Общие сведения о паровом холодильном агрегате

Установки искусственного холода позволяют охлаждать и замораживать различные продукты: молоко, воду, мясо, рыбу и т.п. Источником искусственного холода в этих установках является паровой холодильный агрегат. Принципиальное устройство компрессионного холодильного агрегата показано на рисунке 10.1. Рабочее тело, циркулирующее в холодильном агрегате и участвующее в обратимом процессе, называют хладоагентом. В качестве его обычно используются хладон R12 и R22, аммиак и другие жидкости, у которых температура кипения при атмосферном давлении значительно ниже 0ºС.

Холодильный агрегат работает по замкнутому циклу, при котором компрессор 1 (смотри рисунок 10.1) отсасывает пары хладоагента из испарителя 10 через фильтр 2, где они очищаются от механических примесей, сжимает их до давления нагнетания и нагнетает в конденсатор 3. В конденсаторе хладоагент охлаждается либо воздухом, обдувающим наружную поверхность трубок и ребер конденсатора, либо охлаждающей водой и конденсируется. Затем жидкий хладоагент поступает в ресивер 4, который в поточной линии служит регулирующей емкостью и стабилизирует давление хладоагента, а также служит своеобразным гидравлическим барьером, препятствующим непосредственному поступлению из конденсатора газообразного хладоагента.

Рисунок 10.1 Принципиальная схема холодильного агрегата

1 – компрессор; 2 – фильтр; 3 – конденсатор; 4 – ресивер; 5 – фильтр – осушитель; 6 – теплообменник; 7 – смотровое стекло; 8 – терморегулирующий вентиль; 9 – охлаждаемый объект; 10 – испаритель; 11 – датчик реле – температуры; 12 – термопатрон; 13 – каппиляр; 14 – уравнительная трубка; 15 – датчик реле давления

Вместимость ресивера достаточна для размещения в нем всего количества заправленного хладоагента. Жидкий хладоагент из ресивера поступает в фильтр-осушитель 5, который имеет фильтрующий элемент и осушительный патрон, заполненный активным абсорбентом – силикагелем. В фильтре-осушителе хладоагент очищается от механических примесей и освобождается от влаги. В теплообменнике 6 происходит рекуперативный теплообмен между движущимися противотоком теплым жидким хладоагентом и его парами, отсасываемыми компрессором 1 из испарителя 10, в результате чего жидкий хладоагент переохлаждается, а парообразный – перегревается, и тем самым повышается эффективность работы холодильного агрегата. Пройдя теплообменник 6, жидкий хладоагент поступает к терморегулирующему вентилю (ТРВ) 8, при прохождении которого происходит дросселирование хладоагента со снижением давления, в результате чего температура кипения хладогена снижается и образуется парожидкостная смесь. Последняя поступает в испаритель 10, где она кипит, отбирая теплоту от охлаждаемого объекта 9. Образовавшиеся при этом пары хладоагента из испарителя 10 отсасываются компрессором 1, и холодильный цикл повторяется. Теплота, отнятая от охлаждаемого объекта в испарителе, хладоагентом переносится в конденсатор, где передается воздушному потоку или воде.

При колебаниях тепловой нагрузки охлаждаемого объекта и, следовательно, испарителя изменяется количество выкипающего в нем хладоагента в единицу времени. Чем выше тепловая нагрузка, тем больше жидкого хладоагента превращается в пар. Если при повышении тепловой нагрузки поступление жидкого хладоагента не увеличивается, то теплопередающая поверхность испарителя используется не полностью, его производительность снижается, что экономически не выгодно. Если же при снижении тепловой нагрузки не уменьшить поступление жидкого хладоагента в испаритель, то произойдет его переполнение: жидкий хладоагент может попасть во всасывающий трубопровод, затем в компрессор и вызвать гидравлический удар, что может привести к аварии. Поэтому при повышении тепловой нагрузки должно увеличиваться поступление в испаритель жидкого хладоагента, а при снижении тепловой нагрузки, наоборот, поступление жидкого хладоагента должно уменьшаться, т.е. в единицу времени в испаритель должно поступать столько жидкого хладоагента, сколько его выкипает.

Автоматическое регулирование подачи жидкого хладоагента в испаритель осуществляется ТРВ путем изменения положения клапана и, соответственно, площади проходного сечения дросселирующего канала для движения хладоагента в испаритель. Положение клапана зависит от разности давлений, действующей на связанную с клапаном посредством штока мембрану. Подпружиненная снизу мембрана воспринимает оттуда давление паров хладоагента, выходящих из испарителя по уравнительной линии 14, а сверху – давление, которое возникает в зависимости от температуры перегрева пара на выходе из испарителя при расширении наполнителя (хладона) в герметичной системе: термопатрон 12, – капиляр 13, – полость над мембраной. Увеличение температуры перегрева выходящих из испарителя паров хладоагента приводит к возрастанию давления в полости над мембраной и большему открытию дросселирующего канала.

Датчик реле температуры 11 поддерживает заданное значение температуры охлаждаемого объекта. Принцип действия его основан на изменении давления насышенных паров низкокипящей жидкости, заключенной в герметически замкнутой термосистеме прибора, от температуры контролируемой среды, воспринимаемой наплонителем и преобразуемой в изменение давления, которое через сильфон передается на рычажный механизм и переключающее устройство прибора, замыкающее и размыкающее контакты электрической цепи. При достижении заданной температуры у охлаждаемого объекта происходит автоматическое отключение компрессора 1. При этом его включение произойдет при температуре охлаждаемого объекта, превышающей установленное значение на величину минимальной зоны нечувствительности прибора и инерционности системы.

Защита компрессоров от повышения давления нагнетания и от понижения давления всасывания осуществляется датчиком реле давления 15, отключающим холодильный агрегат при несоответствии заданных давлений хладоагента на линии всасывания и нагнетания.