Баланс в хладилната система

При проектирането на хладилна система трябва да се има предвид, че елементите, които я съставят, компресор, кондензатор и изпарител, непрекъснато взаимодействат помежду си. Това взаимодействие автоматично ще доведе до ситуация на равновесие, така че количеството Kg/h, което се изпарява, ще бъде равно на количеството kg/h, което компресорът прехвърля, за определена температура на кондензация.

Ако изпарителят и компресорът нямат еднакъв капацитет, съответстващ на проектните условия, точката на равновесие ще настъпи при условия, различни от очакваните.

Изпарителят (работещ с наситена течност) увеличава охлаждащия си ефект чрез понижаване на температурата на изпаряване (поддържане на определена температура на кондензация). Компресорът обаче увеличава капацитета си за охлаждане с увеличаване на температурата на изпаряване. Въпреки това, за дадени условия, охлаждащата способност на изпарителя и компресора балансират в точка, където и двамата имат еднаква мощност. Тази точка на безубезност може да се определи, както следва. Първо, и за определена температура на кондензация, кривите се конструират според каталожните данни:

1) мощност на изпарителя = f (температура на изпаряване)

2) мощност на компресора = f (температура на изпаряване)

регулиране

Чрез промяна на температурата на кондензация точката на равновесие ще варира, така че когато тази температура се повиши, мощността на хладилната система намалява.

При решаването на определена хладилна инсталация, определянето на тези криви ще покаже дали точката на равновесие е повече или по-малко далеч от нашите проектни условия.

Циклична работа на хладилната система

Автоматизмите, използвани за задействане на хладилна система, осигуряващи правилното й функциониране, са два основни типа:

1) термостатични контроли и

2) контрол на налягането.

Системи за автоматично управление

Тези системи се състоят от: (1) преобразувател (първичен елемент), (2) детектор или регулатор на грешки и (3) краен управляващ елемент или задвижващ механизъм. Преобразувателят е преобразувател на сигнал от една форма в друга (например, получава температура и я предава като налягане). Не бъркайте между сензор и преобразувател: сензорът, който е част от преобразувателя, е елементът, който улавя сигнала; преобразувателят е елементът, който изпълнява функцията, обяснена по-горе. Регулаторът сравнява зададената стойност със стойността, открита от датчика, и съобщава тази информация на крайния управляващ елемент чрез изход с достатъчна мощност. Задвижващият механизъм се опитва да коригира грешката, открита при измерването на контролираната променлива, променяйки положението на клапан, активирайки или спирайки мотор и т.н.

В системата за управление имате диференциална настройка и настройка на зададената точка. The диференциална настройка показва диапазона на вариация на контролираната променлива. The зададена точка е стойността на контролираната променлива, която искаме да имаме. Системата за автоматично управление трябва да доведе хладилната система до тази зададена точка. Например, зададената точка може да бъде температурата на ферментация на бяла мъст при винопроизводството и диференциалната настройка може да бъде настроена така, че температурата на ферментация да не варира с повече от ± 0,5 ° С. Автоматизмите могат да постигнат правилното функциониране на хладилната система при условия, различни от тези на равновесие, като по този начин й придават известна гъвкавост.

Термостатичните системи за управление използват чувствителни към температурата елементи като сензори, като (1) биметално фолио, (2) сонда със стеблото и тръбата, (3) и сонда с маншон или сонда с крушка, капилярна тръба и маншон. Биметалният лист е направен от два метала с различни коефициенти на разширение. Промяната в температурата причинява изкривяване на листа. Това движение се засича от регулатора. Сондата със стъбло и тръба се основава на факта, че тръбата има коефициент на разширение, по-голям от стеблото, с което промяна в температурата причинява движение на стъблото. Сондите за силози съдържат течност (течност, пара или газ), която се разширява или свива с промени в температурата, причинявайки движение на духалото. Когато сензорът трябва да е далеч от духалото, се използва капиляр за свързване на крушка-маншон.

Първичните елементи в системите за контрол на налягането се състоят главно от духало или мембрана. Измененията на налягането, предавани през капиляра, причиняват удължаване на духалото или огъване на диафрагмата.

В механичните системи за управление промяната в контролираната променлива (налягане, температура) се отразява в движението на лостове, които могат да отворят или затворят превключвател, да променят съпротивлението с помощта на потенциометър или да задействат клапан, който променя налягането в пневматичен задвижващ механизъм.

Системно колоездене

Системите за контрол на налягането, цикли на компресора, са високо и ниско налягане. Регулаторът за високо налягане е контрол за безопасност и се свързва с изпускателната линия на компресора. Прекъсва компресора, когато налягането от горната страна е твърде голямо.

Регулаторите за ниско налягане се използват както за контрол на безопасността, така и за контрол на температурата. Те прекъсват веригата (компресорът спира), когато налягането от долната страна е под определена граница. Те включват двигателя на компресора, когато налягането от долната страна е нормално.

Тъй като парите на хладилния агент търпят спад на налягането, докато циркулират през смукателната тръба, налягането на входа на компресора обикновено е с 0,14-0,21 kg/cm2 по-малко от налягането в изпарителя. Това трябва да се вземе предвид при регулиране на превключвателя за ниско налягане (само налягането за изключване, но не и за свързване).

Тъй като регулаторът за ниско налягане регулира или контролира температурата на изпарителя повече от температурата в камерата, това е идеален контрол на температурата за приложения, които изискват цикли на изключване, за да се направи размразяване (размразяване). Това е много подходящо особено за "отдалечени" инсталации, където компресорът е разположен далеч от изпарителя.

Друг път температурата в хладилното пространство или тази на изпарителя се регулира термостатично. В зависимост от температурата се активира за отваряне или затваряне на електромагнитен клапан, монтиран в тръбата за течност, близо до разширителния клапан. Когато температурата падне до температурата на "изключване", соленоидният клапан за преминаване на течността към изпарителя се затваря. Компресорът продължава да работи, докато налягането във вътрешността на изпарителя падне до налягането "изключване", а ниското управление задейства спирането на компресора.

Контрол на охлаждащия капацитет

Хладилната система трябва да бъде проектирана с капацитет, равен на или малко по-голям от максималното средно натоварване. По този начин оборудването ще има достатъчен капацитет, за да поддържа температурата и влажността на желаните нива през периодите на пиково натоварване.

Докато промените в средното натоварване на системата не са големи, контролът на капацитета се постига просто чрез задействане на системата за стартиране и спиране. Тези цикли ще варират в зависимост от натоварването в камерата.

Но когато промените в натоварването на системата са големи, е необходимо да се предвидят някои средства за изменение или регулиране, автоматично или ръчно, на капацитета на оборудването, различни от системата за стартиране и спиране на колоезденето.

Когато се желае да се променя капацитетът на системата, без да се допуска промяна в условията на работа на същата, ще е необходимо директно да се контролира както капацитетът на изпарителя, така и капацитетът на компресора.

Контрол на капацитета на изпарителя

Разположението на веригите може да бъде проектирано или да контролира фронталната зона или дълбоката зона на изпарителя, или и за двете.

За почти всички горепосочени случаи е необходимо едновременно да се контролира капацитетът на компресора.

Контрол на мощността на компресора

Когато налягането във всмукателната система падне до определена стойност, електромагнитен клапан, монтиран в байпасната тръба, задвижван от пресостат, се отваря и позволява изпускането на един или повече цилиндри, комуникирайки изпускането с всмуканието. Когато смукателното налягане се увеличи до зададена стойност, соленоидният вентил се изключва и байпасната тръба се затваря, така че компресорът се връща в пълния си работен капацитет.

Клапани в хладилната инсталация

Разширителни устройства

Има пет основни типа разширителни устройства: (1) ръчен разширителен клапан; (2) автоматичен разширителен клапан; (3) термостатичният разширителен клапан; (4) капилярната тръба; и (5) поплавковия клапан.

Функцията на всеки разширителен клапан е да регулира навлизането на хладилен флуид в изпарителя и да поддържа необходимата разлика в налягането между страните с високо и ниско налягане на хладилната система, за да осигури правилното й функциониране.

(1) Ръчен разширителен клапан

(2) Автоматични разширителни клапани

В този случай става въпрос за седлови клапани с автоматична работа. Тези клапани се състоят от регулиращ винт, пружина, маншон или мембрана, стебло и седалка.

Постоянното налягане, което тези клапани могат да поддържат върху изпарителя, се постига чрез взаимодействието между налягането върху изпарителя и опъването на пружината. Когато налягането в изпарителя падне под определена стойност, предварително установена (чрез регулиране на регулиращия винт), клапанът се отваря, позволявайки преминаването на охлаждаща течност, докато налягането в изпарителя отново се повиши, след което клапанът се затваря.

Друг недостатък на автоматичния разширителен клапан е, че той не може да се използва заедно с управление на компресора с ниско налягане, тъй като в изпарителя се поддържа постоянно налягане.

За всичко по-горе автоматичният разширителен клапан е подходящ само в системи с малък товар. Но дори в тези системи той се използва малко.

(3) Термостатичен разширителен клапан

Поради големите си предимства и лесния монтаж, този клапан е може би най-използваният в хладилните системи. Той гарантира, че парите, които се образуват в изпарителя, се прегряват до определено контролирано ниво. Това прави възможно изпарителят да бъде напълно пълен с хладилен агент при условията на натоварване на системата, без опасност от преминаване на течност в смукателната тръба. Терминът "термостатичен" може да бъде подвеждащ, тъй като управлението не се извършва от температурата на изпарителя, а от степента на прегряване на входящия газ, излизащ от изпарителя.

Подходящ е за регулиране на потока на хладилен агент в системи, подложени на големи колебания в натоварването. Това е отворен клапан, задействан от разширяването или свиването на течност, чувствителна към промени в температурата, регистрирана в крушката. Напрежението на пружината, което балансира усилието за разширяване на течността, може да се регулира чрез регулиращ винт.

За този тип клапани количеството прегряване, необходимо за постигане на равновесие, зависи от напрежението в пружината. Увеличаването на налягането през пружината увеличава прегряването, необходимо за компенсиране на това напрежение и привеждане на клапана в равновесно състояние.

Един от недостатъците на термостатичния разширителен клапан е, че той се отваря напълно и зарежда изпарителя по време на пускането на компресора, което понякога позволява на течния хладилен агент да влезе в смукателната линия. Това е така, защото крушката се загрява по време на периоди на изключване и се зарежда по време на стартиране, докато крушката не регистрира нормалната работна температура на парата. Тези работни трудности могат да бъдат облекчени чрез използване на термостатични разширителни клапани с устройства за ограничаване на налягането. Тези устройства работят чрез регулиране на потока на течността към изпарителя, като контролират клапана от крушката, когато налягането в изпарителя се увеличи до определен максимум. Това максимално налягане може да бъде ограничено по механичен начин или чрез използване на крушка, заредена с газ.

Този контрол на максималното налягане в изпарителя води до отлагане на отвора на клапана достатъчно дълго, за да позволи на парата в смукателния крак да охлади крушката и да намали налягането в крушката, преди да се отвори вентилът.

При този тип клапани трябва да се вземат следните предпазни мерки: (1) корпусът на клапана трябва да се постави в зона по-гореща от крушката и (2) свързващата тръба от крушката към силовата глава не трябва да се търка с някои повърхности са по-студени от тази на крушката. В противен случай ще се получи конденз в най-студената точка и клапанът ще не работи при тези условия.

Разширителните клапани за ограничаване на налягането се използват широко днес, особено в климатичните приложения. Обикновено изборът на ограничител на налягането се извършва с максимално работно налягане от 0,35-0,71 Kg/cm2 над средното налягане на изпарителя при нормални работни условия.

Когато разширителните клапани имат крушката, заредена със същия хладилен агент като инсталацията, те са подходящи за почти всички приложения със средна и висока температура, но като цяло не са подходящи за ниски температури. Това се случва, защото прегряването, необходимо за задвижване на мембраната, ще бъде твърде голямо за ниски температури, както се вижда от анализа на връзката налягане-температура на всеки използван хладилен агент.

Термостатичните разширителни клапани с течност, различна от хладилния агент на инсталацията, се наричат ​​"кръстосано натоварване" и се използват главно в нискотемпературни приложения.

(4) Капилярна тръба

(5) Поплавков разширителен клапан

Изпарителите от наводнен тип (всички изпарители съдържат хладилна течност) обикновено използват клапани за регулиране на потока на хладилния агент с поплавък. Поплавковата камера може да бъде или от страната с високо налягане, или от страната с ниско налягане на хладилната инсталация

Поплавковият клапан с високо налягане, който може да бъде монтиран в изпарител за сухо разширение или в изпарител от наводнен тип, индиректно контролира количеството течност в изпарителя, поддържайки постоянно нивото на течността в поплавъчната камера, разположена при високо налягане. При изключване на компресора в такава инсталация нивото на течността в поплавъчната камера спада, което води до затваряне на клапана и затваряне, докато компресорът не стартира отново. По този начин най-големият обем хладилен агент винаги ще бъде в изпарителя, което е критичният заряд за избягване на презареждане и възможно преминаване на хладилен агент към компресора.

Електромагнитни клапани