Книга Вальт ЖД Хладотранспорт

Количество хладагента, испаряющегося в промежуточном сосуде,

кг/ч:

G 1 = G 0(i2 − i3) . (i3 − i7 )

Количество хладагента, проходящего через компрессор высокого давления и конденсатор, кг/ч:

Gк = ( G 0 − G 1 ) ( 1 − X 1 ) ,

где X1 – паросодержание после первого дросселирования (в точке 6). Объёмы, описываемые поршнями компрессоров низкого и высокого

давления, м3/час:

где v1, v3 – удельный объём пара на всасывании в точках 1 и 3 , м3/кг;

λнλв – коэффициент подачи компрессоров низкого и высокого давления, определяемые по графику в зависимости от соотношения давлений или по соответствующей формуле.

По этим объёмам подбирают компрессоры для обеих ступеней. Для получения ещё более низких температур (-500С) применяют

трёхступенчатое сжатие, или каскадные холодильные машины.

111

2.12. Термоэлектрическое охлаждение

Термоэлектрическое охлаждение основано на эффекте Пельтье.

При пропускании постоянного электрического тока в замкнутой цепи, состоящей из двух разных металлов (термопар), одно место спая нагревается, а другое охлаждается (рис. 2.33). Чтобы холодный спай имел постоянную, низкую температуру и был источником охлаждения, тёплый спай нужно охлаждать. В этом случае система представляет собой холодильный агрегат, в котором электрический ток переносит энергию от холодного спая к горячему. Главные функции термоэлектрического охлаждающего устройства выполняет батарея термоэлемента, составленная из полупроводников с возможно более высокими термоэлектрическими свойствами. Термоэлемент состоит из двух полупроводников, соединённых медными пластинами.

Полупроводники подобраны так, что при прохождении электрического тока в направлении, указанном на рисунке, нижний слой нагревается, а верхний охлаждается. Для этого левую часть делают из одного сплава, а правую из другого. При обратном направлении электрического тока будет нагреваться верхний спай, а нижний охлаждаться.

Если пропускать ток через батарею, составленную из последовательно соединённых термоэлементов, то одна поверхность её будет холодной, а другая тёплой. Такую батарею размещают в стене охлаждаемого помещения так, чтобы холодная поверхность была обращена внутрь, а тёплая – наружу помещения.

112

Количество тепла, поглощаемое или выделяемое спаем, определяют по формуле:

Q = П I τ кВт,

где П – коэффициент Пельтье, зависит от материалов, входящих в спай; I – сила протекающего тока;

τ - время протекания тока.

Выгодно применять термоэлектрическое охлаждение в установках кондиционирования воздуха пассажирских вагонов и зданий, если требуются незначительные перепады температур между наружной средой и воздухом в помещении. Охлаждающее устройство может быть частью одной из стен кузова. Преимущество такой системы кондиционирования воздуха заключается в том, что нагревать помещение в холодное время года можно простым изменением направления постоянного тока, что более эффективно, чем когда ток проходит через проволочное сопротивление. Система работает как тепловой насос. Термоэлектрическое охлаждение бесшумно, компактно и автономно.

2.13. Системы машинного охлаждения

Низкие температуры в грузовых помещениях рефрижераторных вагонов и камерах холодильников могут быть получены независимо от типа холодильной установки непосредственным охлаждением или посредством охлаждённого теплоносителя (рассола).

113

нения от нормальных условий работы, выполняют функции регулирования, защиты, сигнализации и контроля, а при возникновении опасности выключают установку.

Приборы автоматического регулирования обеспечивают включение или выключение холодильной установки и отдельных её аппаратов, а также управляют процессами работы. В холодильных установках рефрижераторного подвижного состава приборы регулирования осуществляют следующие функции:

-правильно заполняют испаритель хладагентом;

-регулируют давление в компрессоре;

-обеспечивают своевременное оттаивание инея с испарителя;

-открывают или прекращают подачу хладагента или рассола;

-ограничивают поступление хладагента в компрессор.

Приборы защиты выключают всю холодильную установку или отдельные аппараты при наступлении опасных режимов работы:

-при достижении предельно допустимого давления;

-при вакууме на стадии всасывания;

-при падении давления масла в системе смазки компрессора;

-при перегрузке электродвигателя или коротком замыкании. Приборы контроля осуществляют измерения, а в некоторых случа-

ях и запас определённых параметров работы холодильных установок, например, температура в охлаждаемом помещении, расход электроэнергии, время работы оборудования, давление и др.

Приборы сигнализации обеспечивают подачу звуковых или световых сигналов при достижении заданного значения контролируемой величины или при приближении к опасному режиму работы.

116

Приборы автоматики состоят из следующих основных частей: чувствительный элемент (датчик), передающий (соединительный) меха-

низм, регулирующий орган, устройство для настройки (задающий меха-

низм). Датчик воспринимает контролируемую величину (температуру, давление, уровень жидкости) и преобразует в удобный вид энергии для дистанционной передачи. Передающий механизм соединяет датчик с регулирующим (рабочим) органом. Регулирующий орган действует по сигналу датчика. В приборах двухпозиционного действия (реле) рабочий орган может занимать только два положения: включено или выключено. В приборах плавного (пропорционального) действия каждому изменению соответствует перемещение регулируемого органа. Задающий механизм устанавливает заданное значение регулируемой или контролируемой величины.

Примеры датчиков, воспринимающих температуру, давление, уровень жидкости, приведены на рис. 2.36 - 2.39.

С использованием вышеприведённых принципиальных схем датчиков созданы различные приборы, регулирующие параметры работы холодильных установок.

Термостаты (реле температуры, терморегуляторы) применяют для регулирования температуры воздуха в вагоне или холодильной камере, воды, масла и любой другой среды. В 5-вагонных секциях и АРВ термостаты охлаждения поддерживают температуру в грузовом помещении вагона, включая и выключая холодильную машину. В 12-вагонной секции и 21-вагонных поездах они управляют соленоидными рассольными вентилями, которые включают или прекращают подачу рассола в рассольные батареи грузовых вагонов. Терморегуляторы отопления управляют в РПС

117

электропечами. Конструктивно они выполнены одинаково и отличаются только шкалами температур и контактной системой.

У терморегулятора (рис.2.40) датчиками является термочувствительная система, состоящая из термобаллона, капиллярной трубки 2 и сильфона 3.

При изменении давления в сильфоне, он может растягиваться или сжиматься. Система герметична и заполнена легкокипящей жидкостью, паром или смесью. В системе создаётся давление, соответствующее температуре в вагоне, которую воспринимает термобаллон, размещённый в грузовом помещении. Благодаря капиллярной трубке 2, прибор может быть расположен в машинном отделении. Контакт 11 термостата включён в цепь питания электродвигателя компрессора проводом 12. При повышении температуры в вагоне, давление в сильфоне увеличивается, передавая сопротивление пружине 7, перемещая шток 6, а вместе с ним и гайку 4 вверх. Гайка через рычаг 10 замыкает контакт 11. Настраивают прибор на температуру замыкания с помощью винта 8 по шкале 9.

118

Реле давления служит для защиты холодильной установки от опасных или нежелательных давлений, а также для управления работой отдельных аппаратов (вентилятор конденсатора, процесс оттайки и т.д.). Различают реле низкого давления (прессостат), защищающее компрессор от чрезмерно низкого давления всасывания, и высокого (маноконтроллер), контролирующее максимальное давление на стадии нагнетания. Принципиальная схема реле давления аналогична термостату, но отсутствует термобаллон и капиллярная трубка, а к сильфону подводится трубкой давление всасывания у прессостата или нагнетания у маноконтроллера. Контакты реле включены в цепь питания двигателя компрессора и при достижении критических значений давления они размыкаются, останавливая компрессор.

Прессостат и маноконтроллер могут выполняться совместно. В этом случае прибор имеет название – реле давления.

Терморегулирующие вентили (ТРВ) предназначены для автоматического регулирования подачи жидкого хладагента в испаритель в зависимости от температуры перегрева паров, выходящих из испарителя. Принцип действия ТРВ основан на сравнении температуры кипения хладагента с температурой выходящих из испарителя паров.

ТРВ бывают сильфонные и мембранные. Датчиком мембранного ТРВ (рис.2.41) служит термочувствительная система из термобаллона 8, капиллярной трубки 7 и полости 6 над мембранной 5. В системе, заполненной обычно тем же хладагентом, для которого предназначен ТРВ, создаётся давление, соответствующее температуре паров на выходе из испарителя и которую воспринимает термобаллон, прикреплённый к трубопроводу. Это давление действует на мембрану сверху и стремится через

120