В наше время РВ такого типа (называемые еще автоматическими РВ) почти не применяются. Им теперь предпочитают либо термостатические РВ (которые мы только что изучили), либо капиллярные расширительные устройства (которые мы будем изучать в ближайшем разделе). Однако, вы возможно, будете еще встречать прессостатические РВ, главным образом, в машинах старого выпуска и маломощных агрегатах (бытовые холодильники и кондиционеры, машины для мороженого).
Несмотря на низкую вероятность встречи с ними, мы, тем не менее, изучим этот тип РВ, так как понимание принципов его работы и явлений, которыми она сопровождается, может помочь вам лучше понять следующий раздел, посвященный капиллярным РВ, и расширит ваши знания холодильной техники.
А) Работа прессостатического РВ
Если термостатический РВ предназначен для поддержания постоянного перегрева, то прессостатическии РВ нужен для того, чтобы поддерживать постоянным давление кипения.
На рис. 50.1 вы видите принципиальную схему прессостатического РВ (ПРВ).


Атмосферное давление (внутри сильфона), регулировочная пружина и давление жидкого хладагента Рж над иглой клапана составляют комплекс сил, действующих на открытие ПРВ, тогда как давление кипения в полости ПРВ, снаружи сильфона, представляет силу его закрытия.
Атмосферное давление меняется очень слабо. Если мы, для простоты, допустим, что давление Рж также остается постоянным, то получим только силу, обусловленную давлением кипения (Fo), и силу действия пружины (Fr). Иначе говоря, тольк больше или меньше сжимая пружину, мы сможем настраивать давление кипения на желаемую величину.
В настоящем разделе мы рассмотрим в качестве примера прессостатическии РВ, пружина которого настроена таким образом, чтобы поддерживать давление кипения на уровне 4.6 бар (то есть 4°С для R22).
Изучая схему (рис. 50.1), можно видеть, что если давление кипения стремится превысить значение 4,6 бар, РВ закрывается. Поскольку компрессор продолжает всасывать, вскоре давление кипения вновь опускается до 4,6 бар. И наоборот, если давление кипения начинает падать ниже 4,6 бар, пружина открывает РВ, который впрыскивает жидкость в испаритель, что вскоре заставляет давление кипения подняться. Таким образом, давление постоянно поддерживается на уровне 4,6 бар.
Итак, РВ реагирует только на изменения давления кипения и его положение никоим образом не зависит от перегрева (положение точки А не влияет на работу ПРВ).

При постоянном давлении жидкого хладагента на входе в ПРВ и неизменной настройке пружины, давление кипения остается постоянным и равным 4,6 бар (то есть 4°С для R22). Это означает, что перепад давления на ПРВ поддерживается постоянным, следовательно, расход жидкости через него будет также постоянный, какой бы ни была температура воздуха на входе в испаритель (см. Раздел 8.1 "Производительность ТРВ").
Представим себе, что задающий термостат настроен таким образом, чтобы поддерживать температуру в охлаждаемом объеме в диапазоне 20...25°С. Когда воздух, поступающий на вход испарителя, имеет температуру 20°С, давление кипения соответствует 4°С (то есть Лбполн = 16 К) и последняя капля жидкости испаряется в точке А, давая вполне нормальный перегрев.
Когда температура воздуха на входе в испаритель поднимается до 25°С, давление кипения не изменится и останется постоянным, соответствуя тем же 4°С (вырастет Лбполн. и станет равным 21 К). Однако, перепад давления на ПРВ будет, по-прежнему, тот же, следовательно расход жидкости через него не изменится. Поскольку испаритель теперь обдувается более теплым воздухом, чем раньше, жидкость начнет выкипать гораздо быстрее и точка А переместится внутрь испарителя, обусловливая гораздо более значительный перегрев.
Таким образом, в момент, когда температура воздуха повышается, то есть в момент, когда потребности в холоде возрастают, автоматический РВ дает увеличение перегрева, что не позволяет испарителю повысить свою холодопроизводительность.
Когда компрессор по команде регулятора останавливается, в результате чего давление кипения начинает повышаться, прессостатический РВ закрывается. Он остается закрытым в течение всего времени остановки компрессора, что ограничивает рост давления кипения. При новом запуске компрессора ПРВ остается закрытым и предотвращает впрыск жидкости в испаритель до тех пор, пока давление кипения не опустится ниже 4,6 бар, следовательно, прессостатический РВ позволяет ограничить мощность, потребляемую двигателем при запуске.
Следовательно, данный тип РВ обладает основным недостатком, заключающимся в том, что он не может приспосабливаться к потребностям в холоде, обусловливая увеличение перегрева (и, следовательно, ограничение холодопроизводительности) тогда, когда потребности в холоде наиболее велики. Поскольку при его использовании температура в охлаждаемом помещении снижается медленнее, чем при использовании термостатического РВ, он может применяться только в небольших установках в условиях, когда потребности в холоде относительно стабильны. С другой стороны, он позволяет использовать менее мощный электродвигатель, так как во время работы предотвращает рост давления кипения выше величины настройки.

Б) Проблема заправки хладагентом
Представим себе, что холодильщик приглашен для ремонта небольшого комнатного кондиционера, так как температура в кондиционируемом помещении выросла (более 27°С), а клиент хочет иметь 20°С.
Он замечает, что в кондиционере установлен прессостатическии РВ, поскольку отсутствуют капилляр и термобаллон. Давление кипения упало (-10°С) и РВ совершенно обледенел. Перегрев очень высокий (более ЗОК), а переохлаждение слабое (около 1К). Ремонтник делает вывод о том, что в установке не хватает хладагента и начинает поиск утечки.
Найдя место утечки, он производит ремонт и потом решает дозаправить установку. Табличка на кондиционере указывает, что он должен содержать 420 граммов R22. Поскольку в передвижной мастерской нашего ремонтника нет ни мерного заправочного цилиндра, ни весов, он решает дозаправить установку, медленно заполняя ее хладагентом в паровой фазе.




В начале заправки давление кипения медленно растет до тех пор, пока не достигнет 4,6 бар (то есть 4°С), и потом больше не повышается. Перегрев пока остается повышенным, так как температура трубки на выходе из испарителя около 20°С (то есть перегрев равен 16К).
Он осторожно продолжает заправку, внимательно наблюдая за перегревом и переохлаждением, и когда он покидает рабочее место, установка функционирует при следующих основных параметрах. Переохлаждение около 5К, окружающая температура 25°С, низкое давление 4,6 бар и перегрев 11 - 4 = 7 К.
Пока наш ремонтник находится в дороге, удовлетворенный качеством произведенного ремонта, представим себе, что произошло следующее...







Так как задающий термостат настроен таким образом, чтобы отключать компрессор при температуре в охлаждаемом объеме 20°С, установка продолжает работать и температура продолжает падать.
Но, по мере падения температуры в охлаждаемом объеме, ПРВ продолжает подавать в испаритель одно и то же количество жидкости.
Следовательно, точка А медленно сдвигается к выходу из испарителя, что обусловливает постепенное снижение перегрева.
Перегрев неизбежно становит-Рис. 50.4.                                        ся настолько слабым, что жид-
кость переполняет испаритель вплоть до наступления такого режима, при котором работа установки начинает сопровождаться постоянными гидроударами, последствия чего вам хорошо известны (см. рис. 50.4)\

Что же нужно будет сделать? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны усвоить, что гидроудары, обусловленные понижением температуры в охлаждаемом объеме в пределах настройки задающего термостата, могут появиться только в результате чрезмерной заправки хладагентом. В самом деле, если разработчик указывает на табличке с характеристиками установки, что заправка R22 составляет 420 граммов, то эта величина с высокой точностью соответствует результатам испытаний, проведенных на заводе-изготовителе именно для данной установки. При поведении этих испытаний снижается температура воздуха на входе в испаритель, а затем подбирается величина заправки таким образом, чтобы в номинальном диапазоне условий работы величина переохлаждения была бы не слишком низкой.

Таким образом, переохлаждение совершенно не может служить критерием для определения величины заправки установок с прессостатическими РВ!
Самое лучшее, что можно посоветовать для определения величины заправки таких установок, это полностью слить находящийся в них хладагент (поскольку речь идет о небольших установках и хладагента в них немного), слегка отвакуумировать контур, а потом заправить установку точно таким количеством хладагента, которое предписано разработчиком. Естественно, такая операция требует использования мерного заправочного сосуда или весов, поэтому легче всего ее выполнить в стационарной мастерской.


Выполняя свой ремонт, наш холодильщик действительно не мог ждать, пока температура в охлаждаемом объеме упадет. Однако зная, что с падением температуры в охлаждаемом объеме (которая была равна 25°С) перегрев начнет уменьшаться, он мог оставить перегрев на более высоком уровне (например, 15К вместо 7К) и снова приехать на рабочее место несколько позже (предпочтительно с утра, так как утром прохладнее) с тем, чтобы довести заправку до нужной величины. Если в это время при температуре в охлаждаемом объеме 20°С измерения перегрева показали бы, что он слишком упал, надо было бы слить часть хладагента. Если же перегрев еще не достаточно высокий, нужно продолжить заправку.
Другая разновидность проблем может появиться, когда кондиционер оборудован вентилятором с несколькими скоростями, что встречается довольно часто. Напомним, что в таких установках большая скорость вращения вентилятора используется летом при охлаждении, чтобы избежать чересчур холодной струи воздуха на рабочих местах. Малая скорость используется зимой для подогрева с целью получения более теплого воздушного потока.
Представим себе, что кондиционер поддерживает температуру в помещении на уровне 20°С и его вентилятор работает на большой скорости, обеспечивая высокий расход воздуха через испаритель. Работа протекает вполне нормально и по окончании цикла перегрев находится в пределах нормы. Если в этот момент потребитель переключает вентилятор на малую скорость (например, он находит, что при большой скорости слишком много шума), расход воздуха через испаритель падает. Поскольку расход воздуха, проходящего через испаритель, упал, то интенсивность кипения жидкости в нем также снижается, жидкость постепенно все больше заполняет испаритель и перегрев опасно уменьшается.
При этом появляются серьезные шансы на возникновение смертельно опасных для компресс
ора гидроударов.


Заметим, что точно такие же проблемы могут возникнуть и при большой скорости вращения вентилятора, если воздушный фильтр, расположенный во всасывающем воздуховоде     ю вентилятора, сильно загрязнен, что обязательно приведет к снижению расхода воздуха.
Чтобы предотвратить появление указанных проблем, необходимо очень аккуратно, в точности соблюдая предписания разработчика, производить заправку установки хладагентом Нужно также позаботиться о тщательной ее настройке, регулярном техническом обслуживании и, кроме того, внушить клиенту правила ее безаварийного использования.

Как вы считаете, можно ли на установке с одним компрессором и двумя разными испарителями (с температурами кипения -10°С в одном и +2°С в другом) использовать прессостати-ческие РВ для питания каждого из этих испарителей?

Решение




При оснащении обоих испарителей в такой установке прессостатическими РВ появится необходимость поддерживать одновременно разные давления кипения для разных испарителей: 2,5 бар (-10°С для R22) в первом испарителе и 4,3 бар (+2°С) во втором.


Однако, при общем компрессоре, оба этих испарителя сообщаются между собой через всасывающий коллектор (см. рис. 50.6), значит давление в первом и во втором испарителях обязательно будут одинаковыми.


Итогом такого монтажа будет совершенно нелепая работа установки (вы можете рассмеяться, представив себе, что произойдет с ней при запуске).


Завершая настоящий раздел, подчеркиваем, что прессостатические РВ можно использовать только в небольших установках с одним испарителем при относительно постоянной потребности е холоде.

50.1. УПРАЖНЕНИЕ