Изменение эффективной теплопередающей поверхности конденсатора

При осуществлении этого способа используют подтопление конденсатора жидким хладагентом и изменение поверхности, принудительно обдуваемой воздухом.

Подтопление конденсатора. Этот метод можно применить в любом конденсаторе с воздушным охлаждением при условии оснащения его специальными регуляторами.

Наиболее простая схема с применением одного регулятора давления представлена на рис. 6.8, а. Между конденсатором Кд и ресивером Рс на сливной линии установлен клапан регулятора давления РгД, чувствительный элемент которого воспринимает давление конденсации р_к (давление перед клапаном, давление «до себя»). Ресивер сообщается с паровой частью конденсатора или с его входом уравнительным трубопроводом, что является особенностью данной схемы.

Вид статической характеристики регулятора в координатах р_к, К_v показан на графике (рис. 6.8, б). С повышением давления клапан, открываясь, увеличивает пропускную способность регулятора. Полное открытие происходит при изменении давления р_к на величину σ_ном = p_п.о - р_н.о.

Если давление конденсации р_к > p_п.о, то клапан регулятора давления полностью открыт и сконденсировавшийся хладагент свободно сливается в ресивер. Если в результате понижения температуры воздуха давление понизится (р_к < p_п.о), то клапан регулятора давления прикрывается, в результате чего увеличивается сопротивление стекающей в ресивер жидкости.

Рис. 6.8. Регулирование давления

конденсации методом подтопления с одним регулятором:

а - схема; б - статическая характеристика регулятора

Если уровень жидкости в конденсаторе начинает повышаться, то из-за появившегося гидростатического столба увеличивается перепад давлений на клапане, что приводит к новому установившемуся состоянию с почти неизменным расходом, но при более высоком уровне жидкости в конденсаторе. При повышении уровня уменьшается активно работающая поверхность конденсатора, что и требовалось в связи с понижением температуры воздуха, и жидкость дополнительно переохлаждается в затопленной части конденсатора. Последнее обстоятельство приводит к понижению температуры жидкости в ресивере и появлению потока пара через уравнительную линию, который конденсируется на зеркале жидкости.

Количество поступающего в ресивер пара зависит от уровня жидкости в конденсаторе и возрастает с его повышением.

Для подбора регулятора давления задаются максимальным расходом G_Rmax, соответствующим наибольшей нагрузке на конденсатор, а также минимальным уровнем жидкого хладагента над клапаном Н_Rmin.

Требуемый коэффициент условной пропускной способности зависит от взаимного расположения конденсатора и ресивера: чем меньше разность между уровнями, тем больший регулятор следует применить.

Разность высот установки конденсатора и ресивера необходима также для компенсации падения давления внутри конденсатора: чем больше это падение, тем на большую высоту следует поднимать конденсатор. Таким образом, данная схема наряду с простотой характеризуется следующими недостатками. Регулятор работает под малым перепадом давлений, вследствие чего требуется применять клапаны большого диаметра. При этом не допускается размещение ресивера на уровне или выше конденсатора. Во избежание омертвления поверхности конденсатора необходим начальный уровень жидкости перед регулятором. Кроме того, сливная линия не должна иметь участков, расположенных выше расчетного минимального уровня.

Указанные недостатки ограничивают применение схемы с одним регулятором давления случаями, когда конденсатор располагается заведомо выше ресивера, например в установках с размещением конденсатора на крыше.

В схеме (рис. 6.9, а) наряду с регулятором давления конденсации РгД₁ (его клапан установлен на сливной линии так же, как и в схеме на рис. 6.8, а) применен регулятор давления в ресивере РгД₂, клапан которого размещен на линии между паровыми полостями конденсатора и ресивера.

Статическая характеристика регулятора, который является регулятором давления «после себя», показана на рис. 6.9, б. Назначение регулятора состоит в том, чтобы поддерживать в ресивере постоянное давление несколько ниже, чем давление конденсации. При снижении давления в ресивере клапан этого регулятора, приоткрываясь, увеличивает поток пара.

Рис. 6.9. Регулирование давления конденсации методом подтопления

с дополнительным регулятором давления в ресивере:

а - схема; б - статическая характеристика регулятора

При высокой температуре воздуха давление конденсации растет, вследствие чего клапан регулятора РгД₁ открывается полностью. Давление в ресивере также повышается, вызывая полное закрытие клапана регулятора РгД₂. Сопротивление клапана РгД₁ должно быть таким, чтобы при полном открытии и заданном расходе падение давления на нем было близко к заданному перепаду давлений на регуляторе Δр₃.

Регулятор РгД₂ настраивается на заданное давление в ресивере несколько ниже давления конденсации. При снижении давления в ресивере ниже этого значения его клапан приоткрывается, в результате чего в ресивер поступает горячий пар от компрессора.

Вследствие понижения температуры воздуха давление конденсации снижается, клапан регулятора РгД₁ прикрывается, его пропускная способность уменьшается, в конденсаторе повышается уровень жидкости. Это сопровождается понижением давления в ресивере, что вызывает открытие клапана регулятора РгД₂ и увеличение расхода пара, проходящего через него. Система переходит в новое установившееся состояние с несколько более низким давлением конденсации. Подобным же образом система реагирует на любое понижение температуры воздуха, охлаждающего конденсатор. При этом конечное изменение давления конденсации не будет выходить за пределы неравномерности регулятора РгД₁.

Если пропускная способность регулятора РгД₂ выбрана достаточной, то и давление в ресивере будет изменяться незначительно. Система обеспечивает нормальное функционирование устройств питания испарителей даже при существенном понижении температуры охлаждающего воздуха.

Большая универсальность этой схемы состоит в том, что, вследствие перепада давлений между конденсатором и ресивером, взаимное их расположение и способ прокладки сливной линии практического значения не имеют.

Изменение поверхности, принудительно обдуваемой воздухом. Этот метод чаще всего применяют в конденсаторах, состоящих из нескольких секций с индивидуальными вентиляторами. При этом создается позиционная система с поочередным отключением и включением отдельных вентиляторов (один из вариантов такой системы показан на рис. 6.10, а). Конденсатор Кд состоит из трех секций, вентиляторы которых приводятся в действие электродвигателями Д₁, Д₂ и Д₃. Управление работой этих электродвигателей осуществляется реле давления РД₁, РД₂ и РД₃, которые воспринимают давление конденсации р_к. Настроенные со сдвигом друг относительно друга эти реле образуют многопозиционную систему регулирования. Настройки реле должны быть выполнены так, чтобы при наивысшей температуре воздуха и всех работающих вентиляторах давление конденсации не превышало расчетного значения.

Целесообразно, чтобы каждое реле работало с большим дифференциалом, в результате чего уменьшается частота циклов при регулировании и повышается долговечность элементов системы.

Рис. 6.10. Регулирование давления конденсации

отключением отдельных вентиляторов:

а - схема; б - релейная характеристика

Учитывая невысокие требования к точности поддержания давления конденсации, можно предложить разомкнутую систему управления (рис. 6.11), в которой автоколебания будут вообще отсутствовать. Для этой цели можно использовать реле температуры РТ₁, РТ₂ и РТ₃, чувствительные элементы которых воспринимают температуру входящего в конденсатор воздуха t_A1.

Рис. 6.11. Схема разомкнутой системы управления

по температуре охлаждающего воздуха

Расчетным путем или экспериментально устанавливают, в каких диапазонах температур воздуха должны работать один, два или три вентилятора. В соответствии с этим осуществляют настройку реле температуры. Отклонения давления конденсации в этой системе могут быть больше, чем в системе замкнутого регулирования, однако надежность и долговечность разомкнутой системы при прочих равных условиях значительно выше.