Обращения цикла

ЧЕТЫРЕХХОДОВОЙ СОЛЕНОИДНЫЙ КЛАПАН

РАБОТА ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ В РЕЖИМЕ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН В СИСТЕМАХ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ.

Работа холодильной машины (см. курс «Холодильные машины и установки») обусловлена наличием в её схеме основных элементов: компрессора, конденсатора, ТРВ и испарителя. В испарителе осуществляется подвод к рабочему телу машины тепла из охлаждаемого помещения и температура в помещении всегда ниже температуры окружающей среды. В компрессоре пары хладагена сжимаются (работа затрачивается), температура их на выходе из компрессора достигает +60⁰С ÷ +90⁰С. Далее они поступают в конденсатор,где конденсируются за счёт отвода тепла в окружающую среду. В кондиционере идет как бы перекачка тепла из помещения в котором установлен испаритель, в окружающее пространство, как правило, на улицу, где установлен конденсатор. Если поменять местами конденсатор и испаритель, то мы будем греть помещение и охлаждать улицу, перекачивая тепло с улицы в комнату. Поскольку кондиционер не создает тепло, а только перекачивает его, то затраты энергии получаются примерно в три раза меньше тепла (при использовании электронагревателя), которое поступает в помещение. Когда речь идет о замене конденсатора на испаритель, то под этим понимается обращение холодильного цикла в цикл «теплового насоса», для чего в схему встраивается 4-х ходовой клапан, переключающий направление потоков хладагента.

Большинство холодильных машин систем кондиционирования оборудованы четырехходовым соленоидным вентилем обращения цикла, используемым либо для перевода машины на охлаждение, либо на режим обогрева.

Предметом настоящего раздела является изучение работы четырехходового соленоидного клапана обращения цикла, устанавливаемого на большинстве классических тепловых насосов типа «воздух-воздух» с целью эффективного управления направлениями движения потоков.

Изучим схему (см. рис.) одного из таких клапанов, состоящего из большого четырехходового главного клапана и малого трехходового управляющего клапана, смонтированного на корпусе главного клапана. В данный момент нас интересует главный четырехканальный клапан. В начале отметим, что из четырех штуцеров главного клапана три находятся рядом друг с другом (причем всасывающая магистраль компрессора всегда соединяется со средним из этих трех штуцеров), а четвертый штуцер один находится с другой стороны клапана (к нему всегда подсоединяется нагнетающая магистраль компрессора).

Заметим также, что в некоторых моделях штуцер всасывания может быть смещен относительно центра клапана. Однако нагнетающая (поз.1) и всасывающая (поз.2) магистрали компрессора ВСЕГДА подключаются так, как указано на схеме рис.. Внутри главного клапана сообщение между различными каналами обеспечивается с помощью подвижного золотника (поз. З), скользящего вместе двумя поршнями(поз.4).

В каждом поршне просверлено небольшое отверстие (поз.5) и, кроме того, каждый поршень снабжен иглой (поз.6).Наконец, в корпус главного клапана врезаны 3 капилляра (поз.7) в местах, показанных на рис.. которые соединены с управляющим электроклапаном. Каждый представленный элемент при работе играет свою роль. То есть, если хотя бы один из этих элементов выйдет из строя, он может оказаться причиной очень трудно обнаруживаемой неисправности, если не изучить в совершенстве принцип работы клапана. Рассмотрим теперь, как работает главный клапан...

Чтобы золотник внутри главного клапана перемещался, абсолютно необходимо обеспечить в нем разность давлений. Нагнетающая Р_наг и всасывающая Р_всас магистрали компрессора всегда подключены к главному клапану так, как показано на схеме рис.. В данный момент мы смоделируем работу трехходового управляющего электроклапана с помощью двух ручных вентилей: одного закрытого (поз.5), а другого открытого (поз. 6). В центре главного клапана Р_наг развивает усилия, действующие на оба поршня одинаково: одно толкает золотник влево (поз. 1),другое вправо (поз.2), в результате чего оба этих усилия взаимно уравновешиваются. Напомним, что в обоих поршнях просверлены маленькие отверстия.

Следовательно газ с Р_наг может проходить через отверстие в левом поршне, и в полости (поз. З) позади левого поршня также установится Р_наг, которое толкает золотник вправо. Конечно, одновременно газ с Р_наг проникает и через отверстие в правом поршне в полость позади него (поз.4). Однако поскольку вентиль 6 открыт, а диаметр капилляра, соединяющего полость поз.4 с всасывающей магистралью гораздо больше диаметра отверстия в поршне, молекулы газа, прошедшие через отверстие мгновенно будут всасаны во всасывающую магистраль. Поэтому давление в полости позади правого поршня (поз.4) будет равно давлению Р_всас во всасывающей магистрали.

Таким образом, более мощная сила, обусловленная действием Р_наг, будет направлена слева направо и заставит золотник переместиться вправо, сообщая нагнетающую магистраль с левым штуцером (поз.7), а всасывающую магистраль с правым штуцером (поз.8) Если теперь Р_наг направить в полость позади правого поршня (закрыть вентиль 6, а Р_всас в полость позади левого поршня (открыть вентиль 5), то преобладающее усилие будет направлено справа налево и золотник переместится влево. При этом он сообщает нагнетающую магистраль с правым штуцером (поз.8), а всасывающую магистраль с левым штуцером (поз.7), то есть в точности, наоборот, по сравнению с предыдущим вариантом.

Напомним, что перемещение золотника происходит под действием разности между значениями Р_наг и Р_всас.

Конечно, использование двух ручных вентилей для обратимости рабочего цикла предусматривать нельзя. Поэтому приступим к изучению трехходового управляющего электроклапана, наиболее подходящего для автоматизации процесса обращения цикла. Мы видели, что перемещение золотника возможно только в том случае, если существует разность между значениями Р_наг и Р_всас. Управляющий трехходовой электроклапан предназначен только для того, чтобы стравить давление либо из одной, либо из другой полости подачи поршней главного клапана. Поэтому управляющий электроклапан будет иметь очень небольшие размеры и остается неизменным для любых диаметров главного клапана. Центральный выход этого клапана является общим выходом, который всегда открыт и соединяется с полостью всасывания (см. рис.).

Если напряжение на обмотку не подано, правый вход закрыт, а левый сообщен с полостью всасывания. И напротив, когда на обмотку подаётся напряжение, правый вход сообщен с полостью всасывания, а левый закрыт.

Изучим теперь простейший холодильный контур, оборудованный четырёхходовым клапаном (см. рис.).Обмотка электромагнита управляющего электроклапана не запитана и его левый вход сообщает полость главного клапана позади левого поршня золотника с магистралью всасывания (напомним, что диаметр отверстия в поршне гораздо меньше диаметра капилляра, соединяющего магистраль всасывания с главным клапаном). Поэтому в полости главного клапана слева от левого поршня золотника устанавливается Р_всас.Поскольку справа от золотника при этом устанавливается Р_наг, под действием разности давлений золотник резко перемещается внутри главного клапана влево.

Достигнув левого упора, игла поршня (поз. А) перекрывает отверстие в капилляре, связывающем левую полость с полостью Р_всас, препятствуя тем самым прохождению газа, так как в этом теперь нет необходимости. В самом деле, наличие постоянной утечки между полостями Р_наг и Р_всас может оказывать только вредное влияние на работу компрессора. Заметим, что давление в левой полости главного клапана при этом вновь достигает значения Р_наг, но поскольку в правой полости также установилось Р_наг, золотник больше не сможет изменить своего положения.

Теперь запомним, как следует расположение конденсатора и испарителя, а также направление движения потока в капиллярном расширительном устройстве.

При подаче электропитания на обмотку электроклапана правая полость главного клапана сообщается с магистралью всасывания и золотник резко перемещается вправо. Дойдя до упора, игла поршня прерывает отток газа в магистраль всасывания, перекрывая отверстие капилляра, соединяющего правую полость главного клапана с полостью всасывания. В результате перемещения золотника нагнетающая магистраль теперь направлена к бывшему испарителю, который стал конденсатором. Точно так же бывший конденсатор стал испарителем и всасывающая магистраль теперь подсоединена к нему. Заметим, что хладагент в этом случае движется через капилляр в обратном направлении (см. рис.).

Таким образом, для обеспечения возможности работы кондиционера в режиме теплового насоса необходимо выполнить следующие мероприятия:

1. Установить четырехходовой клапан реверсирования цикла.

2. Изменить (усилить) конструкцию теплообменника внутреннего блока, так как в режиме обогрева он работает под высоким давлением.

3. Установить отделитель жидкости перед компрессором, чтобы исключить попадание жидкого хладагента в компрессор при изменении режима работы кондиционера с охлаждения на обогрев и обратно.

4. Установить еще один ТРВ и комплект обратных клапанов.

5. Установить дополнительный ресивер для жидкого хладагента, так как усложняются условия работы кондиционера, и увеличивается количество заправляемого хладагента.

Дата добавления: 2014-12-26