Принцип действия холодильной установки: Знакомство c устройством и работой холодильных установок

Технологичное, современное устройство небольших размеров, незаменимое в долгих, дальних поездках, выездах на природу. Задача всех холодильников для автомобилей поддерживать низкие температуры герметичной камеры, где хранятся охлажденные продукты питания, напитки. Однако с различными типами охлаждающей техники эта цель достигается разными способами.

Холодильники для автомобилей по сложности конструкции, стоимости, принципам, характеристикам работы подразделяются на четыре основных типа:

1. компрессорные.
2. термоэлектрические.
3. абсорбционные.
4. сумки-холодильники.

Последний вид не относится к технике и предназначен для поддержания температуры заранее охлажденных продуктов. Как работают автохолодильники остальных категорий, рассматривается подробнее в рамках этой статьи.

Как работает холодильник без компрессора

К холодильникам, работающим без применения компрессоров, относятся агрегаты абсорбционного и термоэлектрического типов. Их действие основано на использовании принципиально отличающихся способов: с помощью хладагента или элементов Пельтье.

Принцип действия абсорбционной охлаждающей установки

Охлаждающий эффект достигается с помощью постоянной циркуляции хладагента – раствора аммиака. При этом вещество поочередно подвергается нагреву и охлаждению. Холодный состав поступает в систему испарителя холодильной камеры, охлаждает ее, испаряется. Его пары поглощаются водой (абсорбируются) и снова отправляются к трубопроводу испарителя. Абсорбер всасывает раствор, а термический насос – создает давление в системе.

Установка состоит из:

• теплообменника, охлаждающего раствор;
• испарителя для аммиака;
• емкости, вмещающей хладагент;
• дефлегматора, собирающего абсорбированную смесь.

Принцип работы автохолодильника без компрессора абсорбционного типа основан на охлаждении, происходящем в момент поглощения аммиака водой. Его использование позволяет изготовителям выпускать модели, поддерживающие температурный режим от -5°С до +3°С, работающие от электричества, сжиженного газа, без вибрации, шума, экономно.

Как работают термоэлектрические холодильники

Работа холодильных установок этого типа основана на эффекте Пельтье. Постоянный ток подается на батарею, составленную из двух проводников, соединенных последовательно. При подаче тока на стыке элементов выделяется, поглощается и переводится тепло. При этом одна часть батареи нагревается, другая охлаждается.

Пластины, которые охлаждаются, размещают внутри холодильной камеры. Нагревающиеся элементы монтируют снаружи корпуса. Для стабильной работы устройство оснащается вентиляторами, охлаждающими нагревающуюся часть батареи. Возможна установка дополнительного вентилятора. Он монтируется возле охлажденных пластин, способствует циркуляции холодного воздуха внутри герметичной камеры.

Принцип работы термоэлектрического автохолодильника позволяет выпускать модели:

• компактные;
• бесшумные;
• надежные;
• долговечные;
• без хладагентов, изнашиваемых деталей;
• с питанием от сети 12В.

Термоэлектрические холодильники не боятся тряски, ухабов, крена. Работают как охлаждающая и нагревающая техника. Могут устанавливаться горизонтально или вертикально. Однако не дают сильного охлаждения, зависят от температуры за бортом (до 25°С разницы), имеют ограничения по объему камеры.

Особенности автомобильных холодильников, работающих от прикуривателя

Автовладельцы используют установки, продуцирующие холод тремя способами, упомянутыми выше и выбирают холодильное оборудование в зависимости от:

• возможностей транспортного средства, вместительности салона или багажника;
• длительности поездок, количества людей, участвующих в них;
• температурных характеристик, времени, требуемого для набора нужной температуры;
• состояния покрытия автодорог, по которым зачастую приходится ездить;
• стоимости хладотехники.

Выбираемые агрегаты компрессорного, абсорбционного либо термоэлектрического типа, объединяет возможность их подключения к прикуривателю автомобиля. При этом электричество, питающее установку, поступает от аккумулятора. Особенность принципа работы автохолодильника от прикуривателя заключается в наличии дополнительного электрооборудования в схеме и специального провода для подключения.

Если вы выбираете готовую модель любого типа, необходимо обратить внимание, есть ли в ее комплектации специальный соединительный шнур, какой он длины. Идеальным сочетанием является работа хладотехники от прикуривателя и стандартной сети 220В. Такую технику можно использовать в дороге и дома. Длину провода важно учитывать для того, чтобы устанавливать холодильник в салоне или багажнике.

Типы испарителей и принцип работы

Испаритель в системе охлаждения, в которой испаряется жидкость, и этот заказ представляет собой устройство с хладагентом, которое извлекает тепло из окружающей среды. Другими словами, испаритель является хладагентом.

можно кратко изложить следующим образом. через прямой или резервуар с хладагентом из конденсатора и прямой экспансионл в систему (сухой тип) расширительного клапана, капиллярной трубки или аналогичного редуктора давления после расширения, так как в адиабатическом испарителе жидкость падает в виде смеси паров хладагента большая часть жидкости ,Испаритель Хладагент испаряется при нагревании до тех пор, пока немного больше тепла не дадут стороне всасывания, а гнев не достигнет температуры 3-8 ° C. Перегретый пар имеет много преимуществ. Поверх жидкости может нанести большой ущерб компрессору, может быть показано, что в компрессорах хладагента. В испарителе жидкого типа. Охлаждающая жидкость присутствует в том случае, если испаритель и испаряющаяся часть жидкости с помощью агента, расщепляющего тепло (паровой резервуар), поступают в компрессор в состоянии пара после прохождения медведей и порции жидкости.Контроль уровня жидкости хладагента, питающий испаритель (поплавковый, магнитный и т. Д.), Осуществляется с помощью клапана. Жидкость хладагента ayıştırıc жидкость, скопившаяся в баке, снова направляется в испаритель и получает преимущество охлаждения. Прямой или жидкий также должны быть расположены в каждом из работающих на давление испарителя хладагента, давление на стороне конденсатора, относительно давления на стороне конденсатора гораздо ниже. Поэтому сторона испарителя стороны низкого давления системы называется.

Структура испарителя; Хладагенты обеспечат лучшее и быстрое испарение, охлаждающую среду (воздух, вода, рассол и т. Д.).), обеспечивая хорошую теплопередачу тепла, получая высокий выход и хладагент, разность давлений на входе и выходе (потери) должна быть рассчитана таким образом, чтобы свести к минимуму. Однако последний из которых, как правило, противоречит первым двум. То есть хороший теплообмен и более изогнутые и более легко смачиваемые внутренние и внешние поверхности необходимых условий для хорошего испарения (капиллярность больше) увеличивают потерю давления в этой ситуации, что требует этого. По этим причинам, требуя большого опыта и внимания к конструкции испарителя, также требуется способ работы, который часто передается в суд.Эта работа будет охлаждать фактор прежде всего в направлении типа и местоположения вещества (жидкость, твердое вещество, газ). Кроме того, хладагент нагревается при совершении покупок, и в этом случае объем мяса, а также перемещение испарителя приводит к значительным изменениям конструкции. Здесь выходят за пределы акта в трубе катушки с хладагентом и веществом, подлежащим охлаждению, в трубках или наоборот говорят, что первый из этих обычно сухих прямых испарителей, последний применяется к испарителям жидкого типа переноса.

В случае прохода через трубу при наличии Хладагента, коэффициент внутренней пленки увеличивает скорость потока и, следовательно, ожидается эффект в направлении увеличения теплопередачи, но это приведет к уменьшению скорости потока, которая будет увеличена Хладагентом, когда потери давления и уменьшить емкость. Здесь следует определить значения, которые учитывают оба фактора вместе и учитывают состояние теплоемкости bulundurup.

Классификация испарителей

Типы испарителей можно разделить на три основные группы в зависимости от характеристик применения:
— испарители, используемые для охлаждения газообразного вещества (обычно воздуха)
— вещества в случае испарителей с жидким хладагентом (вода, рассол, антифриз, метилен) гликоль, химическая жидкость и т. д.)
— Охлаждение испарителей твердых частиц (лед, каток, металлы и т. Д.)

Структура и типы испарителя

испарители с воздушным охлаждением

В этом типе испарителя коэффициент теплопередачи воздуха является низким, и для компенсации этой цели, как правило, будет добавляться поверхность для прохождения воздуха через ребра. Это заставляло вентиляторы увеличивать скорость воздушного перехода при дальнейшем увеличении коэффициента тепловой пленки при условии движения воздуха. Однако сложение крыльев, установка обоих вентиляторов с электроприводом pratikman может оказаться невозможным ни в одном приложении.Например, бытовые холодильники и коммерческие типы шкафов малой вместимости (шкаф для мясника, такие как шкафы оконного типа) или даже как небольшие холодильные камеры в испарителях гравитационного типа или с естественной конвекцией воздуха, о которых он упоминал. Коэффициент теплопередачи канальной трубы в испарителе 2-10 ккал / час. ° см2 между изменением (медная труба — алюминий для изготовления крыльев) и плотностью ребер увеличивается или по мере увеличения числа рядов труб в вертикальном направлении коэффициент теплопередачи становится ближе к нижнему значению.

Испарители Algebra с циркуляцией воздуха (с принудительной конвекцией) могут обеспечить более высокую производительность с меньшей площадью теплопередачи и всегда предпочтительнее, когда применение имеет мое разрешение. В нашей стране erfos (военно-воздушные силы) такие охладители агрегата с хладагентом известны, как он описан, и движение воздуха в основном осевого / пропеллерного типа, иногда радиального / центробежного (существует канальная передача воздуха и чрезмерные потери давления), обеспечивается вентилятором. Эти устройства охлаждения, змеевик охлаждения (испаритель) являются вентиляционным отверстием и внешний кожух с поддоном для капания волос.Воздушные вентиляторы, воздуходувки и абсорбент могут быть размещены так, чтобы он работал в форме.

Название устройства охлаждения, которое определяет полное охлаждение вентиляторами. Однако принудительная циркуляция воздуха является более общим определением. Действительно, без вентиляторов, кондиционирование воздуха обеспечивается интегрированным образом, например, змеевик охлаждения силовой установки (испаритель) снова рассчитывается по мере проектирования принудительной циркуляции воздуха. Испарители с принудительным движением воздуха можно разделить на 3 основные группы;

— Низкоскоростные чиллеры (скорость воздуха 1-1.5 м / с)
— средне-быстрый охладитель (2,5-4 м / с)
— быстродействующие чиллеры (4-10 м / с)

Больше движения воздуха в нежелательных практиках (хранение цветов, движение воздуха, таких как помещение для резки мяса 1 м / с. Все еще нужно быть ниже) следует использовать низкоскоростное охлаждение. Среднескоростные охлаждающие жидкости и обычные системы охлаждения являются наиболее часто используемым устройством. Высокоскоростное охлаждение в случае быстрого охлаждения требуется, например, в ударном туннеле и обеспечивает удобный способ охлаждения, в частности процесс быстрого охлаждения.Наиболее точный расчет температуры испарения воздушного потока в холодильнике агрегата, «тепловая мощность в помещении» и «здесь», по психометрической диаграмме «точка росы» (точка росы в помещении) в помещении обеспечивается при включенном обнаружении. Этот тип учета всегда делается в приложениях для кондиционирования воздуха, но выбор охлаждающего устройства невелик, так как разумное соотношение тепла часто определяет реальное значение силы. Вместо этого можно использовать приблизительное значение, указанное в таблице ниже.

Таблица 3.1: Комната-эвап. Средняя температура в помещении, уровни влажности могут быть в курсе

В охлажденном объеме, это, несомненно, испаритель, где температура поверхности самая низкая. Поэтому влажность в помещении достаточно высока, проходя через помещение, начинает конденсировать влагу в havasıevaporat упадет ниже температуры точки росы. Даже при температуре поверхности испарителя ниже 0 ° C эта влага замерзнет.Ileevaporasyo ​​rt комнатной температуры, поддерживая разницу ниже определенных пределов, можно поддерживать относительную влажность на определенном уровне. В таблице выше приведены значения для посредственной комнаты или шкафа.

испарители с водяным охлаждением

Испарителями обычно являются каток с водяным охлаждением, оборудование для производства льда, строительная и пищевая промышленность в целом, охлаждающие испарители, используемые в системе охлаждения рассолом.

Здания — это устройства для обработки воздуха и фанкойлов, которые используются для производства холодной воды.Благодаря их высокой эффективности и низким эксплуатационным расходам предпочтительнее других кондиционеров из-за длительных возможностей работы. Используются три типа чиллеров. Эти;

— Водоохладители с воздушным охлаждением
— Водоохладители с водяным охлаждением
— Водоохладители без конденсатора

Чиллеры с воздушным охлаждением

Предназначен для работы в условиях окружающей среды, в которых используются промышленные кондиционеры и устройства для производства холодной воды. Нагреватель картера компрессора, клапаны сжатия и всасывания поставляются с электронным термистором двигателя, чтобы избежать перегрева.Помимо этого испарителя, конденсатора, вентилятора конденсатора, контур охлаждения состоит из электрических панелей.

Безконденсаторный тип водяных чиллеров

В тех случаях, когда нецелесообразно использовать другой охлаждающий чиллер, используемый независимо от охлаждения конденсатора. можно использовать чиллер снова в присутствии движущегося газа или при высоких температурах окружающей среды. Также важным является уровень звука и инструменты, которые будут использоваться в местах, занимающих большую часть пространства.

Водоохладители с водяным охлаждением

Чиллеры с водяным охлаждением имеют высокую производительность.Эти устройства должны работать в одинаковых условиях окружающей среды, как правило, в машинном помещении, размещенном на здании. там, где имеется значительный объем охлаждаемых воздухом водяных чиллеров, они являются предпочтительными. Кроме того, расположение высокой охлаждающей способности водоохладителей с воздушным охлаждением, громоздкий объем, при желании водоохладителей с водяным охлаждением используются с меньшими размерами.

кожухотрубные испарители

Испаритель Shell & Tube с водяным охлаждением производит группы холодной воды в растворе воды или гликоля, а охлаждение теплового насоса используется для производства горячей воды.

Конденсатор Shell & Tube, охлаждающая вода или этилендипропиленовый элемент UNITERM (контур рассола), используемый для охлаждения. Производится 1-2 компрессорных контура, а также 3 компрессорных контура и стандартное производство Dörken. От 2 кВт до 600 кВт выпускаются в стандартной комплектации. Съемный тюбик, который обеспечивает очистку и техническое обслуживание. Все продукты во входных и выходных патрубках для воды, кроме термостата, дренажного патрубка и соединения управления замораживанием, доступныИспарители подвергаются испытанию на герметичность давлением 30 бар

Испарители аммиака

Выпускает аммиачный испаритель для использования в области промышленного холодильного оборудования. Мощность может варьироваться от 500 кВт до 20 кВт. Обычно при желании изготавливают теплообменник со стальными трубами и стальными профилями из алюминия. Сухое испарение (с дроссельными клапанами) или старение (жидкий камень) можно использовать в качестве испарителей; Определяемые в соответствии с условиями использования могут быть изготовлены с разным расстоянием между ребрами.Электрическое размораживание (с помощью сопротивлений), при желании, может быть испарителем с размораживанием горячим газом, или вода может быть изготовлена ​​из алюминия или хромоникелевого покрытия снаружи.

Охлаждение аммиака | Creative Safety Supply

1 февраля 2017 г.

Охлаждение аммиака является одним из старых типов охлаждения, который до сих пор используется сегодня. В то время как обычный человек не осознает этого, почти все продукты и напитки, которые были приобретены, были сохранены холодными с помощью аммиачного охлаждения в некоторый момент пути. Это потому, что это надежный и эффективный хладагент с годами безопасной, проверенной полезности.

Люди впервые начали использовать аммиак в качестве хладагента во Франции, начиная с 1850-х годов, а его использование было доставлено в Соединенные Штаты в 1860-х годах.К 1900-м годам аммиачные холодильники использовались на многих коммерческих объектах для создания блоков льда, хранения продуктов в холодном состоянии и производства других химикатов. Начиная с 1920-х годов, он использовался на катках, а к 1930-м годам он использовался в кондиционерах как для промышленных нужд, так и для охлаждения домов.

Хотя аммиак больше не используется в кондиционерах, он все еще очень распространен при хранении пищевых продуктов в холодильнике и во многих отраслях, где требуется такой тип охлаждения.Сегодня аммиак в основном используется для более масштабных требований к охлаждению, таких как кондиционирование воздуха в студенческом общежитии, большие офисные здания, больницы, аэропорты, гостиницы и многое другое.

Аммиачные холодильные системы, как следует из названия, представляют собой систему охлаждения, в которой используется аммиак. Аммиак — это химическое вещество, которое используется для поглощения тепла из одной области и для отвода его в другую область. Концентрированный аммиак намного холоднее обычной комнатной температуры, что делает его отличным выбором для хранения вещей в прохладе.

Большинство людей привыкли использовать холодильные системы, использующие ХФУ, или даже более старые системы, использующие фреон. Из-за воздействия этих химических веществ на окружающую среду и их стоимости они не являются идеальным выбором в промышленных условиях.

Аммиачная холодильная система, как и все парокомпрессионные холодильные системы, состоит из нескольких компонентов, работающих вместе. По сути, аммиак — это химическое вещество, которое содержится в системе для удаления тепла из области, а затем рассеивает его в другой области.Аммиак очень эффективен при этом, потому что он имеет очень низкую температуру кипения в жидком состоянии (-27F).

Как и во всех холодильных системах, существует ряд компонентов, которые необходимы для правильной работы системы. Если какой-либо из них отсутствует или выходит из строя, система охлаждения перестает работать практически сразу. Необходимые компоненты: компрессор, конденсатор, расширительное устройство и испаритель.

Вы можете увидеть основы того, как это работает, на следующем изображении:

В дополнение к этим базовым компонентам многие устройства будут иметь дополнительные детали, которые помогут обеспечить максимально эффективную работу.Во многих холодильниках есть вентилятор для направления холодного воздуха туда, где он должен быть, и, конечно же, в нем будет изолирующая зона, которая поможет сохранить тепло, чтобы холодильная установка не работала тяжелее, чем необходимо.

Аммиачный холодильник работает так же, как и большинство других холодильных систем. Цикл аммиачного охлаждения работает путем подачи теплого воздуха в холодильную систему, удаления тепла из нее и последующей отправки охлажденного воздуха туда, где он должен быть.

Каждый шаг в этом цикле важен для правильного регулирования температуры. Следующее изображение дает хорошее представление об аммиачном холодильном цикле, что будет объяснено более подробно после. Часть этого предлагает советы о том, как распознать опасность в этих холодильных установках. Раннее обнаружение утечки может позволить каждому время безопасно эвакуироваться, пока утечка устраняется.

Хотя к опасностям следует относиться серьезно, они не являются достаточно распространенной проблемой, чтобы заставить большинство предприятий беспокоиться об установке этих холодильных установок.Когда установка сделана правильно, и все проходят соответствующую подготовку, аммиачные холодильные установки являются очень безопасным способом охлаждения помещений.

В цикле газообразный аммиак сжимается с помощью компрессора, который заставляет его нагреваться при повышении давления. Когда он находится под давлением, он перемещается вверх в змеевики, обычно расположенные в задней части холодильной установки. В катушках тепло рассеивается, в результате чего аммиак конденсируется и превращается в жидкость, которая все еще находится под высоким давлением.

Аммиак под давлением затем проходит через расширительный клапан, который представляет собой небольшое отверстие, открывающееся в область более низкого давления. Когда это происходит, аммиак быстро начинает кипеть. Важно отметить, что жидкий аммиак кипит при -27F, что означает, что он будет намного холоднее, чем окружающая область.

Очень холодный аммиак охлаждает воздух вокруг него, во многих случаях внутри холодильника. Пока аммиак начинает нагреваться, воздух становится холоднее. Аммиак продолжает проходить через охлажденную зону, постепенно нагреваясь.Наконец, он будет всасываться обратно в компрессор, где он снова начнет цикл.

При использовании аммиачного охлаждения или аммиака для чего-либо на рабочем месте, существует ряд норм OSHA, которые необходимо соблюдать. Наличие надлежащего защитного оборудования на месте и поддержание в хорошем состоянии холодильной установки может помочь снизить риск для сотрудников.

Аммиак может быть очень опасным. Если кто-то подвергается воздействию всего 300 частей на миллион в воздухе вокруг него, у него будут серьезные проблемы со здоровьем и даже смерть.Прямой контакт с аммиаком также вызывает коррозию людей. Если аммиак попал на кожу или в глаза, его следует немедленно смыть и обработать немедленно, чтобы предотвратить долговременные проблемы.

OSHA предоставляет рекомендации по устранению чрезвычайных ситуаций с аммиаком, а также рекомендации по оказанию первой помощи.

К счастью, аммиак обладает очень сильным запахом, который люди считают естественным. Этот запах очень различим и обнаруживается на уровне около 20 частей на миллион, что значительно ниже, чем опасные уровни.Когда люди начинают чувствовать запах аммиака, они могут быстро покинуть район, и специалисты по обслуживанию позаботятся о проблеме.

Аммиак также довольно огнеопасен. Если в воздухе концентрация 15% или выше, он может воспламениться при воздействии источника возгорания. При охлаждении аммиака аммиак часто смешивают со смазочными маслами, что может сделать его еще более легковоспламеняющимся. Часто рекомендуется устанавливать системы пожаротушения вокруг аммиачных холодильных установок.

При соблюдении надлежащих мер предосторожности аммиачные холодильные установки обладают многими преимуществами по сравнению с традиционными установками на основе ХФУ или ГХФУ. Для многих крупных промышленных ситуаций эти преимущества делают этот тип холодильной установки разумным выбором:

• Менее дорогой — Для аммиачных холодильников требуется более узкий трубопровод, который дешевле производить. Этот тип холодильной установки будет стоить на 10-20% дешевле, чем другие модели.
• Эффективность — Аммиачное охлаждение также на 3-10% эффективнее в эксплуатации, чем агрегаты, использующие ХФУ.Это приводит к снижению расходов на электроэнергию и созданию более экологически чистого объекта.
• Ozone Safe — В отличие от ХФУ, аммиак не наносит вреда озоновому слою. Эксперты также согласны с тем, что использование аммиака в холодильной технике не способствует глобальному потеплению.
• Стоимость химикатов — Получение и использование аммиака значительно дешевле, чем ХФУ, что делает его более доступным для перезарядки единицы.

При работе с аммиачными холодильными установками важно помнить, что аммиак может вызывать коррозию некоторых типов металлов.Медные трубы, которые обычно используются в других типах холодильных установок, не могут использоваться при работе с аммиаком.

Маркировка трубопроводов в этих блоках для предупреждения тех, кто выполняет техническое обслуживание, к этому требованию может помочь избежать потенциальных проблем. Если эта мера предосторожности не будет принята, кто-то может непреднамеренно заменить трубу медной, оставляя на объекте риск утечки.

Международный институт охлаждения аммиака — это организация, которая обучает и информирует о передовых методах безопасного использования аммиака для охлаждения.МИАР также предоставляет стандарты для этой цели.

Кроме того, МИАР публикует бюллетени, в которых содержатся рекомендации для учреждений. Это руководство дает разъяснения о безопасном использовании аммиака, особенно когда стандарты не объясняют конкретную тему. Ниже приведены соответствующие бюллетени:

Бюллетень IIAR 108 — Руководство по: Загрязнение воды в аммиачных холодильных системах

• Объясняет, как вода может загрязнить аммиачную холодильную систему, как это можно предотвратить и как можно удалить воду.

Бюллетень IIAR 109 — Рекомендации по: Минимальные критерии безопасности IIAR для безопасной холодильной установки на аммиаке

• Обеспечивает безопасность проектирования, эксплуатации и проверки аммиачных холодильных систем. Также включает контрольные списки для проверки безопасности аммиачного холодильного оборудования.

Бюллетень IIAR 110 — Руководство по: Пуску, осмотрам и техническому обслуживанию аммиачных механических холодильных систем

• Охватывает аммиачные опасности, а также вопросы технического обслуживания и запуска оборудования.

Бюллетень IIAR 114 — Руководство по: идентификации аммиачного холодильного трубопровода и компонентов системы

• Содержит инструкции по маркировке аммиака, которые охватывают материалы, размеры, цвета и т. Д.

Как упоминалось выше, Бюллетень IIAR 114 охватывает требования к этикеткам для аммиачных трубопроводов. Эти требования отличаются от рекомендаций ANSI по маркировке труб, которые применяются к большинству других труб и приняты OSHA в своих требованиях к маркировке труб.

Рекомендации IIAR объясняют, что маркировочные этикетки на аммиаке должны соответствовать определенным требованиям к содержанию и форматированию.

состоят из пяти частей: аббревиатуры для компонентов аммиачной системы, физического состояния (жидкость / пар), корпус маркера («AMMONIA»), уровень давления (низкий / высокий) и стрелка, указывающая направление потока.

Бюллетень IIAR 14 содержит список сокращений, которые могут присутствовать на этикетке с аммиачной трубой, таких как: CD (слив конденсатора), LT (перенос жидкости), LTRS (всасывание с низкой температурой рециркуляции, OD (слив масла) и RV (сбросное отверстие) ).Пользователи могут обратиться к IIAR для получения полного списка принятых сокращений.

Последние обновления в бюллетене IIAR 114 требуют, чтобы надписи на аммиачной трубе были оранжевого цвета с черным текстом (ранее они были желтыми). Физическое состояние Жидкость должна быть на желтом прямоугольнике, а Vapor — на синем прямоугольнике. Низкое давление должно быть на зеленом прямоугольнике, а высокое — на красном прямоугольнике. Обратитесь к диаграмме выше для размещения этих частей этикетки.

Заинтересованные могут также узнать больше об этих требованиях к промышленной маркировке в нашем Руководстве по маркировке труб аммиаком, в котором объясняется, как создавать этикетки в соответствии с рекомендациями IIAR по маркировке труб.

Предприятия, которые используют аммиак для охлаждения и имеют системы, которые содержат более 10 000 фунтов аммиака (около 2000 галлонов, согласно EPA), должны также консультироваться с руководящими принципами по управлению безопасностью процесса. Стандарты OSHA можно найти здесь. Охлаждение аммиака в OSHA eTool также содержит информацию о руководящих принципах управления безопасностью процесса IIAR для охлаждения аммиака.

Управление безопасностью процесса касается того, как безопасно управлять процессами, в которых используются опасные химические вещества, а аммиак попадает в эту категорию очень опасных химических веществ.

Ресурсы

: методы модуляции мощности

Приложения системы охлаждения, в которых нагрузка может изменяться в широких пределах, из-за освещения, загрузки продукта, колебаний температуры окружающей среды или других факторов во время работы, могут быть оптимизированы с помощью управления мощностью. Регулирование производительности может использоваться как внутри, так и снаружи компрессора, но их основная функция изменения расхода хладагента в цикле остается неизменной. В зависимости от системы требования могут меняться; при этом следует тщательно оценивать следующие критерии: производительность управления, потребление энергии, затраты на выбранное решение, надежность работы, диапазон применения компрессора, минимальное время работы компрессора и нагрузку на источник питания.Наиболее распространенными методами являются управление включением / выключением, цифровой спиральный компрессор, разгрузка баллона, перепуск горячего газа, золотниковый клапан, многократный компрессор и переменная скорость [4–7]. Обзор методов модуляции емкости и методов электрического управления представлен в Таблице 1 в качестве резюме. И различные типы методов управления производительностью на основе компрессора показаны на рисунке 2.

2.1. Управление мощностью вкл / выкл

Управление мощностью вкл / выкл является самым простым способом регулировки заданной температуры (заданного значения) с помощью термостата.После того, как температура достигнет заданного значения, термостат останавливает компрессор и циркуляцию хладагента в цикле. Поскольку вторичная жидкость продолжает циркулировать, температура воды или воздуха постепенно повышается. Когда термостат обнаруживает, это повышение включает компрессор. Если возникают условия легкой нагрузки, это приводит к короткому циклу. Короткие циклы работы системы сокращают срок службы компрессора. В дополнение к этому, температура вторичной жидкости колеблется и возникают неудобные условия.

2.2. Цифровое управление мощностью прокрутки

В этом методе прокрутка заставляет отделяться, а сжатие хладагента останавливается. Это модулирует поток хладагента без изменения или остановки двигателя компрессора. Разделение свитков осуществляется с помощью внешнего электромагнитного клапана; кроме того, между выпускной камерой и впускным газом имеется обводная соединительная линия. Верхние свитки могут отделяться от нижнего свитка на 1 мм по вертикали. Поршень прикреплен к верхней части верхней спирали и поднимает верхнюю спираль, когда она движется вверх.В верхней части поршня находится камера модуляции, которая соединена с давлением нагнетания через сливное отверстие. Внешний электромагнитный клапан соединяет камеру модуляции с давлением на стороне всасывания. Если электромагнитный клапан закрыт, спирали работают как классический спиральный компрессор. Если соленоид открыт, выпускная камера и давление газа на входе соединяются друг с другом и уменьшают давление на выходе. Это приводит к меньшему давлению, удерживающему поршень вниз, тем самым заставляя поршень смещаться вверх, что, в свою очередь, поднимает верхнюю спираль.Это действие разделяет свитки и не приводит к массовому потоку через свитки. Обесточенный внешний электромагнитный клапан снова полностью загружает компрессор, и сжатие возобновляется (рис. 3) [8].

Рисунок 3.

Трубопровод цифровой прокрутки.

В нагруженном состоянии компрессор работает как стандартная спираль и обеспечивает полную производительность и массовый расход. Тем не менее, во время ненагруженного состояния отсутствует пропускная способность и массовый поток через компрессор. Свитки разделяются в периодическом цикле (20 секунд), чтобы получить усредненную по времени производительность компрессора на основе соотношения времени загрузки и разгрузки.Это позволяет цифровой прокрутке достигать бесконечной модуляции емкости между 10 и 100%. Например, 20-секундный цикл и соленоид обесточиваются на 16 секунд, а затем на 4 секунды; результирующая емкость составит 80% [8, 9]. Этот метод обеспечивает очень широкий диапазон производительности с непрерывной модуляцией, высокой эффективностью и очень жестким контролем температуры. Но более высокая начальная стоимость является недостатком этих методов по сравнению с методом обхода горячего газа. Кроме того, сравниваются регуляторы скорости с переменной скоростью и цифровой прокруткой, и они дают очень близкие результаты модуляции емкости [9].

Применение цифрового спирального компрессора в многоканальной системе кондиционирования было представлено Ху и Яном [10]. Авторы сообщили о результатах разработки и тестирования производительности экономичного, энергосберегающего, мультитипного кондиционера. В этой системе наблюдалось снижение энергопотребления примерно на 75%, а частичная нагрузка — 17%. Диапазон модуляции емкости системы находится в диапазоне 17–100%; с другой стороны, система управления переменной частотой переменного тока имеет диапазон от 48 до 104%.В этом методе стоимость системы на 20% дешевле, чем инвертор переменного тока. Есть много исследований по цифровой прокрутке; здесь я приведу их краткое изложение, например, Jiang et al. [11] обсуждали управление цифровым компрессором, применяемым в мультитипной системе кондиционирования. Кан и соавт. [12] проанализировали применение цифрового спирального компрессора в холодильном контейнере. Чжоу и Чжан [13] и Е. и Чен [14] изучали энергосбережение цифрового спирального компрессора. Цю и Цю [15] обсуждали применение цифрового спирального компрессора в высокоточных системах кондиционирования с постоянной температурой и влажностью.Анализ и сравнение технологии цифровой прокрутки и инвертора были изучены Ши [16] и Ма и Сун [17].

Huang et al. [18] провели экспериментальное исследование рабочих характеристик с переменным объемом воздуха в условиях охлаждения и нагрева канального кондиционера (AC) с цифровым спиральным компрессором и обычным спиральным компрессором. Было изучено влияние объема воздуха на холодопроизводительность (обогрев), потребляемую мощность, EER (COP), температуру на выходе, давление нагнетания, температуру нагнетания и давление всасывания.В результате авторы пришли к выводу, что агрегат с цифровым спиральным компрессором был хорошо адаптирован к системе переменного объема воздуха и хорош для экономичной и надежной работы воздуховода переменного тока.

2.3. Контроль производительности по разгрузке цилиндров

Контроль производительности также может осуществляться посредством разгрузки цилиндров поршневого компрессора. Метод контроля производительности разгрузки цилиндров (метод разгрузки всасывающего клапана) работает путем поднятия клапанов всасывания некоторых цилиндров в открытое положение.Термостат (или датчик давления) подает питание на соленоид (или соленоиды, если в компрессоре несколько цилиндров), который заставляет всасывающий клапан оставаться открытым. Газ не может быть сжат в открытых баллонах, что приводит к снижению холодопроизводительности. Чтобы предотвратить перегрев компрессора, необходимо установить термостатический расширительный клапан для охлаждения всасываемого газа компрессора. Затем за этим снижением производительности следует шунтирование горячим газом. Их конструкция относительно низкая по стоимости, но для них обычно требуется многоцилиндровый компрессор.Достижимая градация мощности зависит от конструкции конструкции. В 4, 6 и 8 цилиндровых компрессорах обычно используется два цилиндра на ступень нагрузки, что позволяет градуировать (25) –50– (75) –100% или 33–66–100% [7].

Cawley и Pfarrer [19] провели сравнительное исследование эффективности частичной нагрузки двухскоростных компрессоров с использованием модуляции разгрузочной способности компрессора. Они обнаружили, что более высокий коэффициент энергоэффективности (EER) на 49% может быть достигнут при использовании двухскоростного компрессора вместо компрессора без нагрузки на цилиндр.Снижение потерь на трение на половине скорости двухскоростного компрессора снижает потребляемую мощность. Вонг и Джеймс [20] пришли к выводу, что управление переменной скоростью компрессора более эффективно по сравнению с управлением разгрузкой цилиндров. При использовании работы с переменной скоростью объемная эффективность и изэнтропическая эффективность, а также коэффициент полезного действия (КПД) увеличиваются при более низкой скорости компрессора. С другой стороны, контроль разгрузки цилиндра снижает изэнтропическую эффективность и КПД. Вонг и Легг [21] также изучили экономические преимущества компрессора с переменной скоростью в другой работе.Было показано, что управление с переменной скоростью приводит к снижению энергопотребления, но для прерывистой работы оно может быть экономически не выгодно из-за высоких капитальных затрат инвертора.

Позднее исследование, связанное с методом разгрузки цилиндра, было исследовано Якубом и Зубайром [22]. Они изучили схемы разгрузки цилиндров и дросселирования всасываемого газа, чтобы снизить производительность систем охлаждения и кондиционирования воздуха при сниженной нагрузке. В первой схеме ненагруженный клапан использовался для разгрузки одного или нескольких цилиндров в условиях частичной нагрузки.Массовый расход хладагента уменьшается при разгрузке баллонов; следовательно, емкость системы уменьшается. Перед компрессором необходим дроссельный клапан, чтобы снизить массовый расход через компрессор. Было обнаружено, что метод разгрузки цилиндров был наилучшим и имел наивысшее КПД и минимальные необратимые потери при любой производительности системы.

В другом исследовании Yaqub и Zubair [23] исследовали три разные схемы управления мощностью. Он сравнил схему разгрузки баллона с байпасом горячего газа и дросселированием всасывания компрессора.Эти схемы исследуются для ГФУ-134а с учетом конечного размера компонентов, которые используются в холодильных системах. Сравнительное исследование было проведено среди этих схем с точки зрения системного коэффициента полезного действия (КПД), рабочих температур и процентного содержания массовой доли хладагента как функции процентного соотношения производительности системы при полной нагрузке. В моделях учитывается конечная разница температур в теплообменниках, что позволяет варьировать температуры конденсатора и испарителя в зависимости от производительности и температуры внешней жидкости на входе.

2.4. Регулирование пропускной способности горячего газа

Обход горячего газа — это метод, который модулирует поток хладагента путем обхода некоторого количества газа-хладагента высокого давления (горячего газа), выходящего из компрессора, обратно во всасывающую линию, не проходя через испаритель, и газ делает любые охлаждения. Этим способом также можно контролировать производительность поршневых и центробежных компрессоров. В некоторых приложениях используются два или более метода для более плавного переключения и лучшего контроля, например, разгрузки в сочетании с байпасом горячего газа.Для управления производительностью требуются дополнительные клапаны и трубопроводы, и производительность можно быстро отрегулировать, открыв или закрыв клапан, но количество шагов производительности является конечным. Может не оказаться точного и плавного контроля температуры [8, 24]. Давление всасывания ниже проектного предела компрессора предотвращается, поскольку низкая плотность всасывания приводит к плохому охлаждению компрессора. Следовательно, горячий газ обходит сторону низкого давления системы.

Горячий газ можно закачивать в разные места: первое — это впускное отверстие испарителя после распылительного сопла, но перед распределительными трубками, а второе — всасывающая линия [25, 26].

Обводной патрубок на входе в испаритель: на одном испарителе и близко соединенных системах обычно можно вводить горячий газ на входе в испаритель сразу после расширительного клапана. Обход на входе в испаритель приводит к искусственной нагрузке охлаждения. Поскольку измерители термостатического расширительного клапана требуют подачи хладагента для поддержания заданного значения перегрева, хладагент возвращается в компрессор при нормальной рабочей температуре и предотвращает проблему нагрева двигателя. Высокая скорость потока способствует возврату масла в испаритель [25].

Обвод в линию всасывания: в этом методе несколько испарителей подключаются к компрессору, или, если конденсационная установка удалена от испарителя, может потребоваться пропускать горячий газ в линию всасывания хладагента. Давление всасывания можно контролировать с помощью этого метода. Для дозирования жидкого хладагента во всасывающую линию необходимо поддерживать температуру газа-хладагента, поступающего в компрессор, в допустимых пределах. Если этот метод используется пропущенным, горячий газ и жидкий хладагент должны быть смешаны в правильном количестве, чтобы обеспечить смешанный газ в компрессоре при желаемой температуре.Для этого рекомендуется смесительная камера. Аккумулятор всасывающей линии может служить в качестве смесительной камеры, а также защищать компрессор от обратного потока жидкости [25].

Первое исследование, связанное с этим методом, было исследовано Yaqub et al. [27], и в этом исследовании применяется технология автоматического обхода горячего газа для снижения производительности систем охлаждения и кондиционирования воздуха в условиях частичной нагрузки. Перепускной клапан горячего газа направляет хладагент высокого давления во всасывающее отверстие. Они обсудили три схемы обхода горячего газа для ГФУ-134а и проанализировали на основе первого и второго законов термодинамики.Основанный на втором законе термодинамический анализ показал, что общие необратимые потери перепускного клапана существенно увеличиваются при уменьшении производительности. В другом исследовании Yaqub et al. [28] исследовали регулирование производительности парокомпрессионной холодильной системы путем впрыскивания горячего газа и жидкого хладагента во всасывающую сторону компрессора. Было продемонстрировано, что температуры нагнетания компрессора значительно возрастают, когда горячий газ из нагнетания компрессора извлекается и впрыскивается (без какой-либо подачи жидкости) непосредственно в сторону всасывания компрессора.

Кроме того, Tso et al. [29] сравнили управление обходом горячего газа и модуляцию всасывания в рефрижераторных транспортных контейнерах с использованием математической модели. Они изучали, чтобы проанализировать потребление мощности компрессора, коэффициент полезного действия и чувствительный тепловой коэффициент испарителя в зависимости от нагрузки контейнера. Они привели к тому, что метод модуляции всасывания является более энергоэффективным, чем перепуск горячего газа.

Производительность холодильной системы витрины с тремя испарителями была измерена во время циклического включения / выключения и оттаивания горячим газом Cho и соавт.[30]. На основании результатов испытаний был проанализирован эффект периода отключения в цикле включения / выключения и открытия электронного расширительного клапана (EEV) в цикле оттаивания горячего газа на производительность системы витрины.

2.5. Регулирование производительности золотникового клапана

Управление ползунком позволяет адаптировать смещение компрессора к потребляемой мощности путем смещения начала процесса сжатия посредством осевого ползуна ползунка управления. В то же время, выпускное окно адаптировано к недавно появившемуся смещению в этой серии.В винтовых компрессорах используются золотниковые клапаны для регулировки необходимой холодопроизводительности при частичных нагрузках, позволяя оборудованию уменьшить общий объем хладагента, сжатого внутри корпуса. Задвижка регулирует производительность компрессора в диапазоне от 25% до 100% с шагом 25%. Поток всасываемого газа измеряется для получения охлаждающей способности, а объемное соотношение компрессора определяется положением контура всасывания и размером выпускного отверстия [31]. По словам Рейндла [32], одним из наиболее распространенных методов контроля производительности является золотниковый клапан регулировки производительности для винтового компрессора.По мере того, как объем паров хладагента, подвергаемых сжатию, уменьшается, производительность компрессора уменьшается, и эффективное отношение объема компрессора также уменьшается.

2.6. Управление мощностью нескольких компрессоров

Производительность системы охлаждения можно модулировать с помощью нескольких контуров охлаждения или с помощью нескольких компрессоров в одноконтурных системах. В условиях частичной нагрузки компрессоры могут включаться и выключаться по мере необходимости, а также обеспечивать уровень резервирования в случае отказа одного из компрессоров.Для этих типов компрессоров требуется выравнивание масла. Одна из наименее дорогих форм модуляции, надежность, может рассматриваться как преимущество управления мощностью нескольких компрессоров. С другой стороны, множественная производительность компрессора обеспечивает конечное количество ступеней производительности и ограниченный прирост эффективности. Например, в системе мощностью 40 л.с., требующей 25 л.с. в данный момент времени, система должна работать при мощности 30 л.с. Кроме того, точный и плавный контроль температуры и влажности может быть невозможен из-за шага модуляции емкости [7, 8].

Winandy и Cridtian [33] провели исследование, касающееся нескольких компрессоров, в которых компрессорные агрегаты имеют тандемные спиральные компрессоры. Основным недостатком этой конфигурации является возврат масла в компрессор, что является серьезной проблемой, особенно при частичной нагрузке.

Согласно ASHRAE [34], скорости газа и геометрия трубопровода являются наиболее важными в методе управления несколькими компрессорами из-за обеспечения адекватного возврата масла. При работе с частичной нагрузкой могут потребоваться некоторые модификации для обеспечения правильного возврата масла.Кроме того, рекомендуется разделять контуры хладагента при параллельной работе компрессоров, однако такая конфигурация не всегда возможна и не дает такого же эксплуатационного преимущества при частичной нагрузке.

2.7. Регулирование производительности с переменной скоростью

Регулирование переменной скорости может быть реализовано различными способами для регулирования скорости двигателя компрессора, например, электронных преобразователей частоты. Преобразователи частоты (VFD) также известны как преобразователи частоты (AFD), преобразователи частоты (VSD), приводы переменного тока, микроприводы или преобразователи частоты.Скорость вращения компрессора может варьироваться в соответствии с изменяющимся требованием системы к холодопроизводительности привода с регулируемой скоростью. Исследования по управлению мощностью с переменной скоростью содержат механические, электрические данные о компрессоре и другом оборудовании. Первичные исследования систем охлаждения с переменной скоростью были связаны с теоретическим анализом концепции управления мощностью с переменной скоростью и исследованием проблем, связанных с механическим проектированием системы [35].

Следующие исследования связаны с основными преимуществами и фактами методов регулирования производительности с переменной скоростью.Муир и Гриффит [36] исследовали различные аспекты методов модуляции мощности для систем охлаждения и бытового кондиционирования воздуха с использованием коэффициента сезонной энергоэффективности (SEER). Этот метод сравнивает сезонную эффективность систем, принимая во внимание влияние циклического включения / выключения и установившуюся эффективность при нескольких наружных температурах. Анализ показал, что применение модуляции емкости и значительная экономия энергии могут быть возможны благодаря уменьшению потерь при циклическом включении и отключении и улучшению эффективности в стационарном режиме при частичных нагрузках.

Tassou et al. [4, 37–40] исследовали большинство фактов методов управления производительностью с переменной скоростью, и они сосредоточились на модуляции производительности бытовых размеров тепловых насосов. Сохранение энергии путем управления производительностью и сравнения производительности с традиционными системами, влияние модуляции производительности, математическое моделирование систем с переменной скоростью, частичная нагрузка и динамический анализ производительности тепловых насосов — важные исследуемые вопросы. Исследования показали, что управление с переменной скоростью может повысить эффективность преобразования энергии на 15% по сравнению с обычной системой.Было также обнаружено, что регулирование перегрева с помощью термостатического расширительного клапана было неудовлетворительным во время работы с частичной нагрузкой, и было высказано предположение, что эту проблему можно эффективно решить, используя управляемый микропроцессором расширительный клапан с электроприводом.

Исследование Shimma et al. [41] связано с оценкой экономии энергии за счет использования инверторов в кондиционерах. По мнению авторов, максимальная экономия энергии и лучшая производительность системы могут быть достигнуты за счет использования лучших методов управления.Кроме того, повышение производительности отдельных компонентов в системе кондиционирования может обеспечить более высокую производительность системы. Система с регулируемой мощностью привела к уменьшению колебаний комнатной температуры до 50% по сравнению с обычной системой включения / выключения. Авторы указали на различные проблемы, такие как усовершенствование механизма дросселирования хладагента, принятие более эффективных методов подавления шума (что важно для уменьшения помех радиоволн и помех, создаваемых инвертором), повышение надежности и производительности инвертора, и улучшения в общей конструкции системы для снижения шума при работе на высоких частотах и ​​преодоления проблем с вибрацией при работе на низких частотах.

Согласно Расмуссену [42], бытовые холодильники обычно управляются термостатом (вкл / выкл) с постоянной скоростью, и в большинстве случаев в качестве привода компрессора используется однофазный асинхронный двигатель. Автор представляет результаты прототипа холодильника, использующего трехфазный бесщеточный привод постоянного тока с переменной скоростью. Представлены результаты испытаний двигателя и КПД привода; Также описаны моторостроения.

Кроме того, различные авторы исследуют различные типы компрессоров в системе регулирования производительности с переменной скоростью.Работы, посвященные ротационному компрессору, были изучены Lida et al. [43]. На тепловом насосе, оборудованном герметичным роторным компрессором мощностью 4 л.с. (3 кВт), проводятся экспериментальные исследования. Они обнаружили, что практические пределы изменения скорости компрессора были между 25 и 75 Гц. Результаты показали улучшение EER с компрессором с инверторным приводом по сравнению с системой с фиксированной скоростью. Анализ затрат и SEER показал 20% -ное увеличение общей стоимости системы, управляемой инвертором, и экономию энергии на 20–26% по сравнению с системой с постоянной производительностью.Другие преимущества, определенные для управления переменной скоростью над системами с фиксированной скоростью, включали в себя точное управление температурой, возможности плавного пуска системы и работу с низким уровнем шума при сниженных нагрузках.

В том же году Itami et al. [44] изучали показатели производительности и надежности поршневых и роторных компрессоров (с частотным управлением). Для другого типа компрессора были предложены модификации. Например, с поршневым компрессором двухступенчатый масляный насос использовался в низкочастотном диапазоне для обеспечения надлежащей смазки.Для роторного компрессора использовалась система впрыска жидкости для защиты от перегрева. Кроме того, дисковый механизм был принят для предотвращения увеличения количества сливаемого масла в более высоком диапазоне рабочих частот. В то время как рабочая частота была увеличена, роторный компрессор показал улучшения в объемном и моторном КПД; с другой стороны, поршневой компрессор демонстрирует улучшение механической и компрессионной эффективности, в то время как рабочая частота была снижена. Около 20–40% улучшений в SEER было зафиксировано при использовании кондиционера с регулируемой скоростью по сравнению с обычной системой включения / выключения.В другом связанном исследовании Senshu et al. [45] исследовано на тепловом насосе малой мощности с использованием спирального компрессора. Эта система показала 30-процентное улучшение годовой эффективности по сравнению с обычным поршневым компрессором. Важно, чтобы EER теплового насоса с приводом от инвертора при номинальной нагрузке был меньше, чем система с фиксированной скоростью, из-за потерь на инверторе. В исследовании ASHRAE проект (RP-409) проанализировал большой чиллер, работающий с центробежным компрессором с регулируемой скоростью [46].Результаты показали, что управление переменной скоростью обеспечивает снижение потребляемой мощности компрессора на 1,5% при максимальной нагрузке и примерно на 40% при минимальной нагрузке.

Макговерн [47] исследовал работу двухцилиндрового поршневого компрессора открытого типа с диапазоном скоростей от 300 до 900 об / мин. Различные рабочие параметры, такие как массовый расход, мощность на валу и температура нагнетаемого газа компрессора, показали линейное увеличение для тестируемого диапазона скоростей; с другой стороны, было обнаружено, что объемная эффективность остается почти постоянной на 66% от заданного диапазона скоростей.Изменение механической эффективности со скоростью составляло 92–94% при скорости, увеличенной с 300 до 900 об / мин соответственно.

Другими авторами, изучавшими компрессор, были Ischii et al. [48, 49]. Авторы сравнили механическую эффективность и динамические характеристики спиральных компрессоров с вращающимися поршневыми компрессорами. Они обнаружили, что спиральные компрессоры демонстрировали лучшую вибрацию, чем вращающийся поршневой компрессор; с другой стороны, они показали меньшую механическую эффективность. Они сообщили, что механическая эффективность спиральных компрессоров может быть улучшена за счет оптимизации конструкции.

Другое исследование, касающееся компрессоров, было исследовано Тассоу и Куреши [50]. Это исследование содержит применение инверторных приводов с регулируемой скоростью для роторно-лопастных холодильных компрессоров с принудительным рабочим объемом. Было исследовано влияние инвертора на ряд рабочих параметров, таких как гармонические токи и напряжения, потребляемая мощность и коэффициент мощности, пусковой ток и общая эффективность системы. Результаты показали, что инвертор может привести к снижению коэффициента мощности и общей эффективности драйвера.Согласно результатам, работа с переменной скоростью роторно-лопастного компрессора может обеспечить лучший контроль температуры и быструю реакцию на помехи и изменения нагрузки.

Тассу и Куреши [51] изучали модуляцию переменной скорости компрессора холодильного компрессора с принудительным рабочим объемом. Испытанные компрессоры включают поршневые поршни открытого типа, полугерметичные поршневые поршневые лопасти и вращающиеся лопасти открытого типа. Результаты показывают, что все три компрессора были рассчитаны на максимальную эффективность при номинальной скорости, и все три компрессора при работе на переменной скорости обеспечивают экономию энергии по сравнению с аналогами с фиксированной скоростью.Кроме того, при постоянном напоре только компрессор открытого типа продемонстрировал улучшение КПД при сниженных скоростях. С переменным контролем напора, все три компрессора показали увеличение КПД при снижении скорости. Анализ показал, что поршневой компрессор открытого типа является наиболее эффективной системой, предлагающей 12% экономии при работе в умеренном климате и 24% экономии при работе в теплом климате.

Редко, впрыскивается газ и жидкий хладагент в компрессор.Впрыск газа применяется для увеличения производительности компрессора и экономии энергии. Поскольку через конденсатор проходит больше хладагента, чем через компрессор испарителя, производительность может несколько увеличиться. Кроме того, жидкий хладагент впрыскивается в компрессор для снижения высоких температур нагнетания хладагента, которые химически разлагают масло и хладагент и вызывают механический отказ. Высокая стоимость и потребность в дополнительных компонентах являются недостатками системы впрыска газа и жидкости; Кроме того, впрыск жидкости может вызвать проблемы с пробкой в ​​компрессоре [52, 53].Чо и соавт. [54] применил впрыск хладагента к компрессору с переменной скоростью и измерил производительность спирального компрессора с впрыском жидкого хладагента с инверторным управлением в отношении изменения частоты компрессора, давления впрыска и места впрыска. Кроме того, влияние впрыска жидкости на производительность было представлено как функция рабочих параметров и места впрыска. Результаты сравнивались с неинъекционным случаем. Для высокой частоты при заданном коэффициенте впрыска впрыск под углом 180 ° для угла впрыска в отверстии впрыска дал немного лучшую производительность компрессора по сравнению с 90 °.Было обнаружено, что впрыск жидкости при высокой частоте был очень эффективным, но впрыск при низкой частоте приводил к некоторым отрицательным эффектам с точки зрения мощности компрессора, производительности и адиабатической эффективности из-за более высокой утечки через спирали.

Aprea et al. [55] также представил исследование, касающееся компрессоров. В этом исследовании был проведен экспериментальный анализ, и они сравнили энергетические характеристики компрессора с регулируемой скоростью и контроль включения / выключения, управляемый с помощью классического термостата.Они использовали полугерметичный поршневой компрессор, работающий с хладагентами R22, R507 и R407C. Компрессор был спроектирован для номинальной частоты 50 Гц, но они тестировали его в диапазоне 30–50 Гц. Результаты показали, что при использовании R407C среднее потребление электроэнергии примерно на 12% меньше, когда инвертор был использован для управления холодопроизводительностью компрессора вместо термостатического управления. Таким образом, R407C подтверждает свое превосходство по сравнению с R417A и R507; только R22 показывает лучшую производительность.

Кроме этого, в некоторых исследованиях изучается энергосберегающий потенциал методов управления мощностью. Технико-экономическое обоснование и проектирование холодильной системы с переменной производительностью было выполнено демонстрационной схемой энергоэффективности от имени Министерства энергетики [56]. Коммерчески доступный компрессор с регулируемой скоростью контролировался в холодильнике супермаркета. В этом исследовании сначала была установлена ​​обычная система, а затем преобразована в переменную скорость для сравнения.Результаты показали экономию 56% энергии при высокой температуре (для молочных продуктов) и 30% экономию при низкой температуре (для замороженных продуктов). Достигнутая экономия энергии объясняется главным образом регулированием скорости вращения и полностью плавающим напором.

Райс [57, 58] учился на тепловом насосе, и он сообщил о 27% экономии энергии для модулирующей системы теплового насоса. В этом исследовании были учтены снижение циклических потерь, разгрузка теплообменника, снижение потерь при замерзании / оттаивании и уменьшение резервного нагрева.Он обнаружил, что более высокие потери скольжения двигателя и искажение формы сигнала инвертора снизили КПД обычного трехфазного асинхронного двигателя до 20%, и предположил, что эти потери могут быть уменьшены с помощью комбинации двигателя с инвертором с постоянным магнитом и электронной коммутацией.

Насутин и соавт. [59] изучали потенциал энергосбережения компрессора с регулируемой скоростью. Основной целью системы является обеспечение теплового комфорта для применения в системе кондиционирования воздуха и повышение способности системы соответствовать нагрузке.В этом исследовании система с постоянной скоростью была модифицирована с использованием инвертора и пропорционально-интегрально-производного (ПИД) контроллера. В результате экономия энергии для системы оценивалась примерно в 25,3% при температуре 22 ° C с помощью ПИД-регуляторов.

Недавно Cuevas и Lebrun [60] представили экспериментальное исследование, касающееся недостатков компрессоров с регулируемой частотой вращения, которые касаются эффективности инвертора, влияния инвертора на асинхронный двигатель и влияния переменной скорости на изэнтропию и объем компрессора. эффективность.Было отмечено, что КПД инвертора варьируется между 95 и 98% для электрической мощности компрессора, варьирующейся от 1,5 до 6,5 кВт, и что эффективность компрессора не сильно зависит от частоты питания компрессора. Когда частота вращения компрессора составляет 75 Гц, происходит небольшое ухудшение из-за электромеханических потерь. Эти потери увеличиваются со скоростью компрессора. Была получена максимальная изэнтропическая эффективность 0,65 для отношения давлений порядка 2,2. Экспериментальные результаты, полученные при 50 Гц, были использованы для определения шести параметров полуэмпирической модели, которая затем использовалась для моделирования различных испытаний, разработанных на разных скоростях компрессора.Результаты моделирования были в очень хорошем соответствии с измеренными. Результаты показали, что потери двигателя, вызванные инвертором, незначительны.

Исследования, связанные с ЧРП, важны для метода контроля производительности с переменной скоростью. Всесторонний обзор технологий применения силовой электроники был дан Бозе [61]. Согласно автору, доступные в настоящее время системы VFD могут быть классифицированы на три основных типа инверторов: шестиступенчатый преобразователь напряжения (VSI), шестиступенчатый преобразователь тока (CSI) и преобразователь источника напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).В отчете, опубликованном Управлением по энергоэффективности [62], сравниваются типичные показатели эффективности шести типов VFD различных рейтингов. Инвертор ШИМ показывает немного лучшую эффективность по сравнению с VSI и CSI.

Кроме того, к компрессору с регулируемой скоростью были применены автомобильная система охлаждения, мультииспаритель, моделирование системы, диагностика неисправностей и хладагент CO ₂ . Эти предметы объясняются ниже, соответственно.

Ryska et al. [63] представили, что новый метод оценки позволяет общее улучшение эффективности охлаждения для грузовика или автобуса при различных скоростях двигателя и стилях вождения.Этот метод был продемонстрирован в двух холодильных установках.

Park et al. [64] исследовали многоканальный инверторный кондиционер с ротационным компрессором с переменной скоростью вращения и электронным расширительным клапаном. Производительность системы была проанализирована с различными рабочими частотами компрессора, различными нагрузками охлаждения и долей нагрузки охлаждения между комнатами. Также была рассчитана оптимальная величина открытия электрического расширительного клапана (EEV).

Чой и Ким [65] измерили рабочие характеристики мультикондиционера с инверторным приводом с двумя внутренними блоками, используя электронные расширительные клапаны (EEV).Для производительности, варьирующейся в помещении, были исследованы скорость открытия EEV и скорость спирального компрессора. Согласно экспериментальным результатам, автор предложил перегрев около 4 ° C для обоих внутренних блоков, используя EEV также, так как скорость компрессора должна быть отрегулирована для обеспечения оптимальной охлаждающей способности для внутренних блоков.

Saiz et al. [66] разработали стационарную компьютерную имитационную модель для холодильных контуров автомобильных систем кондиционирования воздуха. Имитационная модель включает компрессор с переменной производительностью и термостатический расширительный клапан в дополнение к испарителю и микроканальному конденсатору с параллельным потоком.Холодильный контур был оснащен компрессором с переменной мощностью, работающим от электродвигателя, управляемого преобразователем частоты.

Park et al. [67] разработали термодинамическую модель для спирального компрессора с переменной скоростью впрыскиваемого хладагента с использованием энергосбережения непрерывности и уравнения реального газа. В этой модели учитывались энергетический баланс в компрессоре низкого давления, нагрев всасываемого газа, КПД двигателя и объемная эффективность. Кроме того, утечка газа рассматривалась как функция частоты компрессора.Результаты показали отклонения от измеренных значений около 10% при 90% экспериментальных данных. Согласно модели, массовый расход, нагрев всасываемого газа, охлаждающая способность и потребляемая мощность компрессора были оценены и проанализированы как функция частоты. Кроме того, влияние впрыска на производительность компрессора обсуждалось в зависимости от частоты, геометрии впрыска и условий впрыска. Другое модельное исследование было исследовано Aprea и Renno [68].Основной целью данного исследования является термодинамическая модель, имитирующая работу паровой компрессионной холодильной системы. Модель может оценить производительность системы, в то время как производительность компрессора регулируется с помощью инвертора, вставленного в электродвигатель компрессора. Автор сравнил результаты модели с экспериментальными результатами. Сравнение модельных и экспериментальных результатов осуществляется путем изменения частоты питания компрессора в диапазоне 30–50 Гц с использованием R407C.Сравнение модели и экспериментального результата вполне приемлемо с точки зрения температуры конденсации, степени сжатия, мощности конденсации и коэффициента полезного действия. Кроме того, представлен эксергетический анализ для объяснения производительности компонентов установки при работе с переменной скоростью.

В дополнение к этому исследованию Shao et al. [69] проанализировал моделирование компрессора с переменной скоростью для кондиционера и теплового насоса. Для реальных эксплуатационных характеристик компрессора с инверторным приводом использовался картографический метод.Поскольку функция второго порядка температуры конденсации и испарения, модель была построена на основной частоте и карте условий. Модель подтверждена фактическими условиями эксплуатации. Автор сравнил данные, предоставленные производителями компрессоров, средние относительные ошибки составляют менее 2, 3 и 4% для массового расхода хладагента, потребляемой мощности компрессора и коэффициента полезного действия (COP), соответственно, и автор выяснил, что эта модель компрессора с регулируемой скоростью подходит для моделирования инверторных систем кондиционирования и тепловых насосов.

Ким и Ким [70] провели экспериментальное исследование, чтобы определить влияние четырех искусственных неисправностей на производительность холодильной системы с переменной скоростью. Для оценки рабочих характеристик была модифицирована обычная система испытаний на сжатие пара, чтобы проверить несколько искусственных неисправностей, наблюдая изменение охлаждающей способности. Четырьмя основными неисправностями были неисправность компрессора, неисправность конденсатора, неисправность испарителя и утечка хладагента. Для упрощения диагностики неисправностей были организованы два разных модуля на основе правил для операций с постоянной и переменной скоростью.В результате ухудшение COP из-за сбоя в системе с переменной скоростью оказалось более сильным, чем в системе с постоянной скоростью.

Cho et al. [71] измерили эффективность охлаждения в цикле CO ₂ с переменной скоростью и проанализировали путем изменения величины заправки хладагента, частоты компрессора, открытия EEV и длины внутреннего теплообменника (IHX). В результате охлаждающая КС уменьшалась с увеличением частоты компрессора при всех нормированных расходах. Оптимальное открытие EEV увеличивается с частотой компрессора.Оптимальное давление нагнетания компрессора модифицированного цикла CO ₂ с IHX было снижено на 0,5 МПа. IHX увеличил охлаждающую способность и КПД цикла CO ₂ на 6,2–11,9% и 7,1–9,1%, соответственно, при испытанных частотах компрессора от 40 до 60 Гц.

В дополнение к этим исследованиям, исследование Ekren и Kucuka [72] было выполнено с помощью системы чиллера с нечеткой логикой и компрессором с переменной скоростью вращения. В этом исследовании была изучена не только модуляция с переменной производительностью, но и влияние нечеткой логики на систему охлаждения.Спиральный компрессор, предназначенный для обучения в качестве компрессора с фиксированной скоростью, работал с переменной частотой вращения с ШИМ-инвертором. Также использовался электронный расширительный клапан с нечетким управлением. В этой системе увеличение КПД на 33,4% было получено в соответствии с системой включения / выключения. Это увеличение было получено из-за меньшей разницы температур между температурой конденсации и испарения.

Конструкция / Принцип работы

4.9.1 Конструкция / Принцип работы

Турбомолекулярный насос был разработан и запатентован в Pfeiffer Вакуум в 1958 году д-р В. Беккер. Турбомолекулярные насосы относятся к категория кинетических вакуумных насосов. Их дизайн похож на дизайн турбины. Многоступенчатый турбиноподобный ротор с лопастными дисками вращается в жилье. Лопатки турбины или компрессора относятся к все вместе, как лезвие.Вставлено зеркало в обратном направлении между диски ротора представляют собой лопастные диски статора, имеющие сходную геометрию.

Подшипники

Крепление вала ротора турбонасоса с помощью двух шаровых подшипники требуют расположения обоих подшипников на стороне переднего вакуума из-за смазочных материалов в подшипниках. Это приводит к одностороннему (консольная) опора ротора при его большой массе.

Опора гибридного подшипника предлагает преимущества в этом отношении с уважение к динамике ротора.Гибридный подшипник обозначает использование двух концепции подшипников в одном насосе. В этом случае с масляной смазкой шариковый подшипник установлен на конце вала на переднем вакууме сторона, а сторона высокого вакуума оборудована необслуживаемой и Износостойкий постоянный магнитный подшипник, центрирующий ротор в радиальном направлении. Масло для смазки переднего вакуумного подшипника содержится в резервуар рабочей жидкости. Небольшой сухой подшипник безопасности устроен внутри статора магнитного подшипника.Во время нормальной работы журнал вращается свободно в этом подшипнике. В случае сильного радиального амортизаторы стабилизируют ротор и вращают только кратко. Если ротор не сбалансирован, подшипники на обоих концах вал будет значительно снижать нагрузку на подшипник силы вибрации, чем в случае плавающего подшипника. Магнитный подшипник на стороне высокого вакуума абсолютно нечувствителен к вибрации. Только очень маленькие вибрационные силы передаются на корпус как результат.Кроме того, это устраняет необходимость в большем из двух подшипники в консольной концепции, размер которой ограничивает скорость вращения.

В качестве альтернативы можно использовать большие насосы с диаметром фланца 100 мм. подшипники, известные как 5-осевые магнитные подшипники [24]. Ротор левитация с помощью цифрового электронного управления с помощью датчиков расстояния и электромагниты. Степени свободы движения турборотора постоянно отслеживаются и корректируются в режиме реального времени.Отсутствие механический контакт между ротором и корпусом удерживает вибрацию генерируется насосом низкого уровня. Ротор вращается вокруг своей оси инерция. Любой дисбаланс из-за одностороннего покрытия или эрозии (например, в плазменное травление) противодействует в широких пределах.

В дополнение к отсутствию масла на стороне заднего вакуума, свобода от износа и обслуживания является еще одним преимуществом. В случае В случае сбоя питания магнитные подшипники поставляются с электричество за счет энергии вращения насоса.Это позволяет сбои электропитания легко преодолеваются в течение нескольких минут. Если перебои в подаче электроэнергии дольше, ротор благополучно дойдет до останавливаться на очень низкой скорости благодаря встроенной системе безопасности подшипник. При неисправностях системы предохранительный подшипник отключает ротор, чтобы избежать повреждения насоса.

Моторы / Приводы

Бесщеточные двигатели постоянного тока с частотой вращения до 1500 Гц (90 000 об / мин) используются для привода роторов.Это позволяет скорости лопатки, необходимые для перекачки газов.

Сегодня приводы обычно подключаются непосредственно к насосам. Источник питания с постоянным током 24, 48 или 72 вольт. внешними блоками питания или встроенными в электронный блок насоса.

Рисунок 4.21: Степени свободы турбо-ротора