ЛЕКЦИЯ 5
ТЕМА: «Холодильное оборудование пассажирских вагонов»
Цель: Ознакомление с видами холодильных машин применяемых в вагонах. Изучение их устройства и назначения основных узлов.
Рекомендуемая литература:
1. Холодильные машины и установки кондиционирования воздуха. Пигарев В.Е., Архипов П.Е. М., Маршрут, 2003.
2. Кондиционирование воздуха в вагонах: Учебное пособие/ Ж.С.Мусаев, В.Г.Солоненко, Ю.И.Матяш. – Алматы, КазАТК, 2014. – 293 с.
3. Обучающая контролирующая программа «Кондиционирование воздуха в пассажирском вагоне».
План лекции:
1. Холодильное оборудование вагонных кондиционеров.
2. Холодильники служебных купе.
3. Охладители питьевой воды.
4. Холодильные группы вагонов-ресторанов.
(Функции, принцип действия, технические характеристики)
Контрольные вопросы:
1. Для циркуляции хладогента в холодильной установке служит …
2. Для повышения давления и температуры хладогента в холодильной установке служит …
3. Для отдачи тепла в окружающую среду служит ….
4. Для забора тепла из окружающей среды служит …
5. Для понижения давления хладогента в холодильной установке служит …
6. Границами высокого и низкого давления в холодильной установке являются
7. Агрегатное состояние фреона на выходе из испарителя
8. Агрегатное состояние фреона на выходе из конденсатора
9. Агрегатное состояние фреона в компрессоре
10. Область высокого давления холодильной установки
11. Область низкого давления холодильной установки
1. Холодильное оборудование вагонных кондиционеров
Система охлаждения состоит из холодильной установки и устройств для распределения охлажденного воздуха по пассажирским помещениям. В пассажирских вагонах применяются компрессионные холодильные установки. Действие их основано на способности некоторых веществ – хладагентов- температуру при переходе из жидкого состояния в газообразное вследствие резкого уменьшения их давления и вновь нагреваться, отбирая теплоту от охлаждаемой среды.
Основными агрегатами компрессионной холодильной установки являются компрессор для сжатия и передачи газообразного хладона, конденсатор для превращения хладона в жидкость, регулирующий вентиль для автоматического регулирования подачи хладона в испаритель (воздухоохладитель), в котором он испаряется.
Компрессионная холодильная установка (рис. 1) это замкнутая система, где все агрегаты соединены между собой трубопроводами высокого и низкого давления, по которым циркулирует фреон в газообразном и жидком состоянии. Компрессор всасывает из испарителя парообразной фреон, имеющий низкое давление и соответственно низкую температуру. В компрессоре пары фреона сжимаются, при этом давление и температура их повышаются. Из компрессора пары фреона нагнетаются в конденсатор, который для увеличения теплообмена обдувается воздухом. В конденсаторе пары хладона охлаждаются и превращаются в жидкость. Жидкий хладон при высоком давлении подается через регулирующий вентиль в испаритель, где давление его понижается и он кипит, переходя в газообразное состояние. При этом происходит отбор теплоты от продуваемого через испаритель воздуха, в результате чего температура его понижается.
Охлажденный воздух с помощью системы вентиляции нагнетается в пассажирские помещения вагона, а пары фреона снова всасываются компрессором, и цикл повторяется.
1. Компрессор 2. Электродвигатель компрессора. 3. Электромагнитный вентиль (EVJD-6) 4. Ресивер 5. Конденсатор 6. Фильтр-осушитель 7. Электродвигатель вентилятора конденсатора.
|
8. Терморегулирующий вентиль 9. Электродвигатель вентилятора испарителя 10. Испаритель 11. Электромагнитный вентиль (EVJD-10) 12. Реле максимального давления 13. Манометр на стороне нагнетания 14. Манометр давления масла 15. Манометр на стороне всасывания
|
Рисунок 1. Компрессионная холодильная установка
Трубопровод от компрессора до регулирующего вентиля называется линией нагнетания или линией высокого давления, а трубопровод от регулирующего вентиля до компрессора - линией всасывания или линией низкого давления.
Назначение основных узлов холодильной установки
Один из главных элементов любой холодильной машины - это компрессор. Компрессор всасывает пар хладагента, имеющий низкие температуру и давление, затем сжимает его, повышая температуру (до 70 - 90°С) и давление (до 15 - 25 атм.), а затем направляет парообразный хладагент к конденсатору.
Основные характеристики компрессора - степень компрессии (сжатия) и объем хладагента, который он может нагнетать. Степень сжатия - это отношение максимального выходного давления паров хладагента к максимальному входному.
В холодильных машинах используют компрессоры двух типов:
поршневые - с возвратно-поступательным движением поршней в цилиндрах;
ротационные, винтовые и спиральные- с вращательным движением рабочих частей.
Теплообменные аппараты, вспомогательные устройства и арматура холодильных установок. К теплообменным аппаратом относятся конденсаторы и испарители. Конденсаторы служат для превращения паров хладона, поступающих из компрессора, в жидкость. В холодильных установках пассажирских вагонов применяются конденсаторы с воздушным охлаждением. Испаритель – аппарат, в котором происходит кипение хладона за счет отбора теплоты от охлаждаемой среды. Так как охлаждаемой средой в вагонных установках является воздух, продуваемый через испаритель, его обычно называют воздухоохладителем.
К вспомогательным устройствам относятся аппараты, обеспечивающие нормальную, безаварийную работу холодильной установки, а также улучающие ее эксплуатационное показатели, - это теплообменники, ресиверы, осушители, фильтры и др.
Теплообменник предназначен для переохлаждения жидкого хладона перед регулирующим вентилем за счет перегрева паров, идущих из испарителя в компрессор. Этим достигается повышение холодопроизводительности установки. Ресивер служит для сбора жидкого хладона, поступающего из конденсатора, который затем направляется к регулирующему вентилю; он имеет два смотровых стекла для контроля за количеством хладона.
Осушители применяются для поглощения влаги из хладона, так как присутствие ее в системе вызывает усиленную коррозию деталей из латуни и сплавов магния и замерзание регулирующего вентиля. В качестве поглотителей влаги (адсорбентов) применяются силикагель (оксид кремния), представляющий собой стекловидные пористые зерна диаметром 2-5 мм, или синтетический цеолит в виде зерен диаметром 2-3 мм.
Фильтры предназначены для улавливания механических примесей (окалины, ржавчины, песка и др.), которые могут появляться в системе холодильной установки вследствие вымывающей способности хладона. Задерживая примеси, фильтр предохраняет цилиндры компрессора, клапана, регулирующие вентили и другие аппараты от преждевременного износа и засорения. Обычно фильтры объединяют с осушителем в одном аппарате и устанавливают на трубопроводе между ресивером и регулирующим вентилем.
Приборы автоматического регулирования защиты и контроля. Терморегулирующие вентили (ТРВ) предназначены для автоматического регулирования подачи хладона в испаритель, обеспечения гидравлического – затвора между нагнетательной и всасывающей линиями и перекрытия системы при остановке машины.
Принцип действия ТРВ заключается в изменении размеров его проходного отверстия в зависимости от величины перегрева паров хладагента на выходе испарителя. При прохождении хладона через ТРВ происходит дросселирование его от давления конденсации до давления испарения и резкое понижение температуры. Пары хладона, продвигаясь по испарителю, перегреваются за счет теплоты охлаждаемого воздуха; на выходе из испарителя они имеют более высокую температуру. На степень перегрева паров реагирует термочувствительный патрон, установленный на выходе испарителя. При увеличении их перегрева в результате недостаточного поступления в испаритель хладона термочувствительный патрон подает сигнал исполнительному механизму ТРВ и сечение его водного отверстия увеличивается; при уменьшении перегрева паров хладона сечение проходного отверстия ТРВ уменьшается. Если перегрев снизится до наименьшего установленного значения, ТРВ закрывается, прекращая доступ жидкого хладона в испаритель.
Соленоидные вентили служат для автоматического пропуска жидкости и паров по трубопроводам или перекрытия их. Соленоидные вентили могут быть полностью открыты или полностью закрыты, т.е. являются позиционными приборами автоматического регулирования. Такие вентили используются для управления заполнением испарителя, открывания и перекрытия трубопроводов при пуске и остановке компрессоров, а также для изменения холодопроизводительности компрессора. Работа соленоидных вентилей основана на принципе втягивания стального сердечника внутрь катушки, по обмотке которой пропускается ток.
Для поддерживания необходимого давления в холодильных установках и для обеспечения их безаварийной работы применяют реле высокого давления - РВД (маноконтроллер) и реле низкого давления – РНД (прессостат). РВД служит для автоматического отключения двигателя компрессора при повышении давления нагнетания выше допустимого, а РНД при падении давления всасывания ниже допустимого. Реле высокого и низкого давления иногда конструктивно объединены в одном приборе, например реле давления типа РД-6 в установке КЖ-25П. По принципу действия все реле представляют собой однополюсные выключатели, которые управляются с помощью давления паров хладона.
Реле температуры (термореле, термостаты) – приборы, автоматические разрывающие или соединяющие электрическую цепь, когда температура окружающей среды достигнет установленной величины. Термореле применяются как для автоматизации работы холодильной установки, так и для автоматизации работы электрического отопления.
Манометры предназначены для осуществления контроля за работой холодильной установки путем измерения давления хладона на линиях всасывания и нагнетания, а также давления масла в системе смазки компрессора. Давление хладона измеряют манометрами с двойной шкалой, на которую наносятся градуировка показаний давления и соответствующая этому давлению температура хладона. Для контроля давления конденсации на стороне нагнетания компрессора устанавливают манометр высокого давления, а для контроля давления испарения на стороне всасывания низкого давления (мановакуумметр). Давление масла в компрессоре измеряется отдельным манометром.