1

Druga zasada termodynamiki .........................................................................................................................................................2

Entropia ......................................................................................................................................................................................2

Entalpia .......................................................................................................................................................................................2

Energia. Ciepło. Praca ...............................................................................................................................................................3

Wykres log p – i ..........................................................................................................................................................................5

Podstawy wymiany ciepła ..........................................................................................................................................................6

Przenikanie ciepła ......................................................................................................................................................................7

IDEALNY OBIEG – CARNOTA .............................................................................................................................................8

SCHEMATY: .............................................................................................................................................................................9

OBIEG Lindego....................................................................................................................................................................12

Obieg z dochładzaniem. .......................................................................................................................................................13

Obieg chłodniczy z regeneracją...........................................................................................................................................13

Układy dwustopniowe ..........................................................................................................................................................15

Schematy dwustopniowych urządzeń chłodniczych ..........................................................................................................17

Obiegi dwustopniowych urządzeń chłodniczych do schematów (wcześniejszych) .........................................................18

WYPOSAśENIE UKŁADU CHŁODNICZEGO .................................................................................................................18

Automatyczny zawór rozprężny .........................................................................................................................................18

Termostatyczny zawór rozprężny.......................................................................................................................................20

Termostatyczny zawór rozprężny z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia ...................................................................24

Zamocowanie czujnika termostatycznego zaworu rozprężnego ......................................................................................25

Niedomagania termostatycznego zaworu rozprężnego.....................................................................................................26

Automatyczne regulowanie ciśnienia i temperatury:............................................................................................................28

Zasada działania regulatorów ciśnienia i regulatorów temperatury ...............................................................................28

Instalowanie termostatów....................................................................................................................................................31

Automatyczne regulowanie ciśnienia parowania i skraplania - zawory stałego ciśnienia ............................................................32

Zawory elektromagnetyczne ...............................................................................................................................................33

Aparatura pomocnicza urządzeń chłodniczych.....................................................................................................................35

Odolejacze.............................................................................................................................................................................35

Osuszacze pary .....................................................................................................................................................................36

Zbiorniki ...............................................................................................................................................................................36

Odwadniacze (filtry chemiczne)..........................................................................................................................................37

Wzierniki...............................................................................................................................................................................38

2

Druga zasada termodynamiki

Wyniki badań i obserwacji nad możliwością przechodzenia energii z jednych postaci w inne zebrano w wiele

zdań noszących nazwę: słownych definicji drugiej zasady termodynamiki. Najczęściej spotkać się można z trzema
definicjami:

1. Ciepło nie może samorzutnie przejść od ciała o temperaturze niższej do ciała o temperaturze wyższej.

2. Tarcie jest przemianą nieodwracalną.

3. Niemożliwe jest skonstruowanie perpetuum mobile II rodzaju. Perpetuum mobile II rodzaju byłby to

pracujący według zamkniętego obiegu silnik cieplny, który by pobierał ciepło tylko z jednego źródła o stałej
temperaturze i w całości zamieniał to ciepło na pracę mechaniczną nie powodując żadnych trwałych zmian w
innych ciałach.

Entropia

Elementarny

1)

przyrost entropii ciała jest równy ilorazowi elementarnej ilości ciepła, którą pochłonęło to ciało,

przez temperaturę bezwzględną, jaką miało to ciało w momencie pochłaniania tego ciepła

T

dQ

dS

=

1)

Elementarny oznacza w tych rozważaniach nieskończenie mały.

W obliczeniach przyjmuje się zwykle, że entropia ciała jest równa zeru, gdy ciało to ma temperaturę

0°C i znajduje się pod ciśnieniem 0,1 MPa

1)

.

1)

Można też przyjąć inny stan ciała jako stan, w którym entropia jego jest równa zeru. (Podobnie przy określaniu temperatury

istnieje 0°C, 0 K, 0°F.)

PRZYKŁAD:

Obliczyć entropię 80 kg ołowiu o temperaturze 50°C.

K

J

T

c

m

s

m

S

/

1736

273

323

ln

129

80

273

ln

=

⋅

⋅

=

⋅

⋅

=

⋅

=

Entalpia

Transport energii -

Rys. Napełnianie zbiorników gazem

Doświadczenie 1 Z rurociągu, którym powoli przepływa sprężone powietrze o ciśnieniu kilka
lub kilkanaście razy większym od ciśnienia otoczenia i temperaturze 17

C

C, wpuszczamy

pewną ilość powietrza do zaizolowanego zupełnie pustego zbiornika o stałej objętości i
zamykamy zawór (rys. a). Okazuje się, że temperatura wprowadzonego powietrza nagle
wzrosła i wynosi około 130°C

1)

.

Doświadczenie 2 Z rurociągu, którym powoli przepływa sprężone powietrze o ciśnieniu kilka
lub kilkanaście razy większym od ciśnienia otoczenia i temperaturze 17°C, wpuszczamy
pewną ilość powietrza do chwilowo pustego, zaizolowanego cylindrycznego zbiornika
zamykanego od góry tłokiem (rys. b). Wskutek tego tłok przesuwa się do góry

2)

. Zamykamy

zawór i odczytujemy temperaturę powietrza w zbiorniku. Wynosi ona 17°C, jest więc równa
temperaturze panującej w rurociągu.

Doświadczenie 3 Ze zbiornika, użytego w doświadczeniu drugim, wypuszczamy powietrze i
w chwili, gdy tłok znajduje się na samym dnie zbiornika, zamykamy zawór. Następnie
przesuwamy tłok do góry (rys. c). Pod tłokiem powstaje próżnia. Podnoszenie tłoka wymaga,
więc użycia wielkiej siły, gdyż na górną powierzchnię tłoka działa ciśnienie otoczenia
wynoszące około 0,1 MPa. Po wykonaniu tej pracy tłok znajduje się u góry, a pod nim jest
próżnia. Teraz dopiero otwieramy zawór i wpuszczamy z rurociągu pewną ilość powietrza o
temperaturze 17°C. Okazuje się, że temperatura jego po wejściu do zbiornika wzrasta znowu
do około 130°C.

3

1)

Do doświadczenia tego powinno się użyć bardzo czułego termometru. Gdy tak czułego termometru nie mamy, to zauważony

przez nas przyrost temperatury gazu będzie wielokrotnie niniejszy, gdyż w czasie ogrzewania się rtęci w termometrze duża ilość
ciepła przepłynie od gazu do ścian zbiornika.

2)

Gdy zbiornik był pusty, tłok spoczywał na dnie zbiornika.

Z doświadczeń tych wypływa wniosek, że gaz płynący rurociągiem oprócz swojej energii potencjalnej,

kinetycznej

1)

i wewnętrznej niesie w sobie jeszcze jakąś inną energię — energię, która w doświadczeniu drugim

posłużyła do przesunięcia tłoka do góry, a w doświadczeniu pierwszym i trzecim zamieniła się w ciepło, gdyż nie
miała okazji do wykonania pracy.

Jest to tzw. energia przetłaczania. Energię tę nazwano tak, ponieważ w niektórych urządzeniach większą

część tej energii dostarcza czynnikowi pompa wtłaczająca czynnik do rurociągu. Energia ta nie mogła zniknąć i
dlatego w doświadczeniach pierwszym i trzecim spowodowała podwyższenie temperatury gazu.

Energia przetłaczania jest równa iloczynowi ciśnienia bezwzględnego i objętości czynnika

E

przetł

=p · V

Sumę energii wewnętrznej i energii przetłaczania nazywamy entalpią

I = U + p · V

Energia. Ciepło. Praca

Energią nazywamy zdolność do wykonywania pracy. Znane są różne postacie energii, jak: energia

mechaniczna, chemiczna, elektryczna, jądrowa, cieplna itd.
Zgodnie z zasadą zachowania energii, energia zamkniętego układu jest wielkością stałą. Zmieniać się mogą
jedynie jej postacie. Podstawową jednostką energii jest 1 Joule (dżul) —J.

Ciepło. Zgodnie z uprzednio przyjętym założeniem przez pojęcie ciepła rozumie się część energii układu

odnoszącą się do energii cieplnej. Jednostkami ciepła są J lub kJ.

Rys.. Kierunki wymiany ciepła

Zmiana stanu skupienia

Rys.. Zmiany stanu skupieniu ciała podczas podgrzewania

4

Topnienie i krzepni

ę

cie.

Ciało — po osiągnięciu określonej

temperatury — podgrzewane przechodzi ze
stanu stałego w ciekły, a oziębiane z
ciekłego w stały. W pierwszym przypadku
proces ten nazywamy topnieniem, a
odpowiednią temperaturę — temperaturą
topnienia; proces odwrotny nazywa się
krzepnięciem, a temperaturę, w której on
zachodzi

—

temperaturą

krzepnięcia.

Procesowi topnienia towarzyszy pochłania-
nie, a procesowi krzepnięcia wydzielanie
ciepła. Ilość ciepła potrzebną do zamiany 1
kg ciała stałego w ciecz o temperaturze
ciała stałego nazywamy ciepłem topnienia,
a ciepłem krzepnięcia — ilość ciepła
wydzielaną przez 1 kg cieczy podczas
zamiany w ciało stałe o temperaturze
cieczy. Ciepło topnienia jest równe ciepłu
krzepnięcia.

Wrzenie I skraplanie.

Jeśli podczas procesu ogrzewania ciecz
osiągnie określoną temperaturę
odpowiadającą danemu ciśnieniu (krzywa
2 — rys. 2.4), zwaną temperaturą wrzenia,
rozpoczyna się zamiana cieczy w parę w
całej jej masie. Tworzenie się pary w całej
masie cieczy nazywamy wrzeniem.
Temperatura, w której proces ten zachodzi,
nazywa się temperaturą wrzenia lub
temperaturą nasycenia, a ciepło potrzebne
do zamiany 1 kg cieczy w parę, o
temperaturze cieczy — ciepłem wrzenia.
Ze wzrostem ciśnienia temperatura
wrzenia podnosi się,a ciepło wrzenia
maleje. Proces odwrotny do wrzenia
nazywamy skraplaniem, a odpowiednią
temperaturę i ciepło — temperaturą
skraplania i ciepłem skraplania. Dla
danego ciśnienia temperatura wrzenia i
temperatura skraplania są sobie równe,
dotyczy to również ciepła wrzenia i ciepła
skraplania.

Sublimacja i resublimacja.

Sublimacją nazywa się proces
bezpośredniego przechodzenia ciała ze
stanu stałego w gazowy. Procesowi
sublimacji towarzyszy pochłanianie ciepła.
Ciepłem sublimacji nazywamy ilość ciepła
niezbędną do zamiany 1 kg ciała ze stanu
stałego w stan pary, o temperaturze ciała
stałego, z pominięciem stanu ciekłego.
Procesem odwrotnym do sublimacji jest
resublimacja.

Wprowadzenie:

W pionowym cylindrze pod tłokiem znajduje się 1 kg lodu o temperaturze niższej niż 0°C (rys. 5la). Do

cylindra rozpoczynamy doprowadzać ciepło. Temperatura lodu się podnosi. Trwa to aż do momentu, w którym
lód osiągnie temperaturę 0°C (rys. 5lb). Od tego moementu, mimo doprowadzania ciepła, temperatura się nie
podnosi, natomiast lód zamienia się w ciecz, a tłok się nieco obniża, gdyż objętość wody jest mniejsza od
objętości lodu (rys. 51c). Proces ten kończy się w chwili, w której ostatni kryszatłek lodu ulega stopnieniu (rys.
51d); w tym momencie mamy do czynienia z cieczą o temperaturze 0°C. Dalsze doprowadzanie ciepła powoduje
wzrost temperatury cieczy. Należy jednak zaznaczyć, że temperatura cieczy wzrasta wolniej niż wzrastała
temperatura lodu, gdyż ciepło właściwe wody jako cieczy ma wartość przeszło dwa razy większą od ciepła
właściwego lodu. Podwyższanie się temperatury cieczy trwa aż do momentu, w którym w cieczy pojawiają się
pierwsze pęcherzyki pary

1)

(rys. 51e). Od tego momentu, mimo doprowadzania ciepła, temperatura czynnika

zawartego w cylindrze nie zmienia się; natomiast tłok szybko przesuwa się w górę, gdyż ciecz zamienia się w
parę (51/). Doprowadzane ciepło wywołuje proces wrzenia, czyli zamianę cieczy w parę.
Proces ten przebiega nie tylko na powierzchni, lecz w całej masie czynnika.

1)

Pod tłokiem powinien znajdować się tylko czysty lód, z którego wytworzona ciecz nie zawiera rozpuszczonych w sobie gazów.

Podczas ogrzewania cieczy mogłyby się bowiem wydobywać banieczki rozpuszczonych w niej gazów, co utrudniłoby
zaobserwowanie momentu pojawienia się pierwszego pęcherzyka pary.

5

Podczas procesu wrzenia czynnik zawarty w cylindrze nie jest całkiem przezroczysty, gdyż w cieczy są

zawarte pęcherzyki pary, a ponad powierzchnią wody znajdują się kropelki cieczy unoszone przez parę. Po
pewnym jednak czasie na dnie cylindra ciecz znika, a w chwilę później czynnik zawarty w cylindrze staje się
przezroczysty. Jest to oznaką, że ostatnie krople cieczy wyparowały (rys. 51g). Przy dalszym doprowadzeniu
ciepła temperatura pary zawartej w cylindrze wzrasta, a tłok mimo to przesuwa się do góry (rys. 51h).

U dołu rysunku 51 widzimy wykres obrazujący zmiany temperatury podczas tego doświadczenia. Na wykresie

tym widać wyraźnie, że prze-prowadzane pod stałym ciśnieniem procesy topnienia i wrzenia odbywają się w
stałej temperaturze. Temperaturę wrzenia nazywamy również temperaturą nasycenia i oznaczamy symbolem t

s

.

Ciecz, która osiągnęła już temperaturę wrzenia, ale jeszcze nie zaczęła wrzeć (rys. 51e),

będziemy nazywać cieczą

w punkcie pęcherzyków (lub cieczą nasyconą). Mieszaninę cieczy i pary (rys. 51f) będziemy nazywać nasyconą
parą mokrą lub krótko parą mokrą. Parę, która ma jeszcze temperaturę nasycenia, ale nie zawiera już kropelek
cieczy (rys. 51g) - parą nasyconą suchą, parę zaś o temperaturze wyższej od temperatury nasycenia - parą
przegrzaną (rys. 51h).

Rys. 51. Izobaryczne ogrzewanie H

2

0

Ilość ciepła, którą musimy doprowadzić, aby 1 kg ciała stałego o temperaturze topnienia zamienić całkowicie

w ciecz (o tej samej temperaturze), nazywamy ciepłem topnienia. Natomiast ilość ciepła, jaką musimy
doprowadzić, aby 1 kg cieczy w punkcie pęcherzyków zamienić izobarycznie w parę nasyconą suchą - ciepłem
parowania lub entalpią parowania (symbol r).

Wykres log p – i

Rys. Podstawowe przemiany
termodynamiczne pary w
układzie log p-i

6

Podstawy wymiany ciepła

Wymianą ciepła nazywamy proces przekazywania energii cieplnej z ciała o wyższej temperaturze ciału o

niższej temperaturze.
W technice chłodniczej najistotniejszy jest złożony proces wymiany ciepła pomiędzy czynnikami płynnymi
(ciekłym, parowym, lub gazowymi) o różnej temperaturze, rozdzielonymi przegrodą (ścianką izolacyjną lub
ścianką wymiennika ciepła). Proces ten nazywamy przenikaniem ciepła.
Dla obustronnej konwekcji wyróżnić można trzy fazy tego procesu (rys. 2.13):
1. Przejmowanie, czyli wymianę ciepła między czynnikiem płynnym o wyższej temperaturze a przegrodą.
2. Przewodzenie ciepła przez przegrodę.
3. Przejmowanie ciepła między przegrodą a stykającym się z nią czynnikiem płynnym o niższej temperaturze.

Wymiana ciepła przez przewodzenie
Przewodzeniem ciepła nazywamy wymianę ciepła w drodze przekazywania energii ruchu molekularnego z

cząstek o wyższej temperaturze cząstkom o niższej temperaturze. Przewodzenie ciepła następuje w kierunku
spadku temperatury i odbywać się może w ciałach gazowych, ciekłych i stałych. Dla ciał stałych jest to jedyny
sposób wymiany ciepła.

Rys. 2.13. Przenikanie ciepła przez przegrodę płaską

Ilość ciepła Q przewodzona w jednostce czasu, zwana dalej natężeniem strumienia cieplnego lub w skrócie

natężeniem ciepła, przez przegrodę płaską o powierzchni A [m

2

] i grubości S [m] przy różnicy temperatur ∆t = t

p1

— t

p2

[K] na powierzchniach przegrody (rys. 2.13) wynosi

gdzie:
A — współczynnik przewodności cieplnej materiału przegrody w kW/m·K.

7

Przenikanie ciepła

Dla obustronnej konwekcji proces przenikania ciepła składa się z trzech procesów częściowych (por. rys.

2.13):

1. Przejmowanie ciepła od czynnika 1 do przegrody

A

t

t

c

Q

p

)

(

1

1

−

⋅

=

&

Rys. 2.15. Przebieg zmian temperatur czynnika chłodzącego i chłodzonego:

a) w wymienniku współprądowym; b) w wymienniku przeciwprądowym;

c) w parowniku (bez przegrzania, pary); d) w skraplaczu (bez ochłodzenia cieczy)

2. Przewodzenie ciepła przez przegrodę

3. Przejmowanie ciepła od przegrody do czynnika 2

Sumując powyższe zależności otrzymuje się

lub

Wyrażenie

nosi nazwę współczynnika przenikania ciepła. Wielkość ta określa natężenie strumienia cieplnego Q wyrażonego
w kW przenikającego przez przegrodę o powierzchni 1 m

2

dla różnicy temperatur między ośrodkami 1 K.

Ilość ciepła Q wymieniona między czynnikami w przeponowym wymienniku ciepła o powierzchni A wyraża

się zależnością

gdzie At

1

— średnia logarytmiczna różnica temperatur czynników wymieniających ciepło w K.

Średnią logarytmiczną różnicę temperatur ∆t

1

dla wymienników ciepła o współ- i przeciwprądowym przepływie

czynników oblicza się wg wzoru

8

gdzie: ∆t

1

, ∆t

2

— różnice temperatur wg oznaczeń na rysunku 2.15.

Przeciwprądowy układ jest zazwyczaj korzystniejszy od współprądowego, gdyż dla tych samych

początkowych i końcowych temperatur czynników średnia logarytmiczna różnica temperatur jest większa.

Jeżeli jeden z czynników w wymienniku ciepła ma stałą temperaturę (np. podczas skraplania lub wrzenia), to

zarówno dla przeciwprądu jak i współprądu uzyskuje się takie same wartości ∆t

1

.

IDEALNY OBIEG – CARNOTA

Rys. 3.2. Obieg Carnota „wsteczny": a) w układzie p-v, b) w układzie T-s

W zakresie temperatur dolnego i górnego źródła ciepła obiegiem termodynamicznym o największej sprawności jest

obieg Carnota przedstawiony na rysunku 3.2. Przemiany obiegu (izotermy 2-3 i 4-1, oraz izentropy 1-2 i 3-4) są
przemianami odwracalnymi, przeto obieg może być realizowany zarówno „w przód" 4-3-2-1-4, jak i „wstecz" 1-2-3-4-1-.
Obieg Carnota realizowany „wstecz", to jest o prze-biegu odwrotnym niż obieg idealny silnika cieplnego, można uważać
za obieg idealnego urządzenia chłodniczego i wykorzystać jako obieg porównawczy rzeczywistych obiegów
chłodniczych.

Rozważmy obieg chłodniczy Carnota (dla 1 kg czynnika chłodniczego), przed-stawiając go w układzie p-v i T-sw

celu określenia pracy i ciepła obiegu.

Podczas izentropowej przemiany sprężania 1-2 czynnik chłodniczy doznaje przyrostu temperatury ∆T — od

temperatury dolnego źródła ciepła T

0

do temperatury górnego źródła ciepła T

k

. Przyrost ∆T odbywa się kosztem pracy

sprężania l

12

, proporcjonalnej do pola 1-2-c-d-l (rys. 3.2a). Dalsze sprężanie czynnika chłodniczego zachodzi podczas

przemiany izotermicznej 2-3 kosztem pracy sprężania l

23

równoważnej polu 2-3-a-c-2. W czasie izotermicznej przemiany

2-3 czynnik chłodniczy oddaje do górnego źródła ciepła q

23

. Ciepło to jest proporcjonalne do pola 2-3-a-b-2 na wykresie

T — s (rys. 3.2b). Adiabatycznej przemianie rozprężania 3-4 odpowiada praca l

34

, proporcjonalna do pola 3-4-b-a-3 na

rysunku 3.2a. Praca ta odbywa się kosztem spadku energii wewnętrznej czynnika rozprężającego się do ciśnienia p

4

.

Podczas przemiany izotermicznej 4-1 następuje dalsze rozprężanie czynnika, aż do ciśnienia p

1

= p

0

, w wyniku, czego

czynnik wykonuje pracę l

41

(pole 4-l-d-b-4 na rys. 3.2a) i odbiera ciepło q

41

od źródła dolnego (pole 4-l-b-a-4 na rys.

3.2b).

Pracę obiegu Carnota l

0

równą

l

c

=

l

12

+

l

23

+

l

34

-

l

41

przedstawia pole między krzywymi przemian na rysunku 3.2a, czyli pole 1-2-3-4-1.

Ciepło obiegu Carnota q

0

równe

q

c

=

q

23

-

q

41

= q - q

0

proporcjonalne jest do pola ograniczonego przemianami obiegu na rysunku 3.2b, tj. do pola 1-2-3-4-1. Ciepło q

0

pobrane

z dolnego źródła ciepła przez 1 kg czynnika chłodniczego nazywa się jednostkową wydajnością chłodniczą. Zależność
(3.5) można zapisać w postaci

Z zasady zachowania energii wynika, że praca obiegu odwracalnego l

c

równa jest ciepłu tegoż obiegu q

c

, stąd

W rezultacie zrealizowanego obiegu Carnota przekazane zostaje z dolnego do górnego źródła ciepła ciepło q

0

kosztem

energii równoważnej pracy obiegu l

c

. Z porównania zależności (3.3) i (3.7) wynika, że ilość potrzebnej do tego celu

energii jest równa minimum określonego równaniem 3.3, co uzasadnia twierdzenie, że obieg Carnota uważać można za
obieg idealny urządzenia chłodniczego, działającego przy stałych temperaturach obu źródeł ciepła.

Miarą jakości termodynamicznej obiegu chłodniczego jest efektywność chłodzenia ε definiowana jako stosunek

jednostkowej wydajności q

0

do jednostkowej pracy obiegu l

ob

9

obiegu

praca

a

jednostkow

chlodnicza

wydajnosc

a

jednostkow

l

q

ob

_

_

_

_

0

=

=

ε

Dla obiegu Carnota współczynnik ten równa się

i osiąga największą możliwie wartość dla danego zakresu temperatur T

k

— T

0

. Współczynnik ε

c

zależy jedynie od

temperatur występujących w obiegu, nie zależy natomiast od własności czynnika chłodniczego lub innych czynników.

Obieg Carnota „wstecz" charakteryzuje się co prawda najwyższym możliwie współczynnikiem efektywności

chłodzenia ε

c

w danym zakresie temperatur źródeł górnego i dolnego lecz obiegu takiego nie stosuje się ze względu na

techniczne trudności jego realizacji. Współczynnik ε

c

służy jedynie za kryterium porównawcze przy ocenie jakości

termodynamicznej teoretycznych obiegów chłodniczych.

SCHEMATY:

Uwzględniając powyższe, urządzenia chłodnicze podzielić można na:

— gazowe

2)

,

— parowe,

— termoelektryczne.

Rys. 3.4. Schemat gazowego urządzenia chłodniczego

1 — sprężarka; 2 — chłodnica; 3 — rozprężarka; 4 — komora

chłodzona

Rys. 3.5. Teoretyczny obieg gazowego urządzenia, chłodniczego a) w

układzie p-v; b) w układzie T-s - p

k

=p

3

=p

2

i p

0

=p

4

=p

1

Gaz o ciśnieniu p

0

i temperaturze T

0

jest zasysany przez sprężarkę 1 z komory chłodzonej 4 i sprężany adiabatycznie

(przemiana 1-2 na rysunku 3.5) do ciśnienia p

k

(przemiana 2-3). Dalsze obniżenie temperatury do T

Ą

ma miejsce w

rozprężarce 3, gdzie gaz rozpręża się adiabatycznie do ciśnienia p

0

panującego w komorze chłodzonej 4 (przemiana 3-4).

Schłodzony gaz odbiera w komorze 4 ciepło q

0

, nagrzewając się przez to izobarycznie od temperatury T

4

do T

1

= T

0

(przemiana 4-1).

Podwójnie zakreskowane pola na rysunku 3.5b przedstawiają dodatkową pracę w obiegu w stosunku do obiegu Carnota

realizowanego w zakresie temperatur

T

0

-T

k

.

Zakres zastosowań urządzenia chłodniczego, działającego według wyżej wymienionego obiegu, ogranicza się do małych

instalacji klimatyzacji bytowej.

2)

Tego rodzaju instalacje znajdują zastosowanie w małych urządzeniach chłodniczych klimatyzacji bytowej z wykorzystaniem powietrza

jako czynnika chłodniczego.

10

Rys. 3.6. Schemat ideowy parowego sprężarkowego urządzenia

chłodniczego 1 — sprężarka; 2 — skraplacz; 3 — zawór dławiący;

4 — parownik

Parowanie cieczy wykorzystuje się w trzech typach parowych urządzeń chłodniczych:

— sprężarkowym,

— strumienicowym,

— absorpcyjnym.

Wspólnym dla wyżej wymienionych urządzeń chłodniczych jest sposób skraplania, rozprężania (dławienia), oraz parowania
czynnika chłodniczego, odmienne natomiast jest jego sprężanie.

Schematy ideowe parowych urządzeń chłodniczych przedstawiono na rysunkach 3.6÷3.8.

Czynnik chłodniczy w postaci pary przegrzanej (urządzenia sprężarkowe i strumienicowe) lub bliskiej stanowi nasycenia

(urządzenia absorpcyjne) dopływa do skraplacza 2, gdzie pod stałym ciśnieniem p

k

oddaje chłodziwu (wodzie lub powietrzu)

ciepło skraplania. W zaworze dławiącym 3, zwanym również zaworem regulacyjnym, następuje zdławienie ciekłego
czynnika chłodniczego (połączone z jego częściowym odparowaniem) do ciśnienia wrzenia p

0

, wskutek czego następuje jego

oziębienie do temperatury odpowiadającej temperaturze wrzenia T

0

dla ciśnienia p

0

. Kosztem ciepła q

0

, pobranego z

środowiska chłodzonego, czynnik chłodniczy podlega dalszemu odparowaniu i ewentualnie pewnemu przegrzaniu.
Przekazanie

W sprężarkowym urządzeniu chłodniczym służy do tego celu sprężarka 1 (rys. 3.6). Stosowane bywają sprężarki

wyporowe (tłokowe lub śrubowe) i rotodynamiczne.

11

Rys. 3.10. Schemat ideowy parowego sprężarkowego

urządzenia chłodniczego z rozprężarką

Rys. 3.9. Obieg Carnota w obszarze pary mokrej w układzie T-s

Rys. 3.11. Schemat ideowy parowego sprężarkowego urządzenia, chłodniczego z zaworem
dławiącym

Obiegi teoretyczne jednostopniowe

W sprężarce, kosztem pracy sprężania l

spr

czynnik chłodniczy doznaje adiabatycznego sprężenia od stanu 1 (p

0

,T

0

) do

stanu 2 (p

k

,T

k

) — (rys. 3.9). W skraplaczu w warunkach stałej temperatury T

k

i ciśnienia p

k

czynnik chłodniczy oddając

chłodziwu ciepło q

0

+ l

c

ulega skropleniu (przemiana 2-3) i jako ciecz jest doprowadzany do rozprężarki. W rozprężarce

ciekły czynnik rozprężając się adiabatycznie (przemiana 3-4), wykonuje pracę rozprężania l

r

kosztem energii wewnętrznej,

doznając wskutek tego spadku temperatury do T

0

równej temperaturze wrzenia dla ciśnienia p

0

. Rozprężony czynnik, w

postaci pary mokrej o stopniu suchości x

4

, płynie do parownika, gdzie odparowuje kosztem ciepła q

0

pobranego ze

środowiska chłodzonego. Przemiana ta odbywa się przy stałym ciśnieniu p

0

i stałej temperaturze T

0

. Z parownika czynnik

ponownie jest zasysany przez sprężarkę.

Bilans cieplny obiegu Carnota, w odniesieniu do 1 kg czynnika chłodniczego, przedstawia zależność

l

spr

+ q

o

= q + l

r

Poszczególne składniki bilansu wyznacza się na podstawie różnic entalpii odpowiednich stanów obiegu (por. rys. 3.9):

praca sprężania l

spr

= i2 — i

4

(pole 1, 2, 3, a, 1), wydajność chłodnicza q

0

= i

1

- i

4

(pole 2, 3, b, c, 2), praca rozprężania l

r

= i

3

-

i

4

(pole 3, a, 4, 3).

Praca potrzebna do zrealizowania obiegu l

0

= l

c

wyraża się wzorem

l

0

= l

c

= l

spr

- l

r

= q - q

0

a efektywność chłodzenia obiegu Carnota ε

c

:

12

OBIEG Lindego

Rys. 3.12. Obieg Lindego mokry

Obieg Lindego mokry.

Praca odzyskiwana w rozprężarce jest niewielka w
porównaniu z pracą sprężania (por. pola 3, a, 4, 3 oraz 1, 2,
3, 1 na rysunku 3.9), zwłaszcza po uwzględnieniu licznych
strat występujących w rzeczywistej rozprężarce.
Zastosowanie rozprężarki zwiększa koszt urządzenia i
komplikuje jego obsługę, przeto zastępuje się ją zaworem
dławiącym spełniającym również funkcje regulacyjne. Na
rysunku 3.11 pokazano schemat ideowy takiego urządzenia,
a na rysunku 3.12 obieg teoretyczny, w układzie T — s
realizowany przez ten układ. W stosunku do uprzednio
opisanego układu rozprężanie czynnika chłodniczego
następuje przez dławienie izentalpowe w zaworze
dławiącym. Tak otrzymany obieg nosi nazwę mokrego
obiegu Lindego (rys. 3.12). Zastąpienie rozprężarki
zaworem dławiącym powoduje zmniejszenie wydajności
chłodniczej o Aq

0

(pole 4, 4', c, b, 4) i wzrost pracy obiegu o

pracę rozprężania l

r

(pole 3, 4, a, 3).

Czynnik nie wykonawszy pracy rozprężania l

r

jest

zasobniejszy w energię, a zatem pobierze o taką samą ilość
mniej ciepła w parowniku, stąd:

∆

q

0

= l

r

Efektywność chłodzenia ε obiegu Lindego wynosi

i jest mniejsza niż dla obiegu Carnota, która dla tego samego
zakresu temperatury wynosiłaby

Miarą strat obiegu chłodniczego, odniesionych do obiegu
chłodniczego Carnota, jest współczynnik strat ξ definiowany
jako

Rys. 3.13. Obieg Lindego suchy

Obieg Lindego suchy.

W obiegu tym (rys. 3.13) czynnik chłodniczy odparowuje
całkowicie w parowniku i jako para sucha nasycona (stan 1)
jest zasysany przez sprężarkę. Adiabatyczne sprężanie
(przemiana 1-2) przebiega całkowicie w obszarze pary
przegrzanej. Na końcu sprężania czynnik osiąga ciśnienie p

2

równe ciśnieniu skraplania p

k

i temperaturę T

2

wyższą o ∆T

od temperatury nasycenia T

k

. W takim stanie dopływa

on do skraplacza, gdzie w pierwszej fazie ulega
izobarycznemu schładzaniu do temperatury nasycenia T

k

(przemiana 2-2'), a następnie izobaryczno-izotermicznemu
skraplaniu (przemiana 2' - 3).

Efektywność chłodzenia e

suchego obiegu Lindego jest teoretycznie mniejsza niż
analogicznego obiegu mokrego. Tłumaczy się to tym, że
obieg suchy w większym stopniu niż obieg mokry różni się
od obiegu Carnota, dla którego efektywność ta jest
największa. Odstępstwo od obiegu Carnota spowodowane
jest tym, że w obszarze pary przegrzanej izotermy nie
przebiegają zgodnie z izobarami, wskutek czego temperatura
T

2

czynnika sprężonego do ciśnienia p

k

osiąga o ∆T wyższą

wartość niż odpowiadająca ciśnieniu p

k

temperatura

nasycenia T

k

.

Analizując ten problem na wykresie T — s

widzimy, że przyrost wydajności chłodniczej o Aq

0

(pole 1',

1, e, d, 1') wymaga przyrostu pracy o ∆l

0

(pole 1, 2, 2', 1', 1),

która — w porównaniu z obiegiem mokrym —jest większa o
pracę równoważną polu (2", 2, 2', 2").

Mimo iż teoretycznie

obieg mokry jest na ogół sprawniejszy od takiego samego
obiegu suchego, w powszechnym stosowaniu są wyłącznie
urządzenia chłodnicze pracujące według obiegu suchego, a
to z powodu jego zalet technicznych i eksploatacyjnych oraz
ze względu na większą wartość rzeczywistej efektywności
chłodzenia obiegu suchego w porównaniu z obiegiem
mokrym. W aspekcie energetycznym przewaga obiegu
suchego polega na tym, że straty ilościowe sprężarek są
znacznie większe, przy zasysaniu par mokrych niż przy
zasysaniu par suchych. Decydującym jednakże są tutaj
względy ruchowe. W układzie realizującym obieg mokry
sprężarka zasysa parę mokrą czynnika (mieszaninę pary
suchej nasyconej i cieczy), której stopień suchości wzrasta
podczas sprężania od x

1

do x

2

(por. rys. 3.12).

13

Obieg z dochładzaniem.

W celu zwiększenia efektywności chłodzenia obiegu

stosuje się dochładzanie skroplonego czynnika.
Dochładzaniem nazywa się obniżenie temperatury
ciekłego czynnika poniżej temperatury skraplania.
Dochładzanie wpływa na zwiększenie wydajności
chłodniczej q

0

, bez zwiększenia pracy obiegu.

Czynnik chłodniczy może być dochładzany w

skraplaczu lub w oddzielnym wymienniku ciepła zwanym
dochładzaczem.

Dochładzanie czynnika przebiega przy stałym

ciśnieniu p

k

(krzywa 3-3')

4

. Wielkość przechłodzenia ∆T

d

zależy od ilości i temperatury chłodziwa oraz
technicznych warunków dochładzania (skraplacz,
dochładzacz).

Po dochłodzeniu do temperatury T

i

ciekły czynnik

rozpręża się w zaworze dławiącym do stanu 4'. W
stosunku do obiegu bez dochładzania wydajność obiegu z
dochładzaniem jest proporcjonalna do pola 4', 1, c, a, 4' i
większa o ∆q

0

(pole 4', 4, b, a, 4'). Przyrost wydajności

chłodniczej ∆q

0

wynosi

∆

q

0

= i

4

- i

4

'

Jak widać na rysunku 3.14 korzyści z dochładzania są

tym większe, im niższą uzyska się temperaturę T

d

czynnika chłodniczego przed zaworem dławiącym.

4

Izobary o obszarze cieczy, w zakresie temperatury krytycznej

przebiegają bardzo blisko lewej krzywej granicznej i z tego
względu można przyjąć, że się z nią pokrywają.

Rys. 3.14. Obieg suchy z dochładzaniem czynnika chłodniczego

Obieg chłodniczy z regeneracją

Rys. 3.15. Schemat parowego sprężarkowego urządzenia

chłodniczego z regeneracją (dochladzaniem i przegrzaniem)

Rys. 3.16. Obieg suchy z regeneracją.

W freonowych urządzeniach chłodniczych, zwłaszcza z zastosowaniem freonu 12 jako czynnika chłodniczego, stosuje się

często wymianę ciepła pomiędzy ciekłym czynnikiem wypływającym ze skraplacza, a parą czynnika wypływającą z
parownika. W rezultacie tej wymiany ciepła, dokonującej się w wymienniku ciepła zwanym regeneratorem, następuje
obniżenie temperatury ciekłego czynnika poniżej temperatury skraplania i podwyższenie temperatury pary powyżej
temperatury parowania. Obieg taki nazywa się obiegiem z regeneracją.

Schemat urządzenia do realizacji obiegu chłodniczego z regeneracją przedstawiono na rysunku 3.15, a obieg na rysunku 3.16.
Wypływająca z parownika para nasycona o ciśnieniu p

0

i temperaturze T

0

(stan 1') chłodzi w regeneratorze ciekły czynnik,

14

którego stan na dolocie do regeneratora określają parametry punktu 3. W rezultacie wymiany ciepła, pomiędzy czynnikiem w
stanie ciekłym i parowym, para doznaje przyrostu temperatury o ∆T

p,

natomiast ciecz — spadku o ∆T

d

.

W warunkach zerowych strat cieplnych w regeneratorze i równym natężeniu przepływu cieczy i pary przez wymiennik

regeneracyjny ich przyrosty tempera-tury, a także i stany czynnika na wylocie z regeneratora, określić można z bilansu
cieplnego regeneratora

c'∆T

d

= c

p

∆

T

p

lub

c'(T

3

-T

3

') = c

p

(T

1

-T

1

')

gdzie:

c' — ciepło właściwe cieczy czynnika,

c

p

— ciepło właściwe pary czynnika.

Ponieważ c' > c

p

, zatem i przyrost temperatury ∆T

p

pary będzie większy aniżeli spadek temperatury ∆T

d

cieczy.

Zastosowanie regeneratora zwiększa wydajność chłodniczą urządzenia o

∆

q

o

=i

3

– i

3

’=i

4

– i

4

’

(pole 4', 4, b, a, 4') przy jednoczesnym zwiększeniu pracy obiegu o

∆

l

0

=i

2

– i

2

’ –(i

1

– i

1

’)

(pole 1, 2, 2', 1', 1).

W tych warunkach efektywność chłodzenia obiegu z regeneracją e', może być większa lub mniejsza od efektywności

chłodzenia obiegu suchego ε. Decydują o tym właściwości zastosowanego czynnika chłodniczego, co ilustruje rysunek 3.17.
Widać na nim, że stosowanie przegrzania jest energetycznie korzystne w urządzeniach chłodniczych, w których stosuje się
freon 12 jako czynnik chłodniczy, natomiast niekorzystne dla urządzeń z freonem 22 i amoniakiem.

Uwzględniając jednak rzeczywiste warunki (wnioski powyższe dotyczyły obiegów teoretycznych), zwłaszcza wpływ

obecności oleju smarowego w czynniku chłodniczym, w praktyce stosuje się także obiegi regeneracyjne w urządzeniach
chłodniczych z zastosowaniem freonu 22.

W przypadku stosowania czynników chłodniczych rozpuszczalnych w oleju smarowym, do których należą właśnie

freony, przegrzanie daje dodatkowe korzyści ruchowe. Powoduje ono odparowanie czynnika chłodniczego z mieszaniny
czynnik chłodniczy — olej, co w konsekwencji zmniejsza pienienie się oleju w skrzyni korbowej sprężarki i jego porywanie
do instalacji. Czynnik pozbawiony oleju ma wyższą jednostkową wydajność chłodniczą niż roztwór: czynnik-olej. Korzyścią
dodatkową wydzielania się oleju w sprężarce są lepsze warunki smarowania par ruchowych sprężarki.

Rys. 3.17. Wpływ regeneracji na współczynnik efektywności chłodzenia.

Wykres dla.

T

0

= 258,3 K (-15°C), T

k

= 303,3 K (30°C) i T

d

= 298 K (25°C)

15

Układy dwustopniowe

Za granicę maksymalnego sprężu jednostopniowego przyjmuje się p

k

/p

o

< 7.

Przy stosunkach ciśnień p

k

/p

o

powyżej 7 sprężanie jednostopniowe staje się nieopłacalne z powodu nadmiernych spadków

sprawności i wydajności chłodniczej. Ponadto wraz ze wzrostem stosunku p

k

/p

o

rośnie temperatura czynnika na końcu

sprężania. Może ona osiągnąć wartość powodującą obniżenie, a nawet utratę własności smarowych oleju i w konsekwencji
trudności ruchowe sprężarki. Również stopień sprężania A maleje znacznie wraz ze wzrostem p

k

/p

o

, co równoznaczne jest ze

spadkiem objętościowego natężenia przepływu

V&

.

Z tych względów, w przypadku wymaganych dużych stosunków sprężania p

t

/p

o

stosuje się sprężanie wielostopniowe.

W urządzeniach chłodniczych ze sprężaniem dwu- lub wielostopniowym uzyskać można wiele różnych obiegów. Na

przykładzie urządzenia dwustopniowego opisane zostaną zasady działania dwóch obiegów najczęściej stosowanych.

Obieg chłodniczy z dwustopniowym sprężaniem i

jednostopniowym rozprężaniem pokazano na rysunku
3.19, a schemat ideowy urządzenia chłodniczego
realizujący powyższy obieg na rysunku 3.20.

Sprężarka pierwszego stopnia 1 zasysa parę o

parametrach stanu 1 (parę suchą nasyconą) i spręża ją do
ciśnienia międzystopniowego p

m

(stan 2). Ciśnienie

międzystopniowe p

m

wyznacza się z warunku

najmniejszej pracy sprężania. Warunek ten jest spełniony
jeśli stosunki ciśnień w obu stopniach są sobie równe, to
znaczy,

gdy

m

k

o

m

p

p

p

p

=

k

o

m

p

p

p

=

W chłodnicy międzystopniowej 2 podczas

izobarycznej przemiany 2-3 następuje odprowadzenie
ciepła w ilości

q

23

=i

2

– i

3

Chłodziwem może być woda lub niewielkie ilości

rozprężonego do ciśnienia p

m

(stan 6') czynnika

chłodniczego wtryskiwanego do chłodnicy
międzystopniowej 2. Sprężarka drugiego stopnia 3 spręża
czynnik chłodniczy do stanu 4.

Podczas jednostopniowego sprężania do ciśnienia p

k

stan czynnika określony byłby parametrami punktu 2'. Na
wykresie 3.19a widzimy, że temperatura stanu 2' byłaby o
∆

T wyższa od temperatury stanu 4, a ponadto, że praca

sprężania dwustopniowego jest mniejsza o pole 3, 2, 2', 4,
3 od pracy sprężania jednostopniowego (przy założeniu
równości masowych strumieni czynnika chłodniczego w

obu stopniach sprężania —

II

I

m

m

&

&

=

). Dla przypadku

ogólnego, tj. gdy

II

I

m

m

&

&

≠

praca sprężania

jednostopniowego l

I

jest także większa od pracy sprężania

dwu-stopniowego l

II

.

Czynnik o parametrach stanu 4 dopływa do skraplacza i
po izobarycznym oddaniu ciepła przegrzania i skraplania
(oraz niekiedy pewnego przechłodzenia) opuszcza go jako
ciecz o parametrach stanu 5. W urządzeniach, których
chłodnica międzystopniowa jest chłodzona wodą, czynnik
po rozprężeniu się w zaworze dławiącym 5 do ciśnienia
parowania p

0

dopływa do parownika w stanie 6, gdzie

odparowuje kosztem ciepła pobranego ze środowiska
chłodzonego.

W przypadku, gdy chłodnica międzystopniowa jest

chłodzona płynnym czynnikiem, niewielka jego część
rozpręża się w zaworze dławiącym 7 do stanu 6'
określonego parametrami: T

m

;,p

m

; x

6

’; po czym jest

wtryskiwana do chłodnicy międzystopniowej, gdzie
odparowuje kosztem ciepła q

23

— ciepła chłodzenia

międzystopniowego.

Rys. 3.20. Schemat ideowy parowego sprężarkowego urządzenia

chiodniczego z dwustopniowym sprężaniem i jednostopniowym

rozprężaniem

1 — sprężarka pierwszego stopnia; 2 — chłodnica międzystopniowa;

3 — sprężarka drugiego stopnia; 4 — skraplacz; 5 — zawór

dławiący; 6 — parownik; 7 — zawór dławiący

16

Rys. 3.19. Obieg suchy z dwustopniowym sprężaniem i chłodzeniem międzystopniowym:

a) w układzie T-s; b) w układzie log p-i

Obieg z dwustopniowym sprężaniem i

dwustopniowym rozprężaniem pokazano na rysunku
3.21, a ideowy schemat układu dla realizacji takiego
obiegu na rysunku 3.22.

Zastosowanie wielostopniowego rozprężania

umożliwia międzystopniowe odsysanie pary powstającej
podczas rozprężania czynnika chłodniczego w zaworze
dławiącym. Wynikające z tego korzyści podano w
poniższym opisie.
W obiegu tym do chłodzenia międzystopniowego
wykorzystuje się czynnik chłodniczy, który w tym celu
zostaje zdławiony w zaworze dławiącym drugiego
stopnia 5 i doprowadzony do bezprzeponowej chłodnicy
międzystopniowej 2. Tam w bezpośrednim zetknięciu
chłodzi parę sprężoną w sprężarce pierwszego stopnia,

odbierając jej ciepło przegrzania

pI

q

&

w ilości

O

I

m

&

(i

2

—

i

3

) wskutek czego czynnik ulega częściowemu

odparowaniu. Para ta, wraz z parą powstałą w zaworze
dławiącym 5, w łącznej ilości Am, wspólnie z parą z
obiegu pierwszego stopnia, jest zasysana przez sprężarkę
drugiego stopnia 3. Korzyści stąd płynące (oprócz
korzyści wynikających z chłodzenia międzystopniowego)
powodowane są tym, że para w ilości

m

&

∆

jest sprężana

od ciśnienie p

m

do p

k

, a nie od ciśnienia p

0

do p

k

, jak to

miałoby miejsce w przypadku rozprężania
jednostopniowego. Zmniejszenie pracy sprężania z tego
powodu wynosi ∆L =

m

&

∆

(i

2

— 13).

Zasadniczą jednak korzyścią jest zmniejszenie stopnia

suchości czynnika chłodniczego doprowadzanego do
parownika i wynikający stąd wzrost wydajno-ści
chłodniczej o ∆q

0

(rys. 3.21a). Czynnik chłodniczy o

parametrach stanu 7 (ciecz) po rozprężeniu się w zaworze
dławiący pierwszego stopnia 6 do stanu 8 ma stopień
suchości x

8

mniejszy od stopnia suchości x

9

, jaki miałby

po rozprężeniu jednostopniowym do tego samego
ciśnienia p

0

.

Rys. 3.22. Schemat ideowy parowego sprężarkowego urządzenia

chłodniczego z dwustopniowym rozprężaniem

1 — sprężarka pierwszego stopnia; 2 — chłodnica międzystopniowa; 3

— sprężarka drugiego stopnia; 4 — skraplacz; 5 — zawór dławiący

drugiego stopnia; 6 — zawór dławiący pierwszego stopnia; 7 —

parownik

17

Rys. 3.21. Obieg suchy z dwustopniowym sprężaniem i rozprężaniem: a) w układzie T-s; b) w układzie log p-i

Schematy dwustopniowych urządzeń chłodniczych

18

Obiegi dwustopniowych urządzeń chłodniczych do schematów (wcześniejszych)

WYPOSAśENIE UKŁADU CHŁODNICZEGO

Rys. 6.39. Wyposażenie sprężarki w osprzęt pomiarowy, sterujący i zabezpieczający (sprężarka WUCH Dębica typ W92S)
1, 1', 1" —presostaty niskiego ciśnienia; 2, 6, 14 — termometry; 3, 5, 10 —manowakuometry; 4 — zawór bezpieczeństwa; 7 — presostat
wysokiego ciśnienia; 8 — zawór zwrotny; 9 — termostat; 11 — presostat różnicowy; 12 — grzałka elektryczna; 13 — chłodnica oleju; 15
— sprężyna zaworu ssąco-tłocznego; 16 — zawór ręcznie otwierany; 17 — za-wory elektromagnetyczne mechanizmu odciążenia i
regulacji wydajności sprężarki; 18 — zawór odpowietrzający

Automatyczny zawór rozprężny

Budowa i opis działania. Na rysunku 12.1 pokazano schemat automatycznego zaworu rozprężnego wyposażonego w

płaską membranę 2. Zawory te bywają również budowane z membraną mieszkową, co nie zmienia istoty ich działania. Na
membranę 2 stale działa z jednej strony nacisk sprężyny 1 oraz ciśnienie atmosferyczne. Na drugą stronę membrany, gdy
zawór jest otwarty,

Rysunek 12. Schemat automatycznego zaworu rozprężnego

19

działa ciśnienie panujące w parowniku oraz sprężyna 6. Gdy sprężarka zostaje uruchomiona, wówczas ciśnienie w parowniku
spadnie na skutek odsysania, a tym samym spadnie ono również w komorze automatycznego zaworu rozprężnego połączonej
z parownikiem. Pod wpływem nacisku sprężyny 1 i ciśnienia atmosferycznego membrana wygnie się w stronę iglicy i
przesunie ją popychaczem 3, otwierając drogę przepływu czynnika chłodniczego. Za pomocą śruby regulującej 7 można tak
wyregulować nacisk na iglicę 5, że ilość czynnika przepływającego przez dyszę będzie się równała ilości czynnika
zasysanego przez sprężarkę. W tych warunkach w parowniku będzie się utrzymywało stałe ciśnienie. Gdyby w pewnej chwili
ciśnienie w parowniku wzrosło, wówczas membrana zostałaby odgięta w stronę przeciwną od iglicy (ku górze - na rysunku).
Popychacz 3 połączony z membraną przesunąłby się, więc z nią, umożliwiając sprężynie głębsze wprowadzenie iglicy do
otworu dyszy 4. W ten sposób zmniejszyłby się otwór przepływu. Wydajność dyszy zmaleje, a zatem ciśnienie w parowniku
ulegnie obniżeniu. Gdy natomiast z jakiegokolwiek powodu ciśnienie w parowniku zmaleje, wówczas membrana wyginając
się w kierunku iglicy wysunie nieco, za pomocą popychacza, iglicę z otworu dyszy i tym samym zwiększy wydajność dyszy,
co spowoduje wzrost ciśnienia w parowniku. Automatyczny zawór rozprężny utrzymuje, zatem stałe ciśnienie parowania, a
zatem i stałą temperaturę parowania.

Zmiany temperatury w parowniku. Przykład przebiegu pracy automatycznego zaworu rozprężnego w miarę upływu

czasu przedstawiono na rys. 12.2. W górnej części wykresu jest pokazana zmiana temperatury chłodzonej wody. Dolna
krzywa przedstawia zmianę temperatury parowania. W temperaturze - 3 °C sprężarka zostaje uruchomiona. Wskutek
odsysania pary z parownika następuje w nim gwałtowny spadek ciśnienia i od-powiadający mu spadek temperatury
parowania. Gdy ciśnienie w parowniku

Rysunek 12.2. Przykład zmian temperatury podczas pracy automatycznego zaworu rozprężnego

spadnie na tyle, że sprężyna i ciśnienie atmosferyczne zdolne są przesunąć iglicę i otworzyć zawór, następuje wtrysk
czynnika w punkcie B. Od tej chwili utrzymuje się stała temperatura, aż do punktu C, w którym sprężarka została wyłączona.
Ciepło napływa nadal do parownika, a powstająca para nie jest już odsysana, wskutek czego następuje w nim wzrost
ciśnienia i temperatury. Pod wpływem wzrostu ciśnienia automatyczny zawór rozprężny zamyka się i pozostaje zamknięty,
aż do ponownego uruchomienia sprężarki. Wzrost temperatury w parowniku w czasie postoju sprężarki przebiega według
odcinka CA

1

. W punkcie A

1

następuje ponowne uruchomienie sprężarki. Cykl się powtarza.

Wpływ obciążenia cieplnego na pracę automatycznego zaworu rozprężnego. Praca zaworu przy małym obciążeniu

cieplnym przebiega następująco. Po uruchomieniu sprężarki parownik jest ciepły, co powoduje, że wtryśnięty czynnik
odparowuje zaraz na początku, jak pokazano na rys. 12.3. Część parownika, w której odbywa się parowanie, zostanie
ochłodzona. Następne dawki czynnika trafią już do zimnego przewodu, wobec czego nie będą tak szybko wyparowywały, jak
początkowe. Ostatnia kropla czynnika zdąży więc przed wyparowaniem odbyć dłuższą drogę niż ostatnia kropla na początku
pracy sprężarki. W miarę trwania pracy przewód parownika ochładza się coraz bardziej w kierunku sprężarki. Ciecz ma
możność docierania coraz to dalej od automatycznego zaworu rozprężnego. Daje to się łatwo zaobserwować po oszronieniu
przesuwającym się stopniowo w kierunku sprężarki. To przesuwanie się nieodparowanych kropel cieczy trwałoby

Rysunek 12.3. Zjawiska zachodzące na początku pracy automatycznego zaworu rozprężnego

nieprzerwanie, aż do ich zassania przez sprężarkę. Mogłoby to spowodować uszkodzenie sprężarki, a gdyby nawet to nie
nastąpiło, wówczas odparowywanie cieczy w rurze ssącej byłoby marnowaniem energii na chłodzenie przestrzeni poza
komorą chłodniczą. Dlatego z chwilą, gdy oszronienie osiągnie koniec parownika, należy zatrzymać sprężarkę. Do tego celu
służy automatyczny parownikowy regulator temperatury (termostat) (patrz p. 12.3), który zadziała, gdy temperatura końca
rury zmaleje do temperatury, na jaką został ten regulator nastawiony.

20

Praca zaworu przy dużym obciążeniu cieplnym. Praca ta charakteryzuje się odparowywaniem kropel cieczy, zanim

osiągnęła koniec parownika. Wynika stąd, że część parownika, do której nie docierają krople czynnika, nie bierze udziału w
chłodzeniu komory. Jest więc nie wykorzystana, a właśnie przy dużym napływie ciepła parownik powinien pochłaniać ciepło
całą swą powierzchnią. Należy więc stwierdzić, że automatyczny zawór rozprężny nie przystosowuje dopływu czynnika do
obciążenia.

Dobór temperatury parowania. W danym urządzeniu chłodniczym ustawia się zawór na taką temperaturę parowania,

aby żądana temperatura, np. komory, została osiągnięta, gdy szron dojdzie do końca parownika. W tym czasie powinno
nastąpić wyłączenie sprężarki przez parownikowy regulator temperatury (termostat).

Zastosowanie. Automatyczny zawór rozprężny może być stosowany w urządzeniach odznaczających się mało zmiennym
obciążeniem cieplnym i mających tylko jeden parownik. Automatyczne zawory rozprężne są coraz rzadziej stosowane.
Zostały prawie całkowicie wyparte przez termostatyczne zawory rozprężne. FACH w Cieszynie produkuje automatyczne
zawory rozprężne typu PZ. W przypadku uszkodzenia rurki kapilarnej zamiast żmudnego dobierania rurki o tych samych
właściwościach można zastosować automatyczny zawór rozprężny. Trzeba jednak pamiętać o tym, że silniki elektryczne w
urządzeniach chłodniczych z rurką kapilarną nie mają dużego momentu rozruchowego, gdyż dobierano je do lekkiego
rozruchu, wynikającego z wyrównania ciśnień po stronie ssawnej i tłocznej przez rurkę kapilarną w czasie postoju sprężarki.
Aby więc nie przeciążać silnika, trzeba w automatycznym zaworze rozprężnym założyć małą podkładkę nie dopuszczającą
do całkowitego zamknięcia zaworu lub zastosować zawór rozprężny z upustem.

Wpływ napełnienia. Zbyt duże napełnienie urządzenia chłodniczego nie ma wpływu na pracę automatycznego zaworu

rozprężnego. Przy zbyt małym napełnieniu para o wysokim ciśnieniu może się przedostawać ze zbiornika cieczy do
parownika.

Instalowanie. Automatyczny zawór rozprężny zamontowuje się zawsze

łącznie z parownikowym regulatorem temperatury (termostatem) wyłączającym silnik sprężarki w chwili, gdy czujnik
regulatora zamocowany u wylotu

z parownika nada impuls pod wpływem obniżenia temperatury tego wylotu.

Tablica 12.1. Nieprawidłowe działanie i uszkodzenia automatycznego zaworu rozprężnego

Objawy

Przyczyny

Sposób usunięcia

zanieczyszczony filtr w zaworze i
wskutek tego niedostateczny
dopływ czynnika

siatkę filtru przemyć alkoholem,
oczyścić całe urządzenie przez
założenie dużego filtru o drobnych
oczkach

za mały automatyczny zawór
rozprężny

wymienić zawór na inny właściwej
wielkości

zawór jest przeznaczony do
innego czynnika

wymienić zawór na właściwy

Zbyt małe

ciśnienie

ssania

powierzchnia przepływu w dyszy
została zmniejszona przez zanie-
czyszczenie lub przez
zamarzniętą wodę

zawór rozebrać i oczyścić; w razie
stwierdzenia wilgoci należy założyć
odwadniacz lub wymienić wkład
odwadniacza

korozja iglicy i gniazda powoduje
nieszczelność zaworu

należy zawór wymienić

Zbyt duże

ciśnienie

ssania

iglica zamarzła w położeniu
otwartym

nie nagrzewać zaworu lampą
lutowniczą; nie uderzać zaworu
młotkiem, zawór wymontować i
wysuszyć; założyć odwadniacz

Nieczułość
zaworu na
zmiany
ciśnienia

wilgoć zawarta w powietrzu za-
marzła na mieszku lub na
membranie po stronie działania
ciśnienia atmosferycznego

zawór wymontować i wysuszyć;
można wprowadzić 2 do 3 cm

3

gliceryny lub nie zamarzającego
oleju; dokręcić szczelnie kapturek
osłaniający śrubę regulacyjną: przed
odkręceniem kapturka usunąć szron
dokoła kapturka

Zastosowanie regulatora ciśnienia (presostatu) zamiast parownikowego regulatora temperatury (termostatu) byłoby błędem.
Automatyczny zawór rozprężny utrzymuje stałe ciśnienie, a zatem regulator ciśnienia, który działa pod wpływem zmiany
ciśnienia, nie otrzymywałby żadnych impulsów. Przy ustalaniu przyczyny niedomagania automatycznego zaworu
rozprężnego może być pomocna tabl. 12.1.

Termostatyczny zawór rozprężny

Budowa. Termostatyczny zawór rozprężny ma budowę bardzo zbliżoną do budowy automatycznego zaworu rozprężnego

(rys. 12.4). Bywa on wyposażony w membranę płaską lub mieszkową, na którą po jednej stronie działa ciśnienie parowania
oraz nacisk sprężyny, tak jak w automatycznym zaworze rozprężnym. Na drugą stronę nie działa jednak ciśnienie
atmosferyczne, lecz ciśnienie panujące w czujniku przymocowanym u wylotu parownika i połączonym włoskowatą rurką z
przestrzenią nad membraną.

Działanie. Do zaworu dopływa ciekły czynnik, np. R12 (rys. 12.6). Już podczas przepływu przez dyszę zaworu część

cieczy odparowuje, obniżając temperaturę reszty cieczy.

21

Rysunek 12.4. Schemat termostatycznego zaworu rozprężnego; 1 -

membrana płaska, 2 - popychacz, 3 - dysza, 4 - iglica, 5 - sprężyna,

6 - śruba regulująca, 7 - czujnik, 8 - rurka włoskowatą (kapilara)

Rysunek 12.5. Termostatyczny zawór rozprężny typu T2 firmy

Danfoss (dzięki uprzejmości firmy Danfoss);

1 - element termostatyczny (membrana), 2 - sprężyna, 3 - wymienna

dysza, 4 - iglica

Na całej drodze przepływu przez parownik, aż do miejsca, do którego dolatuje skrajna kropla czynnika, odbywa się od-
parowywanie czynnika. Ta część parownika jest wypełniona cieczą i parą nasyconą, panuje tu więc wszędzie jednakowa
temperatura parowania, np.

- 13 °C, której odpowiada ciśnienie parowania (R12) 2 bar.

Począwszy od miejsca odparowania skrajnej kropli czynnika następuje stopniowe przegrzanie pary. W miejscu zamocowania
czujnika panuje już więc temperatura wyższa, np. -6 °C. W tym miejscu w rurze parownika ciśnienie nadal wynosi 2 bar, lecz
wewnątrz czujnika napełnionego tym samym czynnikiem R12 w stanie ciekłym, w temperaturze - 6 °C, panuje ciśnienie
nasycenia równe 2,52 bar. Membrana znajduje się więc pod działaniem różnicy ciśnień 2,52 — 2,00 = 0,52 bar, która
powoduje jej wybrzuszenie ku dołowi i otwarcie przepływu czynnika przez dyszę. Nacisk równy 0,52 bar jest przejmowany
przez sprężynę. Jeśli sprężyna była wyregulowana na takie obciążenie, to powrót do stanu podanego na rys. 12.6 przebiega
następująco. Jeżeli z jakiegokolwiek powodu do parownika dopłynie więcej czynnika, to skrajna kropla doleci dalej w prawo.
Temperatura i ciśnienie w czujniku zmaleją, np. do - 8 °C, membrana wygnie się do góry, a iglica przymknie przepływ.
Wobec tego do parownika dopłynie teraz mniej czynnika, a ostatnia kropla doleci już do miejsca położonego bardziej w
lewo. Powstająca para będzie się przegrzewać na dłuższej drodze, a więc w miejscu zamocowania czujnika temperatura
będzie wyższa niż

- 8 °C. Ciśnienie w czujniku staje się wyższe i przesunie membranę oraz iglicę w dół, dopuszczając więcej

czynnika, dzięki czemu skrajna kropla dobiegnie w parowniku do punktu położonego znów bardziej w prawo.

Opisany przebieg parowania powtarza się. Temperatura czujnika oscyluje zatem między -4 i - 8 °C, co można przedstawić,
przesuwając przy rysunku czujnika linijkę z naniesioną temperaturą (rys. 12.7). Im dokładniej zawór został wykonany i im
krótsza jest droga przenoszenia impulsów na iglicę, tym mniejsza jest różnica temperatur, w zakresie których zmienia się
(pulsuje) temperatura czujnika. Gdyby impuls przeniósł się natychmiast, wówczas temperatura czujnika nie ulegałaby
zmianom. Zjawisko towarzyszące zmianom temperatury czujnika jest nazywane pulsacją zaworu termostatycznego.

22

Rysunek 12.7. Położenia linijki z naniesionymi temperaturami przedstawiają zmiany rozkładu temperatur w parowniku

Po zatrzymaniu sprężarki, jeżeli czujnik nie nagrzewa się szybciej niż parownik, następuje wzrost ciśnienia w parowniku i na
skutek tego zamknięcie zaworu termostatycznego, trwające przez cały czas postoju sprężarki. Ma to duże znaczenie, gdyż
zabezpiecza przed napełnieniem parownika ciekłym czynnikiem podczas postoju, co jest niebezpieczne w chwili
uruchomienia, gdyż grozi uderzeniem cieczy w cylindrze sprężarki.

Przegrzanie. Termostatyczny zawór rozprężny jest sterowany przez dwie temperatury: temperaturę na początku

parownika równą temperaturze parowania i temperaturę u wylotu z parownika równą temperaturze przegrzania pary.

Różnica temperatur przegrzania pary i parowania nazywa się przegrzaniem. W wyniku tego przegrzania para opuszcza
parownik, mając temperaturę wyższą niż temperatura nasycenia, a więc do sprężarki płynie para nie zawierająca kropel
cieczy. Przegrzanie musi być na tyle duże, aby mieć pewność, że sprężarka nie zassie kropel cieczy, a na tyle małe, aby
wykorzystać całą powierzchnię parownika do odbioru ciepła. Praktyka wykazała, że dobre wyniki daje przegrzanie 2 ÷ 8 K.
Przy zbyt małym przegrzaniu może wystąpić przepełnienie parownika, natomiast przy zbyt dużym - niedostateczne
napełnienie.

PRZYKŁAD 12.1. Ile wynosi przegrzanie, jeżeli temperatura w parowniku jest

równa - 6 °C, a temperatura przewodu w miejscu zamocowania czujnika wynosi

+ 2°C?

Rozwiązanie. +2 - ( -6) = 8K

Przegrzanie można określić następująco:

a) zmierzyć temperaturę w miejscu, gdzie jest przymocowany czujnik zaworu termostatycznego;

b) określić ciśnienie w miejscu zamocowania czujnika jednym z dwóch sposobów:

1) jeśli zawór termostatyczny jest z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia, to należy zmierzyć to ciśnienie,

2) odczytać ciśnienie na zaworze ssącym sprężarki i dodać oszacowany spadek ciśnienia między miejscem
przymocowania czujnika a zaworem ssącym sprężarki - suma tych ciśnień da szacunkowe ciśnienie w miejscu
czujnika;

c) przeliczyć ciśnienie na temperaturę dla danego czynnika chłodniczego;

d) od temperatury uzyskanej zgodnie z punktem a) odjąć temperaturę uzyskaną zgodnie z punktem c) -
otrzymany wynik jest przegrzaniem.

Regulowanie przegrzania w zaworze. Do regulowania przegrzania w zaworze służy śruba 6 (rys. 12.4). Nie należy

jednak przystępować do tej czynności zbyt pochopnie. Obowiązuje bowiem zasada - nie zmieniać przegrzania nastawionego
przez wytwórnię zaworu. Sposób zmiany przegrzania jest przedstawiony na rys. 12.8. Niektórzy wytwórcy nie wyposażają z
tego powodu swych zaworów w śruby regulacyjne. Należy zawsze bardzo starannie ustalić przyczynę niewłaściwej pracy
urządzenia chłodniczego i dopiero gdy zachodzi niewątpliwa konieczność zmiany przegrzania, można przystąpić do
czynności regulacyjnych.

Regulacja śrubą jest bardzo czuła. Trzeba ją przeprowadzać stopniowo, za każdym razem o 1/4 obrotu, wyczekując, aż

urządzenie osiągnie równowagę cieplną. Czas osiągnięcia równowagi cieplnej jest różny i może trwać nawet pół godziny.
Obróceniu śruby o 1/2 obrotu odpowiada zmiana przegrzania o 1÷2K, zależnie od typu zaworu. Dla przedstawionego typu
zaworu na rys. 12.8 cały obrót odpowiada 2 K. Przed przystąpieniem do regulacji należy sprawdzić, w jakim kierunku należy
obracać śrubę regulacyjną, gdyż jest on różny w różnych zaworach. Gdyby wyregulować zawór na bardzo duże przegrzanie,
wkręcając śrubę maksymalnie, wówczas powierzchnia parównika nie byłaby wykorzystana. Parownik jest bowiem wewnątrz
zwilżany przez czynnik tylko do miejsca, w którym rozpoczyna się przegrzewanie pary. Na przykład na rys. 12.9a
powierzchnia czynna stanowi ok. 60% całkowitej powierzchni parownika, a pozostałe 40% praktycznie nie bierze udziału w
wymianie ciepła. Po wyregulowaniu przegrzania jak na rys. 12.9b prawie cała powierzchnia parownika, tj. ok. 95%,
wymienia ciepło. Nie wykorzystując ok. 5% powierzchni, zyskuje się pewność, że w przypadku raptownego odparowania -
wskutek wzrostu obciążenia cieplnego - do sprężarki nie dostanie się ciekły czynnik. Możliwe to jest przy regulacji jak na
rys. 12.9c, gdy przegrzanie równa się zeru, ponieważ cała powierzchnia parownika została wykorzystana na odparowywanie.
Rozkład temperatury w przypadku prawidłowego przegrzania pokazano na rys. 12.9b.

23

Rysunek 12.8. Regulacja przegrzania termostatycznego zaworu rozprężnego
(dzięki uprzejmości firmy Danfoss)

Przegrzanie w przewodzie ssawnym. Na rysunku 12.6 temperatura pary czynnika u wylotu z parownika wynosi - 6 °C,

lecz w miarę przybliżania się do sprężarki temperatura wzrasta na skutek dopływu ciepła do przewodu z otoczenia. Dlatego
przegrzana para czynnika chłodniczego początkowo ma temperaturę niższą, a później wyższą niż 0 °C. Jeśli temperatura
zmierzona przy sprężarce wyniesie np. -2 °C, to różnica 2 - (- 6) = 8K nazywa się przegrzaniem w przewodzie ssawnym.
Przegrzania w przewodzie ssawnym nie należy mylić z przegrzaniem w zaworze, które na rys. 12.6 wynosiło 7 K i jest
nastawiane za pomocą śruby regulacyjnej. Temperaturę przy sprężarce należy mierzyć termometrem o czujniku ściśle
przylegającym do przewodu i dobrze izolowanym w celu uniknięcia oddziaływania otoczenia. Nie można do tego pomiaru
używać manometru, gdyż na manometrze odczytuje się ciśnienia i odpowiadające im temperatury nasycenia, nie zaś
temperaturę przegrzania, o którą nam chodzi.

Rysunek 12.9. Rozkład
temperatury w parowniku przy
niezmienionym zamocowaniu
czujnika, lecz przy różnych
przegrzaniach uzyskanych
przez zmianę nastawienia śruby
regulacyjnej: a) przegrzanie
zbyt duże (11 K), b) przegrzanie
prawidłowe (7 K), c) bez
przegrzania

Rozkład temperatury w parowniku. Rozkład

temperatury w parowniku przykładowo przedstawiono na
rys. 12.9. Temperatura w parowniku zmienia się ze zmianą
temperatury środowiska, w którym jest umieszczony
parownik. Zmianę tę przedstawiono na rys. 12.10. Górna
krzywa pokazuje zmianę temperatury solanki, w której
został umieszczony parownik, dolna natomiast jest
wykresem temperatury parowania, jak widać - stale
malejącej. Widoczna na rysunku nierównomierność zmian
temperatury parowania jest wynikiem pulsacji zaworu
termostatycznego.

W odróżnieniu od automatycznego zaworu rozprężnego,

zawór termostatyczny nie utrzymuje stałej temperatury
parowania podczas pracy urządzenia, co przedstawiono na
rys. 12.10. Zawór termostatyczny służy do regulowania
dopływu czynnika do parownika, to znaczy ma doprowadzić
tylko tyle czynnika, ile parownik jest w stanie odparować.
Usiłowanie wyregulowania temperatury parowania za
pomocą zaworu termostatycznego jest, jak wynika z rys.
12.10, bezcelowe.

24

Uruchamianie nowego urządzenia chłodniczego wyposażonego w termostatyczny zawór rozprężny. Temperatura

parowania zależy od ciśnienia w parowniku, a ciśnienie z kolei - od wielkości sprężarki. Jeżeli więc przy uruchamianiu
nowego urządzenia stwierdzi się, że zawór termostatyczny został wyregulowany prawidłowo, o czym świadczy pokrycie
szronem parownika aż do czujnika, a temperatura parowania nie jest taka, jaka powinna być według projektu danego
urządzenia, to znaczy, że wielkość parownika została źle dobrana. Regulowanie przegrzania nie zmieni temperatury
parowania.

Jeżeli temperatura parowania jest wyższa niż podano w obliczeniach, świadczy to, że parownik jest za duży lub sprężarka

za mała, a gdy temperatura parowania jest niższa- że parownik jest za mały lub sprężarka za duża. Niekiedy konstrukcja
parownika pozwala na zmniejszenie w razie potrzeby powierzchni czynnej parownika przez przesunięcie czujnika w stronę
zaworu, dzięki czemu uzyskuje się większą różnicę temperatur między parownikiem a otoczeniem oraz zwiększenie
obciążenia silnika.

Termostatyczny zawór rozprężny z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia

Przepływowi czynnika przez parownik przeciwstawia się opór tarcia o ścianki, pokonywany kosztem spadku ciśnienia. W
krótkich parownikach, przy małych obciążeniach cieplnych, gdy ilość powstającej pary jest stosunkowo niewielka, spadek
ciśnienia nie występuje lub jest tak niewielki, że praktycznie nie wpływa na pracę zaworu termostatycznego. Natomiast przy
długich parownikach, gdy występują duże obciążenia cieplne, ilość powstającej pary i prędkość jej przepływu są duże.
Wobec tego spadek ciśnienia na drodze przepływu przez parownik może być znaczny. W tych przypadkach przy końcu
parownika ciśnienie i temperatura będą znacznie niższe, niż gdyby opory przepływu nie występowały. Aby więc ciśnienie
działające na membranę było odpowiednio wysokie, trzeba parę czynnika bardziej przegrzać. Na przykład gdyby w
przykładzie podanym na rys. 12.16 spadek ciśnienia wywołany oporami przepływu wynosił 0,28 bar, to przy końcu
parownika panowałoby ciśnienie 2 - 0,28 = 1,72 bar, któremu odpowiada temperatura parowania ok. -17 °C. Aby otrzymać
przy czujniku nadal temperaturę -6 °C, przegrzanie musiałoby wynosić -6 - (-17) = 11 K. Odparowywanie czynnika
musiałoby się skończyć wcześniej, aby para na dłuższej drodze przepływu ogrzała się od -17 do - 6 °C. Duża część
parownika nie byłaby zatem wykorzystana do wymiany ciepła, mimo że wobec dużego obciążenia potrzebna jest duża
czynna powierzchnia parownika. Niedogodności tej uniknięto dzięki zaworom termostatycznym wyposażonym w zewnętrzne
wyrównanie ciśnienia. Zawory te, których schemat pokazany jest na rys. 12.11, różnią się od zwykłych zaworów
termostatycznych tym, że pod membranę doprowadza się ciśnienie panujące przy

czujniku, a więc niższe niż panujące na

początku parownika.

Rysunek 12.11.

Schemat termostatycznego zaworu rozprężnego z zewnętrznym

wyrównaniem ciśnienia; 1 - membrana płaska lub mieszkowa, 2 - popychacz, 3 - dysza, 4
- iglica, 5 - sprężyna,

6 - śruba regulująca,

7 - czujnik, 8 - rurka kapilarna, 9 - ścianka

działowa, 10 - dławniczka

Wskutek tego dla wywołania nad membraną ciśnienia równoważnego nie trzeba uzyskiwać dużego przegrzania. Powierzchnia parownika
może być dobrze wykorzystana na parowanie czynnika. Termostatyczny zawór rozprężny z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia typu
TE5 firmy Danfoss pokazano na rys. 12.12.

Rysunek 12.12.

Termostatyczny zawór rozprężny z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia typu

TE5 firmy Danfoss; 1 - element termostatyczny (membrana), 2 - wymienna dysza, 3 - korpus
zaworu, 4 - śruba regulacji przegrzania, 5 - zewnętrzne ciśnienie wyrównujące (podłączenie 1/4"
- śrubunek)

25

Zamocowanie czujnika termostatycznego zaworu rozprężnego

Przyleganie czujnika. Dla prawidłowej pracy zaworu trzeba, aby czujnik dobrze przylegał do rury ssawnej, tylko wtedy,

bowiem jest zapewniony przepływ ciepła z przewodu do czujnika (lub odwrotnie) i prawidłowe działanie zaworu.
Przymocowanie czujnika drutem, taśmą lub sznurkiem jest niedopuszczalne. Należy stosować tylko metalowe zaciski
dociągane śrubami, np. jak na rys. 12.14. Niedopuszczalne jest zamocowanie czujnika na łuku, bo wówczas styk czujnika z
rurą ogranicza się do jednego punktu. Nieprawidłowe byłoby również zamocowanie czujnika pod rurą wylotową z
parownika, w miejscu utworzenia zagłębienia.

Rysunek 12.14. Sposób zamocowania czujnika termostatycznego zaworu rozprężnego na rurze poziomej

(dzięki uprzejmości firmy Danfoss)

W celu zwiększenia powierzchni styku niektóre wytwórnie wytłaczają w płaszczu czujnika rowek biegnący podłużnie.
Wówczas czujnik przyłączony jak na rys. 12.15 ma podwójną linię styku z rurą ssawną.

Miejsce zamocowania czujnika. Najlepszym miejscem zamocowania czujnika jest wierzch poziomego odcinka rury

ssawnej (rys. 12.15a). W zależności od średnicy rury ssawnej należy miejsce zamocowania czujnika przesuwać na średnicy
rury zgodnie z rys. 12.14. W przypadku braku poziomego odcinka w ostateczności można czujnik zamocować na pionowej
części rury ssawnej (rys. 12.15b). Zamocowanie jak na rys. 12.15c zgodnie z kierunkiem przepływu czynnika chłodniczego
jest niepoprawne i wiąże się z silnymi zakłóceniami w działaniu zaworu.

Rysunek 12.15. Prawidłowe i nieprawidłowe zamocowanie czujnika
termostatycznego zaworu rozprężnego firmy Danfoss: a) właściwe, b)
niezalecane, c) niewłaściwe

Przy poziomym zamocowaniu czujnika należy pamiętać o tym, aby w rurze ssawnej zostało utworzone małe zagłębienie, w
którym podczas postoju osiadają krople czynnika i oleju. Po uruchomieniu sprężarki są one natychmiast porywane przez
sprężarkę. Gdyby nie utworzono zagłębienia, wówczas po zatrzymaniu urządzenia chłodniczego nieodparowane cząstki
cieczy zbierałyby się na całej długości dolnej gałęzi parownika, a po uruchomieniu sprężarki zaczęłyby odparowywać,
obniżając temperaturę czujnika. Powodowałoby to zamknięcie zaworu, a zatem nadmierne obniżenie ciśnienia na stronie
ssawnej. Czujnik nie powinien być umieszczony zbyt blisko agregatu, ponieważ w czasie postoju nagrzewałby się i
powodował otwieranie zaworu, a więc parownik ulegałby zalewaniu. Czujnik zaworu z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia
powinien być zamocowany przed miejscem przyłączenia przewodu wyrównującego ciśnienie (od strony parownika). Takie
zamocowanie powoduje, że w razie przecieków ciekłego czynnika do przewodu wyrównawczego czujnik nie będzie
ochładzany i nie wywoła nieprawidłowego zadziałania zaworu (rys. 12.13c).

26

Zamocowanie czujnika na parowniku zanurzonym. Czujnik zaworu zasilającego parownik solankowy może być

zamocowany albo pod solanką, albo też nad nią. Zamocowanie czujnika pod solanką musi się znajdować poniżej najniższego
przewidywanego poziomu solanki (rys. 12.16).

Czujnik może być zamocowany nad solanką tylko wówczas, gdy góra i pokrywa zbiornika są starannie izolowane, aby

nie powodować napływu ciepła z zewnątrz do czujnika i wskutek tego nieprawidłowego działania zaworu.

Niedomagania termostatycznego zaworu rozprężnego

Objawy

Przyczyny

Sposób usunięcia

filtr zanieczyszczony

przemyć siatkę filtru umieszczoną

na wlocie do zaworu
termostatycznego, oczyścić całe
urządzenie chłodnicze, zakładając
duży filtr o drobnych oczkach

termostatyczny zawór rozprężny

jest za mały

dobrać z katalogu zawór
odpowiedniej wielkości, opierając
się na wydajności chłodzenia przy
danej temperaturze parowania i
skraplania

termostatyczny zawór rozprężny

jest przeznaczony do innego

czynnika

sprawdzić napis na zaworze; jeśli

zawór jest przeznaczony do innego

czynnika, należy go wymienić

zawór źle wyregulowany,
przegrzanie za duże

zmniejszyć przegrzanie
przekręcając

śrubę regulacyjną co 1/4 obrotu,
wyczekując za każdym razem aż się
ustali równowaga; w urządzeniach
chłodniczych pracujących przy
temperaturach parowania wyższych
niż 0 °C (wobec niewystępowania
szronu) przegrzanie mierzy się
specjalnie czułymi termometrami

za mały dopływ czynnika

do zaworu

dopełnić nieco czynnikiem, jeżeli

nie pomoże, to:

a) sprawdzić, czy zawór odcinający
na zbiorniku ciekłego czynnika
spływającego ze skraplacza nie
dławi przepływu;

b) sprawdzić, czy rura czerpna

w zbiorniku ciekłego czynnika jest
szczelna w górnej części;

c) sprawdzić, czy rura czerpna

w zbiorniku ciekłego czynnika nie
dochodzi zbyt blisko dna; usunąć
stwierdzoną nieprawidłowość

Nie cały

parownik

pokryty

szronem

za małe ciśnienie skraplania; za
małe ciśnienie przed zaworem
mimo właściwego napełnienia
czynnikiem i właściwego ciśnienia
skraplania:

a) za mały lub zapchany filtr, lub

odwadniacz;

b) za małe przekroje armatury;

c) przewody za długie lub o zbyt

małej średnicy;

d) przewód cieczy jest nagrzewany

na drodze do zaworu;

e) zawór i parownik są
umieszczone

zbyt wysoko

dla zwiększenia ciśnienia przed za-

worem, podwyższyć ciśnienie skra-

plania przez zmniejszenie dopływu

wody chłodzącej; dla wykrycia
miej-

sca dławienia przepływu,
zamontować

wziernik przed zaworem
regulacyjnym; pęcherzyki
przepływające

z cieczą są dowodem dławienia
przepływu; części podejrzane o
dławienie

kolejno wymontować i zastępować

przewodem o dostatecznie dużej
średnicy; po ustaleniu w ten sposób
części

dławiącej, wymienić ją na większą

cd .objaw

Objawy

Przyczyny

Sposób usunięcia

Nie cały
parownik
pokryty

czujnik umocowany na wygięciu
rury ssawnej, gdzie tworzy się
zbiorniczek parującej cieczy

zmienić miejsce zamocowania czuj-
nika

27

krople wody zamarzły w zaworze
unieruchamiając iglicę

dla sprawdzenia podgrzać zawór;
wymontować zawór, wysuszyć i
wmontować z powrotem, wymienić
odwadniacz lub wkład odwadniacza

szronem

zanieczyszczenia osiadły w dyszy
zaworu

wymontować zawór i oczyścić filtry

czujnik nie przylega na całej
długości do rury ssawnej

umocować czujnik do rury dwoma
ściągaczami

dokoła czujnika opływa ciepłe po-
wietrze

zaizolować czujnik lub umocować
go inaczej, poza strumieniem
ciepłego powietrza

za małe przegrzanie

wyregulować właściwe przegrzanie

krople wody zamarzły w zaworze
unieruchamiając iglicę w położeniu
otwartym

wymienić odwadniacz lub wkład
odwadniacza; zawór zdemontować,
z powrotem zamontować po wysu-
szeniu, lub też wymienić zawór

zawór nie zamyka się wskutek nie-
czystości osiadłych na dyszy

sprawdzić filtr; zawór
zdemontować, przeczyścić i
zamontować z powrotem lub też
wymienić zawór na inny, tejże
wielkości

Cały parow-
nik oszronio-
ny; sprężarka
pracuje na
mokro

zawór jest nieszczelny wskutek wy-
robienia iglicy

wymienić zawór

Cały paro-
wnik oszro-
niony; sprę-
żarka pracuje
na mokro;
czasem wy-
stępuje stu-
kanie w cy-
lindrze zmu-
szające do
natychmias-
towego za-
trzymania
urządzenia;
po dłuższej
pracy oszro-
nienie cofa
się do czuj-
nika

zawór otwiera się podczas postoju,
przepuszczając czynnik na stronę
ssawną, ponieważ:

a) czujnik umocowany poza
komorą chłodniczą nagrzewa się
szybciej niż parownik;

b) czujnik jest umocowany w
komorze, lecz długość przewodu
ssawnego między czujnikiem a
przejściem do ciepłego
pomieszczenia jest za krótka;

c) czujnik jest umieszczony w izo-
lacji, lecz izolacja dokoła czujnika
jest za cienka

a) czujnik przenieść do komory, a
gdy to jest nie wykonalne -umieścić
na przewodzie cieczy zawór
elektromagnetyczny, zamykający
przepływ podczas postoju; w
przypadku niemożności wykonania
obu zabiegów zmniejszyć zawartość
czynnika w urządzeniu do
minimum, wtedy ilość cieczy
zbierającej się w parowniku może
nie zagrażać uderzeniem cieczy w
cylindrze;

b) zwiększyć długość przewodu
ssawnego między czujnikiem

a wyjściem przewodu z komory;

c) poprawić zaizolowanie

cd. objaw

Objawy

Przyczyny

Sposób usunięcia

czynnik skrapla się w skrzyni kor-
bowej sprężarki podczas postoju
(wobec niższej w niej temperatury)
niż parownika np. w urządzeniach,
których sprężarki są ustawione na
wolnym powietrzu

przestawić sprężarkę do
ogrzewanego pomieszczenia albo
wbudować zawór
elektromagnetyczny na
przewodzie ssawnym, albo
podgrzewać elektrycznie skrzynię
korbową sprężarki od spodu grzałką
w osłonie

przedostawanie się czynnika ze
skraplacza do skrzyni korbowej
sprężarki przez nieszczelne zawory
sprężarkowe

poprawić szczelność zaworów przez
dotarcie lub zamontować zawór
zwrotny między sprężarką a skra-
placzem

za duży termostatyczny zawór roz-
prężny

dobrać właściwy zawór wg wskazó-
wek podanych w katalogu wytwórni

czujnik zamocowany w niewłaści-
wym miejscu

przenieść czujnik do komory chłod-
niczej albo starannie go zaizolować

Silne waha-
nia tempera-
tury parowa-
nia urządze-
nia o jednym
parowniku

krzepnięcie niewłaściwie
dobranego oleju w przewodzie
ssawnym lub w zaworach

urządzenie zatrzymać, przepłukać,
osuszyć, napełnić odpowiednim
olejem

28

Nierówno-
mierna praca
urządzenia
chłodniczego
o wielu
parownikach

wzajemne oddziaływanie zaworów
na siebie wskutek połączenia rur
ssawnych bez kolektora

zainstalować kolektor na ssaniu

niejednakowej długości przewody
od rozdzielacza do parowników

zainstalować przewody o
jednakowej długości i średnicy

rozdzielacz nie został
zainstalowany w pozycji pionowej

rozdzielacz zainstalować w pozycji
pionowej

parowniki rozmieszczone w
różnych miejscach komory są
niejednakowo obciążone, wskutek
niejednakowego dopływu ciepła do
każdego z nich

każdy parownik wyposażyć w od-
dzielny zawór termostatyczny

poszczególne części parownika
żebrowego są niejednakowo omy-
wane przez powietrze wskutek
skierowania strumienia powietrza
poprzecznie do kierunku przepływu
czynnika

zmienić kierunek przepływu powie-
trza tak, aby był zgodny z
kierunkiem przepływu czynnika
lub, aby był przeciwny do tego
kierunku

Nierówno-
mierny
rozdział
czynnika
przez roz-
dzielacz

przewody rozdzielcze mają za dużą
średnicę, wskutek czego prędkość
przepływu jest za mała, aby
zapewnić

równomierny rozdział

sprawdzić w katalogu jaka powinna
być właściwa średnica i w razie po-
trzeby wymienić

Automatyczne regulowanie ciśnienia i temperatury:

Zasada działania regulatorów ciśnienia i regulatorów temperatury

Regulatory ciśnienia, zwane również presostatami, są wyłącznikami prądu działającymi pod wpływem przyrostu lub spadku
ciśnienia. Presostaty są stosowane jako zabezpieczenie sprężarek przed zbyt niskim ciśnieniem ssania lub zbyt wysokim
ciśnieniem tłoczenia w urządzeniach chłodniczych, mroźniczych i klimatyzacyjnych.

Rysunek 12.23. Uzyskiwanie ruchu posuwistego pod wpływem zmian ciśnienia i temperatury

Elementem wywołującym ruch posuwisty, potrzebny do zwierania lub rozwierania styków, jest przeważnie membrana
mieszkowa (rys. 12.23a) połączona z urządzeniem chłodniczym. Wzrost ciśnienia powoduje przesuwanie się ruchomego
denka mieszka w prawo, a następnie przez układ dźwigni zwarcie styków uruchamiających silnik i sprężarkę. Przy spadku
ciśnienia denko mieszka przesuwa się w lewo, styki zostają rozwarte, silnik przestaje pracować. Różnicę ciśnień włączania i
wyłączania sprężarki przyjęto nazywać różnicą łączeń, którą w skrócie będziemy nazywać różnicą i oznaczać literą R.
Zamiast nazwy „różnica łączeń" niektórzy stosują nazwę „strefa martwa", ponieważ w jej granicach regulator nie reaguje na
zmiany ciśnienia. Z tego też powodu „różnica łączeń" bywa nazywana „nieczułością nastawialną".

Działanie regulatora temperatury, inaczej termostatu, jest bardzo zbliżone do działania regulatora ciśnienia (presostatu).

Zasadniczą różnicą budowy jest to, że mieszek termostatu jest połączony kapilarą ze zbiorniczkiem wypełnionym gazem lub
cieczą i jej parą (tzw. czujnikiem - rys. 12.23b i c). Pod wpływem zmiany temperatury środowiska, w którym czujnik został

29

umieszczony, następuje w nim zmiana ciśnienia, a zatem wystąpią ruchy mieszka przenoszone na styki za pomocą dźwigni w
taki sam sposób, jak w presostacie. Presostaty i termostaty są stosowane do uruchamiania i zatrzymywania sprężarek
chłodniczych lub wentylatorów skraplaczy chłodzonych powietrzem. Praca chłodziarki wyposażonej w presostat podłączony
do strony niskiego ciśnienia przebiega następująco. Po zatrzymaniu ruchu napływ ciepła do parownika powoduje
odparowanie ciekłego czynnika i wzrost ciśnienia. Z chwilą gdy ciśnienie osiągnie wielkość, na jaką został nastawiony
presostat, następuje zwarcie styków, silnik rusza i sprężarka zaczyna pracować. W czasie pracy sprężarki ciśnienie w
parowniku stopniowo maleje do chwili, kiedy presostat wyłączy dopływ prądu i sprężarka przestanie pracować. Wtedy
opisany proces rozpocznie się ponownie, a więc wystąpi stopniowy wzrost ciśnienia w parowniku, wyłączenie sprężarki,
powolny spadek tego ciśnienia, zatrzymanie sprężarki itd. Jest to, jak widać, praca cykliczna, przy czym cykl składa się z
pracy sprężarki oraz postoju.

Przykład zmian ciśnienia ssania w sprężarce uruchamianej i wyłączanej przez presostat przedstawiono na rys. 12.24. Z

rysunku tego widać, że zwiększenie różnicy łączeń powoduje przedłużenie czasu pracy sprężarki. Zwiększenie tej różnicy
można uzyskać przez obniżenie ciśnienia wyłączania, podwyższenie ciśnienia wyłączania albo też przez jedno i drugie
jednocześnie.

Presostaty i termostaty umożliwiają regulowanie czasu pracy w zależności od nastawionej różnicy łączeń. Współczesne

chłodziarki mają np. krótszy cykl niż budowane dawniej. Praca trwa 10÷15 min, a postój 15÷20 min. Wielkością, którą
również można, w pewnych granicach, dobierać za po mocą presostatów i termostatów jest temperatura chłodzonego
ośrodka.

Rysunek 12.24

.

Zmiany ciśnienia ssania w sprężarce wyposażonej w presostat

niskiego

Odbywa się to przez zmianę zakresu ciśnień (temperatur), przy których pracuje sprężarka. Jeżeli np. jakiś agregat pracuje w
zakresie temperatur parowania 0÷4 °C, a drugi w zakresie temperatur 3÷7 °C, to w obu przypadkach różnica jest ta sama (4
°C), lecz średnia temperatura w pierwszym przypadku jest 2 °C, w drugim zaś 5 °C. Wynika z tego, że chcąc podwyższyć
średnią temperaturę chłodzonego ośrodka, trzeba podwyższyć zakres temperatur i odwrotnie. Zależność tę pokazano na rys.
12.25. Po obniżeniu zakresu uzyskano niższą średnią temperaturę. Różnica R

pozostała bez zmiany.

Rysunek 12.25. Zmiany ciśnienia ssania wynikłe
wskutek obniżenia zakresu i zmniejszenia różnicy

Zmiana różnicy R na r powoduje nie tylko obniżenie średniej temperatury, lecz również skrócenie pracy sprężarki z wielkości
T na t.

Nastawianie zakresu odbywa się przez zwiększenie lub zmniejszenie nacisku sprężyny stale działającej na mieszek (rys.

12.26a, b). Zwiększenie nacisku sprężyny powoduje przesuwanie się zakresu w stronę wyższych temperatur.

Rysunek 12.26. Schematy urządzeń do zmiany zakresu pracy presostatu
lub termostatu

30

Zwykle pod gałką regulacji zakresu jest umieszczona tarcza, na której można odczytać nastawienie i kierunek, w jakim
należy gałkę pokręcać, aby zwiększyć temperaturę.

Rysunek 12.27. Uproszczony schemat presostatu typu KP firmy Danfoss; 1 - śruba
ustawiania niskiego ciśnienia LP, 2 - śruba ustawienia różnicy DP, 3 - główna dźwignia, 4
- główna sprężyna, 5- śruba ustawienia wysokiego ciśnienia HP, 6- sprężyna różnicy, 7-
prowadzenie, 8 - mieszek, 9 - podłączenie niskiego ciśnienia, 10 - podłączenie wysokiego
ciśnienia, 11, 13 - ramię, 12 - przerzutnik, 14 - przełącznik (styki), 15 - wejście kabla
elektrycznego

W innych rozwiązaniach sprężyna jest połączona ze wskazówką pokazującą na odpowiedniej podziałce ciśnienie, a w

termostatach - temperaturę uruchomienia albo ciśnienie (temperaturę) zatrzymania. Przed przystąpieniem do nastawiania
zakresu trzeba więc przede wszystkim stwierdzić, czy podziałka umieszczona obok podziałki różnica (rys. 12.27) dotyczy
ciśnienia wyłączania czy ciśnienia włączania. Bardzo często producent nie przewiduje dla pewnych typów możliwości
regulacji różnicy. W każdym przypadku należy się stosować do instrukcji producenta sprzętu.

Z rysunku 12.24 wynika, że:

ciśnienie wyłączania = ciśnienie włączania — różnica ciśnień
Zależność ta jest czasem wypisana na presostatach (np. Danfoss, Ranco) w skróconej formie
wyłączanie = włączanie - różnica
(stop)

(start)

(diff.)

co oznacza, że wskazówki pokazują ciśnienie włączania oraz różnicę, a ciśnienie wyłączania trzeba
obliczyć z tej zależności. Na innych typach, mających podziałkę różnic oraz podziałkę ciśnienia wyłączania
(np. Sauter), ta sama zależność musi być stosowana w następującej formie
włączanie = wyłączanie + różnica
(stop)

(start)

(diff.)

Przykład regulacji presostatu przedstawiono na rys. 12.28.

Rysunek 12.28. Regulacja presostatu (dzięki uprzejmości firmy Danfoss)

Instalowanie presostatów

Presostaty niskiego ciśnienia (minimalne). Zawdzięczają one swą nazwę podłączaniu do przewodu ssawnego. Są

stosowane zarówno w urządzeniach handlowych, jak i przemysłowych. Szczególnie wygodne jest stosowanie presostatu
niskiego ciśnienia w urządzeniach wielokomorowych, gdyż wtedy regulator ten wyłącza urządzenie chłodnicze zależnie od
najniższego ciśnienia panującego w przewodzie ssawnym, a niezależnie od ilości przyłączonych parowników. Dlatego
regulatory te są nazywane również presostatami minimalnymi.

Presostat niskiego ciśnienia można zainstalować bezpośrednio przy sprężarce. Dzięki temu przewód doprowadzający

ciśnienie do presostatu jest krótki. Również przewody elektryczne do silnika są wtedy krótkie.

Presostaty niskiego ciśnienia nie mogą być stosowane wówczas, gdy parownik jest zasilany przez kapilarę. W czasie

postoju bowiem, wskutek wyrównywania ciśnień poprzez kapilarę, ciśnienie po stronie ssawnej wzrosłoby, co
spowodowałoby ponowne uruchomienie urządzenia przez presostat. W rezultacie urządzenie byłoby praktycznie stale w
ruchu. Presostaty niskiego ciśnienia nie mogą być również stosowane z automatycznymi zaworami regulacyjnymi, które, jak
wiemy, utrzymują w parowniku stałą temperaturę, a więc i stałe ciśnienie, gdy tymczasem do wyłączania i włączania

31

presostatów potrzebna jest zmiana ciśnienia w pewnych granicach.

Rysunek 12.33. Schemat zainstalowania
presostatów: a) niskiego ciśnienia, b)
wysokiego ciśnienia, c) różnicowego

Rysunek 12.34

.

Sposoby montowania presostatów

Presostaty niskiego ciśnienia mają dwie właściwości, o których należy zawsze pamiętać:

1. W przypadku pęknięcia mieszka w presostacie może nastąpić utrata czynnika chłodniczego, co trudno zauważyć

szczególnie, gdy jest bezwonny.

2. W razie nieszczelnych zaworów sprężarki mogą wystąpić krótkie cykle pracy, tzn. włączanie i wyłączanie urządzenia

chłodniczego. Po wyłączeniu urządzenia przez presostat czynnik chłodniczy przepływa przez nieszczelne zawory na stronę
niskiego ciśnienia. Powoduje to zadziałanie presostatu i uruchomienie urządzenia. Natychmiast jednak sprężarka obniża
ciśnienie, mieszek kurczy się i presostat znów zatrzymuje urządzenie chłodnicze. Opisany przebieg powtarza się dopóty,
dopóki nie zostanie skasowana nieszczelność zaworów.

Presostaty wysokiego ciśnienia (maksymalne). Różnią się one od presostatów niskiego ciśnienia tym, że są

dostosowane do pracy pod wyższym ciśnieniem, gdyż podłącza się je do strony tłocznej (rys. 12.33b). Styki rozwierają się z
chwilą, gdy zostaje osiągnięte maksymalne dopuszczalne ciśnienie; stąd pochodzi nazwa presostat maksymalny.

Zadaniem presostatu maksymalnego jest zatrzymanie sprężarki, aby nie dopuścić do nadmiernego obciążenia. Presostat

maksymalny jest często umieszczany we wspólnej obudowie z presostatem minimalnym i wówczas podłącza się go tak, jak
na rys. 12.33c.

Stosowanie presostatów maksymalnych jest szczególnie wskazane w urządzeniach chłodniczych, w których skraplacz jest

chłodzony wodą, ponieważ w razie przerwy w dopływie wody temperatura i ciśnienie mogłoby nadmiernie wzrosnąć, do
czego nie dopuści presostat maksymalny. Presostaty maksymalne często są wyposażane w urządzenia blokujące,
uniemożliwiające automatyczne uruchomienie urządzenia chłodniczego z chwilą powrotu ciśnienia do wartości włączania.
Zmusza to obsługę do usunięcia przyczyny nadmiernego wzrostu ciśnienia.

Presostaty różnicowe. W przypadku zaniku smarowania przy smarowaniu ciśnieniowym sprężarka uległaby

uszkodzeniu. Aby temu zapobiec, należy ją wyłączyć, gdy podczas pracy ciśnienie oleju zanika lub, gdy podczas rozruchu
pompa olejowa trwale nie daje wymaganego ciśnienia. Zadanie to spełnia presostat różnicowy. Ma on dwa przeciwdziałające
mieszki. Jeden jest połączony z przewodem tłocznym pompy oleju sprężarki, drugi zaś ze swobodną przestrzenią skrzyni
korbowej sprężarki (rys. 12.35).

Rysunek 12.35. Schemat zainstalowania presostatu różnicowego; / - presostat
różnicowy, 2 - strona tłoczna pompy oleju w sprężarce, 3 - swobodna przestrzeń
w skrzyni korbowej, 4 - przewody do źródła prądu, 5 - przewody do wyłącznika

Dzięki temu presostat działa w zależności od różnicy ciśnienia oleju i ciśnienia panującego w skrzyni korbowej. Jeżeli ta
różnica jest za mała, wówczas warunki smarowania są złe i wtedy następuje wyłączenie sprężarki z pracy. Aby jednak nie
następowało wyłączenie sprężarki, gdy spadek ciśnienia jest przejściowy, presostat różnicowy ma wbudowany cieplny
przekaźnik czasowy, który powoduje, że dopiero po upływie kilkudziesięciu sekund sprężarka zostaje wyłączona. Przekaźnik
ten opóźnia rozruch sprężarki, aby umożliwić osiągnięcie właściwego ciśnienia smarowania.

Instalowanie termostatów

Zasada działania termostatów jest taka sama jak i presostatów z tą różnicą, że mieszek nie jest podłączony do strony

niskiego ciśnienia, lecz do czujnika (rys. 12.36). W presostacie niskiego ciśnienia mieszek odkształca się w zależności od
zmian ciśnienia po stronie ssawnej sprężarki, w termostacie natomiast - od zmian ciśnienia w czujniku, wywołanych zmianą
temperatury. Aby więc uzyskać takie same warunki pracy, należy obydwa te urządzenia różnie ustawiać.

32

Zależnie od sposobu umieszczenia czujnika termostaty można podzielić na komorowe, parownikowe i do cieczy.
Termostaty komorowe regulują temperaturę powietrza w pomieszczeniach chłodzonych (rys. 12.36), jak komory, szafy,
skrzynie chłodnicze itp. Czujniki termostatów komorowych często są wykonywane z rurki o średnicy 4÷6 mm zwiniętej w
spiralę. Ma to na celu uzyskanie dużej powierzchni umożliwiającej szybkie dostosowywanie się temperatury czujnika do
temperatury otoczenia.

Rysunek 12.36. Schemat zainstalowania termostatu
komorowego; 1 - sprężarka, 2 - łącznik prądu, 3 - mieszek
termostatu, 4 - styki termostatu, 5 - czujnik

Czujnik powinien być tak umieszczony, aby miał temperaturę niższą o 1÷2

°C niż pozostałe elementy termostatu (rys.

12.37). Para zawarta w kapilarze skrapla się bowiem zawsze w najchłodniejszym miejscu. Jeżeli czujnik nie został
umieszczony w tym najchłodniejszym miejscu, to przestaje być elementem regulującym. Z tego samego powodu korpus
termostatu nie powinien być umieszczany w pomieszczeniu o niższej temperaturze, a rurka kapilarna nie powinna być
przeprowadzana przez mur razem z przewodem ssawnym. Powinno się ją starannie poprowadzić bez ostrych załamań.

Termostaty parownikowe różnią się od komorowych tym, że czujnik nie pozostaje pod wpływem temperatury panującej w

komorze, lecz umocowany bezpośrednio na parowniku znajduje się pod wpływem temperatury parownika (rys. 12.38).
Termostaty parownikowe są stosowane w szafach chłodniczych, których parowniki są zasilane przez rurkę kapilarną, przez
automatyczny zawór ciśnieniowy lub termostatyczny zawór rozprężny. Czujnik tego termostatu jest mniejszy niż termostatu
komorowego ze względu na łatwiejszy przepływ ciepła z metalu do metalu niż z powietrza
do metalu.

Różnicę w termostacie parownikowym ustawia się w szerszych granicach niż w komorowym, tj. 5,5 ÷14 K (w

komorowym 1 ÷2

K). W termostatach przeznaczonych do instalowania w szafach chłodniczych znajduje się włącznik prądu

uruchamiany ręcznie oraz urządzenie do odszraniania, włączane ręcznie i wyłączane automatycznie lub ręcznie.

Rysunek 12.37. Umieszczenie czujnika termostatu (dzięki

uprzejmości firmy Danfoss)

Rysunek 12.38. Umieszczenie czujnika termostatu parownikowego

Automatyczne regulowanie ciśnienia parowania i skraplania - zawory stałego ciśnienia

Jeśli urządzenie chłodnicze ma kilka parowników zasilanych przez termostatyczne zawory rozprężne, to można w nich

uzyskać temperatury parowania różniące się najwyżej o 3 K.

We wszystkich urządzeniach chłodniczych, gdy temperatury parowania są różne, tylko w parowniku o najniższej

temperaturze parowania ciśnienie jest równe ciśnieniu ssania sprężarki. W pozostałych parownikach trzeba zapobiec
obniżaniu ciśnienia poniżej odpowiadającego danej temperaturze parowania. W tym celu stosuje się zawór stałego ciśnienia,
który umieszcza się na każdym przewodzie ssawnym tych parowników. Zawór stałego ciśnienia ma za zadanie zapobiec
spadkowi ciśnienia w parowniku poniżej tej. wartości, na jaką został wyregulowany. Przez ograniczenie spadku ciśnienia w
parowniku ogranicza się obniżenie temperatury parowania. Dzięki temu jest utrzymywana stała temperatura pomieszczenia,
nawet w przypadku nieznacznych wahań obciążenia komory. Zawór stałego ciśnienia (rys. 12.39) jest zbudowany w ten
sposób, że komora zaworu jest podzielona przez mieszek na dwie części. Z jednej strony mieszka działa ciśnienie
atmosferyczne i siła sprężyny, a z drugiej, od dołu, ciśnienie ssania. Siłę sprężyny można regulować. Gdy ciśnienie ssania
maleje, wówczas pod działaniem sprężyny i ciśnienia atmosferycznego talerzyk przybliża się do gniazda, dzięki czemu
sprężarka odsysa mniej pary z parownika i ciśnienie w parowniku nie maleje.

33

Rysunek 12.39. Zawór stałego ciśnienia KVP firmy Danfoss;
1 - pokrywa zabezpieczająca, 2 - uszczelniacz, 3 - śruba regulacyjna, 4 - sprężyna główna, 5 -
korpus zaworu, 6 - mieszek, 7 - płytka zaworu, 5 - gniazdo zaworu, 9 - tłumik, 10 - króciec
manometru, 11 - pokrywa, 12 - uszczelka, 13 - korek

Zawór stałego ciśnienia umieszcza się w dowolnym miejscu na przewodzie ssawnym parownika, za czujnikiem

termostatycznego zaworu rozprężnego (rys. 12.40). Można go umieścić poza komorą w maszynowni. Regulację zaworu
przeprowadza się podczas pracy urządzenia. Każdy producent podaje w instrukcji szczegóły regulacji zaworu stałego
ciśnienia.

Rysunek 12.40. Zastosowanie zaworu stałego ciśnienia (dzięki
uprzejmości firmy Danfoss)

Zawory stałego ciśnienia służą do regulowania ciśnienia parowania, a więc i temperatury w poszczególnych parownikach

urządzenia chłodniczego o kilku parownikach. Są one również stosowane w urządzeniach o jednym parowniku, gdy jest
konieczne zabezpieczenie chłodzonej cieczy przed zamarznięciem, np. mleka, piwa, wina, lub niedopuszczenie w urządzeniu
klimatyzacyjnym temperatury parowania poniżej 0 °C.

Oprócz konieczności utrzymania stałego ciśnienia parowania w pewnych układach także jest konieczne utrzymanie

stałego ciśnienia skraplania. Jest to możliwe, gdy skraplacz jest chłodzony wodą. Zawory te dają modulującą regulację
ciśnienia skraplania i praktycznie utrzymują je na stałym poziomie.

Zawory elektromagnetyczne

Zawór elektromagnetyczny (rys. 12.46) wraz z termostatem spełnia w układzie pokazanym na rys. 12.47 tę samą rolę, co i

termostatyczny zawór rozprężny.

Inne zastosowanie zaworu elektromagnetycznego polega na zabezpieczeniu parownika przed zalaniem podczas postoju.

Może ono wystąpić, gdy termostatyczny zawór rozprężny jest nieszczelny albo gdy z jakichkolwiek powodów czujnik
zostanie podgrzany. Przykład takiego zabezpieczenia pokazano na rys. 12.48. Zawór elektromagnetyczny jest tu połączony
(elektrycznie) równolegle z silnikiem elektrycznym. Jeżeli zadziałanie presostatu spowoduje wyłączenie silnika, to
jednocześnie zawór elektromagnetyczny odetnie dopływ czynnika do termostatycznego zaworu rozprężnego.

Odległość między zaworem elektromagnetycznym a termostatycznym zaworem rozprężnym powinna wynosić co

najmniej 300 mm, aby nie dopuścić do oszronienia zaworu elektromagnetycznego i do związanych z tym spięć.

34

Rysunek 12.46. Zawór elektromagnetyczny typu EZO Fabryki Automatyki Chłodniczej w Cieszynie; 1 -
cewka, 2 - rurka antymagnetyczna, 3 - trzpień zaworu (iglica), 4 - rdzeń żelazny, 5 - tłoczek, 6 - dysza, 7 -
uszczelka zaworu, 8 - wkręt uziemiający, 9 - osłona, 10 - podstawa cewki, 11 - dławik, 12 - korpus, 13 -
korek, 14 - wrzeciono regulacyjne ręcznego otwarcia zaworu, 15 - zderzaki górny i dolny

Rysunek 12.47. Przykład sterowania komory przez termostat i zawór elektromagnetyczny;

1 - sprężarka, 2 - skraplacz, 3 i 4 - parowniki, 5 - zawór elektromagnetyczny, 6 - zawór zwrotny

Rysunek 12.48. Zabezpieczenie parownika przed zalaniem w czasie postoju za pomocą zaworu elektromagnetycznego; / - sprężarka, 2 -

odolejacz, 3 - skraplacz wodny, 4 - zbiornik cieczy ze skraplacza, 5 - presostatyczny zawór wodny, 6 - odwadniacz, 7 - wziernik, 8 -

regeneracyjny wymiennik ciepła, 9 - zawór elektromagnetyczny, 10 - zawór rozprężny z rozdzielaczem, 11 - parownik lamelowy, 12 -

termostat komorowy, 13 - manometr, 14 - presostat wysokiego i niskiego ciśnienia w jednej obudowie, wg katalogu firmy Danfoss

35

Aparatura pomocnicza urządzeń chłodniczych

Odolejacze

Czynnik chłodzący opuszczający sprężarkę unosi ze sobą olej w postaci drobniutkich kropelek. Wskutek unoszenia oleju

maleje jego zawartość w skrzyni korbowej, co może prowadzić do zatarcia sprężarki. Porwany olej wędruje do skraplacza. W
urządzeniach amoniakalnych olej jako cięższy niż amoniak zbiera się na dnie skraplacza. Natomiast we freonowych urządze-
niach olej tworzy z freonami ciekły roztwór, który wędruje dalej do parownika, a to przyczynia się do zmniejszenia
wydajności chłodniczej.

Aby zapobiec zbieraniu się oleju w skraplaczu, między sprężarką a skraplaczem instaluje się odolejacz- Jest to zbiornik,

do którego wpływa para czynnika z olejem i w którym, wskutek nagłej zmiany kierunku i zmniejszenia szybkości przepływu,
następuje wytrącenie większych cząstek oleju (rys. 10.1). Tego typu odolejacz zatrzymuje jednak tylko większe krople
(40÷60% oleju), dlatego w sprawniejszych odolejaczach (rys. 10.2) ślimakowa prowadnica nadaje amoniakowi ruch wirowy,
dzięki czemu krople oleju są odrzucane przez siłę odśrodkową na ścianki, po których ściekają w dół. Jednakże część oleju
płynie dalej z amoniakiem i osiada dopiero na pierścieniach Biernackiego. Są to krótkie rurki ceramiczne lub stalowe
umieszczone warstwowo na siatce w górnej części odolejacza. Olej spływa z nich do dolnej części odolejacza, skąd jest
spuszczany do naczynia podczas postoju.

Rysunek 10.1. Odolejacz typu OA (WUCh Dębica)

Rysunek 10.2. Odolejacz typu OR (WUCh Dębica)

W większych odolejaczach tego typu znajduje się zbiornik umieszczony poniżej odolejacza i stale z nim połączony, do

którego spływa olej. Spuszczanie oleju na zewnątrz następuje po odcięciu zaworami zbiornika od odolejacza i po odessaniu
pary amoniaku; w tym celu zbiornik jest połączony ze stroną ssawną.

36

W celu polepszenia odolejania niektóre odolejacze są otoczone koszulką wodną do chłodzenia ścianek. Automatyczne

odprowadzenie oleju odbywa się dzięki zaworowi pływakowemu, otwierającemu połączenie ze sprężarką wówczas, gdy
poziom oleju w odolejaczu wzrośnie do największej dopuszczalnej wartości.

W odolejaczach innego typu, tzw. płuczkowych, para amoniaku zawierającego olej jest doprowadzana pod powierzchnię

ciekłego amoniaku, co zapewnia dobre odolejenie.

Odolejacze do freonu mają nieco odmienną budowę, gdyż oddzielony olej jest ogrzewany, aby wydzielić rozpuszczony w

nim czynnik chłodniczy.

Rysunek 10.3. Odolejacz freonowy firmy Danfoss; 1 - pływak, 2
- zbiornik oleju, 3 - iglica, 4 - sprężyna, 5,6- uszczelki, 7 - dysza,
8 - łącznik, 9 - obsada dyszy, 10 - króciec wylotowy, 11 -
króciec wlotowy, 12 - śruba mocująca, 13 - oddzielacz, 14 -
pokrywa komory pływaka, 15 - obejma

Działanie odolejacza (rys. 10.3) przeznaczonego do pracy z R12, R22 lub chlorkiem metylu jest następujące: para czynnika
po wejściu do odolejacza przez dolny króciec 11 opływa komorę pływaka sterującego spustem oleju do skrzyni korbowej. Po
przejściu przez oddzielacz 13 para wolna od oleju płynie przez górny króciec 10 do skraplacza. Oddzielony olej spływa przez
otworki w pokrywie komory pływaka 14 w dół do komory. Z chwilą gdy poziom oleju podniesie się na tyle, że pływak 1
zostanie uniesiony, następuje otwarcie zaworu iglicowego 3 i olej spływa do skrzyni korbowej sprężarki pod ciśnieniem
skraplania. Prowadzenie pary czynnika dokoła komory pływakowej ma na celu podgrzanie oleju znajdującego się w komorze
pływaka. Wówczas czynnik chłodniczy rozpuszczony w oleju wydziela się i do skrzyni korbowej powraca czysty olej. Gdyby
w odolejaczu nie było takiego podgrzewania, to do skrzyni korbowej wracałby olej z rozpuszczonym w nim czynnikiem. W
skrzyni korbowej, gdzie ciśnienie jest mniejsze niż w odolejaczu, następowałoby wtedy raptowne wydzielenie się pary
czynnika z oleju powrotnego i powstałaby piana oleju.

Odolejacze są dobierane stosownie do wielkości urządzenia chłodniczego.

Osuszacze pary

W celu zapewnienia dopływu suchej pary amoniaku do sprężarki stosuje się osuszacze instalowane między parownikiem

a sprężarką. Krople ciekłego czynnika są oddzielane w nich od pary opuszczającej parownik. Osuszacze są budowane
przeważnie jako pionowe zbiorniki. Wytrącenie kropel cieczy następuje przez zmianę prędkości i kierunku przepływu,
podobnie jak to się dzieje w odolejaczach.

Wytrącony ciekły czynnik spływa z powrotem do parownika albo do specjalnego zbiornika.
Olej zbiera się w dolnej części osuszacza w specjalnym wgłębieniu, skąd spuszcza się go okresowo.

We freonowych urządzeniach chłodniczych zachodzi konieczność ciągłego transportu oleju przez wszystkie aparaty i z tego
powodu nie można stosować osuszaczy opisanego typu, natomiast między parownikami a sprężarką umieszcza się
wymiennik ciepła, w którym odparowują resztki ciekłego freonu. Następuje tu przegrzanie pary, co zapobiega uderzeniom
cieczy w sprężarce i przeciwdziała poceniu się lub obmarzaniu nieizolowanego przewodu ssawnego.

W agregatach freonowych chłodziarek domowych osuszacz jest przeważnie integralną częścią parownika (rys. 24.2 i

24.4). Dzięki zwiększonemu przekrojowi przepływu przez taki osuszacz powstają warunki do odparowania resztek freonu.

Zbiorniki

W urządzeniach chłodniczych stosuje się zbiorniki różnego przeznaczenia,pionowe lub leżące.
Zbiornik cieczy ze skraplacza. Służy do zbierania ciekłego czynnika skroplonego w skraplaczu i zapewnienia

równomiernego dopływu do zaworów rozprężonych. Zbiorniki te są umieszczane bezpośrednio pod skraplaczami i z tego
wynika ich budowa pozioma.

Zbiornik cieczy z osuszacza. Jest umieszczony poniżej osuszacza, zwykle na poziomie maszynowni, skąd ciekły czynnik

jest kierowany do przewodu cieczy płynącej do parowników pod ciśnieniem skraplania, doprowadzonym do zbiornika
odpowiednim przewodem.

Zbiornik drenażowy. Zadaniem tego zbiornika jest przetrzymywanie ciekłego czynnika podczas odszraniania parowników

oraz podczas naprawy.

W układach pompowych, w których obieg czynnika chłodniczego jest uzyskiwany za pomocą pompy, zbiornik

drenażowy jest jednocześnie osuszaczem (oddzielaczem cieczy). Aparaty oraz przewody większych urządzeń chłodniczych
są izolowane.

37

Odwadniacze (filtry chemiczne)

Nie można całkowicie ustrzec się przed przedostawaniem się wilgoci do instalacji chłodniczej podczas montażu. Woda w

instalacji chłodniczej może prowadzić do bardzo poważnych awarii. Efektem istnienia wolnej wody w urządzeniu
chłodniczym pracującym z czynnikiem R12 było zazwyczaj zamarzanie zaworu rozprężnego lub kapilary. Konsekwencje
pojawienia się wolnej wody w instalacjach z czynnikami nowej generacji i stosowanymi wraz z nimi olejami estrowymi są
znacznie poważniejsze. W tym przypadku problemem jest rozpad oleju w obecności wolnych cząsteczek wody (hydroliza),
którego produktami są alkohol i kwas. W efekcie można się spodziewać zmniejszonej żywotności uzwojeń silników
sprężarek, a przede wszystkim zjawiska platerowania miedzią i zacierania się sprężarek (zjawisko to w urządzeniach
pracujących z czynnikami R12 i R22 występuje również, ale w znacznie mniejszym stopniu).

Możliwość pojawienia się wolnej wody w instalacji wynika ze zmiany jej rozpuszczalności w czynniku chłodniczym

(malejącej wraz ze spadkiem temperatury). Przykładowo rozpuszczalność wody w ciekłym czynniku R22 o temperaturze +40
°C wynosi ok. 1200 ppmW, zaś przy temperaturze - 30 °C ok. 150 ppmW. Rolą odwadniacza jest związanie takiej ilości
wody, aby jej zawartość nie przekroczyła maksymalnej jej rozpuszczalności w czynniku w najniższej temperaturze
występującej w układzie. Stosowanie odwadniaczy w instalacji jest konieczne (z wyjątkiem urządzeń amoniakalnych), ale nie
zwalnia montera od podjęcia wszelkich środków w celu ograniczenia przedostawania się wilgoci do instalacji podczas jej
montażu (p. 29.1.1) i późniejszego jej usunięcia (p. 29.4).

Odwadniacz jest zbiorniczkiem ciśnieniowym, wewnątrz którego jest umieszczony wkład filtrujący i odwadniający.

Nowe urządzenia chłodnicze pracujące z nowymi czynnikami i urządzenia, w których wymieniono eliminowany czynnik
chłodniczy, zastępując go substytutem, wymagają nowego podejścia do zagadnienia filtracji i odwadniania.

Obecnie nie stosuje się środków odwadniających takich jak chlorek wapnia i siarczan wapnia, zmalało też znaczenie

silakażelu (żel krzemionkowy) i alumożelu (żel wodorotlenku aluminium). W nowoczesnych odwadniaczach stosuje się sita
molekularne tzw. zeolity. Są to silikaty aluminium o budowie krystalicznej, mające budowę porowatą. W porach sita
molekularnego osiada woda (cząsteczki wody), natomiast cząsteczki czynnika chłodniczego, mające większe rozmiary nie
mieszczą się w tych kanalikach. Sita molekularne są wyrabiane w postaci kulek, tabletek lub spiekanych z kulek brył
szczelnie wypełniających odwadniacz. W odwadniaczach przeznaczonych do urządzeń freonowych stosowane jest sito
molekularne 4A. Do nowych czynników chłodniczych i odpowiadających im środków smarnych stosuje się sito molekularne
3A. Bardzo często jest stosowany dodatkowo aktywowany tlenek glinowy mający zdolność absorbowania kwasów
powstających wskutek hydrolizy olejów estrowych. Zdania producentów sprężarek nt. stosowania aktywowanego tlenku
glinu (ma właściwości katalityczne) są podzielone, również przemysł czynników chłodniczych nie zajął ostatecznego
stanowiska.

Bardzo ważna jest rola filtra mechanicznego, którą spełnia dobry filtr odwadniacz. Niepożądane cząstki zanieczyszczeń

mechanicznych znajdujące się w instalacji chłodniczej muszą zostać zatrzymane w wyniku filtracji. Najbardziej skuteczną
metodą zatrzymania cząstek stałych w filtrze odwadniaczu jest przepuszczenie ciekłego czynnika chłodniczego z małą
prędkością przez włókninowe złoże filtracyjne. Dobry odwadniacz powinien charakteryzować się wysoką skutecznością
filtracji i wystarczającą pojemnością dla zanieczyszczeń przy umiarkowanym wzroście oporów przepływu związanych z ich
zatrzymaniem.

Rodzaje odwadniaczy można przedstawić na przykładzie oferty firmy Danfoss:

DN - odwadniacze do czynników nowych (R134a, R404a itp.). Wkład zawiera dodatek tlenku glinu. Odwadniacz jest

skuteczny również przy wysokiej temperaturze skraplania i może być stosowany w instalacjach
klimatyzacyjnych i chłodniczych samochodów. Wobec wycofania z produkcji odwadniaczy DX stosowany jest
również w instalacjach z R12, R22 i R502.

DCR - odwadniacze z wymiennymi wkładami typu 48DN (odpowiednik dla DN), 48DA (stosowany po spaleniu

sprężarki) oraz 48F (zatrzymujący drobne zanieczyszczenia do 15 |xm i stosowany po użyciu wkładu 48DA).

DB - odwadniacz z wkładem typu DN przeznaczony do instalacji ze zmiennym kierunkiem przepływu czynnika,

umożliwiający redukcję liczby połączeń (rys. 10.4).

CN - odwadniacz spełniający jednocześnie rolę zbiornika cieczy, szczególnie przydatny dla małych agregatów.
Wkłady odwadniaczy oferowanych przez firmę Danfoss są wkładami typu stałego (spiekanymi), co czyni je bardziej

odpornymi na wibrację i duże różnice ciśnień (bez zagrożenia przedostawaniem się ziaren wkładu do instalacji). Wszystkie
typy odwadniaczy są oferowane w wersji z przyłączami do lutowania (co ma na celu eliminację potencjalnych źródeł
nieszczelności), a odwadniacze DN również z przyłączami skręcanymi.

Rysunek 10.4. Odwadniacz typu DB produkcji Danfoss do instalacji ze zmiennym
kierunkiem przepływu czynnika

38

Rysunek 10.5. Sposób montażu filtru z kierunkiem przepływu w dół

Rysunek 10.6. Sposób montażu filtru z wymiennym wkładem

Filtr trzeba wymienić, gdy:

— wziernik wskazuje na zawilgocenie czynnika w instalacji (kolor żółty indykatora we wziernikach produkcji Danfoss),

— spadek ciśnienia na filtrze jest zbyt duży (we wzierniku montowanym za filtrem widać pęcherze parowe podczas

normalnego działania instalacji),

— wymieniane są główne elementy instalacji, np. sprężarka,

— instalacja została rozszczelniona, np. wymiana dyszy w zaworze rozprężnym.

Nigdy nie należy stosować filtrów, które już były używane, gdyż może to dać efekt odwrotny od spodziewanego. Po

wymianie spalonej sprężarki i czyszczeniu instalacji zamontowuje się dwa filtry z wymiennymi wkładami typu „burn-out"
(rys. 10.7).

Rysunek 10.7. Sposób montażu filtrów po wymianie spalonej sprężarki

Zawartość kwasów powinna być sprawdzana regularnie i wkłady wymieniane, aż do chwili uzyskania pozytywnych wyników
testu. Wtedy filtr na rurociągu cieczowym może być zastąpiony zwykłym filtrem, a filtr (wkład) po stronie ssawnej usunięty.
Sprawną wymianę filtra zapewnia układ przedstawiony na rys. 10.8. Po zamknięciu zaworu 1 i odczekaniu na opróżnienie
filtra zamyka się zawór 3 i otwiera zawór 2. Układ pracuje nadal dzięki obejściu filtra, który może być wymieniony.

Rysunek 10.8. Układ połączeń zapewniający sprawną wymianę filtru

Wzierniki

Poziom czynnika chłodniczego w zbiorniku i poprawny jego przepływ można obserwować przez wzierniki (rys. 10.9).

Wzierniki pozwalają wykryć:
— czy różnica wysokości między parownikiem a zbiornikiem skraplacza nie jest za duża,
— czy spadek ciśnienia w przewodzie cieczy lub w armaturze nie jest za duży,
— czy przewód cieczowy przeprowadzony przez pomieszczenie o temperaturze wyższej niż temperatura skraplania nie

nagrzewa się nadmiernie.

39

Rysunek 10.9. Przykład zainstalowania wziernika dla zbadania urządzenia chłodniczego

We wszystkich tych przypadkach powstają pęcherzyki pary czynnika chłodniczego widoczne przez wziernik

zainstalowany na czas sprawdzania przed zaworem rozprężnym (rys. 10.9) lub też w tym samym miejscu na stałe. W celu
zainstalowania wziernika w przewodzie cieczy o dużej średnicy wykonuje się bocznik (rys. 10.9).

Rysunek 10.11. Wziernik Ansul z wykrywaczem wilgoci

Wziernik firmy Ansul (rys. 10.11) jest przewidziany do R12 i R22. Jeśli R12 nie zawiera wilgoci, płytka A pozostaje

niebieska, taka jak powierzchnia C namalowana na obrzeżu dla porównania. Jeśli R12 zawiera wilgoć, płytka A staje się
różowa, jak powierzchnia E.

Do stwierdzenia zawilgocenia R12 służy zielona płytka B, która zmienia kolor na różowy w przypadku wystąpienia

wilgoci; powierzchnia D jest pomalowana kolorem zielonym w celu porównawczym.

_____________________________________________________________________________________________KrzeM®

♦

DOMOWE I HANDLOWE URZĄDZENIA CHŁODNICZE – TADEUSZ R. FODEMSKI

♦

CHŁODNICTWO – TADEUSZ SZOLC

♦

OKRĘTOWE URZĄDZENIA CHŁODNICZE – PIOTRKOWSKI