В основе получения холода в парокомпрессионных установках лежит снижение давления рабочего тела перед зоной испарения. Существует несколько вариантов снижения давления:

1. Отведение от рабочего тела энергии и перевод ее в работу.

2. Совершение рабочим телом работы.

3. Снижение давления за счет сил трения, т.е. дросселирование.

1 и 2 варианты осуществимы лишь в газовых циклах. Вариант 3 – универсален, но работает лишь в строго ограниченных температурных диапазонах для каждого рабочего тела. К примеру, гелий охладить дросселированием удастся лишь предварительно снизив его температуру до -250°С. Для парожидкостных потоков такого ограничения нет, поэтому дросселирование было, есть и остается наиболее распространенным, хоть и не самым эффективным методом получения холода.

Существует несколько принципиальных подходов к дросселированию.

1. Дросселирование на длинном участке.

2. Дросселирование на коротком участке.

В обоих случаях суть явления сводится к силам трения, тормозящим поток на стенках канала. Степень торможения пропорциональна длине канала и квадрату скорости потока. Таким образом, при уменьшении проходного сечения в два раза, длина канала должна быть снижена в 4 раза. Казалось бы – можно снижать длину до бесконечности, но, в реальных системах в потоке рабочего тела присутствует грязь и прочие элементы, размер которых может быть сопоставим с проходным сечением канала. Поэтому к выбору сечения капилляра следует подходить осознанно. Вторым, на первый взгляд парадоксальным следствием, является то, что при повышении производительности, к примеру, путем смены компрессора, следует уменьшать длину капилляра.

В случае короткого участка дросселирования, можно получить некоторые существенные преимущества, к примеру, регулировку степени дросселирования. На этом принципе основаны терморегулирующие вентили, или, сокращенно, ТРВ. ТРВ представляет из себя устройство с высоким гидравлическим сопротивлением, способное менять свое проходное сечение и, таким образом, регулировать количество поступающего в систему хладагента и его давление.

Самым простым ТРВ является система седло-игла с регулируемым зазором между ними. Снижая зазор мы увеличиваем степень дросселирования. Преимущества такого способа в его простоте и надежности, даже при засорении, достаточно до упора увеличить зазор и все посторонние элементы пройдут через него. К недостаткам относится невозможность автоматического поддержания заданного давления.

ТРВ с пружиной уже более сложен, он поддерживает не заданное сечение, а заданный перепад давлений. Позволяет автоматически контролировать температуру испарения, при условии постоянной температуры конденсации.

Наиболее интересен ТРВ с термобаллоном. Помимо пружины, в нем на иглу действует сила, создаваемая давлением паров в термобаллоне, которая зависит от температуры баллона. Разместив баллон на выходе испарителя можно получить постоянную степень перегрева рабочего тела. Т.е., выставив значение перегрева в 3-4 Кельвина, мы получим абсолютную гарантию что в пределах латентности системы у нас не будет ни перелива хладагента в испаритель, ни его недостатка, при резком повышении нагрузки.

Версия для печати