Холодильная техника и кондиционирование воздуха

Раздел: Бытовая техника

Автоматический барорегулирующий вентиль является предшественником терморегулирующего вентиля (ТРВ). Необходимость экономии энергии, однако, вновь вызвала интерес к этому простому и надежному регулятору.

Автоматический барорегулирующий вентиль называется так потому, что он открывается и закрывается автоматически без помощи какого-либо внешнего механического устройства. Он поддерживает почти постоянным давление хладагента в испарителе и на стороне всасывания системы. В связи с тем что открытие и закрытие автоматического барорегулирующего вентиля зависит от давления хладагента на стороне всасывания системы, этот тип вентиля не компенсирует переменные условия на сторонах высокого или низкого давления системы или колебания в тепловой нагрузке.

Назначение. Автоматический барорегулирующий вентиль является регулятором давления, реагирующим на давление хладагента на выходе вентиля. Его монтируют на входе в испаритель в качестве устройства для регулирования потока хладагента ( 114). Вентиль пропускает определенное количество хладагента для поддержания постоянного давления в испарителе во время работы машины.

Этот тип вентиля состоит из мембраны, настроечной пружины, иглы (шарика) и седла ( 115). Пружина перемещает мембрану вниз, и вентиль открывается. На другой стороне мембраны давление всасывания (в испарителе) создает противодействующую силу, которая закрывает вентиль.

Во время нерабочей части цикла машины вентиль закрыт, так как давление в испарителе повышается и преодолевает давление пружины. Когда машина начинает работать, давление на стороне всасывания быстро понижается. Вентиль открывается, как только давление на стороне всасывания (в испарителе) опустится ниже давления, создаваемого пружиной. Это — точка открытия вентиля. Однако вентиль должен открыться больше, чтобы его производительность соответствовала производительности компрессора цри рабочем давлении. В результате работы компрессора давление на стороне всасывания понижается и вентиль продолжает открываться до тех пор, пока жидкий хладагент не будет поступать в змеевик испарителя и кипеть в нем с интенсивностью, равной производительности компрессора. Давление в испарителе стабилизируется, и система работает в сбалансированном рабочем цикле.

Настройка. Автоматические баро- регулирующие вентили настраивают вручную. Регулировочный винт увеличивает или уменьшает натяжение пружины над мембраной, в результате чего изменяется точка (давление) начала открытия вентиля. Вентиль может иметь уставку на открытие при заданном давлении в диапазоне работы пружины. Трчка срабатывания вентиля несколько ниже точки открытия. Точный дифференциал определяется производительностью компрессора. При изменении давления на выходе

вентиля на 7 кПа стержень вентиля перемещается примерно на 0,025 мм.

Регулирующий вентиль не следует настраивать до тех пор, пока холодильный агрегат не проработает 24—48 ч. К этому времени хладагент и масло соответствующим образом распределяются в системе и испаритель будет холодным. При настройке необходимо повернуть регулировочный винт на четверть оборота и следующий такой поворот винта сделать только через 15 мин. При проверке работы регулирующего вентиля холодильный агрегат должен работать непрерывно.

Эксплуатационные возможности вентиля. В связи со способностью автоматических барорегулирующих вентилей регулировать давление они обладают рядом эксплуатационных возможностей, которые очень полезны при работе холодильной машины.

Защита испарителя от обмерзания. Применение автоматических барорегулирующих вентилей исключает опасность нарастания инея и льда на змеевике испарителя и предотвращает замерзание, например, воды в водоохладителе. В кондиционере осаждается определенное количество инея, которое замедляет циркуляцию воздуха через змеевик испарителя и в значительной степени снижает производительность, если кондиционер не защищен в период малой нагрузки.

Автоматические барорегулирующие вентили поддерживают постоянное давление на стороне всасывания, в результате чего обеспечивается постоянное давление в испарителе. Когда вентиль отрегулирован на температуру в испарителе, которая несколько выше температуры замерзания воды, исключается возможность нарастания инея независимо от температуры окружающей среды, тепловой нагрузки или продолжительности работы агрегата.

Другими установками, требующими подобную защиту, являются охладители питьевой воды, охлаждаемые прилавки для продажи газированной воды, баки для проявления фотопленки и различные промышленные охладители жидкости.

Регулирование относительной влажности. Когда вентиль отрегулирован на-температуру несколько выше температуры замерзания воды, не только предотвращается образование слоя инея, но и поддерживается низкая температура в испарителе, требуемая для максимального удаления влаги, т. е. обеспечивается регулирование влажности кондиционируемого воздуха. Регулирование влажности важно при кондиционировании воздуха для создания комфортных условий.

Защита электродвигателя от перегрузки. Точное регулирование давления на стороне всасывания, обеспечиваемое автоматическим барорегулирующим вентилем, полностью исключает возможность потребления избыточной мощности электродвигателем привода холодильного агрегата. Электродвигатели нуждаются в такой защите при высокой тепловой нагрузке. При наличии автоматических барорегулирующих вентилей давление на стороне всасывания поддерживается на постоянном уровне и не изменяется при колебаниях тепловой нагрузки. В связи с этим нет колебаний в потребляемой мощности. Потребляемая мощность компрессорно-конденсаторного агрегата также поддерживается автоматически в безопасных пределах, зависящих от электропроводки к агрегату.

Когда используются барорегулирующие вентили для регулирования потока хладагента, можно применять более дешевые электродвигатели и проводку. Мощность двигателя выбирают на основе нагрузки при нормальной температуре окружающей среды. Экстремальные условия окружающей среды не влияют на работу агрегата, так как давление в испарителе поддерживается практически постоянным. Нет необходимости в резервной мощности двигателя. Таким же образом можно снизить до минимума площадь поверхности конденсатора.

Улучшение условий эксплуатации. Применение автоматических барорегулирующих вентилей упрощает обслуживание холодильных агрегатов и установок кондиционирования воздуха. Заводы-изготовители в установках кондиционирования воздуха обычно используют вентили с заданной уставкой. Вентили настраивают и пломбируют при идеальных рабочих условиях для эксплуатации определенного агрегата с температурой кипения хладагента выше температуры замерзания воды. В результате исключаются обычные в условиях эксплуатации недостатки, например закупоривание капиллярной трубки.

Зарядка систем кондиционирования воздуха, оборудованных барорегулирующими вентилями, хладагентом значительно упрощается по сравнению с зарядкой систем с капиллярными трубками, так как в этих системах необходимо регулировать заполнение хладагентом в зависимости от температуры окружающей среды. Зарядка системы с капиллярной трубкой избыточным количеством хладагента приводит к возникновению эксплуатационных трудностей при повышении температуры окружающей среды.

Если система с регулирующим вентилем имеет избыточную зарядку, то вентиль во время рабочей части цикла автоматически регулирует поток хладагента. Этим обеспечивается соответствующее питание испарителя. Избыточное количество хладагента остается на дне конденсатора. Колебания температуры окружающей среды мало влияют на работу системы, оборудованной автоматическими барорегулирующими вентилями.

Высокая производительность регулятора небольшого размера. Размеры регулирующего вентиля уменьшены до такой степени, что небольшой регулятор обеспечивает значительную холодопроизводительность. Корпуса вентилей, изготовляемых в настоящее время из пруткового проката, отличаются от громоздких кованых корпусов, выпускавшихся ранее. Самые современные вентили относятся к перепускному типу, причем перепускная щель в значительной мере повышает производительность вентиля. К другим положительным характеристикам вентиля небольшого размера относятся улучшенная схема потока через него, меньшая по размеру, но усовершенствованная мембрана вентиля и использование серебряного припоя.

Оптимальный вентиль для водоохл адител ей. В водоохладителях автоматические барорегулирующие вентили имеют уставку на минимальную температуру воды. В то же время вентиль обеспечивает абсолютную защиту воды от замерзания в охладителе, так как вентиль поддерживает постоянное заданное давление и температуру в испарителе. Вентиль всегда отрегулирован на поддержание температуры хладагента выше О °С. Этим предотвращается также замерзание влаги в отверстии вентиля.

Идеальный вентиль для электродвигателей с низким пусковым моментом. Перепускной вентиль используют в компрессорно-конденсаторном агрегате, имеющем двигатель с расщепленной фазой или с низким пусковым моментом. Этот регулирующий вентиль позволяет осуществлять разгрузку во время нерабочей части цикла со стороны высокого давления на сторону низкого давления. Во время рабочей части цикла проявляются все преимущества автоматического бароре- гулирующего вентиля.

Байпасный вентиль малой производительности. Автоматические барорегулирующие вентили применяют в качестве регуляторов давления на сторонах нагнетания и всасывания. Вентиль, монтируемый в качестве байпасного, реагирует на давление на выходе и открывается, когда давление на стороне всасывания понижается до уставки вентиля. Давление на стороне всасывания поддерживается на требуемом минимуме при эффективном снижении производительности машины.

Постоянное давление на стороне всасывания. Интенсивность потока хладагента к испарителю поддерживается автоматическим барорегулирующим вентилем эквивалентно производительности компрессора. Автоматический барорегулирующий вентиль открывается и остается открытым, поддерживая на стороне всасывания постоянное давление во время рабочей части цикла охлаждения, когда поток хладагента точно соответствует производительности компрессора. В холодильной системе с автоматическим барорегулирующим вентилем баланс поэтому находится между регулирующим вентилем и компрессорно-кон- денсаторным агрегатом. В связи с тем что автоматический барорегулирующий вентиль является разностным регулятором, дифференциал между точками открытия и срабатывания автоматически устанавливается работающим компрессором. Этот дифференциал обеспечивает требуемую работу вентиля с тем, чтобы интенсивность потока хладагента соответствовала производительности компрессора.

Автоматические барорегулирующие вентили идеально .пригодны в тех случаях, когда необходимо регулировать температуру в испарителе.

Перепускные вентили для разгрузки во время нерабочей части цикла. При использовании двигателя с расщепленной фазой и других двигателей с низким пусковым моментом необходима разгрузка системы со стороны высокого давления на сторону низкого давления во время нерабочей части цикла. Это возможно создать с помощью регулирующего вентиля.

Перепускные вентили позволяют создать условия, чтобы давления в холодильной системе уравнялись или были близки между собой во время нерабочей части цикла. В начале рабочей части следующего цикла двигатель включается практически без нагрузки.

Перепускной вентиль является стандартным автоматическим регулирующим вентилем с дополнительной небольшой щелью в седле для предотвращения полного закрытия вентиля в конце рабочей части цикла машины. В связи с наличием перепускной щели вентиль не закрывается полностью, когда агрегат перестает работать, и позволяет хладагенту продолжать течь с низкой скоростью ( 116). Щель в вентиле увеличивает его общую производительность. Небольшие отверстия в седле повышают производительность вентиля из-за протока хладагента через них. Большие перепускные щели постоянно открыты для прохода хладагента при понижении давления в вентиле. Щели обеспечивают определенную производительность в зависимости от их размера, плотности жидкости и существующего перепада давлений.

 Необходимо выбирать регулирующий вентиль соответствующего размера. Вентиль должен иметь минимальную по размеру перепускную щель для обеспечения разгрузки (уравновешивания давлений) при минимальной длительности нерабочей части цикла. Это очень важно потому, что перепускные щели не должны мешать нормальной работе вентиля во время рабочей части цикла. Вентиль с большей щелью в установке с относительно малым компрессорно-конденсаторным агрегатом может быть причиной неполадок при низкой температуре всасывания из-за несоответствия потока хладагента через перепускную щель производительности машины.

Для того чтобы быть уверенным, что перепускная щель не слишком большого размера, необходимо повернуть регулирующий шток на более низкую уставку, чем та, при которой система работает нормально. Следует включить агрегат и проверить манометром давление на стороне всасывания. Если давление всасывания опускается до уставки вентиля или, по крайней мере, до точки ниже нормального рабочего давления, то можно быть уверенным, что перепускная щель не будет препятствовать нормальной работе машины.

Скорость разгрузки во время нерабочей части цикла является особенно важным фактором, когда машина должна включиться после относительно короткой нерабочей части цикла. Чем больше перепускная щель, тем больше начальный перепад давлений в вентиле и тем выше скорость разгрузки.

Влияние высоты над уровнем моря на уставку вентиля. Автоматические барорегулирующие вентили сконструированы таким образом, чтобы атмосферное давление действовало со стороны регулирующей пружины. Пружина и атмосферное давление перемещают клапан вентиля в сторону открытия. Значительное изменение высоты над уровнем моря влияет на настройку вентиля и изменяет давление, поддерживаемое им на сторойе всасывания.

Автоматические барорегулирующие вентили в качестве бай- пасных вентилей. Автоматические барорегулирующие вентили реагируют на давление за вентилем. Когда давление понижается до уставки открытия вентиля, регулирующая пружина над мембраной перемещается в сторону открытия вентиля. Поэтому такие вентили используют также в качестве байпасных.

При установке между сторонами высокого и низкого давлений байпасный вентиль открывается при заданном давлении всасывания и перепускает нагнетаемый пар высокого давления на сторону всасывания системы. При этом производительность компрессора будет отрегулирована таким образом, чтобы предотвратить понижение температуры в испарителе ниже заданной величины. Кроме регулирования производительности регулирующий вентиль при использовании в качестве байпас- ного вентиля горячего пара может служить прибором защиты от замерзания независимо от типа регулятора потока на трубопроводе подачи хладагента к испарителю ( 117).

Факторы, влияющие на производительность вентиля. На производительность автоматического барорегулирующего вентиля влияют следующие факторы: размер отверстия в клапане; ход иглы клапана; перепад давлений в вентиле; применяемый хладагент; температура или давление конденсации; размер перепускной щели; температура или давление кипения; переохлаждение жидкого хладагента.