Каскадный цикл

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