Каскадные системы
Каскадная система состоит из двух холодильных контуров, связанных каскадным конденсатором: он одновременно конденсатор нижнего (низкотемпературного) контура и испаритель верхнего. В каждом контуре свой хладагент — например, CO2 внизу и аммиак или R404A вверху. Каскады применяют для температур кипения ниже −40…−50 °C.
Каскадные системы состоят из двух отдельных контуров охлаждения. Каскадный конденсатор объединяет два контура, являясь конденсатором высокотемпературного контура и испарителем низкотемпературного контура.
В каждом из этих контуров может использоваться различный хладагент, оптимально подобранный для каждого контура. Например, в высокотемпературном контуре может использоваться хладагент NНз, а в низкотемпературном - хладагент CO2.
Эта каскадная система NH3/CO2 требует меньшей заправки аммиака и более эффективно работает при низких температурах, чем аналогичная двухступенчатая аммиачная система.
Двухпозиционное (вкл/откл) регулирование
В некоторых случаях для поддержания заданного значения регулируемого параметра можно использовать двухпозиционное регулирование.
Двухпозиционное регулирование означает, что устройство регулирования (вентиль, реле температуры) может находиться только в двух положениях. Например, в полностью открытом/закрытом положении или с замкнутым (ВКЛ.) / разомкнутым (ОТКЛ.) контактом.
Двухпозиционное регулирование исторически широко используется в холодильной технике, особенно в холодильниках, оснащенных реле температуры. Двухпозиционное регулирование также может использоваться в перспективных системах регулирования, где применяются принципы ПИД-регулирования. Например,двухпозиционный вентиль AKV/A используется для регулирования перегрева хладагента с помощью электронного ПИД-регулятора (контроллера ЕКС 315А).
Двухпозиционный контроллер действует внутри некоторых заданных предельных значений регулируемого параметра, например, внутри диапазона, ограниченного максимальным и минимальным значением регулируемой величины. Вне этого диапазона контроллер не выполняет никаких действий.
Пример двухпозиционного регулирования
Для поддержания уровня жидкости между максимальным и минимальным значениями можно использовать двухпозиционный регулятор компании Данфосс типа AKS 38. Этот регулятор представляет собой поплавковое реле, которое управляет двухпозиционными соленоидными вентилями. Двухпозиционные регуляторы используются вследствие:
- Низкой стоимости, более простой конструкции, отсутствия контура обратной связи. Регулируемый параметр при работе регулирующего устройства изменяется незначительно.
- Инертность процесса настолько велика, что двухпозиционное регулирование слабо влияет на регулируемую величину.
- В системах с зоной нечувствительности двухпозиционное регулирование имеет свои преимущества.
Двухпозиционные системы регулирования обладают обратной связью, как и системы плавного регулирования, но характеристики двухпозиционных систем не позволяют ликвидировать смещение регулируемого параметра при его изменении.
Каскадная холодильная система: как устроена
Каскадная холодильная система состоит из двух (иногда трёх) отдельных холодильных контуров с разными хладагентами. Нижний контур — низкотемпературный, например на CO₂ или R23, — отбирает тепло при −40…−80 °C и отдаёт его в каскадном теплообменнике, который для верхнего контура служит испарителем. Верхний контур на аммиаке, R404A или пропане отводит тепло в окружающую среду.
| Нижний / верхний контур | Температура кипения |
|---|---|
| CO₂ / NH₃ | −30…−55 °C |
| CO₂ / R404A, R449A | −30…−50 °C |
| R23 / R404A | −60…−85 °C |
| R14 или R1150 / R23 / R404A | До −100 °C и ниже |
«Каскадная система регулирования» в автоматике — другое понятие: два регулятора, где выход ведущего задаёт уставку ведомому. В холодильной технике есть и одноконтурный вариант каскада на смеси хладагентов — см. автокаскадные системы.
Частые вопросы
Как работает каскадная холодильная система?
Нижний контур охлаждает объект и отдаёт тепло в каскадном теплообменнике кипящему хладагенту верхнего контура, а верхний контур сбрасывает тепло в окружающую среду через свой конденсатор.
Когда применяют каскадные системы?
Для низких температур — от −40 до −100 °C: в морозильных туннелях, климатических камерах, медицине и химии, где одноступенчатая машина работает с недопустимой степенью сжатия.
Что такое каскадная холодильная система?
Два отдельных холодильных контура с разными хладагентами, связанных каскадным теплообменником: нижний работает при −40…−80 °C, верхний отводит его тепло в окружающую среду.
Читайте также