При непосредственном охлаждении нескольких объектов температуру в каждом из них нельзя регулировать изменением холодопроизводительности компрессора, так как она должна быть равна сумме теплопритоков во все объекты. Автоматическое изменение холодопроизводительности компрессора обеспечивает только постоянное давление всасывания (точнее, на выходе из испарителей).
Регулирование температуры tоб в каждом объекте достигается изменением холодопроизводительности испарителей путем изменения коэффициента теплопередачи k, поверхности испарителя F или температуры кипения tо.
Qо = kF (tоб - tо) (4.18)
При двухпозиционном изменении коэффициента теплопередачи за счет пуска и остановки вентилятора (рис. 4.9, а) среднее его значение определяется по формуле:
(4.19)
где kр и kн - коэффициенты теплопередачи при работе и остановке вентилятора (kр ≈ 3-4 kн); τр, τн и τц - длительность рабочей части, нерабочей и всего цикла.
Изменяя коэффициент рабочего времени b от 0 до 1, можно варьировать k в пределах от kр до kн. Терморегулирующий вентиль (ТРВ) в этой схеме применяется только для регулирования заполнения испарителя. Снижение kн при остановке вентилятора может привести (без ТРВ) к переливу жидкости через испаритель и попаданию ее в компрессор. В схемах, где попадание жидкого агента в компрессор исключается (например, в насосных схемах с циркуляционным ресивером), ТРВ не требуется.
Рис. 4.9. Схемы способов регулирования холодопроизводительности
испарителей непосредственного охлаждения:
а - изменением коэффициента теплопередачи; б и в - плавным и двухпозиционным изменением поверхности охлаждения; г и д - плавным и двухпозиционным изменением давления (температуры) кипения
В схеме, приведенной на рис. 4.9, б, пропорциональный регулятор температуры ПРТ при повышении toб плавно уменьшает подачу холодильного агента в испаритель. Это приводит к уменьшению поверхности теплообмена между кипящей жидкостью и внутренними стенками испарителя. В расчетах часто принимают поверхность теплообмена F постоянной. Тогда снижение уровня жидкости вызывает уменьшение k. Однако при составлении дифференциальных уравнений испарителя удобнее считать переменной поверхность теплообмена.
Широкое применение получила схема двухпозиционного изменения поверхности испарителя соленоидным вентилем на входе (рис. 4.9, в). Соленоидный вентиль СВ отключается камерным реле температуры РТ (обычно через промежуточное реле РП) при достижении заданного значения toб. ТРВ в данной схеме, как и в схеме на рис. 4.9, а, служит для регулирования заполнения испарителя при открытом СВ во избежание переполнения испарителя. При закрытии СВ агент, оставшийся в испарителе, выкипает (F = 0), однако продолжительность выкипания, особенно в затопленных испарителях и испарителях большой емкости, сравнительно велика. Это инерционное запаздывание вызывает увеличение амплитуды колебания температуры охлаждаемого объекта.
Для уменьшения колебания температуры иногда устанавливают СВ на выходе из испарителя. Тогда изменение холодопроизводительности достигается за счет среднего значения температуры кипения: при открытом СВ tо соответствует рвс, а при закрытом - давление в испарителе быстро достигает соответствия с toб. Недостаток этого способа - большие размеры СВ, так как выходной диаметр испарителя обычно выше, чем входной.
Более точное регулирование toб достигается плавным изменением температуры кипения дросселированием пара на выходе из испарителя при помощи ПРТ (рис. 4.9, г). Для больших диаметров трубопровода ПРТ можно использовать как прибор, управляющий исполнительным механизмом (см. рис. 4.9, в).
Применение этой схемы особенно целесообразно в тех случаях, когда повышение температуры кипения выгодно по технологическим причинам (повышение относительной влажности и уменьшение усушки продуктов, меньшее выпадение инея на испарителе).
Менее целесообразна схема косвенного регулирования температуры в камере по давлению (рис. 4.9, д). При понижении toб давление в испарителе падает, и двухпозиционный регулятор давления ДРД перекрывает выход из испарителя. Давление повышается и снижает холодопроизводительность испарителя. Регулирование температуры в камере по давлению приводит к значительно большим отклонениям температуры от заданного значения.
