Устройство терморегулирующее дилатометрическое электрическое тудэ

2.3. Пароэжекторные холодильные установки

Цикл пароэжекторной холодильной установки (рис. 19 и 20) также осуществляют за счет затраты тепловой, а не механической энергии.

Рис. 19. Принципиальная схема пароэжекторной холодильной установки: ХК — холодильная камера; Э — эжектор; КД — конденсатор; РВ — редукционный вентиль; Н — насос; КА — котельный агрегат

Рис. 20. Схема пароэжекторной холодильной установки со смешивающим конденсатором

При этом компенсирующим является самопроизвольный перенос теплоты от более нагретого тела к менее нагретому телу. В качестве рабочего тела может использоваться пар любой жидкости. Однако обычно используют самый дешевый и доступный хладагент — водяной пар при низких значениях давления и температуры.

Из котельной установки пар поступает в сопло эжектора Э. При истечении пара с большой скоростью в камере смешения за соплом создается разрежение, под действием которого в камеру смешения подсасывается хладагент из холодильной камеры ХК. В диффузоре эжектора скорость смеси уменьшается, а давление и температура растут. Затем паровая смесь поступает в конденсатор КД, где превращается в жидкость в результате отведения в окружающую среду теплоты q1. В связи с многократным уменьшением удельного объема в процессе конденсации давление понижается до значения, при котором температура насыщения приблизительно равна 20 °С. Одна часть конденсата перекачивается насосом Н в котельный агрегат КА, а другая — подвергается дросселированию в вентиле РВ, в результате чего при понижении давления и температуры образуется влажный пар с небольшой степенью сухости. В теплообменнике-испарителе ХК этот пар подсушивается при постоянной температуре, отбирая теплоту q2 у охлаждаемых предметов, а затем вновь поступает в паровой эжектор.

Поскольку затраты механической энергии на перекачивание жидкой фазы в абсорбционных и пароэжекторных холодильных установках крайне малы, ими пренебрегают, и эффективность таких установок оценивают коэффициентом теплоиспользования, представляющим собой отношение отбираемой от охлаждаемых предметов теплоты к теплоте, используемой для реализации циклов.

Для получения низких температур в результате переноса теплоты к «горячему» источнику принципиально могут использовать и иные принципы. Например, температуру можно понижать в результате испарения воды. Этот принцип применяют в условиях жаркого и сухого климата в испарительных кондиционерах.

Сравнение

Во-первых, отличие термостата от термостатического клапана можно выявить, условившись, что рассматриваемые термины не применяются как синонимы. В данном случае внешний водяной термостат допускается рассматривать в качестве одного из аппаратных модулей термостатического клапана, причем относящегося к основным.

Внешний водяной термостат, инсталлированный в терморегулятор, фиксирует заданную критическую температуру и передает сигнал про необходимость поддержания ее на текущем уровне иным аппаратным модулям устройства. Которые активируют нагрев либо, наоборот, выполняют охлаждение устройства либо элементов, воздействующих на температуру внешней среды.

Со своей стороны, термин «терморегулятор» может использоваться в целях определения аппаратного компонента девайсов, основная функция которых — не климатическая. К примеру, если речь идет об автомобильных системах охлаждения.

Второе, разницу между рассматриваемыми терминами можно проследить, даже в том случае, если условиться, что они применяются как синонимы.

А дело все в том, что в обстановке технических профессиональных мастеров в большинстве случаев считают терморегулятором любой гаджет, который предназначен для поддержания постоянной температуры окружающей среды. Он при любых обстоятельствах будет являться термостатом в значении «самостоятельное устройство».

Но если внешний водяной термостат предназначается для управления температурой внешней среды согласно графика или в корреляции с влагой воздуха, то терморегулятором его именовать будет не очень правильно.

В этом смысле внешний водяной термостат отличается от термостатического клапана по практичному назначению. Разобраться, в чем разница между термостатом и терморегулятором, нам поможет маленькая таблица.

Перегрев газа на выходе

Терморегулирующий вентиль обеспечивает определенный перегрев газа на выходе из испарителя, необходимый для полного испарения возможно имеющихся капель несущей жидкости (жидкий холодильный агент не в коем случае не должен возвращаться в компрессор, поскольку способен вызвать серьезные неисправности). На рисунке 14.7 показана часть испарителя при нормальных условиях работы. Как можно заметить, смесь жидкость-пар, поступающая в испаритель в точке А, должна полностью испариться до точки Е.

Отсюда и до датчика клапана (точка F) происходит только перегрев газа. Перегрев заключается в повышении температуры газа выше температуры его насыщения (см. далее). Этот участок, то есть дополнительная поверхность испарителя не влияет на увеличение холодильного эффекта, но служит для защиты компрессора и устойчивого функционирования клапана.

Рисунок 14.7. Схема части испарителя, в котором установлен ТРВ с внутренним выравниванием давления: участок от Е до F не производит полезного холодильного эффекта, а служит исключительно для придания определенного перегрева газу на выходе. Значение условных знаков то же, что и на рисунке 14.3.

Величины терморегулирующего вентиля

На запорный элемент передается давление с диафрагмы при помощи одного или пары толкателей, дающие возможность его движения, закрывая и открывая седло клапана. Ниже запорного элемента находится пружина, с помощью которой регулируется перегрев. Посредством клапанов с наружным регулированием возможно менять силу натиска пружины.

Есть три основные величины натиска, которые приводят диафрагму клапана в движение:

Давление чувствительного элемента является функцией смены температуры внутри термобаллона заправленного вещества.

• давление пружины (Р1);
• давление термобаллона (Р2);
• давление уравнивающее (Р3).

Давление чувствительного элемента является функцией смены температуры внутри термобаллона заправленного вещества. Оно сверху действует на диафрагму, побуждая клапан открыться. Давление пружинное и уравнивающее воздействует на диафрагму снизу вместе, приводя к закрыванию клапана. При исправной работе клапана сумма давлений пружинного и уравнивающего равняется таковому термобаллона, т. е.:

Р2 = Р1+Р3.

Советы специалистов

Несколько раз мне приходилось общаться с профессионалами по проектированию и монтажу отопления, и вот что они советуют всем, кто решил установить терморегулировочный клапан:

1. Монтируйте прибор в квартире только в том случае, если батареи имеют запас мощности не менее 30 %.
2. В старых домах с однотрубной системой отопления используйте специальные вентили с большим проходным диаметром.
3. Если в одном помещении расположены 2 радиатора, устанавливайте терморегулирующий клапан только на одном из них.
4. Терморегулирующая головка на чугунных батареях практически не сыграет никакой роли из-за высокой тепловой инерции металла. Лучше заменить радиатор на алюминиевый или биметаллический.

Величины терморегулирующего вентиля

На запорный элемент передается давление с диафрагмы при помощи одного или пары толкателей, дающие возможность его движения, закрывая и открывая седло клапана. Ниже запорного элемента находится пружина, с помощью которой регулируется перегрев. Посредством клапанов с наружным регулированием возможно менять силу натиска пружины.

Есть три основные величины натиска, которые приводят диафрагму клапана в движение:

Давление чувствительного элемента является функцией смены температуры внутри термобаллона заправленного вещества.

• давление пружины (Р1);
• давление термобаллона (Р2);
• давление уравнивающее (Р3).

Давление чувствительного элемента является функцией смены температуры внутри термобаллона заправленного вещества. Оно сверху действует на диафрагму, побуждая клапан открыться. Давление пружинное и уравнивающее воздействует на диафрагму снизу вместе, приводя к закрыванию клапана. При исправной работе клапана сумма давлений пружинного и уравнивающего равняется таковому термобаллона, т. е.:

Р2 = Р1+Р3.

Существующие типы ТВР в кондиционировании:

• с внутренним и внешним выравниванием – классическое исполнение стермобаллоном, капиллярной трубкой и мембраной;
• с блочной структурой, так называемые Н-образные клапаны – элементы, реагирующие на колебания температуры и давления, встроены в клапан, исключая возможность повреждениятермобаллона;
• с установкой газовойтермоголовки– реагирующие элементы установлены внутритермоголовки, регулировка производится согласно установленному уровню температур или через датчикТРВкондиционера при электронном регулировании.

Характерные причины выхода из строя ТРВ:

1. механические повреждениятермобаллона, капиллярной трубки и других деталей узла с сопутствующей утечкой хладагента;
2. попадание в систему грязи, металлических частиц и воды;
3. ошибки при выборе модификации устройства, настройке и монтаже — недостаточный контакттермобаллонаи выходной трубки, не позволяет воспринимать температуру перегрева хладагента.

Нужна ли замена клапанаТРВкондиционера?

Если в результате диагностики сделан вывод о неисправности вентиля, его необходимо заменить. Нужно купитьТРВкондиционера той модификации, которая соответствуют установленному оборудованию. Ошибка может привести к финансовым потерям и полному выходу системы из строя.

Замена клапана бытовых и промышленных климатических приборов так же, как иТРВкондиционера автотранспорта должна выполняться квалифицированными специалистами при наличии необходимого оборудования и приспособлений. В противном случае нет гарантий качественного выполнения работ.

Правила монтажа и эксплуатации

Установить терморегулирующий клапан вполне возможно и своими руками, следуя несложной схеме:

1. Перед началом монтажа убедитесь, что в системе нет теплоносителя.
2. Удалите термоголовку с вентиля, прикройте торец штока защитным колпачком, который обычно входит в комплект.
3. Установите вентиль, прикрутив его гайками-американками между радиатором и отсечным краном. На корпусе вентиля должна быть стрелка, которая указывает направление потока теплоносителя. Положение терморегулирующего клапана должно быть максимально горизонтальным, чтобы он не перегревался.
4. Закрутите гайки сначала рукой, сколько хватит сил, а затем при помощи ключа поверните еще на один оборот. Следите за тем, чтобы не перекрутить гайки, иначе они лопнут.
5. Закрепите термоголовку и выставьте ее на минимальное значение. После заполнения системы переходите к регулировке.

Регулировка ТРВ

Чтобы правильно отрегулировать терморегулирующий прибор, установите термометр в той зоне комнаты, где люди находятся чаще всего. Спустя 1–2 часа проверьте температуру, при необходимости переключите регулятор в сторону большего значения. Повторяйте так до тех пор, пока температурный режим в помещении не станет комфортным. В дальнейшем регулировочную ручку трогать не нужно.

Принцип работы терморегулирующего вентиля

Терморегулирующий вентиль производит регуляцию подачи хладагента, поддерживая на выходе испарителя почти постоянный перегрев.

ТРВ является отличным решением для регулировки подачи холодильного агента в испаритель прямого расширения. Терморегулирующий вентиль производит регуляцию подачи хладагента, поддерживая на выходе испарителя почти постоянный перегрев. Когда на выходе перегрев увеличивается в виду повышения тепловой нагрузки, ТРВ увеличивает подачу холодильного агента в момент, когда значение перегрева станет ниже уставки из-за уменьшения на испаритель тепловой нагрузки. В итоге такой способ регулирования дает возможность поддержки заполнения испарителя на таком уровне, который ограничивается натиском уставки.

Терморегулирующий вентиль при заправке системы хладагентом обеспечивает дополнительное преимущество. Точность заправки в случае использования ТРВ не настолько критична, как в случаях использования иных типов расширительных устройств.

Чтобы уяснить принцип работы ТРВ, необходимо ознакомиться с его основными элементами.

С помощью капиллярной трубки к ТРВ крепится термобаллон, а термо трубка предназначена для передачи давления в термобаллоне на верхнюю половину диафрагмы клапана. Капиллярная трубка с термобаллоном и диафрагма вместе составляют термоэлемент.

Схема конструкции вентиля с термостатической головкой

Особенности применения терморегулирующего вентиля с разным типом уранивания

ТРВ с внутренним типом уравнивания имеет ограниченную сферу применения, а именно применяется только в однозаходных испарителях с перепадом давления, эквивалентным изменению температуры на 2 градуса по Фаренгейту.

ТРВ, имеющие внешнее уравнивание, не подвергаются влияниям на степень открытия вентиля, так же как и его перепаду на дистрибьюторе (распределителе жидкости). ТРВ с внешним уравниванием можно применять в любых холодильных системах. Но необходимо помнить, что в случае использования ТРВ с внешним уравниванием выход из испарителя должен соединяться с выходом под уравнивание, который нельзя заглушать!

Устройство и принцип работы

Терморегулирующие клапаны по устройству и принципу работы отличаются в зависимости от типа. Ручной вентиль имеет корпус со штоком и золотником, оказывающим воздействие на седло в проходном сечении. При повороте штока по часовой стрелке проходное сечение уменьшается, при вращении в другую сторону — увеличивается. В результате меняется поток теплоносителя, проходящий к отопительному прибору за единицу времени.

Внутри корпуса автоматического терморегулирующего клапана установлена термоголовка с термобаллоном, заполненным керосином, газом или специальной жидкостью. При нагревании вещества в термоголовке расширяются и меняют физическое состояние. Термобаллон растягивается, воздействует на шток и заставляет его двигаться, выдавливаться из сильфона. Проходное сечение перекрывается, а при остывании окружающего воздуха вновь открывается, когда термобаллон возвращается в исходное положение.

Возможные ошибки монтажа и неисправности

Основные проблемы в работе ТРВ возникают из-за неправильного места или термобаллона. На точность регулировки могут влиять и малозначительные факторы при закреплении элементов устройства.

Возможные ошибки при монтаже ТРВ для холодильной установки

Одной из распространенных проблем является неточная передача термобаллоном требуемого давления на термоэлемент. Причиной этого может быть его плохой контакт с выходным трубопроводом испарителя. Место установки должно быть тщательно зачищено и покрыто теплопроводной пастой. Нельзя располагать термобаллон на сварных швах, соединяющих трубы.

Сам датчик должен быть изолирован, чтобы окружающий воздух не влиял на его температуру.

Полный выход терморегулирующего вентиля зачастую происходит из-за применения моделей с внутренними элементами из пластика.

Советы, как выбирать

Популярные производители

Лидирующие позиции по выпуску терморегулирующей арматуры для систем отопления принадлежат датским производителям. Первое и второе место занимают Danfoss и Broen. На третьем месте — немецкий бренд Oventrop. На отечественном рынке также высоким спросом пользуется продукция Heimeir, Herz, Honeywell, MNG, Schlosser, Valtec.

От чего зависит стоимость и какова примерная цена?

То, сколько стоит вентиль, в первую очередь определяет тип терморегулирующего прибора. Клапаны с ручным управлением обойдутся дешевле автоматических. Терморегулирующая арматура с электронным управляющим блоком имеет наибольшую стоимость, зато это неотъемлемая часть современного умного дома. Цена в зависимости от бренда составляет от 1000 руб. на вентили Valtec до 3000 руб. на устройства датского производителя Danfoss.

Что это такое и для чего он нужен?

Термовентиль, который также называют терморегулирующим клапаном, предназначен для ручной или автоматической регулировки подачи теплоносителя от магистрали теплоснабжения к прибору отопления. Устройство позволяет сократить или увеличить поток тепла, идущего по трубам, и поддержать необходимый температурный режим. Например, когда в комнате холодно, вентиль самостоятельно открывается. Если стало слишком жарко, он закрывается.

Назначение и область применения

Терморегулирующие клапаны разработаны для установки в любые системы отопления, работающие на жидком теплоносителе. Применяются как в жилых, так и нежилых помещениях квартир, частных домов, офисов, административных зданий. Внешне похожи на обычные отсечные краны для перекрывания воды. Монтируются на одной из труб, подходящих к радиатору, непосредственно перед ним.

Характеристики

Основные технические параметры вентилей:

• конструкция — прямые и угловые;
• диаметры — внутренний проходной и наружный;
• максимальная рабочая температура;
• предельно допустимое рабочее давление.

Прямые терморегулирующие клапаны устанавливают, если труба подходит к коллектору отопительного прибора напрямую. Угловые вентили применяют, когда расположение магистрали и радиатора не совпадает и требуется изгиб трубопровода. Диаметры указывают на толщину стенок и то, какой объем теплоносителя может пройти через вентиль за единицу времени, а также типоразмер.

Например, в спецификации к терморегулирующему изделию могут быть указаны размеры — ½, ¼ дюйма или любой другой. Это маркировка по размерам резьбы, которая на современных вентилях дюймовая. Превышение максимальных рабочих температуры и давления в магистрали приведет к неправильной работе вентиля либо испортит его.

Из каких материалов изготавливают?

Все узлы вентиля, непосредственно контактирующие с теплоносителем, выполняются преимущественно из нержавеющей стали, бронзы либо более дешевого сплава с ней — латуни. Эти материалы хорошо выдерживают высокие температуры, давление, они устойчивы к коррозии. Детали, предназначенные для регулировки подачи теплоносителя, и корпусы электронных блоков настройки сделаны из термостойкого и износостойкого пластика.

Применение ТРВ

Вентиль для терморегуляции в отопительных системах и в системах кондиционирования создает баланс температуры в помещении. Охлаждение и нагревание воздуха — это всегда теплообмен между внешней средой и теплоносителем или охлаждающим агентом. Чтобы обмен был сбалансированным, вентиль автоматически регулирует поток нагретого или холодного воздуха.

Как работает ТРВ для отопления

Воздух в любом помещении может нагреваться не только за счет отопительной системы, но и от других источников тепла, не связанных с отоплением, например, от солнечных лучей из оконных проемов.

Устройство позволяет контролировать уровень нагревания воздуха, сохраняя комфортную температуру, и даже способен отсоединять отдельные батареи от тепловой магистрали.

Функция ТРВ в кондиционерах

Чтобы разобраться, как работает устройство, необходимо определиться в понятии «система кондиционирования».

Как и всякая система, она состоит из взаимосвязанных элементов, которые обеспечивают процесс охлаждения температуры воздуха в помещении:

• Компрессор, который обеспечивает циркуляцию охлаждающего элемента. Из испарителя хладагент всасывает пары охлажденного воздуха под низким давлением и повышает их температуру, сжимая и повышая давление.
• Конденсатор, где эти пары преобразуются в жидкость за счет отвода тепла в воду или атмосферу.
• Устройство расширительное. Жидкость под высоким давлением переходит в двухфазное состояние (жидкость с низким давлением и пар) при попадании в расширитель.
• Испаритель, элемент системы, где смесь снова превращается в пар.
• Соединительный трубопровод, через который происходит охлаждение и парообразование в результате отвода тепла.

В бытовых условиях часто роль регулятора выполняет расширительная капиллярная трубка (дроссель), работающая за счет гидравлического сопротивления. Этот расширитель не требует настройки и вполне справляется с охлаждением хладагента в системах небольшой мощности: бытовых холодильниках, кондиционерах, морозильных камерах и прилавках. В дросселях уровень фреона (охлаждающего газа) остается неизменным, независимо от того, какова производительность системы, поскольку трубка не может пропустить больше хладона, не позволяет ее внутренний диаметр, поэтому их использования ограничивается приборами, где уровень мощности рассчитан специально и никак не меняется при изменении внешних условий.

Для контроля в момент появления меняющихся условий отвечает терморегулирующий вентиль (ТРВ), который регулирует количество хладагента.

Устройство и действие ТРВ

Через капиллярную трубку из термобаллона передается давление на диафрагму, которая в свою очередь запускает в действие запорный элемент, т.е закрывает или открывает клапан, пропуская хладагент в расширитель.

Пружина для регулирования уровня перегрева находится под запирающим элементом. Сила давления этой пружины изменяется за счет клапанов с внешним типом регулирования.

Давление в термобаллоне воздействует на диафрагму, вынуждая клапан открыться, а давление на пружину и уравнивающее давление, действуют в обратном направлении, заставляя клапан закрыться.

Если работа клапана проходит в нормальном режиме, действует следующая формула:

P1 = P2 + P3

• где P1 — давление в термобаллоне,
• P2 — уравнивающее давление в испарителе,
• P3 — давление на пружинный механизм.

В идеале, температура в термобаллоне должна находится в прямом соответствии с температурой хладагента: при увеличении перегрева на выходе (т.е когда возрастает разница между температурой кипения и температурой хладагента), количество охладителя увеличивается, если перегрев снижается, его объем уменьшается. Таким образом, прибор регулирует объем хладагента в испарителе.

Типы уравнивателя

Изменение давления зависит от того, как происходит работа выравнивающего устройства. Существует два типа уравнителя:

1. При ТРВ с внутренним типом устройства выравнивания давление происходит под диафрагму через зазоры или специальный проток на входе в испаритель. Используется в приборах с одним заходом, при допустимых перепадах давления, соответствующих изменению температуры на 20 F.
2. Наружное выравнивание достигается благодаря тому, что подача давления происходит через трубку под диафрагму, полость под которой закрывается клапаном с уплотнителем. Может применяться в любых хладообразующих системах.

Основные признаки неисправности термостата

Иногда термостатное устройство не работает качественно.

Основные признаки того, что терморегулятор вышел из строя:

• Если устройство охлаждает больше нужной температуры (в холодильнике начинает морозить);
• Устройство перегревается (двигатель в автомобиле начинает кипеть);
• Нижний патрубок очень быстро нагревается (при исправной работе он греется долго);
• При работе двигателя, отображаемая температура резко снижается, а потом при выключении обратно поднимается;
• Нижний патрубок не нагревается и остаётся холодным. Такое происходит, если устройство долго находится в закрытом состоянии, что приводит к заклиниванию конструкции

Диагностика поломки, как проверить не снимая

Существует несколько способов проверки неисправности терморегулятора устройства. Этот способ отличается тем, что позволяет обнаружить поломку, не разбирая устройство на части. Чтобы определить, работает ли термостат исправно, нужно запустить двигатель автомобиля на минут пять-десять. За это время шланг, идущий из радиатора в термостат, должен остаться холодным, если он нагрелся за такое короткое время — в конструкции есть неполадки.

Теперь вы знаете, что такое термостат, для чего служит термостат, какие функции он выполняет. Устройства используют во многих сферах в жизни: для автоматического поддержания температуры воды в душе, для нагревания духовки или обогревателя до заданной температуры. После прочтения статьи вы знаете, что делать, чтобы обнаружить поломку терморегулятора, не разбирая устройство. В зависимости от того, зачем нужен в устройстве термостат, выбирают разные виды.

Частые ошибки и проблемы при установке

Наиболее распространенная ошибка — монтаж терморегулирующего клапана без использования отсечного крана. Дело в том, что устройство не предназначено для полного перекрывания потока. Кроме этого, ТРВ придется периодически чистить, а для этого необходимо отключать подачу теплоносителя. Сделать это можно только с помощью крана.

Вторая ошибка — монтировать терморегулирующий вентиль так, что он оказывается на пересечении теплых воздушных потоков от трубы отопления либо радиатора. При таком способе установки терморегулятор перегревается, то есть получает неверные данные о температурном режиме в комнате, и понижает подачу. Исключение составляют устройства с выносным датчиком.

Советы, как выбирать

Популярные производители

Лидирующие позиции по выпуску терморегулирующей арматуры для систем отопления принадлежат датским производителям. Первое и второе место занимают Danfoss и Broen. На третьем месте — немецкий бренд Oventrop. На отечественном рынке также высоким спросом пользуется продукция Heimeir, Herz, Honeywell, MNG, Schlosser, Valtec.

От чего зависит стоимость и какова примерная цена?

То, сколько стоит вентиль, в первую очередь определяет тип терморегулирующего прибора. Клапаны с ручным управлением обойдутся дешевле автоматических. Терморегулирующая арматура с электронным управляющим блоком имеет наибольшую стоимость, зато это неотъемлемая часть современного умного дома. Цена в зависимости от бренда составляет от 1000 руб. на вентили Valtec до 3000 руб. на устройства датского производителя Danfoss.