Структура и особенности функционирования терморегулирующего вентиля (ТРВ)

Терморегулирующий вентиль (ТРВ) совершает контроль над потоком холодильного жидкого агента, который поступает в испаритель прямого расширения, осуществляя поддержку постоянного перегрева паров холодильного агента при выходе из испарителя. Перегревом называется разница температур паров холодильного агента на выходе из испарителя и кипения. Совершая контроль над перегревом, ТРВ настолько заполняет поверхность испарителя, чтобы в компрессор не смогли попасть частицы жидкости.

ТРВ является идеальным устройством расширения для холодильной техники и систем кондиционирования воздуха, так как он обладает возможностью сопоставлять скорость испарения с потоком холодильного агента.

ТРВ

ТРВ является идеальным устройством расширения для холодильной техники и систем кондиционирования воздуха.

Структура и принцип работы системы охлаждения

Чтобы понять функции терморегулирующего вентиля, необходимо иметь хотя бы общие представления о работе холодильной системы. Холодильная система может определяться как замкнутый контур, процесс поглощения и передачи тепла в котором производится хладагентом в парокомпрессионном цикле. В таком простейшем виде холодильная система включает пять составляющих:

Схема ТРВ

Схема конструкции терморегулирующего вентиля

Сердцем холодильной системы является компрессор, так как он провоцирует циркуляцию хладагента. Его роль заключается во всасывании из испарителя паров низкой температуры (и давления) и сжатие их до высокой температуры (и давления). После этого пары высокой температуры переходят в конденсаторе в жидкую фазу. Конденсатор производит эту работу с помощью отвода в атмосферу тепла паров высокой температуры или, если конденсатор водяной, через отвод к воде тепла. Оставшаяся при высокой температуре жидкость поступает в расширительные устройства и превращается в двухфазную смесь (пар и жидкость) низкой температуры. В испарителе эта смесь переходит к первоначальному состоянию путем отвода тепла от среды, которая охлаждается.

Очень важным является правильный выбор ТРВ, так как он является регулятором степени заполнения испарителя. Неправильно подобранные или используемые расширительные устройства будут усложнять управление и являться причиной низкой производительности всей системы. К примеру, расширительное устройство, недостаточное по производительности, станет причиной расчетной выработки всей системы. Слишком большое расширительное устройство может пропускать слишком много жидкости в испаритель, что повлечет за собой попадание на всасывание компрессора капель жидкости. Если в скором времени не исправить ошибку, то очень вероятна поломка компрессора. Отсюда вывод, что расширительные устройства необходимо правильно подбирать и монтировать.

Принцип работы терморегулирующего вентиля

Схема работы ТРВ

Терморегулирующий вентиль производит регуляцию подачи хладагента, поддерживая на выходе испарителя почти постоянный перегрев.

ТРВ является отличным решением для регулировки подачи холодильного агента в испаритель прямого расширения. Терморегулирующий вентиль производит регуляцию подачи хладагента, поддерживая на выходе испарителя почти постоянный перегрев. Когда на выходе перегрев увеличивается в виду повышения тепловой нагрузки, ТРВ увеличивает подачу холодильного агента в момент, когда значение перегрева станет ниже уставки из-за уменьшения на испаритель тепловой нагрузки. В итоге такой способ регулирования дает возможность поддержки заполнения испарителя на таком уровне, который ограничивается натиском уставки.

Терморегулирующий вентиль при заправке системы хладагентом обеспечивает дополнительное преимущество. Точность заправки в случае использования ТРВ не настолько критична, как в случаях использования иных типов расширительных устройств.

Чтобы уяснить принцип работы ТРВ, необходимо ознакомиться с его основными элементами.

С помощью капиллярной трубки к ТРВ крепится термобаллон, а термо трубка предназначена для передачи давления в термобаллоне на верхнюю половину диафрагмы клапана. Капиллярная трубка с термобаллоном и диафрагма вместе составляют термоэлемент.

Вентиль с термостатической головкой

Схема конструкции вентиля с термостатической головкой

Величины терморегулирующего вентиля

На запорный элемент передается давление с диафрагмы при помощи одного или пары толкателей, дающие возможность его движения, закрывая и открывая седло клапана. Ниже запорного элемента находится пружина, с помощью которой регулируется перегрев. Посредством клапанов с наружным регулированием возможно менять силу натиска пружины.

Есть три основные величины натиска, которые приводят диафрагму клапана в движение:

ТРВ с уравниванием давления

Давление чувствительного элемента является функцией смены температуры внутри термобаллона заправленного вещества.

Давление чувствительного элемента является функцией смены температуры внутри термобаллона заправленного вещества. Оно сверху действует на диафрагму, побуждая клапан открыться. Давление пружинное и уравнивающее воздействует на диафрагму снизу вместе, приводя к закрыванию клапана. При исправной работе клапана сумма давлений пружинного и уравнивающего равняется таковому термобаллона, т. е.:

Р2 = Р1+Р3.

Особенности работы термобаллона

Термобаллон выполняет функцию восприятия температуры паров холодильного агента при выходе из испарителя. В идеальной ситуации температура термобаллона должна в точности совпадать с температурой паров холодильного агента. В том случае если температура термобаллона повышается, давление в нем тоже повышается и активизирует движение диафрагмы, которая осуществляет натиск на шток клапанного узла и открывается ТРВ. Вентиль будет открываться до тех пор, пока давление пружинное и уравнивающее не приведут в норму давление чувствительного элемента. Когда температура термобаллона понижается, происходит обратный порядок функционирования вентиля.

Когда увеличивается тепловая нагрузка на испаритель, увеличивается в нем и скорость парообразования, и отодвигается назад точка последней капли жидкости. Температура термобаллона и температура паров возрастает, натиск в термобаллоне растет, и вентиль до тех пор открывается, пока в термобаллона оно не станет равным сумме давления пружинного и уравнивающего. ТРВ способен поддерживать перегрев паров холодильного агента в виду разницы давлений, которые действуют на клапанный узел, и поэтому настройка (изменение) пружинного нежелательна.

Изменения давления на клапане

Имеет место еще один тип давления, который не упоминался выше. Оно возникает через порт клапана при действительном перепаде давления (Р4). Эту величину можно определить как перепад давления а (а = d/S, где d - это диаметр порта, S - площадь диафрагмы).

Оно действует по направлению открытия вентиля, что можно выразить следующим уравнением:

Р4+Р2=Р1+Р3.

Процесс уравнивания в терморегулирующем вентиле

Схема вентиля

Схема конструкции терморегулятора

Исходя из всего вышеназванного, можно подытожить, что работа вентиля зависима от трех основных давлений: эквивалентного пружинного, термоэлемента и уравнительного. Уравнительным называется таковое в испарителе, которое воспринимается ТРВ. Действующий способ передачи его под нижнюю часть диафрагмы из системы носит название уравнивания.

Давление в испарителе может передаваться одним из двух способов. В том случае когда вентиль имеет внутреннее выравнивание, то на входе в испаритель оно подается через зазоры вокруг толкателя или через специальную проточку под диафрагму. Если у клапана наружное уравнивание, тогда под диафрагмой полость изолируется от натиска специальным уплотнением на выходе клапана. В испарителе давление подается через специальную трубку, под диафрагму; эта трубка соединяет между собой всасывающую на выходе линию со специальным каналом, который ведет под диафрагму.

Особенности применения терморегулирующего вентиля с разным типом уранивания

ТРВ с внутренним типом уравнивания имеет ограниченную сферу применения, а именно применяется только в однозаходных испарителях с перепадом давления, эквивалентным изменению температуры на 2 градуса по Фаренгейту.

ТРВ, имеющие внешнее уравнивание, не подвергаются влияниям на степень открытия вентиля, так же как и его перепаду на дистрибьюторе (распределителе жидкости). ТРВ с внешним уравниванием можно применять в любых холодильных системах. Но необходимо помнить, что в случае использования ТРВ с внешним уравниванием выход из испарителя должен соединяться с выходом под уравнивание, который нельзя заглушать!

Похожие статьи:
Top