для расхода 736 кг/ч перегрев равен нулю, а когда расход приближается к нулю, перегрев достигает максимального значения, 10 К (12 К, если входная температура воды равна 14°С).

Кривая испарителя более сложна, чем кривая ТРВ. Перегрев зависит от расхода, температуры и типа охлаждаемой среды. Очень трудно правильно рассчитать тепловые характеристики испарителя, т.к. они зависят от многих параметров (например, чистоты обработки поверхности), которые трудно сопоставлять, поведение потока не до конца изучено и т.д.

"Добавить комментарий"

Характеристическая кривая ТРВ

Даже при выключенном компрессоре пружина прижимает иглу к седлу, т.е. клапан остается закрытым до тех пор, пока усилие со стороны мембраны меньше или равно усилию пружины. Игла поднимается, когда усилие мембраны достигает значения, соответствующего определенному перегреву — статическому перегреву.

Для того чтобы создать необходимый поток хладагента, требуется дальнейший перегрев — перегрев открывания. Сумма этих двух перегревов называется рабочим перегревом и должна равняться перегреву на выходе испарителя при требуемой производительности. На рис. 10 А показана характеристическая кривая для типичного ТРВ. Обычно терморегулирующий вентиль настраивается на заводе на определенный статический перегрев. Его можно изменять поворотом регулировочного винта Е. Это вызывает параллельный сдвиг характеристической кривой. Передаваемый на ТРВ перегрев трансформируется в соответствующее открытие клапана.

Пропускная способность ТРВ, которая может выражаться через расход или через холодопроизводительность, зависит не только от степени открытия клапана, но также от разности давлений между входом и выходом, абсолютного давления и типа хладагента. Кроме того, форма иглы клапана может быть различной, т.е. открытие необязательно представляет собой линейную функцию от перегрева. Ниже представлены некоторые другие возможные кривые.