Funkcje sprężarki chłodniczej

Sprężarka chłodząca stanowi centrum cyklu chłodzenia. Działa jak pompa do kontrolowania obiegu czynnika chłodniczego i dodaje ciśnienie do czynnika chłodniczego, podgrzewając go. Sprężarka usuwa również parę z parownika, aby utrzymać niższe ciśnienie i niższą temperaturę przed wysłaniem jej do skraplacza.

Dokładne zrozumienie roli sprężarki chłodniczej nie może istnieć bez dyskusji na ten temat cykl chłodzenia, który zasadniczo polega na przekształceniu cieczy w gaz iz powrotem jeszcze raz. (Jeśli nie jesteś zainteresowany szczegółami, po prostu pomiń ten krok.) Istnieje pięć głównych kroków do obwodu chłodniczego: odparowanie, sprężanie, kondensacja, odbieranie i ekspansja. 1) Parowanie: Ciekły czynnik chłodniczy dostaje się do parownika. Pochłania ciepło po odparowaniu, co powoduje chłodzenie. Czynnik chłodniczy z parownika jest podawany do zbiornika jako słaby lub nasycony przegrzany gaz. Ciśnienie w zbiorniku wzrasta, aż osiągnie wartość równą ciśnieniu w parowniku. Przepływ czynnika chłodniczego zatrzymuje się, a temperatura zarówno w zbiorniku, jak i parowniku wzrasta do temperatury otoczenia. 2) Kompresja: Aby utrzymać niezbędne niższe ciśnienia i niższe temperatury, niezbędna jest sprężarka do usuwania pary. Ponieważ obwód chłodniczy jest zamknięty, równowaga jest utrzymywana. Oznacza to, że jeśli sprężarka usunie parę szybciej niż jest to możliwe, ciśnienie spadnie, a wraz z nią temperatura w parowniku. Alternatywnie, jeśli obciążenie parownika wzrośnie, a czynnik chłodniczy odparuje szybciej, temperatura i ciśnienie w parowniku wzrosną. Energia wymagana przez sprężarkę nazywa się wejściem kompresyjnym i jest przenoszona do pary chłodniczej. 3) Kondensacja: Po opuszczeniu sprężarki czynnik chłodniczy przesuwa się do skraplacza, który oddaje ciepło, które jest przekazywane do powietrza lub wody o niższej temperaturze. Ilość oddawanego ciepła to ciepło absorbowane przez czynnik chłodniczy w parowniku plus ciepło wytworzone przez wkład sprężania. Produktem ubocznym tego jest to, że para zamienia się w ciecz, która jest następnie przesyłana do odbiornika. 4) Odbiór: Ciśnienie w odbiorniku jest wyższe niż ciśnienie w parowniku z powodu kompresji, a zatem musi zostać obniżone, aby dopasować się do ciśnienia parowania. Osiąga się to poprzez zastosowanie zaworu rozprężnego. 5) Rozprężanie: zanim ciecz wejdzie do zaworu rozprężnego, temperatura będzie tuż poniżej temperatury wrzenia. Nagłe obniżenie ciśnienia w zaworze rozprężnym powoduje zagotowanie i odparowanie cieczy. To odparowanie odbywa się w parowniku i obwód jest kompletny. Istnieje wiele różnych temperatur związanych z działaniem instalacji chłodniczej, ale w zasadzie istnieją tylko dwa ciśnienia: ciśnienie parowania i ciśnienie skraplania.

Główne typy sprężarek chłodniczych to tłokowe, śrubowe, spiralne i odśrodkowe. Są stosowane w chłodnictwie, pompach ciepła i aplikacjach klimatyzacyjnych, takich jak przetwórstwo żywności, lodowiska i areny oraz produkcja farmaceutyczna.

Rotacyjne sprężarki śrubowe mają wrzeciona śrubowe, które sprężają gaz wchodzący z parownika. Sprężarka śrubowa charakteryzuje się płynną pracą i minimalnymi wymaganiami konserwacyjnymi; zazwyczaj te sprężarki wymagają jedynie wymiany oleju, filtra oleju i separatora powietrza / oleju. Sterowniki mikroprocesorowe są również dostępne dla standardowych sprężarek rotacyjnych, które pozwalają pozostawić obciążenie obrotowe przez 100 procent czasu. Istnieją dwa rodzaje rotacyjnych sprężarek śrubowych: pojedyncze i podwójne.

Sprężarka tłokowa wykorzystuje uruchamiany tłokiem mechanizm rozładowujący ze sprężynowymi sworzniami, aby podnieść płytkę zaworu ssącego z gniazda, umożliwiając stosowanie urządzenia przy dowolnym stosunku ciśnienia. To działanie jest podobne do silnika spalinowego w samochodzie. Ten typ sprężarki jest wydajny zarówno przy pełnym, jak i częściowym obciążeniu. Dalsze zalety obejmują proste sterowanie i możliwość kontrolowania prędkości za pomocą napędów pasowych. Sprężarka tłokowa jest stosowana w aplikacjach o małej mocy.

Sprężarki spiralne działają poprzez przesuwanie jednego elementu spiralnego wewnątrz drugiej spirali stacjonarnej w celu wytworzenia kieszeni gazowych, które wraz ze zmniejszaniem się zwiększają ciśnienie gazu. Podczas kompresji kilka kieszeni jest ściskanych jednocześnie. Utrzymując parzystą liczbę zrównoważonych kieszeni gazowych po przeciwnych stronach, siły ściskające wewnątrz równowagi spiralnej i zmniejszają wibracje wewnątrz sprężarki. Ten typ sprężarki wykorzystuje konstrukcję scroll zamiast stałego cylindra lub tłoka lub jednostronnego mechanizmu sprężania, eliminując zmarnowane miejsce w komorze sprężania i eliminując potrzebę ciągłego sprężania gazu podczas cyklu (rekompresja). Zmniejsza to zużycie energii.

Sprężarki odśrodkowe sprężają gazowy czynnik chłodniczy poprzez siłę odśrodkową wytwarzaną przez wirniki wirujące z dużą prędkością. Energia ta jest następnie wysyłana do dyfuzora, który przekształca jej część w podwyższone ciśnienie. Odbywa się to poprzez rozszerzenie obszaru objętości przepływu w celu spowolnienia prędkości przepływu płynu roboczego. Aby to poprawić, dyfuzory mogą wykorzystywać płaty zwane również łopatkami. Sprężarki odśrodkowe nadają się do sprężania dużych ilości gazu do umiarkowanych ciśnień.