В холодильной технике есть узлы, которые почти не заметны снаружи, но от них зависит, насколько эффективно и надёжно работает вся система. Один из таких элементов — небольшой вентиль на входе в испаритель. Он решает, сколько хладагента получит испаритель в каждый момент времени.
Этот узел встречается в самой разной технике. Его используют в коммерческих холодильных камерах, в витринах с выносным агрегатом, в кондиционерах, а также там, где работают промышленные холодильные агрегаты большой производительности. Ниже разберём, что такое ТРВ, как он устроен, как работает и на что обращают внимание при его монтаже и настройке.
Что такое ТРВ
ТРВ, или терморегулирующий вентиль, — это дросселирующее устройство, которое регулирует подачу хладагента в испаритель в зависимости от перегрева пара на выходе из испарителя. Его также называют терморасширительным вентилем.
Терморегулирующий вентиль выполняет сразу две задачи:
- снижает давление жидкого хладагента от давления конденсации до давления кипения;
- дозирует количество хладагента так, чтобы испаритель был заполнен оптимально при любой тепловой нагрузке.
Таким образом, терморегулирующий вентиль является одновременно дросселем и регулятором. Он автоматически реагирует на изменения нагрузки и поддерживает стабильный режим работы холодильной системы.
Что такое перегрев
Чтобы понять принцип работы ТРВ, нужно разобраться в понятии перегрева. Перегрев — это разница между температурой пара на выходе из испарителя и температурой кипения хладагента при данном давлении.
Если перегрев слишком мал, в испарителе много жидкости, и часть её может не успеть выкипеть. Тогда возникает риск попадания жидкого хладагента во всасывание компрессора. Если перегрев слишком велик, испаритель недозаполнен, его поверхность используется не полностью, и холодопроизводительность падает.
ТРВ поддерживает перегрев в заданных пределах, поэтому одна из его функций — защита компрессора от гидроудара.
Устройство терморегулирующего вентиля
Классический ТРВ состоит из нескольких основных частей:
| Элемент | Назначение |
|---|---|
| Корпус с клапанным узлом | Изменяет проходное сечение для хладагента |
| Мембрана | Передаёт усилия от давлений на клапан |
| Термобаллон | Измеряет температуру пара на выходе испарителя |
| Капиллярная трубка | Соединяет термобаллон с надмембранной полостью |
| Пружина | Создаёт закрывающее усилие |
| Регулировочный винт | Позволяет изменить усилие пружины и значение перегрева |
Термобаллон заполнен специальным веществом. При нагреве давление внутри него растёт, и это давление по капиллярной трубке передаётся на мембрану сверху.
Сменные клапанные узлы
У многих моделей производительность определяется сменным элементом клапанного узла. Это позволяет подобрать вентиль под конкретную холодопроизводительность. Если ТРВ слишком мощный для системы, его работа становится нестабильной, а если слишком слабый, испаритель недозаполняется. В таких случаях заменяют клапанный узел или сам вентиль.
Принцип работы
На мембрану ТРВ действуют три силы:
- давление в термобаллоне, которое стремится открыть клапан;
- давление кипения в испарителе, которое действует снизу и стремится закрыть клапан;
- усилие пружины, которое также работает на закрытие.
Когда тепловая нагрузка растёт, хладагент в испарителе выкипает быстрее, и пар на выходе из испарителя перегревается сильнее. Термобаллон нагревается, давление в нём растёт, клапан приоткрывается, и подача хладагента в испаритель увеличивается. При снижении нагрузки происходит обратный процесс: перегрев уменьшается, клапан прикрывается, и жидкого хладагента поступает меньше.
Так ТРВ регулирует подачу в зависимости от изменения температуры на выходе испарителя и поддерживает почти постоянный перегрев. Заполнение испарителя при этом остаётся близким к оптимальному.
Место ТРВ в контуре
Терморегулирующий вентиль устанавливают на жидкостной линии непосредственно перед испарителем. На пути к нему жидкий хладагент высокого давления обычно проходит через ресивер, фильтр осушитель, смотровое стекло и соленоидный вентиль. После ТРВ хладагент уже имеет низкое давление и температуру и поступает в испаритель в виде парожидкостной смеси.
Термобаллон при этом крепится на всасывающей линии на выходе из испарителя. Получается, что вентиль стоит на входе в испаритель, а «чувствует» состояние пара на выходе из него. Такая схема позволяет регулировать подачу по фактическому результату работы испарителя.
Виды заправки термобаллона
От вида заправки термобаллона зависит, как вентиль реагирует на изменения температуры и давления. Встречаются несколько вариантов:
- жидкостная заправка, при которой баллон заполнен тем же или близким по свойствам веществом, что и система;
- газовая заправка с ограничением максимального рабочего давления, которая защищает компрессор от перегрузки при запуске;
- адсорбционная заправка, обеспечивающая более плавную реакцию;
- перекрёстная заправка, при которой вещество в баллоне отличается от хладагента системы.
Тип заправки выбирают в зависимости от хладагента, диапазона температур кипения и особенностей системы. Вентиль, рассчитанный на один хладагент, нельзя без проверки применять с другим.
Внутреннее и внешнее уравнивание
ТРВ выпускают с внутренним и внешним уравниванием давления. Разница между ними в том, какое давление действует на мембрану снизу.
Внутреннее уравнивание
В вентиле с внутренним уравниванием под мембрану подаётся давление на входе в испаритель. Такой вариант подходит для испарителей, где потери давления невелики.
Внешнее уравнивание
Если в испарителе происходит значительное падение давления, вентиль с внутренним уравниванием будет работать неточно. В таких случаях применяют ТРВ с внешним уравниванием: давление под мембрану подаётся по отдельной трубке, которая подключается к всасывающей линии сразу после термобаллона. Вентили с внешним уравниванием обязательны при использовании жидкостных распределителей и рекомендуются для испарителей большой производительности, где потери давления существенны.
Монтаж термобаллона
От правильной установки термобаллона зависит точность работы терморегулирующего вентиля. Основные правила:
- термобаллон должен устанавливаться на горизонтальном участке всасывающей линии как можно ближе к испарителю;
- его располагают в верхней части трубы, а не снизу, где скапливается масло;
- баллон плотно закрепляют хомутом для хорошего теплового контакта;
- при опасности влияния тёплого воздуха место установки теплоизолируют;
- трубка внешнего уравнивания, если она есть, врезается после термобаллона по ходу хладагента.
Если термобаллон установлен неправильно, вентиль получает искажённые данные о температуре пара, и система работает нестабильно.
Настройка перегрева
Заводская настройка ТРВ подходит для большинства систем, поэтому регулировку выполняют только при необходимости. Значение перегрева изменяют регулировочным винтом: вращение по часовой стрелке увеличивает перегрев, против часовой стрелки — уменьшает.
Настройку проводят постепенно, давая системе время стабилизироваться после каждого изменения. Для точной оценки измеряют давление всасывания и температуру трубы у термобаллона, затем по давлению определяют температуру кипения и вычисляют перегрев.
Последовательность настройки
Обычно действуют так:
- измеряют давление всасывания и пересчитывают его в температуру кипения;
- измеряют температуру пара на выходе из испарителя;
- вычисляют фактическое значение перегрева;
- при необходимости поворачивают регулировочный винт на небольшой угол;
- ждут стабилизации и повторяют измерения.
ТРВ, капиллярная трубка и ЭРВ
ТРВ — не единственное дросселирующее устройство. В холодильной технике применяют и другие решения:
| Устройство | Принцип | Где применяется |
|---|---|---|
| Капиллярная трубка | Постоянное сопротивление, без регулирования | Бытовые холодильники, небольшие кондиционеры |
| Терморегулирующий вентиль | Механическое регулирование по перегреву | Коммерческие и промышленные холодильные системы |
| Электронный расширительный вентиль | Управление от контроллера по датчикам температуры и давления | Системы с переменной нагрузкой и высокими требованиями к эффективности |
Капиллярная трубка проста и надёжна, но не подстраивается под изменения нагрузки. ТРВ регулирует подачу автоматически и подходит для систем с меняющейся нагрузкой. Электронный расширительный вентиль управляется контроллером по показаниям датчиков температуры и давления и позволяет точнее поддерживать перегрев.
Неисправности ТРВ
Неисправности терморегулирующего вентиля проявляются по-разному:
- утечка заправки термобаллона: вентиль закрывается, испаритель недозаполнен, давление кипения падает;
- засорение клапана или сетчатого фильтра на входе: подача хладагента уменьшается;
- неправильная установка термобаллона: перегрев колеблется или выходит за допустимые пределы;
- неверно подобранная производительность вентиля: работа становится нестабильной.
Некоторые симптомы похожи на признаки недостатка хладагента, засора фильтра осушителя на жидкостной линии или проблем с компрессором. Поэтому перед заменой вентиля проверяют давление конденсации, давление кипения, перегрев и переохлаждение. Только комплексная диагностика позволяет точно определить причину.
Как выбирают ТРВ
При подборе терморегулирующего вентиля учитывают:
- тип хладагента, под который рассчитан вентиль и заправка термобаллона;
- холодопроизводительность испарителя;
- температуру кипения и давление конденсации;
- перепад давления на вентиле;
- наличие распределителя и потерь давления в испарителе;
- тип присоединения к трубопроводам.
Правильно подобранный и настроенный ТРВ обеспечивает стабильную работу холодильной установки, защищает компрессор и позволяет использовать испаритель с максимальной эффективностью.