Парокомпресійні холодильні системи: принцип роботи та компоненти

Робота парокомпресійної холодильної системи ґрунтується на кількох основних принципах. Її здатність охолоджувати в основному базується на циркуляції холодоагенту – робочої речовини, яка переносить тепло по безперервній системі трубок. Оскільки тепло постійно потрібно відводити від продуктів та об'єму, в якому вони зберігаються до холодної, холодоагент може безперервно рухатися, забезпечуючи в холодильнику середовище зі зниженою температурою. Основними принципами роботи холодильника є:

1. Теплопередача
   Оскільки тепло постійно передається від відносно теплих предметів до холодніших, внутрішнє середовище холодильника охолоджується завдяки відбору тепла ще холоднішою поверхнею випарника. Випарник охолоджується холодоагентом, який на даному етапі циклу є газом. Відбираючи тепло холодильної камери, холодоагент переносить його назовні, продовжуючи рух трубкою. Внаслідок цього температура всередині холодильника падає. Для оптимізації ефекту охолодження, трубка мають спіральну форму, що збільшує її площу та можливість теплопередачі.
2. Стиснення та конденсація
   Після того, як холодоагент проходить через трубки холодильника, він нагрівається і, залишивши холодильну, надходить у компресор. Компресор ще більше нагріває холодоагент, стискаючи газ. Гарячий стиснутий холодоагент потім надходить у охолоджувач на зовнішній стороні холодильника – конденсатор. Проходячи через конденсатор, холодоагент виділяє тепло в навколишнє повітря. Коли холодоагент повністю проходить через теплообмінник конденсатора, його температура падає настільки, що він знову перетворюється на рідину.
3. Випаровування
   Коли рідина випаровується, її температура різко падає. На цьому принципі засновано роботу розширювального клапана, який працює як розпилювач спрею. Розширювальний клапан розпорошує рідкий холодоагент на крихітні крапельки, які відразу випаровуються, різко знижуючи свою температуру. Після цього холодоагент знову надходить у випарник, починаючи новий цикл охолодження.

У деяких комерційних і промислових холодильних системах тепло, що відбирається у камери, що охолоджується і виділяється компресором, використовується для опалення приміщень. Це дозволяє скоротити витрати на опалення.

Мал. Холодильний цикл парокомпресійної холодильної машини. Тепло можна використовувати для опалення.

Компоненти парокомпресійного холодильного обладнання

Основними вузлами парокомпресійного холодильного обладнання є компресор, випарник, конденсатор та терморегулюючий вентиль.

Компресор

У парокомпресійній холодильній машині одним із основних вузлів є компресор. Його завдання – стискати газоподібний холодоагент, що підвищує його температуру, та підтримувати його тиск у конденсаторі, що забезпечує циркуляцію холодоагенту.

У системі охолодження компресор знаходиться між двома групами трубок – котушками випарника та конденсатора. Залежно від конструкції обладнання компресор зазвичай розташовується в задній частині холодильника або поруч на підлозі. Коли компресор вмикається, шум його роботи зазвичай може бути чутний. Охолодження в морозильній камері або в холодильнику відбувається тільки в тому випадку, якщо компресор працює належним чином.

Робота компресора контролюється за допомогою термостата усередині морозильної камери. Він змушує компресор періодично вмикатися та вимикатися протягом дня. Через це компресор з часом може зіткнутися з проблемами і вийти з ладу, що вимагатиме технічного обслуговування. Висока температура газу, що стискається, може призвести до зміни властивостей мастила, що також може перешкоджати ефективній роботі.

Конденсатор та випарник

Якщо компресор забезпечує рух холодоагенту по холодильному циклу, конденсатор і випарник служать для обміну теплом між холодоагентом і навколишнім середовищем. Про роботу конденсатора та випарника - ви можете дізнатись зі статті Теплообмінна апаратура холодильного агрегату - конденсатор та випарник.

Терморегулюючий (дросельний) вентиль

Терморегулюючий вентиль (скорочено ТРВ) регулює кількість холодоагенту, що надходить з конденсатора у випарник так, щоб холодоагент повністю перетворювався на пару у випарнику. Для того щоб гарантувати, що з випарника в компресор не потраплять краплі рідини, холодоагент не тільки нагрівається до температури кипіння, але й перегрівається до досягнення певної температури вище температури насичення. Температура холодоагенту на виході з випарника контролюється спеціальним датчиком , який регулює відкриття та закриття клапана вентиля. Клапан закритий пружиною, а датчик, виконаний у вигляді колби, заповнений газом, аналогічним холодоагенту. При збільшенні температури газу в датчику тиск у ньому зростає, і клапан відкривається, а при зниженні температури (і відповідно тиску) – закривається.

Терморегулюючий вентиль є основним елементом холодильного циклу. Щоб рідкий холодоагент міг перейти в газоподібну фазу, а його температура – ​​впасти, у випарнику має підтримуватися низький тиск.

Мал. Охолоджувана камера і холодильний агрегат .

Допоміжна апаратура

Крім терморегулюючого вентиля безперебійна робота холодильних машин забезпечується ресивером, відокремлювачем рідини, фільтрами-осушувачами, регулятором тиску та термостатом. Ресивер є резервуаром, в якому холодоагент збирається перед надходженням в терморегулюючий вентиль і служить для рівномірності його подачі. Відокремлювач рідини встановлюється перед компресором для його захисту від попадання крапель холодоагенту. Фільтри-осушувачі очищають холодоагент від забруднень і запобігають попаданню твердих частинок у компресор. Парові фільтри встановлюють на всмоктувальній лінії компресора, а рідинні – після ресивера перед терморегулюючим вентилем. Регулятор тиску ( пресостат ) захищає компресор від низького тиску всмоктування та підвищеного тиску нагнітання. Термостат служить для періодичного включення та вимкнення компресора. Цифровий дисплей електронного термостата дозволяє стежити за температурою та поточним станом системи.

© "Система 4", Київ, 2012