Методика регулирования ТРВ

Виды испарителей

Испаритель является одним из элементов холодильной машины, в котором рабочее вещество кипит за счет теплоты, подводимой от источника низкой температуры. Образовавшийся при кипении холодильного агента пар отсасывается из испарителя компрессором для совершения дальнейших процессов цикла холодильной машины. В зависимости от положенного в основу принципа испарители делятся на ряд групп по характеру охлаждаемого источника:

1. испарители для охлаждения жидких хладоносителей;
2. испарители для охлаждения воздуха;
3. испарители для охлаждения твердых сред;
4. испарители-конденсаторы.

в зависимости от условий циркуляции охлаждаемой жидкости:

1. с закрытой системой циркуляции охлаждаемой жидкости (кожухотрубные и кожухозмеевиковые);
2. с открытым уровнем охлаждаемой жидкости (вертикально-трубные, панельные).

по характеру заполнения рабочим веществом:

1. затопленные;
2. незатопленные (оросительный, кожухотрубный с кипением в трубах, змеевиковый с верхней подачей жидкости).

Испарители могут подразделяться и на другие группы (в зависимости от того, на какой поверхности происходит кипение рабочего вещества; по характеру движения рабочего вещества и др.). В качестве промежуточного жидкого теплоносителя в испарителях применяются рассолы (водные растворы солей NaCl, СаС12), вода, спирт, водный раствор этиленгликоля и др.

С возрастанием концентрации рассола температура начала затвердевания (кристаллизации) сначала падает, затем становится равной температуре криогидратной точки и далее повышается. Заканчивается процесс кристаллизации вне зависимости от концентрации при криогидратной температуре. По мере выпадения кристаллов льда или соли, с понижением температуры рассола оставшаяся жидкая фаза будет либо увеличивать свою концентрацию (левая кривая), либо уменьшать (правая кривая) до состояния эвтектического раствора, соответствующего концентрации криогидратной точки. Для раствора NaCl криогидратная температура равна —21,2°С, а концентрация 28,9%; для раствора СаС12 — соответственно —55°С и 42,5%

Методика регулирования ТРВ

При выборе ТРВ необходимо также предусматривать соответствие его пропускной способности производительности прибора охлаждения (испарителя), так как только в этом случае можно обеспечить абсолютно устойчивую работу регулируемой холодильной установки. С этой целью следует предусматривать минимальный перегрев во всем диапазоне возможной производительности прибора охлаждения. Как можно видеть из рис. 1, регулирование может быть устойчивым, только если точка пересечения кривых рабочей характеристики прибора охлаждения и рабочей характеристики ТРВ соответствует рабочей точке холодопроизводительности установки.

Рис. 1. Кривые рабочих характеристик регулятора и испарителя для случая регулирования подачи хладагента в испаритель с помощью ТРВ.

Как только достигается статический перегрев Δt₃, ТРВ начинает открываться и при полном открытии обеспечивает свою номинальную производительность. При этом перегрев повышается на величину перегрева открытого ТРВ Δt_по. Сумма статического перегрева Δt₃, и перегрева открытого ТРВ Δt_по составляет рабочий перегрев Δt_пн. Изготовители ТРВ устанавливают величину статического перегрева, как правило, в диапазоне от 3 до 5 К. Ее можно изменить в ту или иную сторону, вращая регулировочный винт и поджимая или отпуская при этом пружину. Данная операция приводит к эквидистантному сдвигу рабочей характеристики ТРВ влево или вправо, в результате чего появляется возможность обеспечить устойчивое регулирование установки, расположив рабочую характеристику ТРВ таким образом, чтобы она пересекла характеристику прибора охлаждения точно в рабочей точке номинальной холодопроизводительности. Дляприборов охлаждения, работающих при очень малых разностях температур, необходимо предусматривать теплообменник, который, переохлаждая жидкий хладагент, позволяет повысить перегрев.

Выполненная при отправке с завода изготовителя настройка ТРВ соответствует большинству установок. Если возникает необходимость дополнительной регулировки, то нужно использовать регулировочный винт (см. рис. 2). При вращении винта вправо (по часовой стрелке) перегрев повышается, при вращении влево (против часовой стрелки) перегрев понижается.

Для ТРВ марки Т2/ТУ2 полный оборот винта меняет температуру перегрева примерно на 4 ° при температуре кипения 0°С.

Начиная с ТРВ марки ТЕ5, полный оборот винта дает температуру перегрева около 0,5 К при температуре кипения 0°С.

Начиная с ТРВ марки ТКЕ3, полный оборот винта дает изменение перегрева примерно на 3 ° при температуре кипения 0°С.

Рис. 2. Настройка ТРВ с помощью регулировочного винта. Рекомендуется следующий метод регулировки. Дополнительно на выходе трубопровода из прибора охлаждения помимо манометра (5) устанавливается электронный термометр (3), датчик (6) которого крепится к термобаллону (4) ТРВ, как показано на рис. 3.

Рис. 3. Схема метода регулировки ТРВ:
1 — терморегулирующий вентиль с внутренним выравниванием; 2 — прибор охлаждения;
3 — электронный термометр; 4 — термобаллон; 5 — манометр;
6 — первичный датчик электронного термометра. Для обеспечения стабильности настройки ТРВ во времени необходимо производить ее при температуре в охлаждаемом объеме, близкой к температуре, при которой отключается компрессор. Не допускается производить настройку ТРВ (регулировку) при высокой температуре в охлаждаемом объеме.

Рекомендуемая регулировка заключается в том, чтобы настроить ТРВ на предельный режим, при котором начинаются пульсации. Для обеспечения этого при постоянной величине перегрева Δt_пер = t_в.п -t₀, необходимо медленно открывать ТРВ до тех пор, пока не начнутся пульсации. При этом значение показаний манометра Р_в.п и термометра t_в.п не должны изменятся. При последующем открытии вентиля ТРВ могут начаться пульсации показаний манометра Р_в.п и термометра t_в.п. С этого момента нужно начать закрывать ТРВ до тех пор, пока пульсации не прекратятся (примерно на половину оборота регулирующего винта).

Рис. 4. Последовательность регулировки ТРВ
на номинальный режим. Чтобы избежать переполнения испарителя жидкостью, нужно действовать следующим образом. Вращая регулировочный винт вправо (по часовой стрелке), повышать перегрев до прекращения колебаний давления. Затем понемногу вращать винт влево до точки начала колебаний, после этого повернуть винт вправо примерно на 1 оборот (для Т2/ ТЕ2 и ТКЕ на ¼ оборота). При такой настройке колебания давления отсутствуют, и испаритель работает в номинальном режиме. Изменения перегрева в диапазоне ±0,5°С не рассматриваются как колебания.

Если в испарителе имеет место чрезмерный перегрев, это может быть следствием его недостаточной подпитки жидкостью. Снизить перегрев можно, вращая регулировочный винт влево (против часовой стрелки), постепенно выходя на точку колебаний давления. После этого повернуть винт вправо на один оборот (для ТРВ типа Т2/ТЕ и ТКЕ на ¼ оборота). При такой настройке колебания давления прекращаются, и испаритель работает в номинальном режиме. Изменения перегрева в диапазоне ±0,5°С не рассматриваются как колебания.

В случае если ТРВ будет отрегулирован на минимальный возможный перегрев, необходимый для нормальной работы данной холодильной установки, заполнение прибора охлаждения жидким хладагентом будет достигнуто номинальным, а пульсации величины перегрева паров хладагента прекратятся. В процессе регулировки ТРВ давление конденсации должно оставаться относительно стабильным и близким по значению (Р_к ~ Р_к.н) при номинальных условиях работы, так как от них зависит холодопроизводительность ТРВ.

При регулировке возможны следующие осложнения:

1. Не удается регулировкой добиться пульсаций.

Это означает, что при полностью открытом ТРВ, его производительность ниже, чем производительность прибора охлаждения. Это связано со следующими причинами: либо проходное сечение (f) ТРВ мало, либо в установке не хватает хладагента и на вход ТРВ поступает недостаточное количество жидкого хладагента из конденсатора.

2. Не удается устранить пульсации после их возникновения.

Это означает, что производительность ТРВ выше, чем пропускная способность прибора охлаждения. Это связано с тем, что либо проходное сечение (f) ТРВ слишком большое, либо прибору охлаждения не хватает жидкого хладагента.

Регулировка ТРВ невозможна, когда перегрев достигает большего значения (это наступает, когда ТРВ практически закрыт, давление испарения небольшое, и полный перепад температур между температурой воздуха на входе в прибор охлаждения t_в1 и температурой кипения хладагента t₀ большой). Это означает, что в приборе охлаждения образуется меньше паров, чем способен всасывать компрессор, т. е. холодопроизводительность прибора охлаждения недостаточна.

Следовательно, если не удается найти режим настройки, который устраняет пульсации давления, необходимо произвести замену ТРВ, либо осуществить замену седел с отверстиями (патронов), если конструкция ТРВ предусматривает наличие комплекта сменных патронов. В этом случае, чтобы снизить расход, нужно заменить ТРВ или сменить патрон с отверстием. Если перегрев в испарителе слишком большой, пропускная способность ТРВ мала. Тогда, чтобы повысить расход, нужно также поменять патрон. ТРВ компании Danfoss марки ТЕ поставляются с комплектом сменных патронов. ТРВ марки ТКЕ имеют фиксированное отверстие седла.

Дроссельное (или сопловое) отверстие многих ТРВ выполняется в виде сменного вкладыша, что позволяет обеспечить новое значение его производительности простой заменой этого элемента. Терморегулирующий (силовой, управляющий) тракт ТРВ, т. е. комплекс, состоящий из верхней части ТРВ (надмембранная полость, образующая терморегулирующий элемент), капиллярной трубки и термобаллона, также иногда бывает сменным, что позволяет подобрать наилучший вариант заправки термобаллона (паровая, жидкостная или адсорбционная заправка), наиболее подходящий для конкретных условий работы данной установки.

Рис. 5. Замена сменного вкладыша ТРВ и сменных патронов.