2. Охлаждение хладоносителем с охлаждающими приборами открытого типа и испарителем закрытого типа (конструктивная схема, принцип работы, недостатки).

Закрытый испаритель (рис. 9) можно установить на любом уровне по отношению к охлаждающим приборам, но при условии наличия сборного бака, расположенного ниже приборов, с объёмом достаточным для слива всего хладоносителя.

Подобная схема применяется в установках кондиционирования воздуха при использовании форсуночных кондиционеров. Для охлаждения воды использован кожухотрубный испаритель 1, в который отеплённая вода подаётся насосом 2 из отделения тёплой воды А сборного бака 3. В это отделение сливается вода из кондиционеров 5, расположенных выше бака 3. Холодная вода из испарителя 1 подаётся в отделение бака Б, оттуданасосами 4 подаётся потребителям. Применение отдельных насосов и трёхходовых вентилей 1^/ позволяет регулировать температуру подачи воды к каждому потребителю за счет подмешивания отепленной воды из поддона воздухоохладителя, подача которой регулируется датчиком температуры ДТ. Особенность такой схемы состоит в том, что при остановке насоса хладоноситель остаётся в поддонах воздухоохладителя.

3. Регулирование давления конденсации.

В настоящее время известно множество приемов, позволяющих обеспечить регулирование давления конденсации, воздействуя либо на расход воздуха, либо на поверхность конденсатора.

Изменять расход воздуха через вентиляторы можно их отключением или с помощью заслонок, размещаемых в воздушном потоке. Применение заслонок обеспечивает более быстрый выход на режим, поскольку ограничивает естественную конвекцию вокруг конденсатора во время запуска.

Другим способом является использование специального регулятора давления конденсации на выходе из конденсатора, позволяющего также сократить продолжительность переходного режима при запуске за счет одновременного использования следующих двух различных эффектов.

С одной стороны снижают поверхность теплообмена конденсатора с помощью его затопления жидким хладагентом (что одновременно дает преимущество в улучшении процесса переохлаждения жидкости), а с другой стороны уменьшают расход воздуха с помощью регулирующего реле высокого давления ВД.

Случаи аномального переохлаждения жидкого хладагента

Возможны два случая аномального переохлаждения жидкого хладагента на выходе из конденсатора (жидкостного ресивера): пониженное и повышенное, которые будут характеризовать уровень заправки установки холодильным агентом.

1. Пониженное переохлаждение

Степень переохлаждения жидкого хладагента будет тем меньше, чем меньше будет хладагента в контуре. В пределе при значительной нехватке хладагента из конденсатора будет выходить парожидкостная смесь, температура которой будет равна температуре конденсации, то есть в этом случае переохлаждение будет отсутствовать полностью. По мере дозаправки холодильного агента в контур уровень жидкости в нижней части конденсатора будет повышаться, вызывая увеличение переохлаждения жидкого хладагента.

2. Повышенное переохлаждение

В этом случае длина зоны конденсатора, залитая жидкостью, увеличивается, то есть количество жидкости, находящееся в контакте с охлаждающим воздухом возрастает, что приводит к увеличению переохлаждения жидкого хладагента. Переохлаждение более 7 градусов указывает на избыток хладагента в контуре.

4.6.2. Регулирование давления конденсации

Необходимость регулирования давления конденсации обусловлена особенностями и изменением эксплуатационных и конструктивных параметров холодильной установки.

Для регулирования давления конденсации применяются следующие технические устройства:

‒ гидравлический регулятор;

‒ 3-х ходовой регулятор;

‒ 2-х ходовой регулятор с дифференциальным обратным клапаном.

В основу работы этих регуляторов положено снижение поверхности теплообмена за счет подъема уровня жидкости в конденсаторе при падении давления конденсации. Падение же давления конденсации связано, как правило, с уменьшением наружной температуры воздуха. Снижение теплообменной поверхности конденсатора способствует подъему давления конденсации, переохлаждению холодильного агента и приводит к соответствующему уменьшению производительности конденсатора. Из перечисленных технических устройств наибольшее применение находит 3-х ходовой регулятор и 2-х ходовой регулятор с дифференциальным клапаном. Гидравлический регулятор давления конденсации является сложным по монтажу и настройке.

Принцип действия 3-х ходового регулятора давления конденсации (рис.4.27) основан на увеличении давления конденсации выше минимальной величины отрегулированной на заводе и увеличения давления в ресивере

из-за возможного его падения в результате поступления жидкого хладагента на вход в ТРВ. Увеличение давления в ресивере может быть реализовано, например, за счет соответствующего перепуска части горячих газов в ресивер и уменьшения подачи в него жидкого хладагента из конденсатора.

Работа 2-х ходового регулятора с дифференциальным обратным клапаном в принципе такая же и состоит в следующем (рис.4.28).

Если давление конденсации падает ниже величины, обусловленной настройкой клапана, то проход жидкого хладагента из конденсатора в ресивер через клапан 1 начинает перекрываться, а поскольку из ресивера продолжается поступление жидкости на вход в ТРВ, то давление в нем начинает падать.

Когда давление в жидкостном ресивере упадет ниже давления нагнетания примерно на 1бар, дифференциальный клапан 2 открывается и перепускает в ресивер горячий газ из магистрали, что приводит к повышению давления и температуры в ресивере.

Когда давление конденсации возрастает и становится больше величины настройки регулятор 1 остается полностью открытым для подачи жидкого хладагента из конденсатора в ресивер, а дифференциальный клапан закрывается.

Подбор и настройка регулятора давления конденсации

Для холодильных установок большой холодопроизводительности могут потребоваться регуляторы давления конденсации с очень большим диаметром. В этом случае допускается использовать несколько параллельно установленных регуляторов (рис.4.29), что позволит уменьшить общие потери давления и решить проблему несанкционированного перепуска горячего газа в ресивер при работе установки в летнее время. Необходимо также обеспечить достаточно высокое переохлаждение жидкости в конденсаторе, чтобы в летнее время отсутствовало преждевременное вскипание жидкого хладагента на выходе из конденсатора или в жидкостной магистрали из-за потерь давления на регуляторе давления конденсации.

Регулятор давления конденсации должен устанавливаться совместно с предохранительным реле ВД для управления вентилятором конденсатора. Предохранительное реле ВД настраивается так, чтобы обеспечить включение вентилятора при превышении давления конденсации на 1…2 бар выше настройки регулятора давления конденсации.

Диапазон настройки (дифференциал) предохранительного реле ВД должен быть достаточно большим, чтобы не допускать частых включений и выключений вентилятора при работе заполненного конденсатора в зимнее время. Иначе могут начаться беспрестанные пульсации давления конденсации, приводящие к одновременным пульсациям регулятора давления конденсации и давления кипения, что может повлечь за собой отключение компрессора предохранительным реле НД.

Вентилятор конденсатора после его запуска в летнее время не должен больше останавливаться вплоть до остановки компрессора, а обеспечить такие условия может только регулятор давления конденсации, поскольку он является в данной системе единственным органом, сохраняющим как давление конденсации, так и давление кипения.

Случай использования двух регуляторов давления

В этом случае, вместо обратного клапана предусматривается введение в схему регулятора давления в ресивере, устанавливаемого на обводной магистрали компрессора (рис.4.30). В рассматриваемой схеме регулятор давления конденсации настроен на перекрытие выхода жидкости из конденсатора, когда давление в нем начинает падать. Регулятор давления в ресивере открывается при понижении давления в нем, перепуская туда горячий газ, точно также как это делает обратный клапан.

Таким образом, в данном случае получаем два значения давления, регулируемые совершенно раздельно, каждое своим собственным регулятором:

• с помощью регулятора давления конденсации, позволяющим регулировать давление в конденсаторе и, следовательно, давление нагнетания;

• с помощью регулятора давления в ресивере, позволяющим регулировать давление в ресивере, путем перепуска газа из нагнетательного патрубка компрессора.

Настройка регулятора давления в ресивере соответствует давлению примерно на 1бар ниже давления настройки регулятора давления конденсации.

Летом, когда давление в норме, регулятор давления конденсации открыт на максимум, а регулятор давления в ресивере полностью закрыт. Регулятор давления в ресивере должен быть настроен таким образом, чтобы разность между давлением нагнетания и давлением в ресивере была, по крайней мере, выше суммы потерь давления в конденсаторе и регуляторе давления конденсации. Тогда при полностью открытом в жаркое время года регуляторе давления конденсации, регулятор давления в ресивере будет полностью закрыт и обеспечит требуемое давление на входе в ТРВ.

Если существует опасность перемещения жидкости из ресивера на вход в конденсатор или на выход из компрессора, то в схеме устанавливается обратный клапан 1.

4.6.3. Особенности работы холодильной установки с регуляторами давления конденсации

1. Заправка холодильной установки

В холодильной установке жидкостный ресивер должен иметь объем достаточный для размещения в нем полной номинальной заправки, включая заправку конденсатора вместе с объемом жидкостной линии и 50% объема испарителя.

Если ресивер будет слишком малым, то летом он окажется полностью залитым, а в конденсаторе будет оставаться еще слишком много жидкости, что приведет к снижению поверхности теплообмена и аномальному росту давления конденсации. Аномальный рост давления летом приводит к нежелательному отключению компрессора предохранительным реле высокого давления ВД.

Заправка холодильной установки должна быть существенно выше номинальной (до 2-х кратной номинальной) с целью сохранения достаточного количества жидкости в ресивере и испарителе даже, если в холодное время

конденсатор окажется полностью заполненным жидкостью.

Если количество заправленного хладагента окажется недостаточным, то холодильная установка будет выключаться в холодное время предохранительным реле низкого давления НД.

2. Конденсаторы, расположенные над компрессором

Если конденсатор расположен над компрессором, то при наличии регулятора давления конденсации при очень низкой наружной температуре жидкость в конденсаторе может подняться настолько, что переполнит конденсатор и под действием силы тяжести она начнет стекать в нагнетающую полость компрессора. Возврат жидкости в головку блока компрессора может в этом случае привести к механическим повреждениям компрессора в результате гидравлического удара.

Во избежание такой опасности необходимо вход в конденсатор выполнить в виде лирообразного колена (рис.4.31).

В том же случае, когда разность уровней между компрессором и конденсатором превышает 3м, то, когда компрессор останавливается, и пар перестает циркулировать, масло под действием силы тяжести будет стекать в нагнетающий коллектор. Более того, если нагнетающий патрубок проходит через холодный участок, то при остановке компрессора пары хладагента будут в нем конденсироваться.

Такое скопление масла и сконденсировавшегося жидкого хладагента приводит к дополнительным повреждениям в результате гидроудара головки блока компрессора при его запуске. Чтобы избежать такой опасности необходимо в нижней части восходящего нагнетательного трубопровода установить лирообразную ловушку жидкости (маслоподъемную петлю) (рис.4.31).

Конечно, вместо двух лирообразных ловушек можно было бы устанавливать обратный клапан, не позволяющий стекать хладагенту и маслу в головку компрессора. Однако установка обратного клапана создаст дополнительные потери давления в нагнетательной магистрали и, кроме того, срок его службы будет значительно меньше, чем срок службы у конструкции с двумя лирообразными ловушками.

Жидкость, которая стекает в маслоподъемную петлю при остановке компрессора, будет перекачана в конденсатор при запуске компрессора.

3. Потери давления в конденсаторе и регуляторе давления конденсации

В летний период эксплуатации, когда наружная температура относительно высокая, регулятор давления конденсации полностью открыт и переохлажденная жидкость свободно проходит в ресивер.

Для того, чтобы ограничить нежелательные потери давления на обратном клапане, его подбирают из условия перепада давления на нем не более 0,4бар (см. рис.4.31).

Необходимо также, чтобы сумма перепадов давления на конденсаторе и на регуляторе давления конденсации была бы меньше давления настройки обратного клапана. Если сумма потерь давления на конденсаторе и на регуляторе давления конденсации будет выше перепада давления на обратном клапане, то он не закроется, что приведет к срабатыванию предохранительного реле ВД.