Регуляторы перегрева [трв]

Для регулирования заполнения испарителей хладагентом широко применяют пропорциональные регуляторы перегрева, называемые обычно терморегулирующими вентилями (ТРВ).

Под перегревом пара на выходе из испарителя понимают разность между температурой перегретого пара (на выходе из испарителя) t_вых и температурой кипения t₀:

∆t=t_вых - t_{0 ,}

где t₀ определяется по давлению пара па выходе из испарите­ля. Соответственно ТРВ имеет два чувствительных элемента: один воспринимает температуру t_вых преобразуя ее в давление, а другой - непосредственно давление р₀ . Таким образом, в от­личие от регуляторов разности температур ТРВ воспринимает не любую разность температур, а только перегрев пара.

При уменьшении заполнения испарителя перегрев пара на выходе возрастает и ТРВ автоматически увеличивает подачу хладагента.

Давление из испарителя р₀ может подаваться к ТРВ как со стороны входа в испаритель, так и со стороны выхода (по урав­нительной трубке). Соответственно различают ТРВ с внутрен­ним и внешним отбором.

Трв с внутренним отбором

Температура на выходе из испарителя (рис.1) восприни­мается термобаллоном Тб манометрической термосистемы. Наполнитель термосистемы выбран так, что когда t_тб = t₀ (при 100%-ном заполнении испарителя жидкостью, т.е. при ∆t = 0), давление р_Тб~p_о. Давление из термобаллона р_тб по капиллярной трубке 8 подается на мембрану 7 вверху, а давление в испарителе р_о воздействует на мембрану 7 снизу. При ∆t = 0, т. е. при р_Тб = р_о,-мембрана не прогибается, и под действием пружины 3 клапан 5 закрывает подачу жидкости из конденсатора в испаритель.

При уменьшении заполнения испарителя (например, из-за увеличения тепловой нагрузки) жидкость выкипает быстрее и в некоторой точке Б уже остается только насыщенный пар. При движении пара на участке БВ он перегревается. С повы­шением t_вых растут температура и давление в термобаллоне. При р_Тб>pо мембрана 7 прогибается вниз и через толкатели о и иглодержатель 4 сжимает пружину 3, увеличивая открытие клапана, пока сила упругости сжатой пружины не уравновесит разность давлений.

Поясним работу ТРВ конкретным примером. Жидкий R12 из ресивера поступает к ТРВ с давлением р_к В отверстии кла­пана жидкость дросселируется, давление ее надает до давле­ния в испарителе р₀ = 1,86 – 10⁵Па, которое поддерживается компрессором. При этом часть жидкости превращается в пар и температура остальной жидкости снижается до -15 °С (точ­ка А). При движении по трубкам испарителя концентрация па­ра за счет теплопритока увеличивается к в некоторой точке Б вся жидкость превратится в насыщенный пар. Если считать, что

давление на выходе из испарителя примерно такое же, как и на входе, то температура кипения на всем участке АБ постоян­на и равна -15°С. На участке БВ теплоприток идет уже не на кипение, а на подогрев пара. Если пар перегреется на 5°С, то температура его на выходе из испарителя станет -10 °С. Примерно такую же температуру (-10°С) примет и термобал­лон, но давление в нем будет не 1,86-10⁵Па, как и испарите­ле, а 2,2·4-10⁵ Па, так как давление его определяется темпера­турой (-10°С). В точке же В (в испарителе) давление опре­деляется производительностью компрессора.

Таким образом, перегреву пара на 5°С (от -15 до -10 °С) соответствует разность давлений 0,37·10⁵Па:

∆t= t_вых - t₀ = -10 - (-15) = 5

∆p= p_Тб - p₀ = 2,23 - 1,86 = 0,36

Эта разность давлений обеспечивает соответствующее от­крытие клапана.

Заданное начальное значение перегрева устанавливается соответствующим натяжением пружины 3. При повороте винта 1 гайка 2 скользит по прорезям в корпусе, сжимая пружину 3.

С увеличением тепловой нагрузки подача жидкости через ТРВ должна быть больше. А это возможно лишь при большем перегреве (точка Б'), т. е. испаритель немного недозаполнен. А с увеличением давления р_к пропускная способность ТРВ уве­личивается и требуемая производительность будет обеспечена при меньшем перегреве (точка Б"). Таким образом, ТРВ, как всякий П-регулятор, дает некоторую статическую ошибку.

Переходная характеристика ТРВ существенно отличается от идеальной. При ступенчатом увеличении перегрева (например, из-за резкого снижения р₀ при включении компрессора) клапан резко открывается, жидкость перейдет за точку Б". Давление р₀ сразу возрастет, а термобаллон охладит­ся, и перегрев уменьшится; клапан прикроется, и жидкость бу­дет отступать к точке Б'. Амплитуда колебании (Б"~Б') по­степенно уменьшается, и перегрев станет соответствовать точке Б. Эти колебания удается проследить даже визуально: по об­мерзанию и оттаиванию трубопровода на выходе из испарите­ля. При остановке компрессора давление в испарителе растет и ТРВ закрывается