Капиллярная трубка

В холодильных машинах мощностью до 5 кВт применяются обычно капиллярные трубки, представляю­щие собой дроссельное устройство в виде отрезка медной трубки внутренним диаметром 0,5...2,5 мм и длиной 600...6000 мм, рас­положенное на пути хладагента из конденсатора к испарителю. Термин «капиллярная трубка» является неточным, так как про­ходное сечение таких трубок велико для осуществления явлений капиллярности. Давление жидкого хладагента, поступающего в такую трубку, падает при прохождении по ней вследствие трения и ускорения хладагента. Часть жидкости по мере прохождения хла­дагента по трубке превращается в пар. Проходное сечение капил­лярной трубки всегда открыто и не регулируется. Размеры трубки и, следовательно, ее пропускная способность обеспечивают в рас­четном режиме протекание хладагента в количестве, равном массо­вой производительности компрессора. Следует учитывать, что, например, в однокамерных домашних холодильниках заряд хла­дагента оборачивается в системе 10...20 раз в 1 ч.

Капиллярные трубки имеют свои достоинства и недостатки. К их достоинствам относятся: простота — отсутствие движущихся час­тей, удобство сборки агрегата, высокая надежность, долговечность, дешевизна, облегчение запуска компрессора. Эти их качества спо­собствовали вытеснению в кондиционировании, холодильных аг­регатах и домашних холодильниках (повсеместно) всех других ви­дов дроссельных устройств, называемых обычно «регулирующи­ми вентилями». Капиллярные трубки выравнивают давление в си­стеме при остановках циклично работающей холодильной маши­ны и обеспечивают легкий пуск электродвигателя компрессора. При этом сокращаются длительность пуска и выделение теплоты в двигателе от пускового тока. Электродвигатель для привода ком­прессора может иметь малый пусковой крутящий момент, а сле­довательно, и малые размеры. Недостатками капиллярных трубок является то, что они не могут быть перенастроены в зависимости от изменяющихся условий нагрузки, подвержены засорениям и требуют, чтобы количество хладагента, заполняющего систему, было выдержано в строго определенных пределах. Последняя осо­бенность капиллярных трубок диктует необходимость примене­ния их только в герметичных холодильных машинах, в которых менее вероятны утечки хладагента из системы.

Возможность закупорки проходного сечения на входе в трубку загрязнениями и на выходном конце льдом, выпадающим из маслохладонового раствора при понижении температуры в случае содержания влаги в системе, требует применения надежных филь­тров и осушителей, размещаемых перед капиллярной трубкой. Трубка диаметром 0,8 мм (сечением 0,5 мм²) может быть забита на длину 1 см при кристаллизации всего 5 мг льда. Для получения желаемых результатов можно применить различные сочетания длины и диаметра трубки. Однако, когда капиллярная трубка по­добрана и установлена, ее нельзя настраивать на различные усло­вия давлений нагнетания или всасывания, а также на изменение нагрузки. Капиллярная трубка рассчитана на определенные усло­вия работы, и всякое изменение нагрузки или температуры кон­денсации по сравнению с проектными параметрами вызывает снижение эффективности работы холодильной машины.

Наиболее практичным является выбор размеров капиллярной трубки по номограммам, составленным для непрерывной работы в установившемся тепловом состоянии. Последующая корректи­ровка размеров трубки проводится после экспериментальной про­верки работы холодильника при различных режимах и условиях эксплуатации. На практике сначала устанавливают трубку длин­нее расчетной, в результате чего чаще получается слишком низ­кая температура кипения. Трубка укорачивается до тех пор, пока не будет достигнута точка равновесия. Экономичная работа холо­дильника может быть обеспечена только при увязке размеров ка­пиллярной трубки с количеством хладагента в машине заданной конструкции.

При высоких давлениях конденсации капиллярная трубка по­дает в испаритель большее количество хладагента, чем при низ­ких давлениях конденсации, вследствие увеличения перепада дав­лений в трубке. Компрессор и капиллярная трубка не могут пол­ностью определять давление всасывания, так как необходимо, чтобы условия теплопередачи в испарителе были бы также со­блюдены. Если точка равновесия производительностей капилляр­ной трубки и компрессора не удовлетворяет условиям теплопере­дачи, в испарителе возникает состояние неуравновешенности, влекущее за собой переполнение или недостаточное питание ис­парителя хладагентом.

Большая тепловая нагрузка на испарителе вызывает повыше­ние температуры и давления всасывания. При этом давлении вса­сывания компрессор может отсосать из испарителя большее ко­личество хладагента, чем может подать капиллярная трубка; та­ким образом, в испарителе скоро выявится недостаток хладагента. Опорожнение испарителя не может продолжаться до бесконечно­сти. Поэтому должно произойти какое-то явление, восстанавли­вающее состояние равновесия в системе. В большинстве устано­вок, не имеющих ресивера для жидкого хладагента, в этих усло­виях происходит переполнение конденсатора. Поверхность кон­денсации сокращается, вследствие чего давление конденсации уве­личивается. При повышении давления конденсации производи­тельность компрессора снижается, а подача хладагента капилляр­ной трубкой увеличивается до тех пор, пока не восстановятся ус­ловия равновесия.

В холодильных агрегатах с капиллярной трубкой нельзя уста­навливать линейный (жидкостный) ресивер. Заправку такого аг­регата хладагентом необходимо осуществлять по минимальной ра­бочей температуре кипения (если этого не сделать, то жидкий хладагент будет заливать компрессор). Холодильная установка с капиллярной трубкой работает неэффективно на всех режимах, кроме самого низкотемпературного.

Засорившуюся грязью капиллярную трубку нельзя пробить ис­кусственным повышением давления конденсации. Следует выпа­ять ее и удалить участок на входе длиною 10... 15 см, затем трубку впаять в систему.

8.4. Регуляторы уровня хлад­агента в испарителях. Для регулирования уровня жидкого хладагента боль­шое распространение по­лучили поплавковые регу­ляторы (рис. 12.15). Чув­ствительным элементом в полупроводниковом реле уровня ПРУ-5 является стальной поплавок, раз­мещенный в цилиндре. Цилиндр соединен с па­ровой и жидкостной час­тями испарителя, благо­даря чему поплавок кон­тролирует в нем уровень жидкости. На цилиндре, выполненном из нержавеющей стали (не­магнитный материал), установлены две катушки индуктивности. При изменении уровня в испарителе поплавок пересекает маг­нитное поле верхней либо нижней катушки.

Индуктивное сопро­тивление катушки меняется, что вызывает разбаланс моста пере­менного тока в электронном блоке. Возникающий электрический сигнал через клеммную коробку подается на соленоидный вен­тиль, открывая или закрывая его, чтобы поддержать заданный уровень жидкости в испарителе.

Большое распространение в системах автоматического регули­рования уровня жидкого хладагента в испарителе получил элект­ронный регулятор уровня фирмы «Данфосс» (рис. 12.16). Чувстви­тельный элемент — поплавок с металлической трубкой — разме­щен в поплавковой камере. Поплавковая камера соединена с вер­хней и нижней частями испарителя. Перемещение стержня вызы­вает изменение сопротивления соленоидной катушки, включен­ной в мостовую схему электронного блока. Разбаланс в мостовой схеме приводит к появлению управляющего сигнала на соленоид­ный вентиль или сигнализацию.