8. PRIGUŠNI VENTILI I ORGANI Zadatak je rigušnih ventila i organa regulacija rotoka radne tvari koja dosijeva u isarivač i rigušivanje radne tvari od tlaka kondenzacije na tlak isarivanja. Kod otoljenih isarivača rigušni ventili održavaju razinu radne tvari u isarivaču, dok kod suhih isarivača održavaju tlak isarivanja i temeraturu regrijanja. Izvode se kao: ručni rigušni ventili regulatori razine regulatori tlaka regulatori temerature regrijanja kailare 8.1. RUČNI PRIGUŠNI VENTIL Ne služi za zatvaranje rotoka, već se njegovim ritvaranjem osigurava odgovarajuća rotočna ovršina, a time i željeni ad tlaka kod odgovarajućeg rotoka. Za zatvaranje služe zaorni ventili. Ne uotrebljavaju se za rigušivanje u rashladnim uređajima koji trebaju raditi bez nadzora (mogu se koristiti nr. u laboratorijima). 8.2. REGULATORI RAZINE Sl. 8.1. Ručni rigušni ventil Prigušni ventil s lovkom na strani niskog tlaka VPNT Prigušni ventil s lovkom na strani visokog tlaka VPVT 8.2.1. Prigušni ventil s lovkom na strani niskog tlaka VPNT Ovaj ventil regulira razinu radne tvari u isarivaču, skuljaču kaljevine odnosno searatoru instalacije s olavljenim isarivačima ili u međuhladnjaku. Kućište ventila 1 zatvoreno je oklocem 2 s riključcima za dovod i odvod radne tvari, koji se može skidati radi održavanja. Priključak saja se na rostor s arom a riključak na rostor s kaljevinom radne tvari u isarivaču ili osudi u kojoj treba regulirati nivo, s njom čini sojene osude. Ulaz kaljevine je kroz riključak a izlaz kroz riključak. Ovisno o razini kaljevine, lovak 7 reko oluge 8 i igle 9 otvara ili zatvara rotok kaljevine kroz sjedište ventila 1. Vijkom 11 može se u malom osegu mijenjati željena razina. 19
2 1 9 8 7 1 11 Sl. 8.2. Prigušni ventil s lovkom na strani niskog tlaka VPNT Primjer ugradnje VPNT rikazan je na slijedećoj slici. Filter se ostavlja radi osiguranja isravnog rada ventila. Zaorni ventili isred riključaka ostavljaju se radi lakšeg održavanja. Predviđen je i ručni rigušni ventil RPV u slučaju da je VPNT izvan ogona. Visina ugradnje VPNT treba biti takva da isarivači budu isunjeni kaljevinom ribližno do 2/ svoje visine. Uz revisoko ostavljen VPNT ostoji oasnost da se isarivač reuni kaljevinom radne tvari i da dođe do hidrauličkog udara. Ako je ak renisko ostavljen, ovršina isarivača se samo djelomično iskorištava, a se smanjuje rashladni učinak. u komresor RPV filtar VPNT u isarivač Sl. 8.. Primjer ugradnje VPNT Ovaj način regulacije razine može se modificirati, tako da se razdvoji funkcija rigušivanja od funkcije doziranja. Jedan je rimjer rikazan na sljedećoj slici: 1
EMV 22 V sakuljač Q Sl 8.. Razdvojena funkcija rigušivanja od funkcije doziranja kod VPNT Ovdje lovak reko releja uključuje elektromagnetni ventil koji dozira radnu tvar u odvajač, dok se rigušivanje odvija u odvojenom ventilu. Time su izbjegnuti roblemi s mogućim oštećenjem sjedišta ventila uslijed čestih romjena razine u isarivaču. Ovdje ri burnom isarivanju može doći do iskrenja na kontaktima i njihovog izgaranja. To se može izbjeći tako da lovak magnetoinduktivnim utem daje naonski signal ojačalu, koje onda otvara ili zatvara elektromagnetni ventil. 8.2.2. Prigušni ventil s lovkom na strani visokog tlaka VPVT VPVT je slične konstrukcije kao i VPNT. Kućište 1 zatvoreno je oklocem 2 na kojem su lovak s olugom i iglom ventila koja otvara ili zatvara otvor na sjedištu ventila u ovisnosti o razini radne tvari u kućištu. Kaljevina radne tvari ulazi u kućište kroz riključak 7, a rigušena radna tvar odlazi u isarivač kroz riključak 8. 9 1 1 2 8 7 Sl. 8.. Prigušni ventil s lovkom na strani visokog tlaka VPVT Kailarna cjevčica 1 služi za rouštanje linova koji se ne kondenziraju na niskotlačnu stranu uređaja, odakle ih odsisava komresor. Bez takvog bi soja nakuljeni linovi u kućištu mogli sriječiti dotok radne tvari i tako onemogućiti naajanje isarivača. 11
Regulacijska je karakteristika VPVT da roušta u isarivač svu radnu tvar koja je u kondenzatoru kondenzirala, bez obzira da li je ona u isarivaču otrebna. Ukaljena radna tvar nalazi se u isarivaču. Nije otreban sakuljač kaljevine radne tvari. Jedino kad rashladni uređaj ima jedan isarivač, rotok kaljevine radne tvari iz kondenzatora jednaka je onoj količini koja isari u isarivaču. Zato se VPVT uotrebljava samo ako rashladni uređaj ima jedan isarivač ili isarivače ovezane serijski. 8.. REGULATOR STALNOG TLAKA 9 7 8 a A F 1 1 A` 2 Sl. 8.. Regulator stalnog tlaka To je rigušna narava koja otvaranjem ili zatvaranjem rigušnog otvora A roušta u isarivač uravo toliko radne tvari koliko u njemu može isariti i koliko se komresorom može odsisati, a da tlak isarivanja ostane konstantan. Kaljevina radne tvari ulazi kroz riključak 2, rolazi kroz filtar i rigušuje se iglom u sjedištu ventila. Položaj igle koja je reko jarma ovezana s mijehom (to može biti i membrana) ovisi o sili oruge F koja se može regulirati vijkom 9 i o sili uslijed razlike tlakova F = A( a ), gdje je s a označen atmosferski tlak koji vlada iznad mijeha zahvaljujući malom otvoru 7 koji ovezuje taj rostor s okolinom. Mala sila nastala uslijed = A može se zanemariti. razlike tlakova kondenzacije isarivanja F ( ) F Iz ravnoteže sila F A( ) = + a = slijedi a, što znači da će za ostavljenu silu u A oruzi i konstantan atmosferski tlak biti i tlak u isarivaču konstantan. Time će ovakav regulator održavati i konstantnu temeraturu isarivanja. Primjena ventila za održavanje konstantnog tlaka moguća je samo u rashladnim instalacijama koje imaju jedan suhi isarivač. Kad bi instalacija imala dva ili više isarivača, svaki sa svojim automatskim rigušnim ventilom, došlo bi do hidrauličkog udara u komresoru, jer je nemoguće da svi isarivači budu uvijek na odgovarajući način tolinski oterećeni. U onim isarivačima kod kojih je tolinsko oterećenje nedovoljno, ne bi isarila dovoljna količina kaljevine, a bi ona rodrla u usisni cjevovod i komresor. 12
8.. REGULATORI TEMPERATURE PREGRIJANJA 8..1. Termoeksanzijski ventil TEV Termoeksanzijski ventil je automatska narava koja rigušivanjem roušta u isarivač uravo toliko radne tvari da se ona u njemu otuno isari ri tlaku isarivanja, a zatim još i regrije na temeraturu T os > T. Razlika temeratura Δ T = Tos T zove se regrijanje i TEV ga održava stalnim. Tako se ovršina isarivača otuno iskorištava za isarivanje u svim uvjetima rada rashladnog uređaja, a komresor je zaštićen od hidrauličkog udara, jer se kaljevita radna tvar ne može ojaviti na izlazu iz isarivača. 9 1 - C B d A R -1 C -1 C 7 A` F 8 1 11 2 Sl. 8.7. Termoeksanzijski ventil TEV Kaljevina radne tvari ulazi u kućište 1 kroz riključak 2, rolazi kroz filtar i dolazi u sjedište ventila gdje se rigušuje. Protočna ovršina A ovisi o oložaju igle ventila, ovezane s mijehom (membranom) reko jarma. S donje strane na iglu ventila djeluje sila F oruge 7 koja ovisi o oložaju vijka za regulaciju 11. Prigušena radna tvar izlazi u isarivač u kojem vlada tlak. Dio kućišta ventila iznad membrane sojen je kailarnom cijevi 9 s osjetnikom temerature 1, koji se ostavlja na izlazu are iz isarivača. Osjetnik temerature izrađen je u obliku malog metalnog cilindra, isunjen je nekom lakoisarljivom kaljevinom (to može biti i radna tvar koja se koristi u rashladnom uređaju), a se ovisno o temeraturi na kojoj se nalazi osjetnik usostavlja odgovarajući tlak u rostoru iznad mijeha (membrane). Postoje i termoeksanzijski ventili kod kojih je osjetnik temerature isunjen nekim adsorbentom (nr. aktivni ugalj), dok kailaru i gornji dio kućišta ventila isunjava neki lin. Pri višim temeraturama osjetnika smanjuje se mogućnost adsorcije, a tlak lina raste, dok se na nižim snižava. Na iglu ventila djeluju sljedeće sile: 1. Sila uslijed razlike tlakova koji djeluju na orečni resjek A mijeha sa gornje i donje strane A ( d ) 2. Sila oruge F. Sila uslijed razlike tlaka kondenzacije i isarivanja na ovršini igle A i - može se zanemariti 1
Igla zauzima oložaj koji je određen ravnotežom somenutih sila. Ako se romijeni razlika tlakova ( d ) igla se omiče, a se mijenja i sila oruge F dok se ne izjednači sa silom A ( d ). Tada se igla oet zaustavi. Pomicanjem igle mijenja se i veličina rotočnog resjeka, a time i rotok radnog medija kroz ventil. Sila oruge namješta se ručno, vijkom 11, tako da kroz ventil rotiče određena količina radnog medija kad iz isarivača izlazi regrijana ara. Temeratura regrijane are obično se namjesti za - 1 K više od temerature isarivanja. U stacionarnom su stanju sve sile koje djeluju na iglu ventila u ravnoteži i ovršina resjeka strujanja je takva da rotok radne tvari odgovara tolinskom oterećenju isarivača. Ako se tolinsko oterećenje smanji, usorava se isarivanje radne tvari u isarivaču, a se smanjuje i regrijanje are. To smanjuje temeraturu davača, a time i tlak d, a se igla omiče rema gore i smanjuje dotok radne tvari u isarivač. Porastom tolinskog oterećenja regrijanje raste i ventil ovećava rotok radne tvari. Na slici 199 a rikazana je radna ili statička karakteristika termoeksanzijskog ventila. Dok nema regrijanja, ventil je zatvoren. Porastom regrijanja, rezultanta sila koje djeluju na iglu se smanjuje, i kad ono dostigne tzv. statičko regrijanje Δ Tst očinje otvaranje ventila. Ovisnost ostizivog rashladnog učinka Q & o regrijanju Δ T je obično roorcionalna. Nominalni resjek strujanja kojem odgovara nominalni rashladni učinak Q& n ri određenim tlakovima i ostiže se kad regrijanje dosegne nominalnu vrijednost Δ Trad. Pri daljnjem orastu regrijanja dolazi do maksimalnog otvaranja ventila i rashladni učinak dostiže vrijednost Q & max. Razlika temeratura Δ T je roorcionalno odručje kojem je rashladni učinak roorcionalan regrijanju. Radna se karakteristika termoeksanzijskog ventila može mijenjati romjenom sile u oruzi (romjena statičkog regrijanja Δ Tst ) čime se karakteristika omiče lijevo ili desno bez romjene nagiba (slika 199 b) ili romjenom rigušnice, odnosno sjedišta ventila čime se utječe na nagib linije karakteristike (slika 199 c). Q & Q & Q & Q & max Q& rasterećena n oruga = konst = konst ritegnuta oruga Q& n veća rigušnica manja rigušnica Δ T st Δ T ΔT Δ T st ΔT st Δ T rad rad Sl. 8.8. Karakteristike TEV Radna karakteristika termoeksanzijskog ventila za neku zadanu radnu tvar, a ri različitim temeraturama odnosno tlakovima isarivanja ovisi o tvari koja se nalazi u osjetniku temerature. Ako je u osjetniku temerature ista radna tvar koja se nalazi i u rashladnom uređaju, onda su za ostizanje iste razlike tlaka u osjetniku temerature otrebne različite temerature regrijanja, a to je osljedica karaktera ovisnosti tlaka o temeraturi zasićenja za ojedinu radnu tvar (linija naetosti). Pri višim temeraturama isarivanja, za ostizanje iste Δ T a b c 1
romjene tlaka, odnosno isto otvaranje ventila (sila oruge i rigušnica su neromijenjeni) otrebno je manje regrijanje nego je to slučaj ri nižim temeraturama isarivanja. Zato će na nižim temeraturama isarivanja tolinsko iskorištenje isarivača biti lošije nego na višim. Pogodnim odabirom radne tvari u osjetniku temerature čiji je tok u odnosu na istu takvu krivulju radne tvari u rashladnom uređaju takav da se za iste vrijednosti regrijanja ΔT ostignu ribližno iste razlike tlaka Δ u osjetniku temerature u širem rasonu temeratura isarivanja. d2 2 Δ 2 radna tvar u isarivaču i osjetniku temerature d2 2 Δ 2 radna tvar u isarivaču A B MOP radna tvar u osjetniku temerature d1 1 d1 ΔT Δ 2 1 Δ 1 ΔT 1 1 ΔT 1 ΔT 2 T 1 T d1 T 2 T d2 T 1 T d1 T 2 T d2 Sl. 8.9. Ovisnost tlaka i temerature za različita unjenja davača Postoje i termoeksanzijski ventili koji ograničuju maksimalni tlak isarivanja, da bi se na taj način komresor i njegov ogonski motor zaštitili od reoterećenja. To su tzv. MOP termoeksanzijski ventili (Maximum Oerating Pressure). Masa kaljevine koja se nalazi u osjetniku temerature tolika je, da kod neke određene temerature sva kaljevina isari. Porastom temerature u osjetniku, mijenja se tlak zasićenja o krivulji zasićenja, (dio krivulje A). Kad sva kaljevina isari, reostala ara se onaša u skladu s jednadžbom stanja za realne linove (dio krivulje B), tada je orast tlaka s temeraturom soriji. Zbog toga će TEV biti zatvoren, u isarivač neće dotjecati kaljevina i tlak isarivanja neće moći više orasti. Ako je ad tlaka u isarivaču velik, onda će se uotrebom TEV kakav je dosada rikazan ostići veće regrijanje od onog za koje je ventil namješten. To je zato što će u kućištu isod membrane (ili mijeha) djelovati tlak u koji je viši od tlaka i na izlazu iz isarivača. kako će stvarno regrijanje zbog toga biti veće od namještenog, biti će i isarivač lošije iskorišten. radna tvar u isarivaču i osjetniku temerature d Δ Δ R d1 1 ΔT namješteno ΔT stvarno T 1 T u T d T Sl. 8.1. Tlakovi i temerature u isarivaču s ovećanim adom tlaka 1
8..2. Termoeksanzijski ventil s vanjskim izjednačenjem tlaka Da bi se ovaj nedostatak otklonio, koristi se za isarivače kod kojih se javlja relativno velik ad tlaka termoeksanzijski ventil s vanjskim izjednačenjem tlaka (TEVV). Konstrukcija je slična TEV, samo se osebnom cjevčicom rostor isod membrane (mijeha) oveže s izlazom iz isarivača, tako da isod membrane vlada tlak i. Prolaz kroz regradu 12 je zabrtvljen. Na taj se način osigurava da stvarno regrijanje odgovara namještenom. 1 d i i 12 1 u Sl. 8.11. Termoeksanzijski ventil s vanjskim izjednačenjem tlaka 8... Elektronički eksanzijski ventil Dok termoeksanzijski ventili rade bez omoćne energije, elektronički eksanzijski ventil je motorni igličasti ventil koji djeluje kao dio regulatora rikazanog na slici 8.12. i za svoj rad treba električnu energiju. U elektronički krug uključen je mikrorocesorski regulator koji temeljem signala s davača temeratura i tlakova mijenja izlazni signal, a time i oložaj igle, odnosno rotočnu ovršinu ventila. Osnovni davači su davač temerature S2 i tlaka Po, a sustav je moguće oremiti i dodatnim davačima, ovisno o zahtijevanoj funkciji regulacije. Budući da se ulazni signali obrađuju u regulatoru, može se osigurati roizvoljno regrijanje, odnosno roizvoljna regulacijska karakteristika. Regulator Elektronički eksanzijski ventil Isarivač Davač temerature na izlazu Davač tlaka na izlazu Sl. 8.12. Regulacija s elektroničkim eksanzijskim ventilom 1
8.. KAPILARE Kondenzator Kailara Komresor Isarivač Sl. 8.1. Rashladni uređaj s kailarnom cijevi kao rigušnim organom Prigušenje se ostvaruje hidrauličkim otorima strujanja radne tvari u kailari. Kailara nije regulator, ali zahvaljujući svojim svojstvima ojednostavljuje automatizaciju malih rashladnih uređaja. To je cijev malog romjera, 2 mm, duljine oko,8 m koja ovezuje kondenzator i isarivač. Protok kroz kailarnu cijev mijenja se tijekom rada komresora ovisno o razlici tlakova isarivanja i kondenzacije. Zbog toga se mijenja i udio kaljevine u isarivaču i kondenzatoru, što mijenja i njigov stuanj iskorištenja. Pri isključivanju komresora iz rada, izjednačava se tlak u isarivaču i kondenzatoru. Volumen isarivača treba biti takav da može rimiti svu kaljevinu, bez da se ona relije u usisni vod. Smanjenje razlike tlakova omogućuje start komresora u rasterećeno stanju, a to oet omogućuje rimjenu jeftinijih elektromotora. 17