3.8. Регулювання температури повітря в охолоджуваному об’ємі

Процеси в кожному з елементів холодильної машини взаємо­залежні і значною мірою залежать від теплопритоків до поверхні випарника. Це означає, що при змінній величині теплопритоків у випарнику може утворитися різна кількість пари. Для нормальної роботи холодильної машини компресор повинен при будь-якому температурному режимі забезпечувати відведення заданої кількості пари з випарника.

Отже, холодопродуктивність компресора завжди повинна бути розрахована на найбільшу величину теплопритоків. Наприклад, компресор домашнього холодильника повинен забезпечити його роботу навіть при температурі зовнішнього повітря t_з.п.=32С і за умови його повного завантаження. Тому компресор холодильної машини для будь-якого типу холодильного устаткування розрахову­ється на максимальну величину теплопритоків в охолоджуваний обсяг.

Отже, загальною вимогою до комплектації холодильних машин холодильного устаткування є відповідність холодопродуктивності компресора максимальній холодопродуктивності випарника, тобто компресор повинен відводити з випарника пару, що у ньому утвориться.

При зменшенні теплопритоків в охолоджуваний обсяг у випарнику утвориться невелика кількість пари, внаслідок чого в ньому знижуються тиск і температура кипіння t₀. Оскільки температура повітря в охолоджуваному об’ємі t_в.к. залежить від температури кипіння, вона також знижується, але менше, ніж температура кипіння холодильного агента у випарнику. Однак навіть ці невеликі коливання температури повітря в охолоджуваному об’ємі технологічно неприйнятні.

При зберіганні охолоджених продуктів температура повітря може знизитися нижче технологічно заданої температури t_{в.к. min}, що неприпустимо, оскільки можливе замерзання продукту, зміна його вихідних властивостей. Природно, що при досягненні заданої гранично низької температури кипіння холодильного агента у випарнику чи повітря в охолоджуваному обсязі, варто відключити електродвигун компресора. При підвищенні температури кипіння холодильного агента компресор включається.

Регулювати холодопродуктивність компресора можна й іншими способами: плавним (для двигунів постійного струму) чи східчастою зміною швидкості обертання ротора електродвигуна, відведенням частини холодильного агента з нагнітального трубопроводу в усмокту­вальну порожнину циліндра компресора (байпасирування) та ін. Однак у холодильних машинах з малою і середньою холодопродуктивністю метод пуску і зупинки компресора є найбільш розповсюдженим завдяки його простоті та економічній ефективності.

3.8.1. Прилади автоматичного регулювання температури повітря у торговому холодильному устаткуванні

Прилади прямого регулювання температури повітря в охолоджуваному обсязі

Основним регульованим технологічним параметром у холодильному устаткуванні є температура повітря. Тому прилади, що регулюють температуру в охолоджуваному об’ємі і, відповідно, холодопродуктивність холодильної машини, називають приладами прямого регулювання.

У цих приладах чутливий елемент, що сприймає зміну температури повітря в охолоджуваному обсязі, має вигляд невеликого термобалона, заповненого холодильним агентом. Тиск холодильного агента в термобалоні пропорційний зміні температури повітря. Елемент, що сприймає зміну тиску в термобалоні, виконується у вигляді сильфона. Термобалон із сильфоном з’єднуються капілярною трубкою. Прилади подібного типу називають регуляторами темпе-ратури прямої дії.

Регулятори температури застосовують у малих холодильних установках для регулювання температури повітря в охолоджуваному обсязі шляхом включення і вимикання компресора холодильної машини. Термобалон розташовують усередині, а корпус регулятора температури з ручками настроювання – поза холодильною камерою.

Недоліком реле температури прямого регулювання є велика теплова інерційність приладу, внаслідок чого неможливо підтриму­вати температуру повітря в охолоджуваному обсязі точно на заданому рівні.

Реле температури, в яких втілено принцип непрямого регулювання температури в охолоджуваному обсязі, конструктивно більш прості. Вони, як правило, не мають термобалона, оскільки реагують не на температуру повітря, а на температуру кипіння холодильного агента у випарнику холодильної машини, яка на 10…17С нижче за температуру повітря. У цьому випадку капілярна трубка приєднується безпосередньо до поверхні випарника.

Такий метод з позиції вимог до збереження продуктів має значні переваги перед розглянутим вище. При великій амплітуді коливань температури кипіння холодильного агента у випарнику амплітуда коливань температури повітря значно менша. Наприклад, при амплітуді коливань температури кипіння холодильного агента у випарнику -25С амплітуда коливань температури повітря на відстані 0,05 м від поверхні випарника складає менше 4С.

Рис. 3.22. Реле температури :

1 – термобалон; 2 – капілярна трубка; 3 – сильфон; 4 – електричні контакти

Реле температури використовують в однокамерних побутових компресійних холодильниках.

Діапазон настроювання такого реле на температуру роз’єднання контактів складає від –18,5 до –7,5С. Диференціал приладу, що визначає величину амплітуди коливань температури, нерегульований і складає в середньому 6–10С. Це означає, що компресор холодильної машини при даній величині диференціала вмикається при температурі на 6–10С вище від температури роз’єднання електричних контактів реле.

Реле температури, що використовується в торговому холо­дильному устаткуванні, призначене для керування роботою холодильної машини (залежно від температури у випарнику) і напівавтоматичного відтавання шару інею з поверхні випарника. Для цього варто натиснути на кнопку відтавання і компресор холодильної машини припиняє роботу. Після завершення відтавання компресор автоматично включається.

Рис. 3.23. Реле температури :

1 – капіляр; 2 – сильфон; 3 – важіль; 4, 22 – пружини; 5 – повзун; 6 – двоплечовий важіль; 7 – кнопка відтавання; 8 – ручка настроювання; 9, 14 – перекидні пружини; 10, 12, 15, 19 – гвинти; 11, 18 – важелі; 13 – шток; 16 – клема; 17 – рухомий контакт; 20 – корпус; 21 – вісь

Реле температури (рис.3.22) за своїм функціональним призна­ченням практично не відрізняється від іншого реле температури, однак має менші габаритні розміри, що дозволяє вбудовувати прилад в обмежений обсяг холодильного устаткування.

Сучасне холодильне устаткування комплектується переважно не механічними, а електронними регуляторами температури.

Незалежно від того, яка система регулювання температури повітря в холодильному устаткуванні використовується, в основу регулювання холодопродуктивності холодильних машин, встановле­них у холодильному устаткуванні, покладений принцип пуску і зупинки компресора. При цьому неминучі зміни температури кипіння холодильного агента у випарнику і відповідно повітря в охолоджува­ному об’ємі. Виключити подібні зміни в разі потреби можна, використовуючи вентиль постійного тиску "до себе", що підтримує кипіння холодильного агента у випарнику і тим самим – температуру повітря в холодильній камері.