17 Авг Многотемпературные установки
В данной статье рассмотрены принципы работы многотемпературных установок.
В многотемпературной установке два или большее количество испарителей, работающих при различных температурах кипения хладагента, расположены в нескольких охлаждаемых помещениях (иногда в одной камере) и соединены с одним компрессором или компрессорно-конденсаторным агрегатом. Главное преимущество установки этого типа заключается в экономии площади пола и уменьшении капиталовложений на оборудование. Однако более высокие эксплуатационные расходы обычно намного превосходят первоначальное преимущество в экономии капиталовложений. Поэтому экономически целесообразна только многотемпературная установка небольшой производительности, эксплуатационные расходы которой относительно низкие. Очевидный недостаток многотемпературной установки заключается в том, что при поломке компрессора все камеры, обслуживаемые ею, не будут охлаждаться, что приводит к порче продуктов, находящихся на хранении. На рис. 1 показана типичная многотемпературная установка с тремя испарителями. Регулятор давления, «До себя» установлен на всасывающем трубопроводе каждого из более теплых испарителей для поддержания давления кипения хладагента на заданном высоком уровне. Обратный клапан смонтирован на всасывающем трубопроводе низкотемпературного испарителя. Он предотвращает перетечку хладагента из более теплых испарителей в холодный. Обратный клапан закрыт, пока давление во всасывающем трубопроводе выше давления в низкотемпературном испарителе.
Рис. 1 – Многотемпературная установка с тремя испарителями: 1 – обратный клапан; 2 – испарители; 3 – ТРВ; 4 – вентили;
5 – регуляторы давления «До себя»; 6 – ресивер; 7 – конденсатор; 8 – компрессор; 9 – реле низкого давления.
Для обеспечения удовлетворительной работы многотемпературной системы необходимо, чтобы нагрузка на низкотемпературный испаритель составляла по крайней мере 60 % от общей нагрузки на систему. Если нагрузка на высокотемпературные испарители составляет более 40 % от общей нагрузки, то компрессор будет работать большую часть времени при высоком давлении всасывания, в результате чего ‘регулирование температуры будет неравномерным.
Регуляторы давления «До себя», установленные на всасывающем трубопроводе теплых испарителей, обеспечивают их оттаивание во время нерабочей части цикла.
В многотемпературных системах для включения и выключения компрессора обычно применяют реле низкого давления, уставка которого соответствует условиям работы низкотемпературного испарителя. Когда компрессор работает, давление в его всасывающем патрубке Н зависит от интенсивности парообразования во всех испарителях. Если общая тепловая нагрузка на испарители большая, то давление всасывания будет высоким. Если один из высокотемпературных испарителей обеспечил заданную температуру в охлаждаемой камере, то регулятор давления закрывается, в результате чего во всасывающий трубопровод поступает малое количество пара или прекращается его поступление из этого испарителя. Происходит снижение давления всасывания. Низкотемпературный испаритель работает, когда регуляторы давления высокотемпературных испарителей закрыты. При снижении температуры в камере, обслуживаемой низкотемпературным испарителем, давление всасывания опускается до уставки выключения реле низкого давления и компрессор останавливается.
После остановки компрессора при постепенном повышении давления в любом из испарителей до уставки замыкания контактов реле низкого давления компрессор включается.
Давление, поддерживаемое в высокотемпературных испарителях даже на самом минимальном уровне, всегда выше уставки замыкания контактов реле низкого давления, и поэтому при открытии любого регулятора давления один из высокотемпературных испарителей соединяется со всасывающим трубопроводом, в результате чего давление всасывания немедленно поднимается выше уставки замыкания контактов реле низкого давления, и компрессор начинает работать.
Более высокое давление в высокотемпературном испарителе, относительно уставки включения реле низкого давления создает определенные трудности, если на выходе от высокотемпературного испарителя установлен пропорциональный регулятор давления. Регулятор всегда открыт, давление в испарителе выше уставки реле давления, и поэтому оно включает компрессор, когда в этом нет необходимости. При включении компрессора давление в испарителе немедленно опускается и регулятор закрывается, в результате компрессор выключается под действием реле низкого давления.
Для предотвращения работы компрессора короткими циклами при применении пропорциональных регуляторов давления «До себя» необходимо установить электромагнитный запорный вентиль, который управляется от камерного термореле или термореле испарителя. Вентиль монтируют на всасывающем трубопроводе высокотемпературного испарителя для выключения его из рабочего цикла во время остановки компрессора. При использовании регулятора давления пилотного типа его закрытие во время нерабочей части цикла компрессора обеспечивается температурным или электромагнитным пилотом.
Промежуточный сосуд на всасывающем трубопроводе в малых установках не позволяет работать компрессору короткими циклами. Относительно большой объем промежуточного сосуда предотвращает слишком быстрое повышение давления в высокотемпературном испарителе. Размер промежуточного сосуда зависит от соотношения нагрузки на высокотемпературный испаритель к нагрузке на низкотемпературный испаритель, а также от температур кипения хладагента в обоих испарителях. Этот способ предотвращения работы короткими циклами лучше всего применять в установках, в которых нагрузка на высокотемпературный испаритель составляет только небольшую часть общей нагрузки и разность между температурами кипения хладагента в высоко- и низкотемпературном испарителях относительно мала.
Многотемпературные установки с регулированием давления кипения хладагента при помощи электромагнитных вентилей.
В многотемпературных системах часто применяют электромагнитные вентили, установленные на жидкостных или всасывающих трубопроводах высокотемпературных испарителей, которые управляются при помощи термореле. Установка с электромагнитными вентилями на жидкостных трубопроводах показана на рис. 2. Такая установка работает так же, как и установка с регуляторами давления «До себя», на всасывающем трубопроводе, за исключением того, что регулирование давления и температуры хладагента в испарителе осуществляется. Термореле, срабатывающее под действием температуры охлаждаемой среды, управляет электромагнитным вентилем. При повышении температуры охлаждающей среды контакты термореле замыкаются, в результате чего включается электромагнитный вентиль, открывая проход хладагенту в жидкостный трубопровод. Давление в испарителе повышается при поступлении в него жидкого хладагента, вследствие чего реле низкого давления включает компрессор, если он не работает. Если компрессор уже работает, то подача жидкости в испаритель вызывает повышение рабочего давления всасывания.
Рис. 2 – Многотемпературная установка с регулированием давления кипения хладагента при помощи электромагнитных вентилей:
1 – испарители; 2 – электромагнитные вентили; 3 – термореле; 4 – обратные клапаны; 5 – вентили; 6 – ресивер; 7 – конденсатор;
8 – компрессор; 9 – реле низкого давления.
При понижении температуры в охлаждаемой камере до заданного значения контакты термореле размыкаются, электромагнитный вентиль закрывается, перекрывая жидкостный трубопровод. Давление в испарителе понижается до рабочего давления всасывания или до давления выключения, если другие испарители уже отключены. Пар отсасывается из всех испарителей при выключении электромагнитного вентиля, и поэтому ресивер установки должен быть достаточной емкости, чтобы в него вместился весь хладагент, имеющийся в системе. Этого не происходит, если электромагнитные вентили установлены на всасывающем трубопроводе, а не на жидкостном.
Для установки на всасывающем трубопроводе требуются более крупные и дорогостоящие электромагнитные вентили. Если в регуляторе расхода хладагента имеется протечка, то через клапан жидкость поступит в испаритель при закрытом электромагнитном вентиле, в результате чего произойдет ее выброс в компрессор при открытии вентиля.
При использовании электромагнитных вентилей в многотемпературных установках нет непосредственного регулирования давления и температуры в испарителе, так как давление в испарителе в заданное время зависит от количества испарителей, соединенных с компрессором. Очевидно, что при такой работе трудно поддерживать сбалансированное соотношение между температурами окружающей среды и в испарителе, в результате чего регулирование влажности в охлаждаемом пространстве становится неравномерным. Поэтому если регулирование влажности является важным условием, то необходимо установить регулятор давления на всасывающих трубопроводах высокотемпературных испарителей для поддержания в них требуемого высокого уровня давления и температуры хладагента. Регуляторы давления «До себя» следует применять только в сочетании с электромагнитными вентилями на всасывающем трубопроводе. Если электромагнитные вентили установлены на жидкостном трубопроводе, то это может привести к работе компрессора короткими циклами.
При наличии электромагнитных вентилей на всасывающем или жидкостном трубопроводе необходимо устанавливать обратные клапаны на всасывающих трубопроводах низкотемпературных испарителей для предотвращения повышенных давления и температуры в этих аппаратах, когда из более теплых испарителей отсасывается хладагент.
Низкотемпературные установки с несколькими разнотемпературными испарителями.
На рис. 3 показана многотемпературная установка с последовательным двухступенчатым сжатием хладагента. Высокотемпературный испаритель служит также для охлаждения хладагента, поступающего в низкую ступень. Во всасывающий патрубок компрессора высокой ступени поступает пар хладагента только из высокотемпературного испарителя, но в смеси с паром, нагнетаемым компрессором низкой ступени.
Рис. 3 – Многотемпературная двухступенчатая установка: 1 – испаритель низкой ступени; 2, 4 – поплавковые регуляторы низкого давления; 3 – испаритель высокой ступени; 5 – конденсатор; 6 – ресивер; 7 – компрессор высокой ступени; 8 – компрессор низкой ступени.