Регулирование рабочего цикла компрессора

При эксплуатации судовой холодильной установки рекомендуется работа компрессора по циклу с перегревом холодильного агента на 7—9°С. Надо иметь в виду, что работа компрессора по влажному циклу сопряжена с опасностью гидравлического удара, а по циклу с высоким перегревом приводит к увеличению нагрузки электропривода, уменьшению холодильного коэффициента установки и росту температуры нагнетания. Чтобы обеспечить нормальный рабочий цикл компрессора, применяют регуляторы перегрева холодильного агента, известные в практике под названием терморегулирующего вентиля (ТРВ).

Регуляторы перегрева (ТРВ)

При изменении тепловой нагрузки испарителя количество жидкого холодильного агента, превращаясь в reap, меняется. Поэтому для обеспечения необходимого количества жидкого агента в испарителе необходимо соблюдать такое условие:

где Q4—тепловая нагрузка испарителя, ккал/час;

qо—удельная холодо производительность, ккал/кг;

С—коэффициент пропорциональности;

F ср—среднее по времени проходное сечение регулирующего вентиля, м²;

Pk и P4 — давление в конденсаторе и испарителе, т. е. до и после ТРВ;

λ —удельный вес жидкого агента перед ТРВ, кг/м³ g—ускорение силы тяжести, м/сек.² Среднее прободное сечение определяется формулой:

р - ^saw »2 ^ср- t,-t, ^м1 ..

где t—1 время, час.

Автоматический регулятор изменяет величину проходного сечения в зависимости от тепловой нагрузки, поддерживая заданное заполнение испарителя жидким холодильным агентом.

Если в испарителе наблюдается избыток жидкого агента, то жидкость может попасть во всасывающую линию и в компрессор. Это вызывает падение производительности машины и преждевременный выход из строя ряда деталей компрессора под действием быстрого изменения температуры. В некоторых случаях попадание жидкости в цилиндры компрессора приводит к гидравлическому удару и аварии. Снижается производительность испарителя и при недостаточном поступлении в него жидкости.

Регуляторы перегрева в нашей литературе и практике получили очень неудачное название—терморегулирующие вентили (ТРВ). Оно приводит ко многим недоразумениям и довольно частым ошибкам в действиях обслуживающего персонала (зачастую даже специалисты неверно предполагают, что регулятор поддерживает температуру охлаждаемого помещения и при помощи ТРВ можно якобы регулировать температуру испарения холодильного агента).

Этот регулятор поддерживает постоянный перегрев, то есть разность температур паров агента у выхода из испарителя и кипения холодильного агента. В первом случае температура воспринимается чувствительным элементам регулятора, состоящим из термобаллона, капилляра и упругого элемента. А температура кипения агента определяется по давлению кипения у входа из испарителя.

Усилия, пропорциональные этим величинам, действуют в противоположные стороны. От их равности зависит положение регулирующего клапана, а следовательно, и заполнение испарителя жидким агентом.

На морских судах с фреоновыми холодильными установками встречаются три принципиально различных схемы регуляторов .перегрева, которые представлены на рисунке 4: а—с внутренним уравнением; б—с внешним уравнением; в — с двумя термочувствительными системами.

Регулятор перегрева первого типа, как правило, устанавливается на испарителях судовых провизионных камер, а второго типа—на испарителях, в которых происходит ощутимое падение давления из-за гидравлических сопротивлений. Типичными представителями их являются воздухоохладители судовых кондиционеров. Перегрев пара в таких испарителях нельзя определить как разность между температурой; пара у выхода из испарителя и температурой кипения у входа в него, так как из-за падения давления температура кипения в конце испарителя понижается.

Для того, чтобы устранить влияние падения давления, чувствительный элемент регулятора соединяют вводимой внешней уравнительной линией 5 со всасывающей линией испарителя 4.

В холодильных установках промысловых баз, работающих при низких температурах кипения, использование регулятора перегрева затрудняется, так как изменению температуры на 1°С соответствует весьма малое изменение давления. Например, у фреона 12 при повышении температуры кипения от +4, до -4-6°С давление кипения изменится на 0,23 кг/см², а от —76 до 74°С— на 0,012 кг/см², то есть примерно в 20 раз меньше. При этом чувствительность регулятора резко уменьшается и он не может обеспечивать нормальной работы испарителя. В таких установках рекомендуется применять регулятор с двумя термочувствительными системами, в которых перегрев определяется непосредственно как разность температуры у выхода из испарителя и температуры кипения.

На транспортных судах применяются, как правило, регуляторы перегрева с внутренним уравнением для провизионных камер и с внешним — для систем кондиционирования воздуха.

Рассмотрим действие этих регуляторов. Если падение давления в испарителе незначительно, ставится регулятор с внутренним уравнением (рис. 4г). При стандартном давлении кипения агента (по температуре кипения —15°С), давление соответственно будет равно 1,86 ата. У выхода из испарителя (сечение 1—1) весь жидкий агент превращается в пар и начинает перегреваться. У места крепления термобаллона (сечение II—II) перегрев составит 5°С, то есть температура паров агента достигнет —10°С. Такой же будет и температура термобаллона при его правильном креплении. А так как термобаллон заполнен, подобно системе, фреоном 12, то давление в термосистеме—2,23 ата.

Таким образом, на мембрану регулятора сверху будет действовать давление в 2,23 ата, а снизу—давление кипения в 1,86 ата, а также затяжка пружины регулятора, зависящая от его настройки. Если давление на мембрану сверху больше, клапан будет открываться до тех пор, пока затяжка пружины не скомпенсирует избыток давления на мембрану.

При уменьшении тепловой нагрузки жидкость в испарителе будет убывать меньше, количество ее, таким образом, увеличится и она приблизится к выходу из испарителя. Это значит, что точка крепления термобаллона (сечение II—II) и температура перегрева начнут уменьшаться. Действие сил от давления кипения и затяжки пружины превысит действие сил от давления, зависящего от температуры на выходе из испарителя, и клапан начнет закрываться.

Рассмотрим теперь работу регулятора перегрева при падении давления в испарителе (рис. 4г). Примем температуру кипения агента на входе ,в испаритель тоже за стандарт —15°С. При падении давлений к выходу из испарителя на 0,2 ата температуры понизятся до —18°С и перегреву 5°С будет соответствовать температура термобаллона —13°С. Тогда давление сверху на мембрану достигнет 2 ата, снизу же оно будет большим, и клапан закроется, что приведет к ухудшению использования поверхности испарителя.

Для компенсации падения давления в испарителе ставится регулятор с внешним уравнением. Нижняя его полость под мембраной сообщается с выходом из испарителя таким образам, что понижение давления в последнем привадит к одинаковому падению его как в верхней, так и в нижней полости регулятора. Поэтому клапан будет открыт на заданную величину. Перегрев, необходимый для получения расчетной производительности, слагается из величины закрытого перегрева. Последний же зависит от настройки регулятора и изменения перегрева, необходимого для перемещения клапана в положение расчетной производительности. Закрытый перегрев—это температура (обычно

от 3 до 6°С), при которой начинается открытие клапана, а изменение перегрева до полного открытия клапана составляет +2 — +4°С. Таким образом, общий перегрев достигнет 7°С.Термочувствительная система регуляторов перегрева, устанавливаемых в судовых холодильных установках, подразделяется на «паро-заполненную» и «газо-заполненную».

«Паро-заполненная» система заполняется на заводе насыщенными парами фреона 12 при температура + 16°С. Размеры термобаллона рассчитаны на вместимость при конденсации всего жидкого фреона. Заполняя термобаллон, учитывают, что при температуре выше +16°С в системе будут только пары фреона, а при температуре ниже +16°С—только парожидкостная смесь. Следовательно, резкое изменение давления в термосистеме возможно только до +16°С, а выше этой температуры изменение давления не существенно.

На судах отечественной постройки для провизионных камер применяются регуляторы перегрева типов: ТРВ-2, ТРВ-7, ТРВ-0,5М, ТРВ-1М, ТРВ-2М, ТРВ-4М и другие.

На судах иностранной постройки обычно встречаются регуляторы перегрева фирмы «Данфосс» типов: ТУ1, ТУ 1,5 и ТУ2 или фирмы «Алко» типов ТС 0,1, 2 и 3.

Для регулировки температуры перегрева на кондиционерах воздуха чаще всего применяются регуляторы перегрева типов: ТРВК-20, ТРВ-40, ТРВ-б0ф, ТРВ-160ф;

для работы с фреоном 22 — регуляторы 22 ТРВ-В и 22 ТРВ-5Н.

Регуляторы перегрева фирмы «Данфосс» типа ТУ1, ТУ 1,5 и ТУ2 отличаются друг от друга только диаметром отверстия в седле, равном соответственно 1, 1,5 и 2 миллиметрам. Термочувствительная система регуляторов ТУ — газозаполненная. В качестве адсорбента применен активный уголь, а газом служит COz.

Конструктивные особенности регуляторов перегрева представлены на рисунке 5.