18 Регулирующие устройства.

Регуляторы потока хладагента делят­ся на шесть основных типов: ручной регулирующий вентиль, автоматический регулирующий вентиль, терморегулирующий вентиль, капиллярная трубка, поплавковый регулятор низкого давления, поплавковый регулятор высокого давления.

Независимо от типа регулятор по­тока хладагента предназначен для вы­полнения следующих функций: изме­нение потока жидкого хладагента, по­даваемого из жидкостного трубопро­вода в испаритель, в количестве, соиз­меримом с количеством образуемого паpa в испарителе; поддержание разности давлений между сторонами высокого и низкого давлений системы, чтобы хлад­агент кипел при заданном низком дав­лении в испарителе и одновременно кон­денсировался при заданном высоком давлении в конденсаторе.

Ручной регулирующий вентиль

Ручной регулирующий вентиль - это игольчатый вентиль с ручным приводом (рис. 17-1).

Подача жидкости через вентиль зависит от разности давлений в отверстии вентиля и степени его от­крытия, причем последняя регулирует­ся вручную. При постоянной разности давлений в вентиле расход через него постоянный, независимо от давления и тепловой нагрузки испарителя.

Основной недостаток ручного регу­лирующего вентиля заключается в том, что он не реагирует на изменение тепловой нагрузки системы. В связи с этим для предотвращения недостаточно­го или избыточного питания испарителя необходимо регулировать настройку вентиля при каждом ее изменении. Кро­ме того, следует вручную открывать и закрывать вентиль при каждом включе­нии или выключении компрессора.

Очевидно, что ручной регулирующий вентиль предназначен только для боль­ших систем, находящихся под постоян­ным наблюдением оператора, в которых тепловая нагрузка относительно посто­янна. Если нагрузка часто изменяется, что вызывает необходимость в автома­тическом регулировании, применяют другой тип регулятора расхода.

Ручной регулирующий вентиль пред­назначен в основном в качестве вспомо­гательного регулятора потока хладаген­та е байпасной линии (см. рис. 17-29). Его часто используют для регулирования расхода в линии перепуска масла (см. рис. 19-12).

Автоматические регулирующие вентили «После себя»

Схема автоматического регулирую­щего вентиля «После себя» приведена на рис. 17-2.

Вентиль состоит из иглы и седла, сильфона (или мембраны) и пружины, натяжение которой устанав­ливается регулировочным винтом. На входе жидкости в вентиль обычно разме­щают фильтр для предотвращения попа­дания различных загрязнении, которые могут закупорить вентиль. Конструкция типичного автоматического вентиля по­казана на рис. 17-3. Автоматический регулирующий вен­тиль поддерживает постоянное давление в испарителе, увеличивая или уменьшая (в зависимости от нагрузки) подачу в него хладагента. Постоянное давление, создаваемое в испарителе с помощью вентиля, является результатом проти­водействия давления в испарителе и давления пружины. Давление в испари­теле, действующее на одну сторону сильфона пли мембраны, вызывает за­крывание вентиля, а давление пружины, действующее на противоположную сто­рону сильфона или мембраны, стремится открыть вентиль. При работе компрес­сора вентиль поддерживает давление в испарителе, равное давлению пружины.

Когда натяжение пружины отрегули­ровано на определенное давление в испарителе, вентиль автоматически ре­гулирует поток жидкого хладагента, т. е. в испарителе поддерживается за­данное давление независимо от нагрузки. Допустим, что натяжение пружины от­регулировано для поддержания посто­янного давления в испарителе, равного 50 кПа. Когда давление в испарителе станет ниже на 50 кПа, давление пру­жины превысит давление в нем, в результате чего вентиль откроется, поток жидкого хладагента в испарителе уве­личится, и заполнится большая часть его объема.

Интенсивность парообразования и давление в испарителе будут повышать­ся, пока не наступит равновесие между давлением в испарителе и давлением пружины. Если давление в испарителе станет выше заданной величины (50 кПа), т. е. превысит давление пру­жины, вентиль начнет закрываться, сни­жая тем самым подачу жидкости и уменьшая эффективную площадь по­верхности испарителя. Естественно, что при этом количество образуемого пара хладагента уменьшается и давление в испарителе уравнивается с давлением пружины.

Необходимо отметить, что вентиль плотно закрывается во время нера­бочей части цикла компрессора и оста­ется в этом положении до включения компрессора. Ранее указывалось, что процесс парообразования в испарителе продолжается некоторое время после остановки компрессора и давление в испарителе повышается, так как пар не отсасывается компрессором. Следовательно, во время нерабочей части цикла давление в испарителе всегда выше давления пружины и вентиль плотно закрыт. Когда компрессор вклю­чается, давление в испарителе немед­ленно опускается ниже давления пру­жины, в результате чего вентиль откры­вается для подачи достаточного коли­чества жидкого хладагента в испари­тель и установления рабочего равнове­сия между давлением в испарителе и давлением пружины.

Основной недостаток автоматиче­ского регулирующего вентиля заклю­чается в его относительно небольшой эффективности по сравнению с другими регуляторами расхода хладагента. Учи­тывая зависимость работы испарителя от компрессора, очевидно, что для под­держания постоянного давления в ис­парителе необходимо, чтобы количество образуемого пара было равным объем­ной производительности компрессора. Для обеспечения этого равновесия тре­буется подавать такое количество жид­кого хладагента, чтобы уменьшить эф­фективную площадь поверхности испа­рителя при значительной нагрузке и относительно высоком коэффициенте теплопередачи (рис. 17-4, а). Для по­нижения нагрузки на испаритель, а также коэффициента теплопередачи большая часть испарителя должна быть затоплена жидким хладагентом для под­держания постоянной интенсивности па­рообразования (рис. 17-4, 6). Если на­грузка на испаритель становится ниже определенного уровня, то автоматиче­ский регулирующий вентиль для под­держания заданного давления в испари­теле полает избыточное количество жид­кого хладагента в испаритель. В результате хладагент поступает во вса­сывающий трубопровод, а затем в комп­рессор, где может вызвать значительные повреждения. Однако поступление слишком большого количества хладаген­та в испаритель обычно не происходит в хорошо спроектированной системе, так как термореле включает компрессор до того момента, когда температура в охлаждаемом пространстве иди тем­пература продукта опустится до такого уровня, что нагрузка на испаритель будет ниже допустимой.

При высокой нагрузке на систему только небольшая часть испарителя за­полняется жидким хладагентом, так как автоматический регулирующий вентиль поддерживает постоянное давление, что ограничивает производительность и КПД холодильной установки именно в то время, когда нужны их высокие зна­чения. Давление в испарителе остается постоянным в течение всего рабочего никла компрессора, так как вентиль настраивают на давление, соответствую­щее минимальной температуре кипения хладагента в испарителе (рис. 17-5). В результате имеет место некоторое снижение производительности и КПД компрессора.

Другой недостаток автоматического регулирующего вентиля, который так­же является следствием поддержания им постоянного давления в испарителе, заключается в том, что для управления компрессором нельзя использовать реле низкого давления, так как работа последнего зависит от давления в испарителе во время рабочего цикла.

В связи с плохой эффективностью при большой тепловой нагрузке авто­матический регулирующий вентиль при­меняют в основном только на малом оборудовании с относительно постоян­ными нагрузками, например в домашних холодильниках и морозильниках, а так­же в холодильных шкафах для хранения мороженого. Однако автоматический ре­гулирующий вентиль в настоящее время редко используется даже в этом обору­довании. Он уступил свое место другим типам регуляторов расхода, которые более эффективны, а иногда более де­шевы.

Терморегулирующие вентили

Терморегулирующий вентиль, веро­ятно, самый распространенный в на­стоящее время регулятор расхода хлад­агента вследствие высокой эффектив­ности и пригодности для работы почти в любом типе холодильного оборудова­ния. Автоматический регулирующий вентиль создает постоянное давление в испарителе, а ТРВ поддерживает посто­янный перегрев всасываемого пара на выходе из испарителя, что позволяет обесточивать оптимальное заполнение испарителя хладагентом при всех на­грузках без его перелива во всасываю­щий трубопровод. ТРВ применяют и качестве регулятора расхода хладаген­та в системах, в которых часто и в ши­роких пределах изменяется нагрузка. Это обусловлено тем, что ТРВ обеспе­чивает полное и эффективное использование всей поверхности испарителя.