Холодильные установки с отбором пара компрессором при промежуточном давлении
(установки с "экономайзером").

В.В. Шишов. Гл. инженер компании "Фармина",
Академик Международной Академии Холода
(см. журнал "Холодильная техника" №9, 2006 г.)

Цикл двухступенчатого сжатия может быть осуществлен с помощью одноступенчатого компрессора (КМ), например винтового, конструкция которого позволяет осуществить ввод дополнительного количества пара при промежуточном давлении в рабочую полость сжатия, когда она отсоединена от полости всасывания. От выбора места ввода пара в корпус зависит уровень промежуточного давления. Схема с двукратным дросселированием отличается от простой одноступенчатой - наличием теплообменника - "экономайзера" (ЭК) или промежуточного сосуда и двух дроссельных вентилей вместо одного. В холодильных установках (ХУ) с винтовыми КМ чаще применяется первая схема с ЭК (см. рис.1). Конечная температура переохлаждения жидкости в ЭК на 3…5К выше, чем температура насыщенной жидкости после промежуточного сосуда.

Такая ХУ имеет значительные преимущества по сравнению с одноступенчатой. При работе КМ по схеме с дозарядкой в режиме кондиционирования при температуре кипения t0 =+5°С и температуре конденсации tк =+45°С увеличивается (расчеты проведены по программе Solkane 5.0) холодопроизводительность Q0 и холодильный коэффициент ε по сравнению с одноступенчатым циклом:
для R 134a - ΔQ0 = +10 %, Δε = + 4,1 %;
для R 22 - ΔQ0 = +8,1 %, Δε = + 3,2 %;
для R 407С - ΔQ0 = + 9,5 %, Δε = + 4,2 %;
для R 410А - ΔQ0 = +11 %, Δε = + 4,9 %.

Чем ниже температура кипения, тем эффективнее цикл с ЭК: при работе КМ на R22 при t0 = -25°С и tк = 45°С достигается увеличение ΔQ0=28,2% и Δε=+12%. Причем при улучшении энергетических характеристик ХУ с ЭК происходит незначительное увеличение стоимости ХУ (около 3%) из-за появления дополнительных элементов: ЭК, ТРВ и др.

Рис.1. Схема работы КМ по циклу с дозарядкой с переохлаждением жидкости высокого давления в ЭК

В обычных винтовых КМ порт ЭК расположен в зоне всасывания и его положение неизменно. При частичной нагрузке это снижает эффективность КМ. В винтовых КМ фирмы Bitzer серии CSH имеется встроенный в регулирующий производительность золотник канал ЭК, что создает эффективную работу независимо от нагрузки КМ.

Фирма Copeland производит герметичные спиральные КМ типа EVI, специально для использования в цикле с ЭК. Ранее впрыск пара обычно применялся только в крупных коммерческих винтовых и многоступенчатых центробежных КМ (но не в небольших герметичных). Холодильный цикл со спиральным КМ типа EVI подобен описанному выше. Из ЭК перегретый пар поступает через оптимизированные промежуточные порты впрыска в полости спирального блока. Межступенчатое охлаждение паром уменьшает температуру нагнетания, обеспечивая работу КМ при большей степени сжатия. Новый модельный ряд состоит из шести КМ (широкий диапазон температур кипения: + 7…- 40°С) с мощностью привода 4…15 л.с. и Q0 в пределах 4…15 кВт (стандартные условия EN 12900, R404A, -35/40°С, температура всасываемого газа 20 °С).

Средние значения прироста характеристик спиральных КМ линейки EVI при этих условиях составляют: Δ Q0 = +45 %, Δε = +27 %.

Спиральные КМ типа EVI фирмы Copeland предназначены для низкотемпературных ХУ. Вероятно, скоро появятся аналогичные КМ для систем кондиционирования.