Рекуперативные теплообменники

В рекуперативных теплообменниках (AT на рис. 3.9) происходит теплообмен между жидким ХА, поступающим из ресивера к ТРВ и паром ХА, засасываемым компрессором из испарителя. Этот теплообмен целесообразен по следующим причинам.,

Во-первых, дополнительное охлаждение ХА исключает или, как минимум, значительно уменьшает его вскипание при дросселировании в ТРВ, когда давление ХА снижается от Р_к до Р₀.

Во-вторых, в теплообменнике испаряются капли ХА, которые уносятся паром из испарителя. Попадание в компрессор влажного пара ухудшает его тепловой режим.

В третьих, небольшой перегрев всасываемого в компрессор пара позволяет повысить термодинамическую эффективность холодильного цикла. Однако чрезмерный перегрев пара нежелателен, так как из-за этого повышается температура пара на выходе из компрессора.

Конструктивно он представляет собой кожухотрубный теплообменный аппарат.

Терморегулирующий вентиль

Терморегулирующий вентиль предназначен для автоматического управления заполнением испарителя жидким ХА в зависимости от величины перегрева пара ХА на выходе из испарителя, т.е. путем изменения расхода хладоагента G_a, Под перегревом пара понимается разность температуры пара на выходе из испарителя t_вых и температуры кипения ХА t_о:

Δt_n = Δt_вых - Δt_о

Управлять заполнением испарителя необходимо при изменяющейся тепловой нагрузке на испаритель со стороны объекта термостатирования. Если нагрузка на испаритель увеличивается, то в испаритель следует подать большее количество жидкого ХА и, соответственно, уменьшить поверхность части испарителя, обеспечивающую заданную величину перегрева пара. Если тепловая нагрузка на испаритель уменьшается, то следует уменьшить и подачу в испаритель жидкого ХА. В пределе при полностью заполненном испарителе перегрев пара будет равен нулю.

Избыток жидкого хладогента в испарителе может привести к попаданию жидкости в компрессор, интенсивному уносу масла и гидроудару.

Рис. 3.10. Принципиальная схема ТРВ: 1 - термобаллон; 2 - капиллярная трубка; 3 - мембрана; 4 - кожух мембраны; 5 - регулируемая пружина; 6 - шток клапана; 7 - сальник штока; 8 - клапан; 9 - уравнитель­ная трубка; 10 - всасывающий трубопровод

На рис. 3.10 показана принципиальная схема ТРВ вместе с испарителем «И». Термобаллон установлен на выходе из испарителя и заполнен смесью нейтрального газа и фреона -115. Давление в нём Р_тб соответствует температуре пара на выходе из испарителя t_ebCC (Р_тб~ t_вых) и воздействует на мембрану 3 сверху. Снизу на мембрану воздействует давление кипящего в испарителе ХА Р₀, которое отбирается через уравнительную трубку, и усилие пружины Р_пр. Пружина вместе с мембраной является упругим элементом регулятора и служит для настройки прибора. Таким образом, разность давлений, на которую настроен ТРВ, соответствует разности температур Δt_n = t_вых - t₀, т.е. величине перегрева пара в испарителе:

(Р_ТБ - Р_о) ~ (t_вых - t_о)

Величину перегрева можно изменить с омощью регулировочного винта на ТРВ, который изменяет поджатие пружины 5.

С увеличением величины перегрева пара t_вых - t₀ (либо за счёт увеличения t_вых, либо за счёт уменьшения t₀) ТРВ открывается больше и подача хладагента в испаритель возрастает. При понижении t_вых или повышении t₀ подача хладагента уменьшается.

При эксплуатации подвижных агрегатов и холодильных центров может возникнуть необходимость включения холодильных машин в холодное время года, когда температура наружного воздуха ниже 0 °С и его следует подавать в конденсатор. Такая ситуация возможна при чрезмерных тепловыделениях оборудования в замкнутых тесных помещениях для обеспечения режима кондеционирования.

Конденсатор рассчитывается на самый неблагоприятный случай, когда температура наружного воздуха равна +40°С. При поступлении на конденсатор холодного воздуха с температурой ниже 0°С процесс охлаждения и конденсации паров ХА интенсифицируется, а температура конденсации t_к и, что ещё важнее, давление конденсации Р_к будут падать. Но чрезмерное понижение величины Р_к может привести к нарушению нормальной работы ТРВ, так как давление на входе в дроссельный орган станет ниже допустимой величины. При перепаде давления на ТРВ меньше 3,5 кг/см² ТРВ закрывается. Чтобы этого не произошло, на выходе из конденсатора устанавливается пропорциональный регулятор давления «до себя» АДДЗ, который предназначен для поддержания давления в трубках конденсатора постоянным путём его «подтопления», т.е. за счёт сокращения поверхности теплообмена, контактирующей с паром ХА. Слово «до себя» означает, что регулируемый объект, в данном случае конденсатор, находится до регулятора, т.е. до АДДЗ.

Регулятор состоит из корпуса, золотника 3, чувствительного элемента-сильфона 2 и узла настройки 1 (рис. 3.11). Золотник подвижно соединён с чувствительным элементом регулятора. С помощью гайки 1 осуществляется настройка регулятора на определённую величину входного давления. В исходном состоянии АДЦЗ закрыт. При пуске компрессора давление в конденсаторе возрастает, воздействует на сильфон и АДДЗ открывается. При понижении давления в конденсаторе золотник прикрывает отверстие, расход жидкого ХА в ресивер уменьшается и его количество в конденсаторе увеличивается. Происходит «подтопление» конденсатора. Поверхность конденсации сокращается и соответственно уменьшается количество вновь образующейся жидкой фазы. Давление в конденсаторе возрастает и поддерживается на расчётном уровне. Соответственно увеличивается давление на входе в ТРВ.

Рис. 3.11. Схема регулятора давления «до себя»: 1 - гайка регулировочная;

2 - сильфон; 3 – золотник

При эксплуатации малых ПКХМ в теплоизолированных помещениях и при стабильной тепловой нагрузке на испаритель вместо ТРВ может устанавливаться капиллярная трубка, как в домашнем холодильнике. Капиллярная трубка имеет длину 1,5…3 м, внутренний диаметр 0,8...1,7 мм и обеспечивает некоторое (небольшое) регулирование работы испарителя.