Каскадный цикл
Каскадный цикл — две холодильные машины на разных хладагентах: нижняя отдаёт тепло конденсации в испаритель верхней через конденсатор-испаритель, что позволяет получить −60…−100 °C.
Многоступенчатые циклы можно сделать термодинамически эффективными, но они обладают некоторыми отрицательными качествами.
- При высоких температурах давление хладагента может быть очень большим, что потребует применения дорогого оборудования.
- При низких температурах давление может быть низким, возможно, отрицательным. Поскольку в контуре всегда есть утечки, пусть и маленькие, в систему будет подсасываться воздух, и производительность конденсатора уменьшится. Объем пара увеличивается, что опять-таки потребует применения дорогого оборудования.
Масло неравномерно распределяется между ступенями, особенно если при высоких температурах оно растворяется в хладагенте, а при низких — нет. Это может ухудшить смазку компрессоров или потребовать дорогой системы управления смазкой. Эти проблемы преодолеваются применением каскадной холодильной машины, где ступени разделены на два самостоятельных контура — две ветви. В таком цикле испаритель верхней ступени служит конденсатором для нижней ступени. ППТО могут работать при малой разности температур и превосходно подходят для применения в этом цикле, см. рис. 06.
В разных ветвях каскадной машины можно применять разные хладагенты, наилучшим образом отвечающие рабочим условиям в данной ступени. Эффективность системы возрастает с уменьшением разности температур между средами в конденсаторе-испарителе. И в этом случае превосходно подходит ППТО.
В примере на рис. 06 производительности ступеней точно соответствуют друг другу, но это не является обязательным. Обычно высокотемпературная ступень имеет более высокую производительность и обслуживает различных потребителей холода, включая конденсатор-испаритель низкотемпературной ступени.
Существует одна проблема, связанная с конденсатором-испарителем. Перепады температур между двумя сторонами могут быть очень велики. Если система запускается слишком быстро, в теплообменнике могут возникнуть термические напряжения, что ведет к повреждению паяных соединений пластин (и крепления труб в КТТО - кожухотрубных теплообменниках). Замечания о системе управления, необходимой для решения данной проблемы
Зачем каскад
| Ступень | Хладагент (пример) |
|---|---|
| Верхняя | R404A, R507, аммиак |
| Нижняя | R23, CO₂ |
| Связь | Конденсатор-испаритель |
Подробно — каскадный холодильный цикл; конденсатор-испаритель. Подбор и поставка — пластинчатые теплообменники. Паяные пластинчатые теплообменники работают испарителями и конденсаторами в чиллерах ВМТ-Ксирон; модель чиллера под вашу задачу — подбор чиллера онлайн.
Частые вопросы
Что такое каскадная холодильная машина?
Две машины на разных хладагентах, где нижняя отдаёт тепло в испаритель верхней.
До какой температуры охлаждает каскад?
До −80…−100 °C.
Почему не одна ступень?
Слишком большое отношение давлений.
Какой хладагент в нижнем каскаде?
R23, R508B, CO₂.
Где применяют каскадные машины?
Лаборатории, испытательные камеры, заморозка.
Читайте также