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 UKA
ADU CHA
ODNICZEGO .................................................................................................................18
Automatyczny zawór rozprę\
ny .........................................................................................................................................18
Termostatyczny zawór rozprę\
ny.......................................................................................................................................20
Termostatyczny zawór rozprę\
ny z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia ...................................................................24
Zamocowanie czujnika termostatycznego zaworu rozprę\
nego ......................................................................................25
Niedomagania termostatycznego zaworu rozprę\
nego.....................................................................................................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
1
Druga zasada termodynamiki
Wyniki badań i obserwacji nad mo\
liwością przechodzenia energii z jednych postaci w inne zebrano w wiele
zdań noszących nazwę: słownych definicji drugiej zasady termodynamiki. Najczęściej spotkać się mo\
na z trzema
definicjami:
1. Ciepło nie mo\
e samorzutnie przejść od ciała o temperaturze ni\
szej do ciała o temperaturze wy\
szej.
2. Tarcie jest przemianą nieodwracalną.
3. Niemo\
liwe 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 z
ródła o stałej
temperaturze i w całości zamieniał to ciepło na pracę mechaniczną nie powodując \
adnych trwałych zmian w
innych ciałach.
Entropia
Elementarny1) 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
dQ
dS =
T
1)
Elementarny oznacza w tych rozwa\
aniach nieskończenie mały.
W obliczeniach przyjmuje się zwykle, \
e entropia ciała jest równa zeru, gdy ciało to ma temperaturę
0�C i znajduje się pod ciśnieniem 0,1 MPa1).
1)
Mo\
na te\
przyjąć inny stan ciała jako stan, w którym entropia jego jest równa zeru. (Podobnie przy określaniu temperatury
istnieje 0�C, 0 K, 0�F.)
PRZYKA
AD: Obliczyć entropię 80 kg ołowiu o temperaturze 50�C.
T 323
S = m �" s = m �" c �" ln = 80 �"129 �" ln = 1736J / K
273 273
Entalpia
Transport energii - Rys. Napełnianie zbiorników gazem
Doświadczenie 1 Z rurociągu, którym powoli przepływa sprę\
one powietrze o ciśnieniu kilka
lub kilkanaście razy większym od ciśnienia otoczenia i temperaturze 17CC, wpuszczamy
pewną ilość powietrza do zaizolowanego zupełnie pustego zbiornika o stałej objętości i
zamykamy zawór (rys. a). Okazuje się, \
e temperatura wprowadzonego powietrza nagle
wzrosła i wynosi około 130�C1).
Doświadczenie 2 Z rurociągu, którym powoli przepływa sprę\
one 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 góry2). Zamykamy
zawór i odczytujemy temperaturę powietrza w zbiorniku. Wynosi ona 17�C, jest więc równa
temperaturze panującej w rurociągu.
Doświadczenie 3 Ze zbiornika, u\
ytego 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 pró\
nia. Podnoszenie tłoka wymaga,
więc u\
ycia wielkiej siły, gdy\
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
pró\
nia. Teraz dopiero otwieramy zawór i wpuszczamy z rurociągu pewną ilość powietrza o
temperaturze 17�C. Okazuje się, \
e temperatura jego po wejściu do zbiornika wzrasta znowu
do około 130�C.
2
1)
Do doświadczenia tego powinno się u\
yć bardzo czułego termometru. Gdy tak czułego termometru nie mamy, to zauwa\
ony
przez nas przyrost temperatury gazu będzie wielokrotnie niniejszy, gdy\
w czasie ogrzewania się rtęci w termometrze du\
a ilość
ciepła przepłynie od gazu do ścian zbiornika.
2)
Gdy zbiornik był pusty, tłok spoczywał na dnie zbiornika.
Z doświadczeń tych wypływa wniosek, \
e gaz płynący rurociągiem oprócz swojej energii potencjalnej,
kinetycznej1) i wewnętrznej niesie w sobie jeszcze jakąś inną energię  energię, która w doświadczeniu drugim
posłu\
yła do przesunięcia tłoka do góry, a w doświadczeniu pierwszym i trzecim zamieniła się w ciepło, gdy\
nie
miała okazji do wykonania pracy.
Jest to tzw. energia przetłaczania. Energię tę nazwano tak, poniewa\
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 podwy\
szenie temperatury gazu.
Energia przetłaczania jest równa iloczynowi ciśnienia bezwzględnego i objętości czynnika
Eprzetł =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 ró\
ne 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 (d\
ul)  J.
Ciepło. Zgodnie z uprzednio przyjętym zało\
eniem 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
3
Topnienie i krzepnięcie.
Sublimacja i resublimacja.
Wrzenie I skraplanie.
Sublimacją nazywa się proces
Ciało  po osiągnięciu określonej Jeśli podczas procesu ogrzewania ciecz
bezpośredniego przechodzenia ciała ze
osiągnie określoną temperaturę
temperatury  podgrzewane przechodzi ze
stanu stałego w gazowy. Procesowi
odpowiadającą danemu ciśnieniu (krzywa
stanu stałego w ciekły, a oziębiane z
sublimacji towarzyszy pochłanianie ciepła.
2  rys. 2.4), zwaną temperaturą wrzenia,
ciekłego w stały. W pierwszym przypadku
Ciepłem sublimacji nazywamy ilość ciepła
rozpoczyna się zamiana cieczy w parę w
proces ten nazywamy topnieniem, a
niezbędną do zamiany 1 kg ciała ze stanu
całej jej masie. Tworzenie się pary w całej
odpowiednią temperaturę  temperaturą
stałego w stan pary, o temperaturze ciała
masie cieczy nazywamy wrzeniem.
topnienia; proces odwrotny nazywa się stałego, z pominięciem stanu ciekłego.
Temperatura, w której proces ten zachodzi,
Procesem odwrotnym do sublimacji jest
krzepnięciem, a temperaturę, w której on
nazywa się temperaturą wrzenia lub
resublimacja.
temperaturą nasycenia, a ciepło potrzebne
zachodzi  temperaturą krzepnięcia.
do zamiany 1 kg cieczy w parę, o
Procesowi topnienia towarzyszy pochłania-
temperaturze cieczy  ciepłem wrzenia.
nie, a procesowi krzepnięcia wydzielanie
Ze wzrostem ciśnienia temperatura
ciepła. Ilość ciepła potrzebną do zamiany 1
wrzenia podnosi się,a ciepło wrzenia
kg ciała stałego w ciecz o temperaturze
maleje. Proces odwrotny do wrzenia
ciała stałego nazywamy ciepłem topnienia,
nazywamy skraplaniem, a odpowiednią
a ciepłem krzepnięcia  ilość ciepła
temperaturę i ciepło  temperaturą
wydzielaną przez 1 kg cieczy podczas skraplania i ciepłem skraplania. Dla
danego ciśnienia temperatura wrzenia i
zamiany w ciało stałe o temperaturze
temperatura skraplania są sobie równe,
cieczy. Ciepło topnienia jest równe ciepłu
dotyczy to równie\
ciepła wrzenia i ciepła
krzepnięcia.
skraplania.
Wprowadzenie:
W pionowym cylindrze pod tłokiem znajduje się 1 kg lodu o temperaturze ni\
szej ni\
0�C (rys. 5la). Do
cylindra rozpoczynamy doprowadzać ciepło. Temperatura lodu się podnosi. Trwa to a\
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 obni\
a, gdy\
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. Nale\
y jednak zaznaczyć, \
e temperatura cieczy wzrasta wolniej ni\
wzrastała
temperatura lodu, gdy\
ciepło właściwe wody jako cieczy ma wartość przeszło dwa razy większą od ciepła
właściwego lodu. Podwy\
szanie się temperatury cieczy trwa a\
do momentu, w którym w cieczy pojawiają się
pierwsze pęcherzyki pary1) (rys. 51e). Od tego momentu, mimo doprowadzania ciepła, temperatura czynnika
zawartego w cylindrze nie zmienia się; natomiast tłok szybko przesuwa się w górę, gdy\
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.
4
Podczas procesu wrzenia czynnik zawarty w cylindrze nie jest całkiem przezroczysty, gdy\
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 póz
niej czynnik zawarty w cylindrze staje się
przezroczysty. Jest to oznaką, \
e 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 wyraz
nie, \
e prze-prowadzane pod stałym ciśnieniem procesy topnienia i wrzenia odbywają się w
stałej temperaturze. Temperaturę wrzenia nazywamy równie\
temperaturą nasycenia i oznaczamy symbolem ts.
Ciecz, która osiągnęła ju\
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 ju\
kropelek
cieczy (rys. 51g) - parą nasyconą suchą, parę zaś o temperaturze wy\
szej od temperatury nasycenia - parą
przegrzaną (rys. 51h).
Rys. 51. Izobaryczne ogrzewanie H20
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
5
Podstawy wymiany ciepła
Wymianą ciepła nazywamy proces przekazywania energii cieplnej z ciała o wy\
szej temperaturze ciału o
ni\
szej temperaturze.
W technice chłodniczej najistotniejszy jest zło\
ony proces wymiany ciepła pomiędzy czynnikami płynnymi
(ciekłym, parowym, lub gazowymi) o ró\
nej temperaturze, rozdzielonymi przegrodą (ścianką izolacyjną lub
ścianką wymiennika ciepła). Proces ten nazywamy przenikaniem ciepła.
Dla obustronnej konwekcji wyró\
nić mo\
na trzy fazy tego procesu (rys. 2.13):
1. Przejmowanie, czyli wymianę ciepła między czynnikiem płynnym o wy\
szej temperaturze a przegrodą.
2. Przewodzenie ciepła przez przegrodę.
3. Przejmowanie ciepła między przegrodą a stykającym się z nią czynnikiem płynnym o ni\
szej temperaturze.
Wymiana ciepła przez przewodzenie
Przewodzeniem ciepła nazywamy wymianę ciepła w drodze przekazywania energii ruchu molekularnego z
cząstek o wy\
szej temperaturze cząstkom o ni\
szej temperaturze. Przewodzenie ciepła następuje w kierunku
spadku temperatury i odbywać się mo\
e 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 natę\
eniem strumienia cieplnego lub w skrócie
natę\
eniem ciepła, przez przegrodę płaską o powierzchni A [m2] i grubości S [m] przy ró\
nicy temperatur "t = tp1
 tp2 [K] na powierzchniach przegrody (rys. 2.13) wynosi
gdzie:
A  współczynnik przewodności cieplnej materiału przegrody w kW/m�K.
6
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
&
Q = c �" (t1 - t )A
p1
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 powy\
sze zale\
ności otrzymuje się
lub
Wyra\
enie
nosi nazwę współczynnika przenikania ciepła. Wielkość ta określa natę\
enie strumienia cieplnego Q wyra\
onego
w kW przenikającego przez przegrodę o powierzchni 1 m2 dla ró\
nicy temperatur między ośrodkami 1 K.
Ilość ciepła Q wymieniona między czynnikami w przeponowym wymienniku ciepła o powierzchni A wyra\
a
się zale\
nością
gdzie At1  średnia logarytmiczna ró\
nica temperatur czynników wymieniających ciepło w K.
Średnią logarytmiczną ró\
nicę temperatur "t1dla wymienników ciepła o współ- i przeciwprądowym przepływie
czynników oblicza się wg wzoru
7
gdzie: "t1, "t2  ró\
nice temperatur wg oznaczeń na rysunku 2.15.
Przeciwprądowy układ jest zazwyczaj korzystniejszy od współprądowego, gdy\
dla tych samych
początkowych i końcowych temperatur czynników średnia logarytmiczna ró\
nica temperatur jest większa.
Je\
eli 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 "t1.
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 z
ródła 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 mo\
e 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 ni\
obieg idealny silnika cieplnego, mo\
na uwa\
ać
za obieg idealnego urządzenia chłodniczego i wykorzystać jako obieg porównawczy rzeczywistych obiegów
chłodniczych.
Rozwa\
my 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 sprę\
ania 1-2 czynnik chłodniczy doznaje przyrostu temperatury "T  od
temperatury dolnego z
ródła ciepła T0 do temperatury górnego z
ródła ciepła Tk. Przyrost "T odbywa się kosztem pracy
sprę\
ania l12, proporcjonalnej do pola 1-2-c-d-l (rys. 3.2a). Dalsze sprę\
anie czynnika chłodniczego zachodzi podczas
przemiany izotermicznej 2-3 kosztem pracy sprę\
ania l23 równowa\
nej polu 2-3-a-c-2. W czasie izotermicznej przemiany
2-3 czynnik chłodniczy oddaje do górnego z
ródła ciepła q23. Ciepło to jest proporcjonalne do pola 2-3-a-b-2 na wykresie
T  s (rys. 3.2b). Adiabatycznej przemianie rozprę\
ania 3-4 odpowiada praca l34, proporcjonalna do pola 3-4-b-a-3 na
rysunku 3.2a. Praca ta odbywa się kosztem spadku energii wewnętrznej czynnika rozprę\
ającego się do ciśnienia p4.
Podczas przemiany izotermicznej 4-1 następuje dalsze rozprę\
anie czynnika, a\
do ciśnienia p1 = p0, w wyniku, czego
czynnik wykonuje pracę l41 (pole 4-l-d-b-4 na rys. 3.2a) i odbiera ciepło q41 od z
ródła dolnego (pole 4-l-b-a-4 na rys.
3.2b).
Pracę obiegu Carnota l0 równą
lc= l12 + l23 + l34 - l41
przedstawia pole między krzywymi przemian na rysunku 3.2a, czyli pole 1-2-3-4-1.
Ciepło obiegu Carnota q0 równe
qc = q23 - q41 = q - q0
proporcjonalne jest do pola ograniczonego przemianami obiegu na rysunku 3.2b, tj. do pola 1-2-3-4-1. Ciepło q0 pobrane
z dolnego z
ródła ciepła przez 1 kg czynnika chłodniczego nazywa się jednostkową wydajnością chłodniczą. Zale\
ność
(3.5) mo\
na zapisać w postaci
Z zasady zachowania energii wynika, \
e praca obiegu odwracalnego lc równa jest ciepłu tego\
obiegu qc, stąd
W rezultacie zrealizowanego obiegu Carnota przekazane zostaje z dolnego do górnego z
ródła ciepła ciepło q0 kosztem
energii równowa\
nej pracy obiegu lc. Z porównania zale\
ności (3.3) i (3.7) wynika, \
e ilość potrzebnej do tego celu
energii jest równa minimum określonego równaniem 3.3, co uzasadnia twierdzenie, \
e obieg Carnota uwa\
ać mo\
na za
obieg idealny urządzenia chłodniczego, działającego przy stałych temperaturach obu z
ródeł ciepła.
Miarą jakości termodynamicznej obiegu chłodniczego jest efektywność chłodzenia � definiowana jako stosunek
jednostkowej wydajności q0 do jednostkowej pracy obiegu lob
8
q0 jednostkowa _ wydajnosc _ chlodnicza
� = =
lob jednostkowa _ praca _ obiegu
Dla obiegu Carnota współczynnik ten równa się
i osiąga największą mo\
liwie wartość dla danego zakresu temperatur Tk  T0. Współczynnik �c zale\
y jedynie od
temperatur występujących w obiegu, nie zale\
y natomiast od własności czynnika chłodniczego lub innych czynników.
Obieg Carnota  wstecz" charakteryzuje się co prawda najwy\
szym mo\
liwie współczynnikiem efektywności
chłodzenia �c w danym zakresie temperatur z
ródeł górnego i dolnego lecz obiegu takiego nie stosuje się ze względu na
techniczne trudności jego realizacji. Współczynnik �c słu\
y jedynie za kryterium porównawcze przy ocenie jakości
termodynamicznej teoretycznych obiegów chłodniczych.
SCHEMATY:
Uwzględniając powy\
sze, urządzenia chłodnicze podzielić mo\
na na:
 gazowe 2),
 parowe,
 termoelektryczne.
Rys. 3.5. Teoretyczny obieg gazowego urządzenia, chłodniczego a) w
Rys. 3.4. Schemat gazowego urządzenia chłodniczego
układzie p-v; b) w układzie T-s - pk=p3=p2 i p0=p4=p1
1  sprę\
arka; 2  chłodnica; 3  rozprę\
arka; 4  komora
chłodzona
Gaz o ciśnieniu p0 i temperaturze T0 jest zasysany przez sprę\
arkę 1 z komory chłodzonej 4 i sprę\
any adiabatycznie
(przemiana 1-2 na rysunku 3.5) do ciśnienia pk (przemiana 2-3). Dalsze obni\
enie temperatury do T
ma miejsce w
rozprę\
arce 3, gdzie gaz rozprę\
a się adiabatycznie do ciśnienia p0 panującego w komorze chłodzonej 4 (przemiana 3-4).
Schłodzony gaz odbiera w komorze 4 ciepło q0, nagrzewając się przez to izobarycznie od temperatury T4 do T1 = T0
(przemiana 4-1).
Podwójnie zakreskowane pola na rysunku 3.5b przedstawiają dodatkową pracę w obiegu w stosunku do obiegu Carnota
realizowanego w zakresie temperatur T0-Tk.
Zakres zastosowań urządzenia chłodniczego, działającego według wy\
ej 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.
9
Rys. 3.6. Schemat ideowy parowego sprę\
arkowego urządzenia
chłodniczego 1  sprę\
arka; 2  skraplacz; 3  zawór dławiący;
4  parownik
Parowanie cieczy wykorzystuje się w trzech typach parowych urządzeń chłodniczych:
 sprę\
arkowym,
 strumienicowym,
 absorpcyjnym.
Wspólnym dla wy\
ej wymienionych urządzeń chłodniczych jest sposób skraplania, rozprę\
ania (dławienia), oraz parowania
czynnika chłodniczego, odmienne natomiast jest jego sprę\
anie.
Schematy ideowe parowych urządzeń chłodniczych przedstawiono na rysunkach 3.6�3.8.
Czynnik chłodniczy w postaci pary przegrzanej (urządzenia sprę\
arkowe i strumienicowe) lub bliskiej stanowi nasycenia
(urządzenia absorpcyjne) dopływa do skraplacza 2, gdzie pod stałym ciśnieniem pk oddaje chłodziwu (wodzie lub powietrzu)
ciepło skraplania. W zaworze dławiącym 3, zwanym równie\
zaworem regulacyjnym, następuje zdławienie ciekłego
czynnika chłodniczego (połączone z jego częściowym odparowaniem) do ciśnienia wrzenia p0, wskutek czego następuje jego
oziębienie do temperatury odpowiadającej temperaturze wrzenia T0 dla ciśnienia p0. Kosztem ciepła q0, pobranego z
środowiska chłodzonego, czynnik chłodniczy podlega dalszemu odparowaniu i ewentualnie pewnemu przegrzaniu.
Przekazanie
W sprę\
arkowym urządzeniu chłodniczym słu\
y do tego celu sprę\
arka 1 (rys. 3.6). Stosowane bywają sprę\
arki
wyporowe (tłokowe lub śrubowe) i rotodynamiczne.
10
Rys. 3.9. Obieg Carnota w obszarze pary mokrej w układzie T-s
Rys. 3.10. Schemat ideowy parowego sprę\
arkowego
urządzenia chłodniczego z rozprę\
arką
Rys. 3.11. Schemat ideowy parowego sprę\
arkowego urządzenia, chłodniczego z zaworem
dławiącym
Obiegi teoretyczne jednostopniowe
W sprę\
arce, kosztem pracy sprę\
ania lspr czynnik chłodniczy doznaje adiabatycznego sprę\
enia od stanu 1 (p0,T0) do
stanu 2 (pk,Tk)  (rys. 3.9). W skraplaczu w warunkach stałej temperatury Tk i ciśnienia pk czynnik chłodniczy oddając
chłodziwu ciepło q0 + lc ulega skropleniu (przemiana 2-3) i jako ciecz jest doprowadzany do rozprę\
arki. W rozprę\
arce
ciekły czynnik rozprę\
ając się adiabatycznie (przemiana 3-4), wykonuje pracę rozprę\
ania lr kosztem energii wewnętrznej,
doznając wskutek tego spadku temperatury do T0 równej temperaturze wrzenia dla ciśnienia p0. Rozprę\
ony czynnik, w
postaci pary mokrej o stopniu suchości x4, płynie do parownika, gdzie odparowuje kosztem ciepła q0 pobranego ze
środowiska chłodzonego. Przemiana ta odbywa się przy stałym ciśnieniu p0 i stałej temperaturze T0. Z parownika czynnik
ponownie jest zasysany przez sprę\
arkę.
Bilans cieplny obiegu Carnota, w odniesieniu do 1 kg czynnika chłodniczego, przedstawia zale\
ność
lspr + qo = q + lr
Poszczególne składniki bilansu wyznacza się na podstawie ró\
nic entalpii odpowiednich stanów obiegu (por. rys. 3.9):
praca sprę\
ania lspr = i2  i4 (pole 1, 2, 3, a, 1), wydajność chłodnicza q0 = i1 - i4 (pole 2, 3, b, c, 2), praca rozprę\
ania lr = i3 -
i4 (pole 3, a, 4, 3).
Praca potrzebna do zrealizowania obiegu l0 = lc wyra\
a się wzorem
l0 = lc= lspr - lr = q - q0
a efektywność chłodzenia obiegu Carnota �c:
11
OBIEG Lindego
Rys. 3.12. Obieg Lindego mokry
Rys. 3.13. Obieg Lindego suchy
Obieg Lindego mokry.
Obieg Lindego suchy.
Praca odzyskiwana w rozprę\
arce jest niewielka w
W obiegu tym (rys. 3.13) czynnik chłodniczy odparowuje
porównaniu z pracą sprę\
ania (por. pola 3, a, 4, 3 oraz 1, 2,
całkowicie w parowniku i jako para sucha nasycona (stan 1)
3, 1 na rysunku 3.9), zwłaszcza po uwzględnieniu licznych
jest zasysany przez sprę\
arkę. Adiabatyczne sprę\
anie
strat występujących w rzeczywistej rozprę\
arce.
(przemiana 1-2) przebiega całkowicie w obszarze pary
Zastosowanie rozprę\
arki zwiększa koszt urządzenia i
przegrzanej. Na końcu sprę\
ania czynnik osiąga ciśnienie p2
komplikuje jego obsługę, przeto zastępuje się ją zaworem
równe ciśnieniu skraplania pk i temperaturę T2 wy\
szą o "T
dławiącym spełniającym równie\
funkcje regulacyjne. Na
od temperatury nasycenia Tk. W takim stanie dopływa
rysunku 3.11 pokazano schemat ideowy takiego urządzenia,
on do skraplacza, gdzie w pierwszej fazie ulega
a na rysunku 3.12 obieg teoretyczny, w układzie T  s
izobarycznemu schładzaniu do temperatury nasycenia Tk
realizowany przez ten układ. W stosunku do uprzednio
(przemiana 2-2'), a następnie izobaryczno-izotermicznemu
opisanego układu rozprę\
anie czynnika chłodniczego
skraplaniu (przemiana 2' - 3). Efektywność chłodzenia e
następuje przez dławienie izentalpowe w zaworze
suchego obiegu Lindego jest teoretycznie mniejsza ni\

dławiącym. Tak otrzymany obieg nosi nazwę mokrego
analogicznego obiegu mokrego. Tłumaczy się to tym, \
e
obiegu Lindego (rys. 3.12). Zastąpienie rozprę\
arki
obieg suchy w większym stopniu ni\
obieg mokry ró\
ni się
zaworem dławiącym powoduje zmniejszenie wydajności
od obiegu Carnota, dla którego efektywność ta jest
chłodniczej o Aq0 (pole 4, 4', c, b, 4) i wzrost pracy obiegu o
największa. Odstępstwo od obiegu Carnota spowodowane
pracę rozprę\
ania lr (pole 3, 4, a, 3).
jest tym, \
e w obszarze pary przegrzanej izotermy nie
Czynnik nie wykonawszy pracy rozprę\
ania lr jest
przebiegają zgodnie z izobarami, wskutek czego temperatura
zasobniejszy w energię, a zatem pobierze o taką samą ilość
T2 czynnika sprę\
onego do ciśnienia pk osiąga o "T wy\
szą
mniej ciepła w parowniku, stąd:
wartość ni\
odpowiadająca ciśnieniu pk temperatura
"q0 = lr
nasycenia Tk. Analizując ten problem na wykresie T  s
Efektywność chłodzenia � obiegu Lindego wynosi
widzimy, \
e przyrost wydajności chłodniczej o Aq0 (pole 1',
1, e, d, 1') wymaga przyrostu pracy o "l0 (pole 1, 2, 2', 1', 1),
która  w porównaniu z obiegiem mokrym  jest większa o
pracę równowa\
ną polu (2", 2, 2', 2"). Mimo i\
teoretycznie
i jest mniejsza ni\
dla obiegu Carnota, która dla tego samego
obieg mokry jest na ogół sprawniejszy od takiego samego
zakresu temperatury wynosiłaby
obiegu suchego, w powszechnym stosowaniu są wyłącznie
urządzenia chłodnicze pracujące według obiegu suchego, a
to z powodu jego zalet technicznych i eksploatacyjnych oraz
Miarą strat obiegu chłodniczego, odniesionych do obiegu
ze względu na większą wartość rzeczywistej efektywności
chłodniczego Carnota, jest współczynnik strat � definiowany
chłodzenia obiegu suchego w porównaniu z obiegiem
jako
mokrym. W aspekcie energetycznym przewaga obiegu
suchego polega na tym, \
e straty ilościowe sprę\
arek są
znacznie większe, przy zasysaniu par mokrych ni\
przy
zasysaniu par suchych. Decydującym jednak\
e są tutaj
względy ruchowe. W układzie realizującym obieg mokry
sprę\
arka zasysa parę mokrą czynnika (mieszaninę pary
suchej nasyconej i cieczy), której stopień suchości wzrasta
podczas sprę\
ania od x1 do x2 (por. rys. 3.12).
12
Obieg z dochładzaniem.
W celu zwiększenia efektywności chłodzenia obiegu
stosuje się dochładzanie skroplonego czynnika.
Dochładzaniem nazywa się obni\
enie temperatury
ciekłego czynnika poni\
ej temperatury skraplania.
Dochładzanie wpływa na zwiększenie wydajności
chłodniczej q0, bez zwiększenia pracy obiegu.
Czynnik chłodniczy mo\
e być dochładzany w
skraplaczu lub w oddzielnym wymienniku ciepła zwanym
dochładzaczem.
Dochładzanie czynnika przebiega przy stałym
ciśnieniu pk (krzywa 3-3')4. Wielkość przechłodzenia "Td
zale\
y od ilości i temperatury chłodziwa oraz
technicznych warunków dochładzania (skraplacz,
dochładzacz).
Po dochłodzeniu do temperatury Ti ciekły czynnik
rozprę\
a 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 "q0 (pole 4', 4, b, a, 4'). Przyrost wydajności
chłodniczej "q0 wynosi
"q0 = i4 - i4'
Jak widać na rysunku 3.14 korzyści z dochładzania są
tym większe, im ni\
szą uzyska się temperaturę Td
czynnika chłodniczego przed zaworem dławiącym.
4
Izobary o obszarze cieczy, w zakresie temperatury krytycznej Rys. 3.14. Obieg suchy z dochładzaniem czynnika chłodniczego
przebiegają bardzo blisko lewej krzywej granicznej i z tego
względu mo\
na przyjąć, \
e się z nią pokrywają.
Obieg chłodniczy z regeneracją
Rys. 3.16. Obieg suchy z regeneracją.
Rys. 3.15. Schemat parowego sprę\
arkowego urządzenia
chłodniczego z regeneracją (dochladzaniem i przegrzaniem)
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
obni\
enie temperatury ciekłego czynnika poni\
ej temperatury skraplania i podwy\
szenie temperatury pary powy\
ej
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 p0 i temperaturze T0 (stan 1') chłodzi w regeneratorze ciekły czynnik,
13
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 "Tp, natomiast ciecz  spadku o "Td.
W warunkach zerowych strat cieplnych w regeneratorze i równym natę\
eniu przepływu cieczy i pary przez wymiennik
regeneracyjny ich przyrosty tempera-tury, a tak\
e i stany czynnika na wylocie z regeneratora, określić mo\
na z bilansu
cieplnego regeneratora
c'"Td = cp"Tp
lub
c'(T3-T3') = cp(T1-T1')
gdzie:
c'  ciepło właściwe cieczy czynnika,
cp  ciepło właściwe pary czynnika.
Poniewa\
c' > cp, zatem i przyrost temperatury "Tp pary będzie większy ani\
eli spadek temperatury "Td cieczy.
Zastosowanie regeneratora zwiększa wydajność chłodniczą urządzenia o
"qo=i3  i3 =i4  i4
(pole 4', 4, b, a, 4') przy jednoczesnym zwiększeniu pracy obiegu o
"l0=i2  i2  (i1  i1 )
(pole 1, 2, 2', 1', 1).
W tych warunkach efektywność chłodzenia obiegu z regeneracją e', mo\
e być większa lub mniejsza od efektywności
chłodzenia obiegu suchego �. Decydują o tym właściwości zastosowanego czynnika chłodniczego, co ilustruje rysunek 3.17.
Widać na nim, \
e 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 powy\
sze dotyczyły obiegów teoretycznych), zwłaszcza wpływ
obecności oleju smarowego w czynniku chłodniczym, w praktyce stosuje się tak\
e obiegi regeneracyjne w urządzeniach
chłodniczych z zastosowaniem freonu 22.
W przypadku stosowania czynników chłodniczych rozpuszczalnych w oleju smarowym, do których nale\
ą 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 sprę\
arki i jego porywanie
do instalacji. Czynnik pozbawiony oleju ma wy\
szą jednostkową wydajność chłodniczą ni\
roztwór: czynnik-olej. Korzyścią
dodatkową wydzielania się oleju w sprę\
arce są lepsze warunki smarowania par ruchowych sprę\
arki.
Rys. 3.17. Wpływ regeneracji na współczynnik efektywności chłodzenia.
Wykres dla. T0 = 258,3 K (-15�C), Tk = 303,3 K (30�C) i Td = 298 K (25�C)
14
Układy dwustopniowe
Za granicę maksymalnego sprę\
u jednostopniowego przyjmuje się pk/po < 7.
Przy stosunkach ciśnień pk/po powy\
ej 7 sprę\
anie jednostopniowe staje się nieopłacalne z powodu nadmiernych spadków
sprawności i wydajności chłodniczej. Ponadto wraz ze wzrostem stosunku pk/porośnie temperatura czynnika na końcu
sprę\
ania. Mo\
e ona osiągnąć wartość powodującą obni\
enie, a nawet utratę własności smarowych oleju i w konsekwencji
trudności ruchowe sprę\
arki. Równie\
stopień sprę\
ania A maleje znacznie wraz ze wzrostem pk/po, co równoznaczne jest ze
&
spadkiem objętościowego natę\
enia przepływuV .
Z tych względów, w przypadku wymaganych du\
ych stosunków sprę\
ania pt/po stosuje się sprę\
anie wielostopniowe.
W urządzeniach chłodniczych ze sprę\
aniem dwu- lub wielostopniowym uzyskać mo\
na wiele ró\
nych obiegów. Na
przykładzie urządzenia dwustopniowego opisane zostaną zasady działania dwóch obiegów najczęściej stosowanych.
Obieg chłodniczy z dwustopniowym sprę\
aniem i
jednostopniowym rozprę\
aniem pokazano na rysunku
3.19, a schemat ideowy urządzenia chłodniczego
realizujący powy\
szy obieg na rysunku 3.20.
Sprę\
arka pierwszego stopnia 1 zasysa parę o
parametrach stanu 1 (parę suchą nasyconą) i sprę\
a ją do
ciśnienia międzystopniowego pm (stan 2). Ciśnienie
międzystopniowe pm wyznacza się z warunku
najmniejszej pracy sprę\
ania. Warunek ten jest spełniony
jeśli stosunki ciśnień w obu stopniach są sobie równe, to
znaczy, gdy
pm pk
=
po pm
pm = po pk
W chłodnicy międzystopniowej 2 podczas
izobarycznej przemiany 2-3 następuje odprowadzenie
ciepła w ilości
q23=i2  i3
Chłodziwem mo\
e być woda lub niewielkie ilości
rozprę\
onego do ciśnienia pm (stan 6') czynnika
chłodniczego wtryskiwanego do chłodnicy
międzystopniowej 2. Sprę\
arka drugiego stopnia 3 sprę\
a
czynnik chłodniczy do stanu 4.
Podczas jednostopniowego sprę\
ania do ciśnienia pk
stan czynnika określony byłby parametrami punktu 2'. Na
wykresie 3.19a widzimy, \
e temperatura stanu 2' byłaby o
"T wy\
sza od temperatury stanu 4, a ponadto, \
e praca
sprę\
ania dwustopniowego jest mniejsza o pole 3, 2, 2', 4,
3 od pracy sprę\
ania jednostopniowego (przy zało\
eniu
równości masowych strumieni czynnika chłodniczego w
& &
obu stopniach sprę\
ania  mI = mII ). Dla przypadku
& &
ogólnego, tj. gdy mI `" mII praca sprę\
ania
Rys. 3.20. Schemat ideowy parowego sprę\
arkowego urządzenia
jednostopniowego lI jest tak\
e większa od pracy sprę\
ania
chiodniczego z dwustopniowym sprę\
aniem i jednostopniowym
dwu-stopniowego lII.
rozprę\
aniem
Czynnik o parametrach stanu 4 dopływa do skraplacza i
1  sprę\
arka pierwszego stopnia; 2  chłodnica międzystopniowa;
po izobarycznym oddaniu ciepła przegrzania i skraplania
3  sprę\
arka drugiego stopnia; 4  skraplacz; 5  zawór
(oraz niekiedy pewnego przechłodzenia) opuszcza go jako dławiący; 6  parownik; 7  zawór dławiący
ciecz o parametrach stanu 5. W urządzeniach, których
chłodnica międzystopniowa jest chłodzona wodą, czynnik
po rozprę\
eniu się w zaworze dławiącym 5 do ciśnienia
parowania p0 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
rozprę\
a się w zaworze dławiącym 7 do stanu 6'
określonego parametrami: Tm ;,pm ; x6 ; po czym jest
wtryskiwana do chłodnicy międzystopniowej, gdzie
odparowuje kosztem ciepła q23  ciepła chłodzenia
międzystopniowego.
15
Rys. 3.19. Obieg suchy z dwustopniowym sprę\
aniem i chłodzeniem międzystopniowym:
a) w układzie T-s; b) w układzie log p-i
Obieg z dwustopniowym sprę\
aniem i
dwustopniowym rozprę\
aniem pokazano na rysunku
3.21, a ideowy schemat układu dla realizacji takiego
obiegu na rysunku 3.22.
Zastosowanie wielostopniowego rozprę\
ania
umo\
liwia międzystopniowe odsysanie pary powstającej
podczas rozprę\
ania czynnika chłodniczego w zaworze
dławiącym. Wynikające z tego korzyści podano w
poni\
szym 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 sprę\
oną w sprę\
arce pierwszego stopnia,
& &
odbierając jej ciepło przegrzania q w ilości mI (i2 
pI
O
i3) 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 sprę\
arkę
drugiego stopnia 3. Korzyści stąd płynące (oprócz
korzyści wynikających z chłodzenia międzystopniowego)
&
powodowane są tym, \
e para w ilości "m jest sprę\
ana
od ciśnienie pm do pk, a nie od ciśnienia p0 do pk, jak to
miałoby miejsce w przypadku rozprę\
ania
jednostopniowego. Zmniejszenie pracy sprę\
ania z tego
&
powodu wynosi "L = "m (i2  13).
Zasadniczą jednak korzyścią jest zmniejszenie stopnia
suchości czynnika chłodniczego doprowadzanego do
parownika i wynikający stąd wzrost wydajno-ści
Rys. 3.22. Schemat ideowy parowego sprę\
arkowego urządzenia
chłodniczej o "q0 (rys. 3.21a). Czynnik chłodniczy o
chłodniczego z dwustopniowym rozprę\
aniem
parametrach stanu 7 (ciecz) po rozprę\
eniu się w zaworze
1  sprę\
arka pierwszego stopnia; 2  chłodnica międzystopniowa; 3
dławiący pierwszego stopnia 6 do stanu 8 ma stopień
 sprę\
arka drugiego stopnia; 4  skraplacz; 5  zawór dławiący
suchości x8 mniejszy od stopnia suchości x9, jaki miałby
drugiego stopnia; 6  zawór dławiący pierwszego stopnia; 7 
po rozprę\
eniu jednostopniowym do tego samego
parownik
ciśnienia p0.
16
Rys. 3.21. Obieg suchy z dwustopniowym sprę\
aniem i rozprę\
aniem: a) w układzie T-s; b) w układzie log p-i
Schematy dwustopniowych urządzeń chłodniczych
17
Obiegi dwustopniowych urządzeń chłodniczych do schematów (wcześniejszych)
WYPOSAśENIE UKA
ADU CHA
ODNICZEGO
Rys. 6.39. Wyposa\
enie sprę\
arki w osprzęt pomiarowy, sterujący i zabezpieczający (sprę\
arka 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 ró\
nicowy; 12  grzałka elektryczna; 13  chłodnica oleju; 15
 sprę\
yna zaworu ssąco-tłocznego; 16  zawór ręcznie otwierany; 17  za-wory elektromagnetyczne mechanizmu odcią\
enia i
regulacji wydajności sprę\
arki; 18  zawór odpowietrzający
Automatyczny zawór rozprę\
ny
Budowa i opis działania. Na rysunku 12.1 pokazano schemat automatycznego zaworu rozprę\
nego wyposa\
onego w
płaską membranę 2. Zawory te bywają równie\
budowane z membraną mieszkową, co nie zmienia istoty ich działania. Na
membranę 2 stale działa z jednej strony nacisk sprę\
yny 1 oraz ciśnienie atmosferyczne. Na drugą stronę membrany, gdy
zawór jest otwarty,
Rysunek 12. Schemat automatycznego zaworu rozprę\
nego
18
działa ciśnienie panujące w parowniku oraz sprę\
yna 6. Gdy sprę\
arka zostaje uruchomiona, wówczas ciśnienie w parowniku
spadnie na skutek odsysania, a tym samym spadnie ono równie\
w komorze automatycznego zaworu rozprę\
nego połączonej
z parownikiem. Pod wpływem nacisku sprę\
yny 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 mo\
na tak
wyregulować nacisk na iglicę 5, \
e ilość czynnika przepływającego przez dyszę będzie się równała ilości czynnika
zasysanego przez sprę\
arkę. 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, umo\
liwiając sprę\
ynie głębsze wprowadzenie iglicy do
otworu dyszy 4. W ten sposób zmniejszyłby się otwór przepływu. Wydajność dyszy zmaleje, a zatem ciśnienie w parowniku
ulegnie obni\
eniu. 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 rozprę\
ny utrzymuje, zatem stałe ciśnienie parowania, a
zatem i stałą temperaturę parowania.
Zmiany temperatury w parowniku. Przykład przebiegu pracy automatycznego zaworu rozprę\
nego 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 sprę\
arka 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 rozprę\
nego
spadnie na tyle, \
e sprę\
yna i ciśnienie atmosferyczne zdolne są przesunąć iglicę i otworzyć zawór, następuje wtrysk
czynnika w punkcie B. Od tej chwili utrzymuje się stała temperatura, a\
do punktu C, w którym sprę\
arka została wyłączona.
Ciepło napływa nadal do parownika, a powstająca para nie jest ju\
odsysana, wskutek czego następuje w nim wzrost
ciśnienia i temperatury. Pod wpływem wzrostu ciśnienia automatyczny zawór rozprę\
ny zamyka się i pozostaje zamknięty,
a\
do ponownego uruchomienia sprę\
arki. Wzrost temperatury w parowniku w czasie postoju sprę\
arki przebiega według
odcinka CA1. W punkcie A1 następuje ponowne uruchomienie sprę\
arki. Cykl się powtarza.
Wpływ obcią\
enia cieplnego na pracę automatycznego zaworu rozprę\
nego. Praca zaworu przy małym obcią\
eniu
cieplnym przebiega następująco. Po uruchomieniu sprę\
arki parownik jest ciepły, co powoduje, \
e 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 ju\
do zimnego przewodu, wobec czego nie będą tak szybko wyparowywały, jak
początkowe. Ostatnia kropla czynnika zdą\
y więc przed wyparowaniem odbyć dłu\
szą drogę ni\
ostatnia kropla na początku
pracy sprę\
arki. W miarę trwania pracy przewód parownika ochładza się coraz bardziej w kierunku sprę\
arki. Ciecz ma
mo\
ność docierania coraz to dalej od automatycznego zaworu rozprę\
nego. Daje to się łatwo zaobserwować po oszronieniu
przesuwającym się stopniowo w kierunku sprę\
arki. To przesuwanie się nieodparowanych kropel cieczy trwałoby
Rysunek 12.3. Zjawiska zachodzące na początku pracy automatycznego zaworu rozprę\
nego
nieprzerwanie, a\
do ich zassania przez sprę\
arkę. Mogłoby to spowodować uszkodzenie sprę\
arki, 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, nale\
y zatrzymać sprę\
arkę. Do tego celu
słu\
y automatyczny parownikowy regulator temperatury (termostat) (patrz p. 12.3), który zadziała, gdy temperatura końca
rury zmaleje do temperatury, na jaką został ten regulator nastawiony.
19
Praca zaworu przy du\
ym obcią\
eniu cieplnym. Praca ta charakteryzuje się odparowywaniem kropel cieczy, zanim
osiągnęła koniec parownika. Wynika stąd, \
e część parownika, do której nie docierają krople czynnika, nie bierze udziału w
chłodzeniu komory. Jest więc nie wykorzystana, a właśnie przy du\
ym napływie ciepła parownik powinien pochłaniać ciepło
całą swą powierzchnią. Nale\
y więc stwierdzić, \
e automatyczny zawór rozprę\
ny nie przystosowuje dopływu czynnika do
obcią\
enia.
Dobór temperatury parowania. W danym urządzeniu chłodniczym ustawia się zawór na taką temperaturę parowania,
aby \
ądana temperatura, np. komory, została osiągnięta, gdy szron dojdzie do końca parownika. W tym czasie powinno
nastąpić wyłączenie sprę\
arki przez parownikowy regulator temperatury (termostat).
Zastosowanie. Automatyczny zawór rozprę\
ny mo\
e być stosowany w urządzeniach odznaczających się mało zmiennym
obcią\
eniem cieplnym i mających tylko jeden parownik. Automatyczne zawory rozprę\
ne są coraz rzadziej stosowane.
Zostały prawie całkowicie wyparte przez termostatyczne zawory rozprę\
ne. FACH w Cieszynie produkuje automatyczne
zawory rozprę\
ne typu PZ. W przypadku uszkodzenia rurki kapilarnej zamiast \
mudnego dobierania rurki o tych samych
właściwościach mo\
na zastosować automatyczny zawór rozprę\
ny. Trzeba jednak pamiętać o tym, \
e silniki elektryczne w
urządzeniach chłodniczych z rurką kapilarną nie mają du\
ego momentu rozruchowego, gdy\
dobierano je do lekkiego
rozruchu, wynikającego z wyrównania ciśnień po stronie ssawnej i tłocznej przez rurkę kapilarną w czasie postoju sprę\
arki.
Aby więc nie przecią\
ać silnika, trzeba w automatycznym zaworze rozprę\
nym zało\
yć małą podkładkę nie dopuszczającą
do całkowitego zamknięcia zaworu lub zastosować zawór rozprę\
ny z upustem.
Wpływ napełnienia. Zbyt du\
e napełnienie urządzenia chłodniczego nie ma wpływu na pracę automatycznego zaworu
rozprę\
nego. Przy zbyt małym napełnieniu para o wysokim ciśnieniu mo\
e się przedostawać ze zbiornika cieczy do
parownika.
Instalowanie. Automatyczny zawór rozprę\
ny zamontowuje się zawsze
łącznie z parownikowym regulatorem temperatury (termostatem) wyłączającym silnik sprę\
arki w chwili, gdy czujnik
regulatora zamocowany u wylotu z parownika nada impuls pod wpływem obni\
enia temperatury tego wylotu.
Tablica 12.1. Nieprawidłowe działanie i uszkodzenia automatycznego zaworu rozprę\
nego
Objawy Przyczyny Sposób usunięcia
Zbyt małe zanieczyszczony filtr w zaworze i siatkę filtru przemyć alkoholem,
ciśnienie wskutek tego niedostateczny oczyścić całe urządzenie przez
ssania dopływ czynnika zało\
enie du\
ego filtru o drobnych
oczkach
za mały automatyczny zawór wymienić zawór na inny właściwej
rozprę\
ny wielkości
zawór jest przeznaczony do wymienić zawór na właściwy
innego czynnika
powierzchnia przepływu w dyszy zawór rozebrać i oczyścić; w razie
została zmniejszona przez zanie- stwierdzenia wilgoci nale\
y zało\
yć
czyszczenie lub przez odwadniacz lub wymienić wkład
zamarzniętą wodę odwadniacza
Zbyt du\
e korozja iglicy i gniazda powoduje nale\
y zawór wymienić
ciśnienie nieszczelność zaworu
ssania
iglica zamarzła w poło\
eniu nie nagrzewać zaworu lampą
otwartym lutowniczą; nie uderzać zaworu
młotkiem, zawór wymontować i
wysuszyć; zało\
yć odwadniacz
Nieczułość wilgoć zawarta w powietrzu za- zawór wymontować i wysuszyć;
zaworu na marzła na mieszku lub na mo\
na wprowadzić 2 do 3 cm3
zmiany membranie po stronie działania gliceryny lub nie zamarzającego
ciśnienia ciśnienia atmosferycznego 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 rozprę\
ny utrzymuje stałe ciśnienie, a zatem regulator ciśnienia, który działa pod wpływem zmiany
ciśnienia, nie otrzymywałby \
adnych impulsów. Przy ustalaniu przyczyny niedomagania automatycznego zaworu
rozprę\
nego mo\
e być pomocna tabl. 12.1.
Termostatyczny zawór rozprę\
ny
Budowa. Termostatyczny zawór rozprę\
ny ma budowę bardzo zbli\
oną do budowy automatycznego zaworu rozprę\
nego
(rys. 12.4). Bywa on wyposa\
ony w membranę płaską lub mieszkową, na którą po jednej stronie działa ciśnienie parowania
oraz nacisk sprę\
yny, tak jak w automatycznym zaworze rozprę\
nym. 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). Ju\
podczas przepływu przez dyszę zaworu część
cieczy odparowuje, obni\
ając temperaturę reszty cieczy.
20
Rysunek 12.5. Termostatyczny zawór rozprę\
ny typu T2 firmy
Danfoss (dzięki uprzejmości firmy Danfoss);
Rysunek 12.4. Schemat termostatycznego zaworu rozprę\
nego; 1 -
1 - element termostatyczny (membrana), 2 - sprę\
yna, 3 - wymienna
membrana płaska, 2 - popychacz, 3 - dysza, 4 - iglica, 5 - sprę\
yna,
dysza, 4 - iglica
6 - śruba regulująca, 7 - czujnik, 8 - rurka włoskowatą (kapilara)
Na całej drodze przepływu przez parownik, a\
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 ju\
więc temperatura wy\
sza, 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 ró\
nicy 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 sprę\
ynę. Jeśli sprę\
yna była wyregulowana na takie obcią\
enie, to powrót do stanu podanego na rys. 12.6 przebiega
następująco. Je\
eli 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 ju\
do miejsca poło\
onego bardziej w
lewo. Powstająca para będzie się przegrzewać na dłu\
szej drodze, a więc w miejscu zamocowania czujnika temperatura
będzie wy\
sza ni\
- 8 �C. Ciśnienie w czujniku staje się wy\
sze i przesunie membranę oraz iglicę w dół, dopuszczając więcej
czynnika, dzięki czemu skrajna kropla dobiegnie w parowniku do punktu poło\
onego znów bardziej w prawo.
Opisany przebieg parowania powtarza się. Temperatura czujnika oscyluje zatem między -4 i - 8 �C, co mo\
na 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 ró\
nica 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.
21
Rysunek 12.7. Poło\
enia linijki z naniesionymi temperaturami przedstawiają zmiany rozkładu temperatur w parowniku
Po zatrzymaniu sprę\
arki, je\
eli czujnik nie nagrzewa się szybciej ni\
parownik, następuje wzrost ciśnienia w parowniku i na
skutek tego zamknięcie zaworu termostatycznego, trwające przez cały czas postoju sprę\
arki. Ma to du\
e znaczenie, gdy\

zabezpiecza przed napełnieniem parownika ciekłym czynnikiem podczas postoju, co jest niebezpieczne w chwili
uruchomienia, gdy\
grozi uderzeniem cieczy w cylindrze sprę\
arki.
Przegrzanie. Termostatyczny zawór rozprę\
ny jest sterowany przez dwie temperatury: temperaturę na początku
parownika równą temperaturze parowania i temperaturę u wylotu z parownika równą temperaturze przegrzania pary.
Ró\
nica temperatur przegrzania pary i parowania nazywa się przegrzaniem. W wyniku tego przegrzania para opuszcza
parownik, mając temperaturę wy\
szą ni\
temperatura nasycenia, a więc do sprę\
arki płynie para nie zawierająca kropel
cieczy. Przegrzanie musi być na tyle du\
e, aby mieć pewność, \
e sprę\
arka nie zassie kropel cieczy, a na tyle małe, aby
wykorzystać całą powierzchnię parownika do odbioru ciepła. Praktyka wykazała, \
e dobre wyniki daje przegrzanie 2 � 8 K.
Przy zbyt małym przegrzaniu mo\
e wystąpić przepełnienie parownika, natomiast przy zbyt du\
ym - niedostateczne
napełnienie.
PRZYKA
AD 12.1. Ile wynosi przegrzanie, je\
eli temperatura w parowniku jest
równa - 6 �C, a temperatura przewodu w miejscu zamocowania czujnika wynosi
+ 2�C?
Rozwiązanie. +2 - ( -6) = 8K
Przegrzanie mo\
na 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 nale\
y zmierzyć to ciśnienie,
2) odczytać ciśnienie na zaworze ssącym sprę\
arki i dodać oszacowany spadek ciśnienia między miejscem
przymocowania czujnika a zaworem ssącym sprę\
arki - 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 słu\
y śruba 6 (rys. 12.4). Nie nale\
y
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 wyposa\
ają z
tego powodu swych zaworów w śruby regulacyjne. Nale\
y zawsze bardzo starannie ustalić przyczynę niewłaściwej pracy
urządzenia chłodniczego i dopiero gdy zachodzi niewątpliwa konieczność zmiany przegrzania, mo\
na przystąpić do
czynności regulacyjnych.
Regulacja śrubą jest bardzo czuła. Trzeba ją przeprowadzać stopniowo, za ka\
dym razem o 1/4 obrotu, wyczekując, a\

urządzenie osiągnie równowagę cieplną. Czas osiągnięcia równowagi cieplnej jest ró\
ny i mo\
e trwać nawet pół godziny.
Obróceniu śruby o 1/2 obrotu odpowiada zmiana przegrzania o 1�2K, zale\
nie od typu zaworu. Dla przedstawionego typu
zaworu na rys. 12.8 cały obrót odpowiada 2 K. Przed przystąpieniem do regulacji nale\
y sprawdzić, w jakim kierunku nale\
y
obracać śrubę regulacyjną, gdy\
jest on ró\
ny w ró\
nych zaworach. Gdyby wyregulować zawór na bardzo du\
e przegrzanie,
wkręcając śrubę maksymalnie, wówczas powierzchnia parównika nie byłaby wykorzystana. Parownik jest bowiem wewnątrz
zwil\
any 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, \
e w przypadku raptownego odparowania -
wskutek wzrostu obcią\
enia cieplnego - do sprę\
arki nie dostanie się ciekły czynnik. Mo\
liwe to jest przy regulacji jak na
rys. 12.9c, gdy przegrzanie równa się zeru, poniewa\
cała powierzchnia parownika została wykorzystana na odparowywanie.
Rozkład temperatury w przypadku prawidłowego przegrzania pokazano na rys. 12.9b.
22
Rysunek 12.8. Regulacja przegrzania termostatycznego zaworu rozprę\
nego
(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 przybli\
ania się do sprę\
arki temperatura wzrasta na skutek dopływu ciepła do przewodu z otoczenia. Dlatego
przegrzana para czynnika chłodniczego początkowo ma temperaturę ni\
szą, a póz
niej wy\
szą ni\
0 �C. Jeśli temperatura
zmierzona przy sprę\
arce wyniesie np. -2 �C, to ró\
nica 2 - (- 6) = 8K nazywa się przegrzaniem w przewodzie ssawnym.
Przegrzania w przewodzie ssawnym nie nale\
y mylić z przegrzaniem w zaworze, które na rys. 12.6 wynosiło 7 K i jest
nastawiane za pomocą śruby regulacyjnej. Temperaturę przy sprę\
arce nale\
y mierzyć termometrem o czujniku ściśle
przylegającym do przewodu i dobrze izolowanym w celu uniknięcia oddziaływania otoczenia. Nie mo\
na do tego pomiaru
u\
ywać manometru, gdy\
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 ró\
nych
przegrzaniach uzyskanych
przez zmianę nastawienia śruby
regulacyjnej: a) przegrzanie
Rozkład temperatury w parowniku. Rozkład
zbyt du\
e (11 K), b) przegrzanie
temperatury w parowniku przykładowo przedstawiono na
prawidłowe (7 K), c) bez
rys. 12.9. Temperatura w parowniku zmienia się ze zmianą
przegrzania
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 odró\
nieniu od automatycznego zaworu rozprę\
nego,
zawór termostatyczny nie utrzymuje stałej temperatury
parowania podczas pracy urządzenia, co przedstawiono na
rys. 12.10. Zawór termostatyczny słu\
y 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.
23
Uruchamianie nowego urządzenia chłodniczego wyposa\
onego w termostatyczny zawór rozprę\
ny. Temperatura
parowania zale\
y od ciśnienia w parowniku, a ciśnienie z kolei - od wielkości sprę\
arki. Je\
eli więc przy uruchamianiu
nowego urządzenia stwierdzi się, \
e zawór termostatyczny został wyregulowany prawidłowo, o czym świadczy pokrycie
szronem parownika a\
do czujnika, a temperatura parowania nie jest taka, jaka powinna być według projektu danego
urządzenia, to znaczy, \
e wielkość parownika została z
le dobrana. Regulowanie przegrzania nie zmieni temperatury
parowania.
Je\
eli temperatura parowania jest wy\
sza ni\
podano w obliczeniach, świadczy to, \
e parownik jest za du\
y lub sprę\
arka
za mała, a gdy temperatura parowania jest ni\
sza- \
e parownik jest za mały lub sprę\
arka za du\
a. Niekiedy konstrukcja
parownika pozwala na zmniejszenie w razie potrzeby powierzchni czynnej parownika przez przesunięcie czujnika w stronę
zaworu, dzięki czemu uzyskuje się większą ró\
nicę temperatur między parownikiem a otoczeniem oraz zwiększenie
obcią\
enia silnika.
Termostatyczny zawór rozprę\
ny z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia
Przepływowi czynnika przez parownik przeciwstawia się opór tarcia o ścianki, pokonywany kosztem spadku ciśnienia. W
krótkich parownikach, przy małych obcią\
eniach cieplnych, gdy ilość powstającej pary jest stosunkowo niewielka, spadek
ciśnienia nie występuje lub jest tak niewielki, \
e praktycznie nie wpływa na pracę zaworu termostatycznego. Natomiast przy
długich parownikach, gdy występują du\
e obcią\
enia cieplne, ilość powstającej pary i prędkość jej przepływu są du\
e.
Wobec tego spadek ciśnienia na drodze przepływu przez parownik mo\
e być znaczny. W tych przypadkach przy końcu
parownika ciśnienie i temperatura będą znacznie ni\
sze, ni\
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 dłu\
szej drodze przepływu ogrzała się od -17 do - 6 �C. Du\
a część
parownika nie byłaby zatem wykorzystana do wymiany ciepła, mimo \
e wobec du\
ego obcią\
enia potrzebna jest du\
a
czynna powierzchnia parownika. Niedogodności tej uniknięto dzięki zaworom termostatycznym wyposa\
onym w zewnętrzne
wyrównanie ciśnienia. Zawory te, których schemat pokazany jest na rys. 12.11, ró\
nią się od zwykłych zaworów
termostatycznych tym, \
e pod membranę doprowadza się ciśnienie panujące przy czujniku, a więc ni\
sze ni\
panujące na
początku parownika.
Rysunek 12.11. Schemat termostatycznego zaworu rozprę\
nego z zewnętrznym
wyrównaniem ciśnienia; 1 - membrana płaska lub mieszkowa, 2 - popychacz, 3 - dysza, 4
- iglica, 5 - sprę\
yna, 6 - śruba regulująca, 7 - czujnik, 8 - rurka kapilarna, 9 - ścianka
działowa, 10 - dławniczka
Wskutek tego dla wywołania nad membraną ciśnienia równowa\
nego nie trzeba uzyskiwać du\
ego przegrzania. Powierzchnia parownika
mo\
e być dobrze wykorzystana na parowanie czynnika. Termostatyczny zawór rozprę\
ny z zewnętrznym wyrównaniem ciśnienia typu
TE5 firmy Danfoss pokazano na rys. 12.12.
Rysunek 12.12. Termostatyczny zawór rozprę\
ny 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)
24
Zamocowanie czujnika termostatycznego zaworu rozprę\
nego
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. Nale\
y 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 równie\
zamocowanie czujnika pod rurą wylotową z
parownika, w miejscu utworzenia zagłębienia.
Rysunek 12.14. Sposób zamocowania czujnika termostatycznego zaworu rozprę\
nego na rurze poziomej
(dzięki uprzejmości firmy Danfoss)
W celu zwiększenia powierzchni styku niektóre wytwórnie wytłaczają w płaszczu czujnika rowek biegnący podłu\
nie.
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 zale\
ności od średnicy rury ssawnej nale\
y miejsce zamocowania czujnika przesuwać na średnicy
rury zgodnie z rys. 12.14. W przypadku braku poziomego odcinka w ostateczności mo\
na 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 wią\
e się z silnymi zakłóceniami w działaniu zaworu.
Rysunek 12.15. Prawidłowe i nieprawidłowe zamocowanie czujnika
termostatycznego zaworu rozprę\
nego firmy Danfoss: a) właściwe, b)
niezalecane, c) niewłaściwe
Przy poziomym zamocowaniu czujnika nale\
y pamiętać o tym, aby w rurze ssawnej zostało utworzone małe zagłębienie, w
którym podczas postoju osiadają krople czynnika i oleju. Po uruchomieniu sprę\
arki są one natychmiast porywane przez
sprę\
arkę. Gdyby nie utworzono zagłębienia, wówczas po zatrzymaniu urządzenia chłodniczego nieodparowane cząstki
cieczy zbierałyby się na całej długości dolnej gałęzi parownika, a po uruchomieniu sprę\
arki zaczęłyby odparowywać,
obni\
ając temperaturę czujnika. Powodowałoby to zamknięcie zaworu, a zatem nadmierne obni\
enie ciśnienia na stronie
ssawnej. Czujnik nie powinien być umieszczony zbyt blisko agregatu, poniewa\
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, \
e w razie przecieków ciekłego czynnika do przewodu wyrównawczego czujnik nie będzie
ochładzany i nie wywoła nieprawidłowego zadziałania zaworu (rys. 12.13c).
25
Zamocowanie czujnika na parowniku zanurzonym. Czujnik zaworu zasilającego parownik solankowy mo\
e być
zamocowany albo pod solanką, albo te\
nad nią. Zamocowanie czujnika pod solanką musi się znajdować poni\
ej najni\
szego
przewidywanego poziomu solanki (rys. 12.16).
Czujnik mo\
e 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 rozprę\
nego
Objawy Przyczyny Sposób usunięcia
Nie cały filtr zanieczyszczony przemyć siatkę filtru umieszczoną
parownik na wlocie do zaworu
pokryty termostatycznego, oczyścić całe
szronem urządzenie chłodnicze, zakładając
du\
y filtr o drobnych oczkach
termostatyczny zawór rozprę\
ny dobrać z katalogu zawór
jest za mały odpowiedniej wielkości, opierając
się na wydajności chłodzenia przy
danej temperaturze parowania i
skraplania
termostatyczny zawór rozprę\
ny sprawdzić napis na zaworze; jeśli
jest przeznaczony do innego zawór jest przeznaczony do innego
czynnika czynnika, nale\
y go wymienić
zawór z
le wyregulowany, zmniejszyć przegrzanie
przegrzanie za du\
e przekręcając
śrubę regulacyjną co 1/4 obrotu,
wyczekując za ka\
dym razem a\
się
ustali równowaga; w urządzeniach
chłodniczych pracujących przy
temperaturach parowania wy\
szych
ni\
0 �C (wobec niewystępowania
szronu) przegrzanie mierzy się
specjalnie czułymi termometrami
za mały dopływ czynnika dopełnić nieco czynnikiem, je\
eli
do zaworu nie pomo\
e, 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
za małe ciśnienie skraplania; za dla zwiększenia ciśnienia przed za-
małe ciśnienie przed zaworem worem, podwy\
szyć ciśnienie skra-
mimo właściwego napełnienia plania przez zmniejszenie dopływu
czynnikiem i właściwego ciśnienia wody chłodzącej; dla wykrycia
skraplania: miej-
a) za mały lub zapchany filtr, lub sca dławienia przepływu,
odwadniacz; zamontować
b) za małe przekroje armatury; wziernik przed zaworem
c) przewody za długie lub o zbyt regulacyjnym; pęcherzyki
małej średnicy; przepływające
d) przewód cieczy jest nagrzewany z cieczą są dowodem dławienia
na drodze do zaworu; przepływu; części podejrzane o
e) zawór i parownik są dławienie
umieszczone kolejno wymontować i zastępować
zbyt wysoko przewodem o dostatecznie du\
ej
średnicy; po ustaleniu w ten sposób
części
dławiącej, wymienić ją na większą
cd .objaw
Objawy Przyczyny Sposób usunięcia
Nie cały czujnik umocowany na wygięciu zmienić miejsce zamocowania czuj-
parownik rury ssawnej, gdzie tworzy się nika
pokryty zbiorniczek parującej cieczy
26
szronem krople wody zamarzły w zaworze dla sprawdzenia podgrzać zawór;
unieruchamiając iglicę wymontować zawór, wysuszyć i
wmontować z powrotem, wymienić
odwadniacz lub wkład odwadniacza
zanieczyszczenia osiadły w dyszy wymontować zawór i oczyścić filtry
zaworu
Cały parow- czujnik nie przylega na całej umocować czujnik do rury dwoma
nik oszronio- długości do rury ssawnej ściągaczami
ny; sprę\
arka
dokoła czujnika opływa ciepłe po- zaizolować czujnik lub umocować
pracuje na
wietrze go inaczej, poza strumieniem
mokro
ciepłego powietrza
za małe przegrzanie wyregulować właściwe przegrzanie
krople wody zamarzły w zaworze wymienić odwadniacz lub wkład
unieruchamiając iglicę w poło\
eniu odwadniacza; zawór zdemontować,
otwartym z powrotem zamontować po wysu-
szeniu, lub te\
wymienić zawór
zawór nie zamyka się wskutek nie- sprawdzić filtr; zawór
czystości osiadłych na dyszy zdemontować, przeczyścić i
zamontować z powrotem lub te\

wymienić zawór na inny, tej\
e
wielkości
zawór jest nieszczelny wskutek wy- wymienić zawór
robienia iglicy
Cały paro- zawór otwiera się podczas postoju, a) czujnik przenieść do komory, a
wnik oszro- przepuszczając czynnik na stronę gdy to jest nie wykonalne -umieścić
niony; sprę- ssawną, poniewa\
: na przewodzie cieczy zawór
\
arka pracuje a) czujnik umocowany poza elektromagnetyczny, zamykający
na mokro; komorą chłodniczą nagrzewa się przepływ podczas postoju; w
czasem wy- szybciej ni\
parownik; przypadku niemo\
ności wykonania
stępuje stu- b) czujnik jest umocowany w obu zabiegów zmniejszyć zawartość
kanie w cy- komorze, lecz długość przewodu czynnika w urządzeniu do
lindrze zmu- ssawnego między czujnikiem a minimum, wtedy ilość cieczy
szające do przejściem do ciepłego zbierającej się w parowniku mo\
e
natychmias- pomieszczenia jest za krótka; nie zagra\
ać uderzeniem cieczy w
towego za- c) czujnik jest umieszczony w izo- cylindrze;
trzymania lacji, lecz izolacja dokoła czujnika b) zwiększyć długość przewodu
urządzenia; jest za cienka ssawnego między czujnikiem
po dłu\
szej a wyjściem przewodu z komory;
pracy oszro- c) poprawić zaizolowanie
nienie cofa
się do czuj-
nika
cd. objaw
Objawy Przyczyny Sposób usunięcia
czynnik skrapla się w skrzyni kor- przestawić sprę\
arkę do
bowej sprę\
arki podczas postoju ogrzewanego pomieszczenia albo
(wobec ni\
szej w niej temperatury) wbudować zawór
ni\
parownika np. w urządzeniach, elektromagnetyczny na
których sprę\
arki są ustawione na przewodzie ssawnym, albo
wolnym powietrzu podgrzewać elektrycznie skrzynię
korbową sprę\
arki od spodu grzałką
w osłonie
przedostawanie się czynnika ze poprawić szczelność zaworów przez
skraplacza do skrzyni korbowej dotarcie lub zamontować zawór
sprę\
arki przez nieszczelne zawory zwrotny między sprę\
arką a skra-
sprę\
arkowe placzem
Silne waha- za du\
y termostatyczny zawór roz- dobrać właściwy zawór wg wskazó-
nia tempera- prę\
ny wek podanych w katalogu wytwórni
tury parowa-
czujnik zamocowany w niewłaści- przenieść czujnik do komory chłod-
nia urządze-
wym miejscu niczej albo starannie go zaizolować
nia o jednym
krzepnięcie niewłaściwie urządzenie zatrzymać, przepłukać,
parowniku
dobranego oleju w przewodzie osuszyć, napełnić odpowiednim
ssawnym lub w zaworach olejem
27
Nierówno- wzajemne oddziaływanie zaworów zainstalować kolektor na ssaniu
mierna praca na siebie wskutek połączenia rur
urządzenia ssawnych bez kolektora
chłodniczego
o wielu
parownikach
Nierówno- niejednakowej długości przewody zainstalować przewody o
mierny od rozdzielacza do parowników jednakowej długości i średnicy
rozdział
rozdzielacz nie został rozdzielacz zainstalować w pozycji
czynnika
zainstalowany w pozycji pionowej pionowej
przez roz-
parowniki rozmieszczone w ka\
dy parownik wyposa\
yć w od-
dzielacz
ró\
nych miejscach komory są dzielny zawór termostatyczny
niejednakowo obcią\
one, wskutek
niejednakowego dopływu ciepła do
ka\
dego z nich
poszczególne części parownika zmienić kierunek przepływu powie-
\
ebrowego są niejednakowo omy- trza tak, aby był zgodny z
wane przez powietrze wskutek kierunkiem przepływu czynnika
skierowania strumienia powietrza lub, aby był przeciwny do tego
poprzecznie do kierunku przepływu kierunku
czynnika
przewody rozdzielcze mają za du\
ą sprawdzić w katalogu jaka powinna
średnicę, wskutek czego prędkość być właściwa średnica i w razie po-
przepływu jest za mała, aby trzeby wymienić
zapewnić
równomierny rozdział
Automatyczne regulowanie ciśnienia i temperatury:
Zasada działania regulatorów ciśnienia i regulatorów temperatury
Regulatory ciśnienia, zwane równie\
presostatami, są wyłącznikami prądu działającymi pod wpływem przyrostu lub spadku
ciśnienia. Presostaty są stosowane jako zabezpieczenie sprę\
arek przed zbyt niskim ciśnieniem ssania lub zbyt wysokim
ciśnieniem tłoczenia w urządzeniach chłodniczych, mroz
niczych 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 przewa\
nie membrana
mieszkowa (rys. 12.23a) połączona z urządzeniem chłodniczym. Wzrost ciśnienia powoduje przesuwanie się ruchomego
denka mieszka w prawo, a następnie przez układ dz
wigni zwarcie styków uruchamiających silnik i sprę\
arkę. Przy spadku
ciśnienia denko mieszka przesuwa się w lewo, styki zostają rozwarte, silnik przestaje pracować. Ró\
nicę ciśnień włączania i
wyłączania sprę\
arki przyjęto nazywać ró\
nicą łączeń, którą w skrócie będziemy nazywać ró\
nicą i oznaczać literą R.
Zamiast nazwy  ró\
nica łączeń" niektórzy stosują nazwę  strefa martwa", poniewa\
w jej granicach regulator nie reaguje na
zmiany ciśnienia. Z tego te\
powodu  ró\
nica łączeń" bywa nazywana  nieczułością nastawialną".
Działanie regulatora temperatury, inaczej termostatu, jest bardzo zbli\
one do działania regulatora ciśnienia (presostatu).
Zasadniczą ró\
nicą budowy jest to, \
e 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
28
umieszczony, następuje w nim zmiana ciśnienia, a zatem wystąpią ruchy mieszka przenoszone na styki za pomocą dz
wigni w
taki sam sposób, jak w presostacie. Presostaty i termostaty są stosowane do uruchamiania i zatrzymywania sprę\
arek
chłodniczych lub wentylatorów skraplaczy chłodzonych powietrzem. Praca chłodziarki wyposa\
onej 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 sprę\
arka zaczyna pracować. W czasie pracy sprę\
arki ciśnienie w
parowniku stopniowo maleje do chwili, kiedy presostat wyłączy dopływ prądu i sprę\
arka przestanie pracować. Wtedy
opisany proces rozpocznie się ponownie, a więc wystąpi stopniowy wzrost ciśnienia w parowniku, wyłączenie sprę\
arki,
powolny spadek tego ciśnienia, zatrzymanie sprę\
arki itd. Jest to, jak widać, praca cykliczna, przy czym cykl składa się z
pracy sprę\
arki oraz postoju.
Przykład zmian ciśnienia ssania w sprę\
arce uruchamianej i wyłączanej przez presostat przedstawiono na rys. 12.24. Z
rysunku tego widać, \
e zwiększenie ró\
nicy łączeń powoduje przedłu\
enie czasu pracy sprę\
arki. Zwiększenie tej ró\
nicy
mo\
na uzyskać przez obni\
enie ciśnienia wyłączania, podwy\
szenie ciśnienia wyłączania albo te\
przez jedno i drugie
jednocześnie.
Presostaty i termostaty umo\
liwiają regulowanie czasu pracy w zale\
ności od nastawionej ró\
nicy łączeń. Współczesne
chłodziarki mają np. krótszy cykl ni\
budowane dawniej. Praca trwa 10�15 min, a postój 15�20 min. Wielkością, którą
równie\
mo\
na, w pewnych granicach, dobierać za po mocą presostatów i termostatów jest temperatura chłodzonego
ośrodka.
Rysunek 12.24. Zmiany ciśnienia ssania w sprę\
arce wyposa\
onej w presostat
niskiego
Odbywa się to przez zmianę zakresu ciśnień (temperatur), przy których pracuje sprę\
arka. Je\
eli np. jakiś agregat pracuje w
zakresie temperatur parowania 0�4 �C, a drugi w zakresie temperatur 3�7 �C, to w obu przypadkach ró\
nica jest ta sama (4
�C), lecz średnia temperatura w pierwszym przypadku jest 2 �C, w drugim zaś 5 �C. Wynika z tego, \
e chcąc podwy\
szyć
średnią temperaturę chłodzonego ośrodka, trzeba podwy\
szyć zakres temperatur i odwrotnie. Zale\
ność tę pokazano na rys.
12.25. Po obni\
eniu zakresu uzyskano ni\
szą średnią temperaturę. Ró\
nica R pozostała bez zmiany.
Rysunek 12.25. Zmiany ciśnienia ssania wynikłe
wskutek obni\
enia zakresu i zmniejszenia ró\
nicy
Zmiana ró\
nicy R na r powoduje nie tylko obni\
enie średniej temperatury, lecz równie\
skrócenie pracy sprę\
arki z wielkości
T na t.
Nastawianie zakresu odbywa się przez zwiększenie lub zmniejszenie nacisku sprę\
yny stale działającej na mieszek (rys.
12.26a, b). Zwiększenie nacisku sprę\
yny powoduje przesuwanie się zakresu w stronę wy\
szych temperatur.
Rysunek 12.26. Schematy urządzeń do zmiany zakresu pracy presostatu
lub termostatu
29
Zwykle pod gałką regulacji zakresu jest umieszczona tarcza, na której mo\
na odczytać nastawienie i kierunek, w jakim
nale\
y gałkę pokręcać, aby zwiększyć temperaturę.
Rysunek 12.27. Uproszczony schemat presostatu typu KP firmy Danfoss; 1 - śruba
ustawiania niskiego ciśnienia LP, 2 - śruba ustawienia ró\
nicy DP, 3 - główna dz
wignia, 4
- główna sprę\
yna, 5- śruba ustawienia wysokiego ciśnienia HP, 6- sprę\
yna ró\
nicy, 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 sprę\
yna 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 ró\
nica (rys. 12.27) dotyczy
ciśnienia wyłączania czy ciśnienia włączania. Bardzo często producent nie przewiduje dla pewnych typów mo\
liwości
regulacji ró\
nicy. W ka\
dym przypadku nale\
y się stosować do instrukcji producenta sprzętu.
Z rysunku 12.24 wynika, \
e:
ciśnienie wyłączania = ciśnienie włączania  ró\
nica ciśnień
Zale\
ność ta jest czasem wypisana na presostatach (np. Danfoss, Ranco) w skróconej formie
wyłączanie = włączanie - ró\
nica
(stop) (start) (diff.)
co oznacza, \
e wskazówki pokazują ciśnienie włączania oraz ró\
nicę, a ciśnienie wyłączania trzeba
obliczyć z tej zale\
ności. Na innych typach, mających podziałkę ró\
nic oraz podziałkę ciśnienia wyłączania
(np. Sauter), ta sama zale\
ność musi być stosowana w następującej formie
włączanie = wyłączanie + ró\
nica
(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, gdy\
wtedy regulator ten wyłącza urządzenie chłodnicze zale\
nie od
najni\
szego ciśnienia panującego w przewodzie ssawnym, a niezale\
nie od ilości przyłączonych parowników. Dlatego
regulatory te są nazywane równie\
presostatami minimalnymi.
Presostat niskiego ciśnienia mo\
na zainstalować bezpośrednio przy sprę\
arce. Dzięki temu przewód doprowadzający
ciśnienie do presostatu jest krótki. Równie\
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 równie\
stosowane z automatycznymi zaworami regulacyjnymi, które, jak
wiemy, utrzymują w parowniku stałą temperaturę, a więc i stałe ciśnienie, gdy tymczasem do wyłączania i włączania
30
presostatów potrzebna jest zmiana ciśnienia w pewnych granicach.
Rysunek 12.33. Schemat zainstalowania
presostatów: a) niskiego ciśnienia, b)
wysokiego ciśnienia, c) ró\
nicowego
Rysunek 12.34. Sposoby montowania presostatów
Presostaty niskiego ciśnienia mają dwie właściwości, o których nale\
y zawsze pamiętać:
1. W przypadku pęknięcia mieszka w presostacie mo\
e nastąpić utrata czynnika chłodniczego, co trudno zauwa\
yć
szczególnie, gdy jest bezwonny.
2. W razie nieszczelnych zaworów sprę\
arki 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 sprę\
arka obni\
a
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). Ró\
nią się one od presostatów niskiego ciśnienia tym, \
e są
dostosowane do pracy pod wy\
szym ciśnieniem, gdy\
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 sprę\
arki, aby nie dopuścić do nadmiernego obcią\
enia. 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, poniewa\
w razie przerwy w dopływie wody temperatura i ciśnienie mogłoby nadmiernie wzrosnąć, do
czego nie dopuści presostat maksymalny. Presostaty maksymalne często są wyposa\
ane w urządzenia blokujące,
uniemo\
liwiające automatyczne uruchomienie urządzenia chłodniczego z chwilą powrotu ciśnienia do wartości włączania.
Zmusza to obsługę do usunięcia przyczyny nadmiernego wzrostu ciśnienia.
Presostaty ró\
nicowe. W przypadku zaniku smarowania przy smarowaniu ciśnieniowym sprę\
arka uległaby
uszkodzeniu. Aby temu zapobiec, nale\
y ją wyłączyć, gdy podczas pracy ciśnienie oleju zanika lub, gdy podczas rozruchu
pompa olejowa trwale nie daje wymaganego ciśnienia. Zadanie to spełnia presostat ró\
nicowy. Ma on dwa przeciwdziałające
mieszki. Jeden jest połączony z przewodem tłocznym pompy oleju sprę\
arki, drugi zaś ze swobodną przestrzenią skrzyni
korbowej sprę\
arki (rys. 12.35).
Rysunek 12.35. Schemat zainstalowania presostatu ró\
nicowego; / - presostat
ró\
nicowy, 2 - strona tłoczna pompy oleju w sprę\
arce, 3 - swobodna przestrzeń
w skrzyni korbowej, 4 - przewody do z
ródła prądu, 5 - przewody do wyłącznika
Dzięki temu presostat działa w zale\
ności od ró\
nicy ciśnienia oleju i ciśnienia panującego w skrzyni korbowej. Je\
eli ta
ró\
nica jest za mała, wówczas warunki smarowania są złe i wtedy następuje wyłączenie sprę\
arki z pracy. Aby jednak nie
następowało wyłączenie sprę\
arki, gdy spadek ciśnienia jest przejściowy, presostat ró\
nicowy ma wbudowany cieplny
przekaz
nik czasowy, który powoduje, \
e dopiero po upływie kilkudziesięciu sekund sprę\
arka zostaje wyłączona. Przekaz
nik
ten opóz
nia rozruch sprę\
arki, aby umo\
liwić osiągnięcie właściwego ciśnienia smarowania.
Instalowanie termostatów
Zasada działania termostatów jest taka sama jak i presostatów z tą ró\
nicą, \
e mieszek nie jest podłączony do strony
niskiego ciśnienia, lecz do czujnika (rys. 12.36). W presostacie niskiego ciśnienia mieszek odkształca się w zale\
ności od
zmian ciśnienia po stronie ssawnej sprę\
arki, w termostacie natomiast - od zmian ciśnienia w czujniku, wywołanych zmianą
temperatury. Aby więc uzyskać takie same warunki pracy, nale\
y obydwa te urządzenia ró\
nie ustawiać.
31
Zale\
nie od sposobu umieszczenia czujnika termostaty mo\
na 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 du\
ej powierzchni umo\
liwiającej szybkie dostosowywanie się temperatury czujnika do
temperatury otoczenia.
Rysunek 12.36. Schemat zainstalowania termostatu
komorowego; 1 - sprę\
arka, 2 - łącznik prądu, 3 - mieszek
termostatu, 4 - styki termostatu, 5 - czujnik
Czujnik powinien być tak umieszczony, aby miał temperaturę ni\
szą o 1�2 �C ni\
pozostałe elementy termostatu (rys.
12.37). Para zawarta w kapilarze skrapla się bowiem zawsze w najchłodniejszym miejscu. Je\
eli 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 ni\
szej temperaturze, a rurka kapilarna nie powinna być
przeprowadzana przez mur razem z przewodem ssawnym. Powinno się ją starannie poprowadzić bez ostrych załamań.
Termostaty parownikowe ró\
nią się od komorowych tym, \
e 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 rozprę\
ny. Czujnik tego termostatu jest mniejszy ni\
termostatu
komorowego ze względu na łatwiejszy przepływ ciepła z metalu do metalu ni\
z powietrza
do metalu.
Ró\
nicę w termostacie parownikowym ustawia się w szerszych granicach ni\
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
Rysunek 12.38. Umieszczenie czujnika termostatu parownikowego
uprzejmości firmy Danfoss)
Automatyczne regulowanie ciśnienia parowania i skraplania - zawory stałego ciśnienia
Jeśli urządzenie chłodnicze ma kilka parowników zasilanych przez termostatyczne zawory rozprę\
ne, to mo\
na w nich
uzyskać temperatury parowania ró\
niące się najwy\
ej o 3 K.
We wszystkich urządzeniach chłodniczych, gdy temperatury parowania są ró\
ne, tylko w parowniku o najni\
szej
temperaturze parowania ciśnienie jest równe ciśnieniu ssania sprę\
arki. W pozostałych parownikach trzeba zapobiec
obni\
aniu ciśnienia poni\
ej odpowiadającego danej temperaturze parowania. W tym celu stosuje się zawór stałego ciśnienia,
który umieszcza się na ka\
dym przewodzie ssawnym tych parowników. Zawór stałego ciśnienia ma za zadanie zapobiec
spadkowi ciśnienia w parowniku poni\
ej tej. wartości, na jaką został wyregulowany. Przez ograniczenie spadku ciśnienia w
parowniku ogranicza się obni\
enie temperatury parowania. Dzięki temu jest utrzymywana stała temperatura pomieszczenia,
nawet w przypadku nieznacznych wahań obcią\
enia komory. Zawór stałego ciśnienia (rys. 12.39) jest zbudowany w ten
sposób, \
e komora zaworu jest podzielona przez mieszek na dwie części. Z jednej strony mieszka działa ciśnienie
atmosferyczne i siła sprę\
yny, a z drugiej, od dołu, ciśnienie ssania. Siłę sprę\
yny mo\
na regulować. Gdy ciśnienie ssania
maleje, wówczas pod działaniem sprę\
yny i ciśnienia atmosferycznego talerzyk przybli\
a się do gniazda, dzięki czemu
sprę\
arka odsysa mniej pary z parownika i ciśnienie w parowniku nie maleje.
32
Rysunek 12.39. Zawór stałego ciśnienia KVP firmy Danfoss;
1 - pokrywa zabezpieczająca, 2 - uszczelniacz, 3 - śruba regulacyjna, 4 - sprę\
yna 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 rozprę\
nego (rys. 12.40). Mo\
na go umieścić poza komorą w maszynowni. Regulację zaworu
przeprowadza się podczas pracy urządzenia. Ka\
dy producent podaje w instrukcji szczegóły regulacji zaworu stałego
ciśnienia.
Rysunek 12.40. Zastosowanie zaworu stałego ciśnienia (dzięki
uprzejmości firmy Danfoss)
Zawory stałego ciśnienia słu\
ą do regulowania ciśnienia parowania, a więc i temperatury w poszczególnych parownikach
urządzenia chłodniczego o kilku parownikach. Są one równie\
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 poni\
ej 0 �C.
Oprócz konieczności utrzymania stałego ciśnienia parowania w pewnych układach tak\
e jest konieczne utrzymanie
stałego ciśnienia skraplania. Jest to mo\
liwe, 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 rozprę\
ny.
Inne zastosowanie zaworu elektromagnetycznego polega na zabezpieczeniu parownika przed zalaniem podczas postoju.
Mo\
e ono wystąpić, gdy termostatyczny zawór rozprę\
ny 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. Je\
eli zadziałanie presostatu spowoduje wyłączenie silnika, to
jednocześnie zawór elektromagnetyczny odetnie dopływ czynnika do termostatycznego zaworu rozprę\
nego.
Odległość między zaworem elektromagnetycznym a termostatycznym zaworem rozprę\
nym powinna wynosić co
najmniej 300 mm, aby nie dopuścić do oszronienia zaworu elektromagnetycznego i do związanych z tym spięć.
33
Rysunek 12.46. Zawór elektromagnetyczny typu EZO Fabryki Automatyki Chłodniczej w Cieszynie; 1 -
cewka, 2 - rurka antymagnetyczna, 3 - trzpień zaworu (iglica), 4 - rdzeń \
elazny, 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 - sprę\
arka, 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; / - sprę\
arka, 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 rozprę\
ny z rozdzielaczem, 11 - parownik lamelowy, 12 -
termostat komorowy, 13 - manometr, 14 - presostat wysokiego i niskiego ciśnienia w jednej obudowie, wg katalogu firmy Danfoss
34
Aparatura pomocnicza urządzeń chłodniczych
Odolejacze
Czynnik chłodzący opuszczający sprę\
arkę unosi ze sobą olej w postaci drobniutkich kropelek. Wskutek unoszenia oleju
maleje jego zawartość w skrzyni korbowej, co mo\
e prowadzić do zatarcia sprę\
arki. Porwany olej wędruje do skraplacza. W
urządzeniach amoniakalnych olej jako cię\
szy ni\
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 sprę\
arką 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. Jednak\
e 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 poni\
ej 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.
35
W celu polepszenia odolejania niektóre odolejacze są otoczone koszulką wodną do chłodzenia ścianek. Automatyczne
odprowadzenie oleju odbywa się dzięki zaworowi pływakowemu, otwierającemu połączenie ze sprę\
arką 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, gdy\
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 - sprę\
yna, 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, \
e pływak 1
zostanie uniesiony, następuje otwarcie zaworu iglicowego 3 i olej spływa do skrzyni korbowej sprę\
arki 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 ni\
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 sprę\
arki stosuje się osuszacze instalowane między parownikiem
a sprę\
arką. Krople ciekłego czynnika są oddzielane w nich od pary opuszczającej parownik. Osuszacze są budowane
przewa\
nie 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 mo\
na stosować osuszaczy opisanego typu, natomiast między parownikami a sprę\
arką umieszcza się
wymiennik ciepła, w którym odparowują resztki ciekłego freonu. Następuje tu przegrzanie pary, co zapobiega uderzeniom
cieczy w sprę\
arce i przeciwdziała poceniu się lub obmarzaniu nieizolowanego przewodu ssawnego.
W agregatach freonowych chłodziarek domowych osuszacz jest przewa\
nie 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 ró\
nego przeznaczenia,pionowe lub le\
ące.
Zbiornik cieczy ze skraplacza. Słu\
y do zbierania ciekłego czynnika skroplonego w skraplaczu i zapewnienia
równomiernego dopływu do zaworów rozprę\
onych. Zbiorniki te są umieszczane bezpośrednio pod skraplaczami i z tego
wynika ich budowa pozioma.
Zbiornik cieczy z osuszacza. Jest umieszczony poni\
ej 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 drena\
owy. 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
drena\
owy jest jednocześnie osuszaczem (oddzielaczem cieczy). Aparaty oraz przewody większych urządzeń chłodniczych
są izolowane.
36
Odwadniacze (filtry chemiczne)
Nie mo\
na całkowicie ustrzec się przed przedostawaniem się wilgoci do instalacji chłodniczej podczas monta\
u. Woda w
instalacji chłodniczej mo\
e prowadzić do bardzo powa\
nych awarii. Efektem istnienia wolnej wody w urządzeniu
chłodniczym pracującym z czynnikiem R12 było zazwyczaj zamarzanie zaworu rozprę\
nego lub kapilary. Konsekwencje
pojawienia się wolnej wody w instalacjach z czynnikami nowej generacji i stosowanymi wraz z nimi olejami estrowymi są
znacznie powa\
niejsze. W tym przypadku problemem jest rozpad oleju w obecności wolnych cząsteczek wody (hydroliza),
którego produktami są alkohol i kwas. W efekcie mo\
na się spodziewać zmniejszonej \
ywotności uzwojeń silników
sprę\
arek, a przede wszystkim zjawiska platerowania miedzią i zacierania się sprę\
arek (zjawisko to w urządzeniach
pracujących z czynnikami R12 i R22 występuje równie\
, ale w znacznie mniejszym stopniu).
Mo\
liwość 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 najni\
szej 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
monta\
u (p. 29.1.1) i póz
niejszego 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 te\
znaczenie
silaka\
elu (\
el krzemionkowy) i alumo\
elu (\
el 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 sprę\
arek nt. stosowania aktywowanego tlenku
glinu (ma właściwości katalityczne) są podzielone, równie\
przemysł czynników chłodniczych nie zajął ostatecznego
stanowiska.
Bardzo wa\
na jest rola filtra mechanicznego, którą spełnia dobry filtr odwadniacz. Niepo\
ądane 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 zło\
e 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 mo\
na przedstawić na przykładzie oferty firmy Danfoss:
DN - odwadniacze do czynników nowych (R134a, R404a itp.). Wkład zawiera dodatek tlenku glinu. Odwadniacz jest
skuteczny równie\
przy wysokiej temperaturze skraplania i mo\
e być stosowany w instalacjach
klimatyzacyjnych i chłodniczych samochodów. Wobec wycofania z produkcji odwadniaczy DX stosowany jest
równie\
w instalacjach z R12, R22 i R502.
DCR - odwadniacze z wymiennymi wkładami typu 48DN (odpowiednik dla DN), 48DA (stosowany po spaleniu
sprę\
arki) oraz 48F (zatrzymujący drobne zanieczyszczenia do 15 |xm i stosowany po u\
yciu wkładu 48DA).
DB - odwadniacz z wkładem typu DN przeznaczony do instalacji ze zmiennym kierunkiem przepływu czynnika,
umo\
liwiający 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 du\
e ró\
nice ciśnień (bez zagro\
enia przedostawaniem się ziaren wkładu do instalacji). Wszystkie
typy odwadniaczy są oferowane w wersji z przyłączami do lutowania (co ma na celu eliminację potencjalnych z
ródeł
nieszczelności), a odwadniacze DN równie\
z przyłączami skręcanymi.
Rysunek 10.4. Odwadniacz typu DB produkcji Danfoss do instalacji ze zmiennym
kierunkiem przepływu czynnika
37
Rysunek 10.6. Sposób monta\
u filtru z wymiennym wkładem
Rysunek 10.5. Sposób monta\
u filtru z kierunkiem przepływu w dół
Filtr trzeba wymienić, gdy:
 wziernik wskazuje na zawilgocenie czynnika w instalacji (kolor \
ółty indykatora we wziernikach produkcji Danfoss),
 spadek ciśnienia na filtrze jest zbyt du\
y (we wzierniku montowanym za filtrem widać pęcherze parowe podczas
normalnego działania instalacji),
 wymieniane są główne elementy instalacji, np. sprę\
arka,
 instalacja została rozszczelniona, np. wymiana dyszy w zaworze rozprę\
nym.
Nigdy nie nale\
y stosować filtrów, które ju\
były u\
ywane, gdy\
mo\
e to dać efekt odwrotny od spodziewanego. Po
wymianie spalonej sprę\
arki i czyszczeniu instalacji zamontowuje się dwa filtry z wymiennymi wkładami typu  burn-out"
(rys. 10.7).
Rysunek 10.7. Sposób monta\
u filtrów po wymianie spalonej sprę\
arki
Zawartość kwasów powinna być sprawdzana regularnie i wkłady wymieniane, a\
do chwili uzyskania pozytywnych wyników
testu. Wtedy filtr na rurociągu cieczowym mo\
e 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 opró\
nienie
filtra zamyka się zawór 3 i otwiera zawór 2. Układ pracuje nadal dzięki obejściu filtra, który mo\
e być wymieniony.
Rysunek 10.8. Układ połączeń zapewniający sprawną wymianę filtru
Wzierniki
Poziom czynnika chłodniczego w zbiorniku i poprawny jego przepływ mo\
na obserwować przez wzierniki (rys. 10.9).
Wzierniki pozwalają wykryć:
 czy ró\
nica wysokości między parownikiem a zbiornikiem skraplacza nie jest za du\
a,
 czy spadek ciśnienia w przewodzie cieczy lub w armaturze nie jest za du\
y,
 czy przewód cieczowy przeprowadzony przez pomieszczenie o temperaturze wy\
szej ni\
temperatura skraplania nie
nagrzewa się nadmiernie.
38
 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 rozprę\
nym (rys. 10.9) lub te\
w tym samym miejscu na stałe. W celu
zainstalowania wziernika w przewodzie cieczy o du\
ej 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 obrze\
u dla porównania. Jeśli R12 zawiera wilgoć, płytka A staje się
ró\
owa, jak powierzchnia E.
Do stwierdzenia zawilgocenia R12 słu\
y zielona płytka B, która zmienia kolor na ró\
owy w przypadku wystąpienia
wilgoci; powierzchnia D jest pomalowana kolorem zielonym w celu porównawczym.
_____________________________________________________________________________________________KrzeM�
f& DOMOWE I HANDLOWE URZ
DZENIA CHA
ODNICZE  TADEUSZ R. FODEMSKI
f& CHA
ODNICTWO  TADEUSZ SZOLC
f& OKR
TOWE URZ
DZENIA CHA
ODNICZE  PIOTRKOWSKI
39