Четырехходовой клапан кондиционера принцип работы: двух, трех, четырехходовой и другие
|
Главная страница
Компания “ВИПТЕК” г. Москва, Локомотивный пр-д, дом 21, корпус 5
вентиляция воздуховоды кондиционеры научные исследования энергосберегающие технологии в системах кондиционирования и вентиляции интеллектуальные возможности кондиционеров терморегуляция в кондиционерах пленочно-контактные кассеты кондиционеры с ионизатором воздуха реверсивный клапан кондиционера индикаторы в кондиционерах о габаритах кондиционеров китайские кондиционеры |
Работая в режиме охлаждения, бытовые кондиционеры понижают температуру воздуха внутри здания, а снаружи они ее, естественно, повышают. Получается, что кондиционер перегоняет тепло при помощи теплоносителя из помещения на улицу.
Летом этот процесс вам покажется необходимым, а вот зимой вам захочется перегонять тепло обратно из атмосферы в помещение. Частично проблема решается с помощью реверсивного клапана кондиционера, позволяющего поменять направление движения хладагента (принцип реверсирования холодильного цикла), и частично, при помощи работы подогревателя приточного воздуха.
Подогрев наружного воздуха кондиционером.При не очень низких наружных температурах прохладный воздух атмосферы в состоянии вскипятить фреон в кондиционере и поручить ему перенести поглощенное тепло в помещение.Но при низких зимних температурах атмосферы запасенного фреоном тепла может и не хватить для подогрева ледяного приточного воздуха – тогда в дело вступает дополнительный воздушный подогреватель, смонтированный в приточной установке кондиционера. Реверсирование холодильного цикла в кондиционере.
В процессе реверсирования холодильного цикла происходит смена ролей конденсатора и испарителя – наружный блок кондиционера теперь “кипятит” фреон, а внутренний блок его конденсирует и отдает выделяемое при этом тепло поступающему в помещение воздуху.
Принцип действия четырехходового клапана кондиционера.Схемы и принцип действия четырехходового клапана в разных вариантах приводятся далее: 1 – компрессор, 2 – управляющий клапан, 3 – поршень, 4 – переходная капиллярная трубка, 5 – капиллярная трубка, 6 – внутренний блок кондиционера, 7 – внешний блок кондиционера, 8 – обмотка четырехходового клапана.
В режиме охлаждения поршень (3) смещается влево и соединяет компрессор (1) с внешним блоком кондиционера (7). Работа клапана в режиме обогрева.В режиме обогрева находящаяся под напряжением обмотка (8) смещает управляющий клапан (2) вправо, позволяя соединить правую полость поршня (3) с входом в компрессор, меняя направление циркуляции хладагента – вход компрессора соединяется с внешним блоком кондиционера 7.
Читайте также:
|
||||||||||||
| Все права защищены – кондиционеры и вентиляция – www.VIPTEK.ru 2003 | |||||||||||||
|
|||||||||||||
52.
Четырехходовой соленоидный клапан обращения цикла| 52. Четырехходовой соленоидный клапан обращения цикла |
Во время нефтяного кризиса 1973-го года резко возрос спрос на установку большого числа тепловых насосов. Большинство тепловых насосов оборудованы четырехходовым соленоидным вентилем обращения цикла, используемым либо для перевода насоса на летний режим (охлаждение), либо для охлаждения наружной батареи в зимнем режиме (подогрев).
А) Работа V4V
Изучим схему (см. рис. 52.1) 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 четыреххо-довой клапан.
Вначале 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 находится с другой стороны клапана (к нему подсоединяется нагнетающая магистраль компрессора).
‘Т\ Однако нагнетающая (поз. 1) и всасы-\3J вающая (поз. 2) магистрали компресора ВСЕГДА подключаются так, как указано на схеме рис
Внутри главного клапана сообщение между различными каналами обеспечивается с помощью подвижного золотника (поз. 3), скользящего вместе с 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. 52.
1, которые соединены с управляющим электроклапанности, если не изучить в совершенстве принцип работы клапана.
Каждый представленный нами элемент при работе V4V играет свою роль. То есть, если хотя бы один из этих элементов выйдет из строя, он может оказаться причиной очень трудно обнаруживаемой неисправ-
Рассмотрим теперь, как работает главный клапан…
Если V4V не смонтирован на установке, при подаче напряжения на электроклапан вы будете ожидать отчетливого щелчка, но золотник не сдвинется. Действительно, чтобы золотник внутри главного клапана сдвинулся, абсолютно необходимо обеспечить в нем разность давлений. Почему так, мы сейчас увидим.
Нагнетающая Рнаг и всасывающая Рвсас магистрали компресора всегда подключены к главному клапану так, как показано на схеме {рис. 52.2). 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 Рнаг развивает усилия, действующие на оба поршня одинаково: одно толкает золотник влево (поз.
Следовательно Рнаг может проходить через отверстие в левом поршне, и в полости (поз. 3) позади левого поршня также установится Рнаг, которое толкает золотник вправо. Конечно, одновременно Рнаг 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) со всасывающей магистралью гораздо больше диаметра отверстия в поршне, молекулы газа, прошедшие через отверстие, мгновенно будут всосаны во всасывающую магистраль. Поэтому давление в полости позади правого поршня (поз. 4) будет равно давлению Рвсас во всасывающей магистрали.
Таким образом, более мощная сила, обусловленная действием Рнаг, будет направлена слева направо и заставит золотник переместиться вправо, сообщая негне-тающую магистраль с левым штуцером (поз. 7), а всасывающую магистраль с правым штуцером (поз.
Если теперь Рнаг направить в полость позади правого поршня (закрыть вентиль 6), а Рвсас в полость позади левого поршня (открыть вентиль 5), то преобладающее усилие будет направлено справа налево и золотник переместится влево (см. рис. 52.3).
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.
Конечно, использование двух ручных вентилей для обратимости рабочего цикла предусматривать нельзя. Поэтому сейчас мы 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 Рнаг и Рвсас- 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 вход этого клапана является общим выходом и соединяется с полостью всасывания {см. рис. 52.4).
Если напряжение на обмотку не подано, правый вход закрыт, а левый сообщен с полостью всасывания. И напротив, когда на обмотку подается напряжение, правый вход сообщен с полостью всасывания, а левый закрыт.
Изучим теперь простейший холодильный контур, оборудованный четырехходовым клапаном V4V (см. рис. 52.5).
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 Рвсас.
Поскольку справа от золотника при этом устанавливается Рнаг, 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 Рвсас, препятствуя тем самым прохождению газа, так как в этом теперь нет необходимости. В самом деле, наличие постоянной утечки между полостями Рнаг и Рвсас может оказывать только вредное влияние на работу компрессора
Заметим, что давление в левой полости главного клапана при этом вновь достигает значения Рнаг, но, поскольку в правой полости также установилось Рнаг, золотник больше не сможет изменить своего положения.
Теперь запомним как следует расположение конденсатора и испарителя, а также направление движения потока в капиллярном расширительном устройстве.
Перед тем, как продолжить чтение, попробуйте представить, что будет происходить, если на обмотку электромагнитного клапана подать напряжение
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. 52.6).
Чтобы избежать ошибок в названиях теплообменников, которые по очереди становятся то испарителем, то конденсатором, лучше всего называть их наружной батареей (теплообменник, расположенный вне помещения) и внутренней батареей (теплообменник, расположенный внутри помещения).
Б) Опасность гидроудара
При нормальной работе конденсатор заполнен жидкостью. Однако мы увидели, что в момент обращения цикла конденсатор практически мгновенно становится испарителем. То есть, в этот момент появляется опасность попадания в компрессор большого количества жидкости, даже если ТРВ полностью закрыт.
Во избежание такой опасности необходимо, как правило, на всасывающей магистрали компрессора устанавливать отделитель жидкости.
Отделитель жидкости сконструирован таким образом, чтобы в случае возникновения наплыва жидкости на выходе из главного клапана, главным образом, при обращении цикла, не допустить ее попадания в компрессор. Жидкость остается на дне отделителя, в то время как отбор давления во всасывающую магистраль производится в его верхней точке, что полностью исключает опасность попадания жидкости в компрессор.
Вместе с тем, мы видели, что масло (а следовательно, и жидкость) должно постоянно возвращаться в компрессор по линии всасывания. Чтобы дать маслу такую возможность, в нижней части всасывающего патрубка предусматривается калиброванное отверстие (иногда капилляр)…
Когда жидкость (масло или хладагент) задерживается на дне отделителя жидкости, она, через калиброванное отверстие всасывается, медленно и постепенно возвращаясь в компрессор в таких количествах, которые оказываются недостаточными, чтобы привести к нежелательным последствиям.
В) Возможные неисправности
Одна из самых сложных неисправностей клапана V4 V связана с ситуацией, когда золотник заклинивает в промежуточном положении (см. рис. 52.8).
В этот момент все четыре канала сообщаются между собой, что приводит к более или менее полному, в зависимости от положения золотника при заклинивании, перепуску газа из магистрали нагнетания в полость всасывания, что сопровождается появлением всех признаков неисправности типа “слишком слабый компрессор”: снижению хо-лодопроизводительности, падению давления конденсации, росту давления кипения (см. раздел 22. “Слишком слабый компрессор “).
Такое заклинивание может произойти случайно и обусловлено оно самой конструкцией главного клапана. В самом деле, поскольку золотник имеет возможность свободного перемещения внутри клапана, он может сдвинуться и вместо того, чтобы находиться у одного из упоров, остаться в промежуточном положении в результате вибраций или механических ударов (например, после транспортировки).
Если клапан V4V еще не установлен и, следовательно, есть возможность подержать его в руках, монтажник ОБЯЗАТЕЛЬНО должен проверить положение золотника, заглянув вовнутрь клапана через 3 нижних отверстия (см. рис. 52.9).
Таким образом, он сможет очень просто обеспечить нормальное положение золотника, поскольку после того, как клапан будет припаян, смотреть вовнутрь станет слишком поздно!
Если золотник расположен неправильно (рис. 52.9, справа), его можно будет привести в желаемое состояние, постукивая одним концом клапана по деревянному бруску или куску резины (см. рис. 52.10).
Никогда не стучите клапаном о металлическую деталь, так как при этом вы рискуете повредить оконечность клапана или совсем ее разрушить.
С помощью этого очень простого приема вы сможете, например, установить золотник клапана V4V в положение охлаждения (нагнетающая магистраль сообщается с наружным теплообменником) при замене неисправного V4V на новый в реверсивном кондиционере (если это происходит в разгаре лета).
Причиной заклинивания золотника в промежуточном положении могут быть также многочисленные дефекты конструкции главного клапана или вспомогательного электроклапана.
Например, если корпус главного клапана был поврежден при ударах и получил деформацию в цилиндрической части, такая деформация будет препятствовать свобод- а ному перемещению золотника.
Один или несколько капилляров, соединяющих полости главного клапана с низконпорной частью контура, могут засориться ы или погнуться, что приведет к уменьшению их проходного сечения и не позволит обеспечить достаточно быстрый сброс давления в полостях позади поршней золотника, нарушая тем самым его нормальную работу (напомним еще раз, что диаметр этих капилляров должен быть существенно больше диаметра отверстий, просверленных в каждом из поршней).
Следы чрезмерного пережога на корпусе клапана и плохой внешний вид паяных соединений являются объективным показателем квалификации монтажника, производившего пайку с помощью газовой горелки.
Действительно, во время пайки следует обязательно защищать корпус главного клапана от нагревания, обертывая его мокрой тряпкой или смоченной асбестовой бумагой, так как поршни и золотник снабжены уплотняющими нейлоновыми (фторопластовыми) кольцами, которые одновременно улучшают скольжение золотника внутри клапана. При пайке, если температура нейлона превысит 100°С, он утрачивает свои способности герметизации и антифрикционные характеристики, прокладка получает непоправимые повреждения, что сильно повышает вероятность заклинивания золотника при первой же попытке переключения клапана.
Напомним, что быстрое перемещение золотника при обращении цикла происходит под действием разности между Рнаг и Рвсас. Следовательно, перемещение золотника становится невозможным, если эта разность АР слишком мала (обычно ее минимально допустимое значение составляет около 1 бар). Таким образом, если управляющий электроклапан задействуется тогда, когда перепад АР недостаточен (например, при запуске компрессора), золотник не сможет беспрепятственно перемещаться и появляется опасность его заклинивания в промежуточном положении.
Заедание золотника может также происходить из-за нарушений в работе управляющего электроклапана, например, при недостаточном напряжении питания или неправильном монтаже механизма электромагнита. Заметим, что вмятины на сердечнике электромагнита (вследствие ударов) или его деформация (при разборке или в результате падения) не позволяют обеспечить нормальное скольжение втулки сердечника, что также может привести к заеданию клапана.
Не лишне напомнить, что состояние холодильного контура должно быть абсолютно безупречным. В самом деле, если в обычном холодильном контуре крайне нежелательно присутствие частичек меди, следов припоя или флюса, то для контура с четырехходовым клапаном – тем более. Они могут заклинить его или закупорить отверстия в поршнях и капиллярные каналы клапана V4V. Поэтому, прежде чем приступить к демонтажу или сборке такого контура, постарайтесь продумать максимум предосторожностей, которые вы должны соблюсти.
Наконец, подчеркнем, что клапан V4V настоятельно рекомендуется монтировать в горизонтальном положении, чтобы избежать даже незначительного опускания золотника под действием собственного веса, так как это может вызывать постоянные утечки через иглу верхнего поршня, когда золотник будет находиться в верхнем положении.
Возможные причины заклинивания золотника представлены на рис. 52.11.
Теперь встает вопрос. Что делать, если золотник заклинило?
Перед тем, как требовать от клапана V4V нормальной работы, ремонтник должен вначале обеспечить условия этой работы со стороны контура. Например, недостаток хладагента в контуре, обуславливая падение как Рнаг, так и Рвсас, может повлечь за собой слабый перепад ДР, недостаточный для свободного и полного переброса золотника.
Если внешний вид V4V (отсутствие вмятин, следов ударов и перегрева) представляется удовлетворительным и есть уверенность в отсутствии неисправностей электрооборудования (очень часто такие неисправности приписывают клапану V4V, тогда как речь идет только о дефектах электрики), ремонтник должен задаться следующим вопросом:
К какому теплообменнику (внутреннему или наружному) должна подходить нагнетающая магистраль компрессора и в каком положении (справа или слева) должен находиться золотник при данном режиме работы установки (нагрев или охлаждение) и данной ее конструкции (нагрев или охлаждение при обесточенном управляющем электроклапане)?
Когда ремонтник уверенно определил требуемое нормальное положение золотника (справа или слева), он может попытаться поставить его на место, слегка, но резко, постукивая по корпусу главного клапана с той стороны, где должен находиться золотник, киянкой или деревянным молотком (если нет киянки, никогда не применяйте обычный молоток или ку-валдочку, предварительно не приложив к клапану деревянную проставку, иначе вы рискуете серьезно повредить корпус клапана, см.
рис. 52.12).
В примере на рис. 52.12 удар киянки справа заставляет золотник переместиться вправо (к сожалению, разработчики, как правило, не оставляют вокруг главного клапана пространства для нанесения удара!).
Действительно, нагнетающий патрубок компрессора должен быть очень горячим (опасайтесь ожогов, так как в некоторых случаях его температура может достигать Ю0°С). Всасывающий же патрубок, как правило, холодный. Следовательно, если золотник сдвинут вправо, штуцер 1 должен иметь температуру, близкую к температуре нагнетающего патрубка, или, если золотник сдвинут влево, близкую к температуре всасывающего патрубка.
Мы видели, что небольшое количество газов из линии нагнетания (следовательно, очень горячих) проходит в течение короткого отрезка времени, когда происходит переброс золотника, по двум капиллярам, один из которых соединяет полость главного клапана с той стороны, где находится золотник, с одним из входов электроклапана, а другой соединяет выход управляющего электроклапана со всасывающей магистралью компрессора.
Дальше прохождение газов прекращается, поскольку игла поршня, дошедшего до упора, перекрывает отверстие капилляра и предотвращает попадпние в него газов. Поэтому нормальная температура капилляров (которые можно потрогать кончиками пальцев), также как и температура корпуса управляющего электроклапана, должны быть почти одинаковыми с температурой корпуса главного клапана.
Если ощупывание дает другие результаты, не остается ничего другого, как попытаться разобраться в них.
Допустим, при очередном техническом обслуживании ремонтник обнаруживает небольшой рост давления всасывания и небольшое падение давления нагнетания. Поскольку левый нижний штуцер горячий, он делает вывод о том, что золотник находится справа. Ощупывая капилляры, он замечает, что правый капилляр, а также капилляр, соединяющий выход электроклапана со всасывающей магистралью, имеют повышенную температуру.
На основании этого он может сделать вывод о том, что между полостями нагнетания и всасывания существует постоянная утечка и, следовательно, игла правого поршня не обеспечивает герметичности (см.
рис. 52.14).
Он решает повысить давление нагнетания (например, закрывая картоном часть конденсатора), чтобы увеличить разность давлений и тем самым попробовав прижать золотник к правому упору. Затем он производит переброску золотника влево, чтобы убедиться в нормальной работе клапана V4V, после чего возвращает золотник в начальное положение (повышая давление нагнетания, если разность давлений недостаточна, и проверяя реакцию V4V на работу управляющего электроклапана).
Таким образом, на основании указанных экспериментов он может сделать соответствующие выводы (в том случае, если расход утечки продолжает оставться значительным, нужно будет предусматривать замену главного клапана).
В давление нагнетания очень низкое, а давление всасывания аномально высокое. Поскольку все четыре штуцера клапана V4V довольно горячие, ремонтник делает вывод о том, что золотник заклинило в промежуточном положении.
Ощупывание капилляров показывает ремонтнику, что все 3 капилляра горячие, следовательно причина неисправности кроется в управляющем клапане, в котором одновременно оказались открытыми оба проходных сечения.
В этом случае следует полностью проверить все узлы управляющего клапана (механический монтаж электромагнита, электрические цепи, напряжение питания, потребляемый ток, состояние сердечника электромагнита)
и многократно попробовать, включая и выключая клапан, возвратить его в рабочее состояние, удалив возможные посторонние частицы из-под одного или обоих его седел (если дефект не устраняется, нужно будет заменить управляющий клапан).
Что касается катушки электромагнита управляющего клапана (и вообще, катушек любых электромагнитных клапанов), некоторые начинающие ремонтники хотели бы получить рекомендации по поводу того, как определить, работает катушка или нет. В самом деле, для того, чтобы катушка возбуждала магнитное поле, недостаточно подать на нее напряжение, так как внутри катушки может иметь место обрыв провода.
Некоторые монтажники устанавливают жало отвертки на крепежный винт катушки, чтобы оценить силу магнитного поля (однако это не всегда удается), другие снимают катушку и следят за сердечником электромагнита, прислушиваясь к характерному стуку, сопровождающему его перемещение, третьи, сняв катушку, вводят в отверстие для сердечника отвертку, чтобы убедиться в том, что она втягивается под действием силы магнитного поля.
| нальным напряжением питания 220 В.
Как правило, разработчиком допускается длительное повышение напряжения по отношению к номиналу не более, чем на 10% (то есть около 240 вольт), без риска чрезмерного перегрева обмотки и гарантируется нормальная работа катушки при длительном падении напряжения не более, чем на 15% (то есть 190 вольт). Эти допустимые пределы отклонения напряжения питания электромагнита легко объяснимы. Если напряжение питания слишком высокое, обмотка сильно нагревается и может сгореть. И напротив, при низком напряжении, магнитное поле оказывается слишком слабым и не позволит обеспечить втягивание сердечника вместе со штоком клапана внутрь катушки (см. раздел 55. “Различные проблемы электрооборудования “).
Если предусмотренное для нашей катушки напряжение питания составляет 220 В, а номинальная мощность равна 10 Вт, можно предположить, что она будет потреблять ток I = Р / U, то есть 1 = 10 / 220 = 0,045 Ар (или 45 мА).
Напряжение подано I = 0,08 А А,
Сильная опасность перегорания катушки
На самом деле, катушка будет потреблять ток около 0,08 А (80 мА), так как для переменного тока Р = U x I x coscp, а для катушек электромагнитов coscp, как правило, близок к 0,5.
Если из катушки, находящейся под напряжением, извлечь сердечник, то потребляемый ток возрастет до 0,233 А (то есть, почти в 3 раза больше, чем номинальное значение). Поскольку выделяющееся при прохождении тока тепло пропорционально квадрату силы тока, значит катушка будет нагреваться в 9раз больше, чем в номинальных условиях, что сильно увеличивает опасность ее сгорания.
Если в катушку, находящуюся под напряжением, вставить металлическую отвертку, магнитное поле втянет ее вовнутрь и потребляемый ток слегка упадет (в рассматриваемом примере до 0,16 А, то есть в два раза больше номинального значения, см. рис. 52.16).
Запомните, что никогда не следует демонтировать катушку электромагнита, находящуюся под напряжением, так как она может очень быстро сгореть.
Хорошим способом определения целостности обмотки и проверки наличия напряжения питания является использование токоизмерителъных клещей (трансформаторных клещей), которые раскрывают и придвигают к катушке для обнаружения магнитного поля, создаваемого ею при нормальной работе
Если катушка возбуждена, стрелка амперметра отклоняется
Трансформаторные клещи, реагируя по своему назначению на изменение магнитного потока возле катушки, позволяют, в случае ее неисправности, зарегистрировать достаточно высокую величину силы тока на амперметре {которая, впрочем, абсолютно ничего не означает), что быстро дает уверенность в исправности электрических цепей электромагнита.
Заметим, что использование открытых трансформаторных токоизмерительных клещей допустимо для любых обмоток, питающихся переменным током (электромагниты, трансформаторы, двигатели…), в момент, когда проверяемая обмотка не находится в непосредственной близости от другого источника магнитного излучения.
| 52.1. Примеры использования |
Упражнение №1
Ремонтник должен произвести замену клапана V4 V в разгар зимы на установке, представленной на рис. 52.18.
После слива хладагента из установки и снятия неисправного V4V ремонтник задается следующим вопросом:
Имея в виду, что наружная и внутренняя температуры низкие, тепловой насос должен работать в режиме обогрева кондиционируемого помещения.
Перед тем, как устанавливать новый V4V, в каком положении должен находиться золотник: справа, слева или его положение не имеет значения?
В качестве подсказки приводим схему, выгравированную на корпусе электроклапана.
Решение упражнения №1
По окончании ремонта тепловой насос должен будет работать в режиме обогрева. Это значит, что внутренний теплообменник будет использоваться как конденсатор (см. рис. 52.22).
Изучение трубопроводов показывает нам, что при этом золотник V4V должен быть слева.
Следовательно, перед установкой нового клапана монтажник должен убедиться, что золотник на самом деле находится слева. Он может это сделать, посмотрев внутрь главного клапана через три нижних соединительных штуцера.
В случае необходимости, следует передвинуть золотник влево, либо постукивая левым торцом главного клапана о деревянную поверхность, либо слегка ударяя киянкой по левому торцу.
Рис. 52.22.
Только после этого можно будет устанавливать клапан V4V в контур {обращая внимание на предотвращение чрезмерного перегрева корпуса главного клапана при пайке).
Теперь рассмотрим обозначения на схеме, которая иногда наносится на поверхность электроклапана (см.
рис. 52.23).
К сожалению, такие схемы не всегда имеются, хотя их наличие очень полезно для ремонта и обслуживания V4V.
Итак, золотник ремонтником перемещен влево, при этом лучше, чтобы в момент запуска напряжение на электроклапане отсутствовало. Такая предосторожность позволит избежать попытки обращения цикла в момент запуска компрессора,
когда перепад АР между Рн очень небольшой.
Нужно иметь в виду, что любая попытка обращения цикла при низком перепаде АР чревата опасностью заклинивания золотника в промежуточном положении. В нашем примере, чтобы исключить такую опасность, достаточно отсоединить обмотку электроклапана от сети при запуске теплового насоса. Это сделает полностью невозможным попытку обращения цикла при слабом перепаде АР (например, из-за неверного электрического монтажа)
Таким образом, перечисленные предосторожности должны позволить ремонтнику избежать возможных неполадок в работе агрегата V4V при его замене.
Изучим схему (см. рис. 52.1) одного из таких клапанов, состоящего из большого четырехходового главного клапана и малого трехходового управляющего клапана, смонтированного на корпусе главного клапана.
сора ВСЕГДА подключаются так, как указано на схеме рис 52.1.
Внутри главного клапана сообщение между различными каналами обеспечивается с помощью подвижного золотника (поз. 3), скользящего вместе с 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. 52.1, которые соединены с управляющим электроклапаном.
Рис. 52.1.
ности, если не изучить в совершенстве принцип работы клапана.
Каждый представленный нами элемент при работе V4V играет свою роль. То есть, если хотя бы один из этих элементов выйдет из строя, он может оказаться причиной очень трудно обнаруживаемой неисправ-
Рассмотрим теперь, как работает главный клапан…
Компоненты тепловых насосов – часть 5: четырехходовые реверсивные клапаны
Воскресенье, 1 июля 2012 г.
Четырехходовые реверсивные клапаны используются для полного реверсирования цикла систем с тепловым насосом один к одному.
Такие клапаны можно использовать для облегчения использования системы как для обогрева, так и для охлаждения или для обеспечения эффективного и энергетически оптимизированного метода размораживания.
Конструкция
Четырехходовой реверсивный клапан имеет четыре патрубка, три из них на одной стороне и четвертый на противоположной стороне, при этом три медных патрубка имеют больший диаметр, чем один на противоположной стороне. Средний из трех разъемов большого диаметра постоянно находится на стороне всасывания, а единственный разъем малого диаметра постоянно находится на стороне высокого давления. Так как два оставшихся патрубка могут находиться либо на стороне всасывания, либо на стороне высокого давления – в зависимости от того, как блок в данный момент переключается, – они имеют тот же размер, что и постоянный всасывающий патрубок, чтобы учесть перепады давления. Четырехходовой клапан также имеет соленоидный управляющий клапан с катушкой, которая может управлять направлением потока хладагента.
Между штуцером клапана малого диаметра и соленоидным пилотным клапаном, а оттуда к центральному коннектору большого диаметра, имеются небольшие пилотные соединения.
Для следующего описания мы предположим, что маленькое соединение (высокое давление) направлено вверх, три других соединения направлены вниз, а малый соленоидный управляющий клапан и его катушка видны на передней части агрегата. Стандартный четырехходовой клапан имеет только два положения переключения – промежуточных положений нет. В положении переключателя 1 напряжение на катушке электромагнитного пилотного клапана отсутствует. В этом положении горячий газ под высоким давлением из пилотной линии более узкого соединителя поступает в камеру, содержащую скользящий механизм, справа. В то же время давление на левой стороне камеры золотника можно сбросить через постоянное всасывающее соединение, выбрасывая газ на сторону низкого давления. Это смещает ползунок влево и открывает основные пути вверху, ведущие вниз вправо и слева в центр.
В положении переключателя 2 горячий газ движется сверху влево, в то время как всасываемый газ одновременно может течь вниз справа в центр. Это достигается за счет подачи сетевого напряжения на катушку электромагнитного пилотного клапана, в результате чего газ под высоким давлением поступает в камеру ползуна слева. Это позволяет снять давление справа через центральное основное соединение внизу, заставляя ползунок двигаться вправо.
Падение давления и размеры
Падение давления всегда важно, когда речь идет о размерах клапанных систем. Чрезмерный перепад давления обычно оказывает пагубное влияние на энергоэффективность теплового насоса, в то время как слишком маленький перепад может, например, нарушить стабильное поведение электромагнитного клапана с сервоприводом. Ни одно из этих соображений не является столь важным для четырехходовых клапанов. Минимальные перепады давления на стороне нагнетания или всасывания не являются проблемой для четырехходовых реверсивных клапанов, поскольку ползунковый механизм, который фактически переключает клапан, приводится в действие перепадом давления между сторонами высокого и низкого давления холодильной установки.
. Это очевидный подход, потому что этот тип клапана расположен на границе между высоким и низким давлением, что обычно не имеет место для клапанов в обычном тепловом насосе с сухим расширением, чем внешнее давление. Таким образом, фактический перепад давления между, скажем, входом и выходом хладагента на стороне всасывания не имеет решающего значения для надежной работы клапана. Вопрос «чрезмерного перепада давления» также почти не рассматривается для четырехходовых клапанов Danfoss-Saginomiya при условии, что конструкция в первую очередь ориентирована на размеры всасывающей линии. Если четырехходовой клапан выбран в соответствии с размером этой трубы, то, как правило, вы получите клапан с довольно умеренными перепадами давления, но все же рекомендуется свериться с соответствующими таблицами производительности, чтобы убедиться, что выбранный клапан будет достаточно большим. Первичным критерием должен оставаться диаметр трубы на стороне всасывания, иначе производителю теплового насоса придется устанавливать переходники на три патрубка, что будет не только крайне затратно, но и весьма неэстетично.
Конфигурация
Клапан этого типа интегрируется как в линию горячего газа, так и в линию всасывания теплового насоса, при этом два постоянных соединения – т. е. трубопровод, по которому всегда проходит горячий газ независимо от настройки клапана, и трубопровод, который всегда является всасывающим линии – особенно легко различимы для установки. Линия горячего газа от компрессора идет к узкому патрубку на четырехходовом клапане, а линия всасывания к компрессору присоединяется к среднему из более широких патрубков. Эти два трубопровода между клапаном и компрессором никогда не меняют своей функции. В этом контексте важно отметить, что внешнее выравнивание давления расширительного клапана всегда должно быть подключено к постоянной линии всасывания, то есть линии от среднего одного из соединений большого диаметра на четырехходовых клапанах. Если этого не сделать, внешнее выравнивание давления будет подвергаться слишком высокому давлению, что не только не позволит расширительному клапану функционировать (принудительно удерживая его закрытым), но также может привести к его необратимому повреждению.
Остаются два внешних патрубка большого диаметра, которые иногда могут находиться на стороне высокого, а иногда на стороне низкого давления.
Монтаж
Если клапан устанавливается с использованием стандартных методов пайки (соединение медь-медь, припой, такой как SilFos 15), обязательно соблюдайте следующее: подходит для пайки к медным трубам, но благодаря отличной теплопроводности меди и точной посадке ползункового механизма крайне важно свести к минимуму тепло, подаваемое на клапан во время процесса пайки. Поэтому вы всегда должны обернуть клапан холодной влажной тканью, пока он припаивается на место. Как только это препятствие будет преодолено, вы обнаружите, что четырехходовой клапан надежно функционирует на протяжении всего жизненного цикла вашего теплового насоса.
Применение
Четырехходовые клапаны используются для реверсирования цикла тепловых насосов один к одному. Это превращает испаритель в конденсатор, а конденсатор в испаритель.
Эта возможность также приветствуется для тепловых насосов типа «воздух-воздух», которые используются летом для охлаждения и в переходные периоды для обогрева. Если летом четырехходовой клапан вряд ли понадобится, пока система находится в режиме охлаждения, то зимой может потребоваться реверс цикла, чтобы разморозить систему. Четырехходовые клапаны обеспечивают чрезвычайно эффективный способ оттаивания как тепловых насосов воздух-воздух, так и воздух-вода. Реверсирование цикла системы «один к одному» позволяет испарителю, который стал конденсатором, размораживаться изнутри. Это означает, что нет необходимости нагревать испарительный блок с помощью электрического нагревателя, вместо этого горячий газ направляется по обледеневшим трубам. Это очень хорошо размораживает систему и едва ли может превзойти ее по скорости, потреблению энергии и целенаправленному нагреву.
Заключение
Четырехходовые клапаны — это компоненты, обеспечивающие чрезвычайно эффективный способ оттаивания тепловых насосов типа «воздух-воздух» и «воздух-вода».
Полный реверс цикла позволяет также использовать систему для охлаждения. Конструкция совсем не сложная и вытекает из размеров всасывающей линии, при этом можно не беспокоиться о минимальных перепадах давления.
Thermo Fluid Dynamic Конструкция 4-ходового реверсивного клапана
OUTLINE: Поставка новых 4-ХОДОВЫХ реверсивных клапанов для транскритического теплового насоса R744.
ТЕХНОЛОГИЯ: CAD/CFD/FEM
Нашими клиентами являются мировые японские производители, специализирующиеся на высокоэффективных электрических тепловых насосах и водонагревателях для бытового, промышленного и коммерческого использования. Вместо более традиционных аммиака или фторированных хладагентов и углеводородов в качестве хладагента используется сверхкритический диоксид углерода: эта технология предлагает средства энергосбережения и снижает выбросы парниковых газов.
Они постоянно модернизируют свои регулирующие клапаны для удовлетворения потребностей развивающихся рынков.
Один такой клапан требуется для рабочего давления до 120 бар и при полном перепаде давления системы теплового насоса (70 бар). Заказчик попросил нас проверить Kv, мощности и температуры, достигаемые критическими компонентами новой разработанной конструкции, с помощью численного моделирования.
ПОМЕЩЕНИЕ: Европейская законодательная база
В 2007 году лидеры ЕС одобрили комплексный подход к климатической и энергетической политике, направленный на борьбу с изменением климата и повышение энергетической безопасности при одновременном повышении конкурентоспособности. В 2008 году Европейская комиссия предложила обязательный закон для реализации целей 20-20-20. Этот «климатический и энергетический пакет» стал законом в 2009 г.
Цели 20-20-20 к 2020 г. включают:
• Сокращение выбросов парниковых газов в ЕС не менее чем на 20% ниже уровня 1990 уровней;
• 20% потребления энергии в ЕС будет поступать из возобновляемых источников;
• Сокращение потребления первичной энергии на 20% по сравнению с прогнозируемым уровнем за счет повышения энергоэффективности.
ПОМЕЩЕНИЯ: Технология теплового насоса
Возобновляемая энергия вырабатывается из природных ресурсов, таких как солнце, ветер и вода, с использованием технологии, обеспечивающей естественное пополнение запасов энергии. Добавляя небольшое количество энергии привода, тепловой насос может перемещать тепло от низкой температуры к высокой температуре. Это означает, что одно и то же оборудование можно использовать для отвода тепла из помещения (охлаждения) с одной стороны и одновременного добавления тепла в другое пространство (обогрев).
Тепловые насосы чаще всего используются для охлаждения, т.е. обычный бытовой холодильник или кондиционер, но все чаще тепловые насосы также используются для повышения температуры до полезной температуры нагрева.
ПОМЕЩЕНИЕ: Эффективность теплового насоса
Чем эффективнее тепловой насос, тем он экономичнее и потребляет меньше энергии.
COP, или коэффициент производительности, описывает эффективность теплового насоса и определяется как соотношение между полезной теплопередачей для обогрева или охлаждения и требуемой энергией привода.
Полезная энергия может представлять собой энергию нагрева или охлаждения в зависимости от того, используется ли тепловой насос для обогрева или охлаждения.
Существует ряд факторов, влияющих на эффективность теплового насоса.
Значительное повышение эффективности систем тепловых насосов было
достигнуто благодаря разработкам в области теплообменников, компрессоров, двигателей и компонентов.
ПОМЕЩЕНИЕ: Компоненты, имеющиеся на рынке
Фактически представленные на рынке 4-ходовые клапаны представляют собой реверсивные клапаны с электромагнитным управлением — шиберного типа с пилотным клапаном, состоящие из трех основных компонентов
– управляющий клапан
– корпус главного клапана, включая золотник клапана
– электромагнитная катушка
Ползунок 4-ходового клапана смещается за счет изменения перепада давления в клапане, который приводится в действие управляющим электромагнитным клапаном.
Принципы работы в циклах охлаждения и нагревания достаточно сложны.
Зимние условия
Когда на электромагнитную катушку подается питание (рис. 1), пилотный клапан перемещается вправо, и жидкость под высоким давлением поступает в поршневую камеру. С другой стороны, жидкость высвобождается из поршневой камеры, а поршень и часть золотникового клапана перемещаются вправо.
Летние условия
При обесточивании катушки соленоида (рис.2) пилотный клапан перемещается влево, и жидкость под высоким давлением поступает в нагнетательный капилляр и поступает в поршневую камеру . С другой стороны, жидкость высвобождается из поршневой камеры, а поршень и часть золотникового клапана перемещаются влево.
Ограничения в использовании
Из-за довольно чувствительной технологии движения ползуна, которая работает за счет перепада давления, регулируемого электромагнитным электрическим клапаном, такие клапаны имеют много ограничений в использовании, как указано в инструкции пользователя.
руководство:
1. установка 4-ходового реверсивного клапана возможна только в горизонтальном положении, ориентация должна быть в диапазоне от 0° до 180°; в вертикальном положении клапаны могут быть установлены в любом положении, если шток змеевика находится вверху.
2. Перед установкой тщательно очистите внутреннюю часть труб, чтобы предотвратить попадание частиц пыли или грязи в клапан. Используйте сетчатый фильтр с размером ячеек от 80 до 100 на входе клапана, если частицы пыли или грязи из труб могут попасть в клапан.
3. Не нагревать корпус до температуры выше 120°С при пайке соединений. Пайку необходимо проводить при снятой катушке.
4. Не подвешивайте клапан за подводящий провод катушки соленоида и не применяйте к нему силу.
5. Не оборачивайте катушку соленоида теплоизоляцией. Это может привести к перегреву и перегоранию катушки.
Итак, для катушки:
1. Убедитесь, что напряжение питания соответствует напряжению, указанному на корпусе катушки (или наклейке).
2. При монтаже катушки соленоида болт крепления корпуса должен быть надежно затянут.
3. При подключении катушки соленоида оставьте достаточный провис, чтобы убедиться, что провода питания и соединение катушки не подвергаются напряжению.
4. При извлечении электромагнитной катушки из корпуса обязательно отключите питание. Когда вы держите катушку под напряжением в течение ненужного времени, катушка может сгореть.
Проект: 4-контактные инверсионные клапаны для R744 Транс-критического теплового насоса
Клапан с 4-контактом охлаждающего направления поток хладакового. Клапаны подходят для всех P.E. Директивы группы 1 или 2 хладагентов и работают под полным давлением системы теплового насоса. Инверсия цикла не требует соленоидного пилотного клапана и перемещения ползунка, что снижает риск механических заеданий из-за условий окружающей среды, наличия грязи или
частицы. Более того, по сравнению с клапанами с электромагнитным управлением, где перепад давления регулирует движение ползунка, изменяющего направление потока хладагента, конструкция шарового клапана гарантирует минимальное падение давления и очень низкий риск утечки, предотвращает неисправность полный цикл переключения открытие/закрытие и обеспечивает быстрое переключение даже без перепада давления: шар подвешен на 4-х тефлоновых седлах, способных безукоризненно работать даже при максимальной температуре или даже при полном отсутствии давления в системе.
Качество и конструкция этого нового компонента были тщательно разработаны, чтобы гарантировать безопасность и долговечность в самых суровых условиях работы. Корпус и соединения из нержавеющей стали обеспечивают высокую производительность даже в широком диапазоне применений R744. В качестве опции Refrigera может поставить трубки CuFe2P для крепления клапана с соединениями под сварку враструб. Фланец ISO5211, специально разработанный для тяжелонагруженных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, позволяет легко подсоединяться к любой модели привода, представленной на рынке.
ПРОЕКТ: МОДЕЛИРОВАНИЕ CFD
В тесном сотрудничестве между Refrigera и Международной школой докторантуры в области механики окружающей среды и промышленных жидкостей Университета Триеста и Лабораторией IEFLUIDS была решена задача обеспечения соответствующих проходных сечений в обеих конфигурациях отверстий. , который протестировал весь новый 4-ходовой диапазон с помощью программного обеспечения CFD и холодильных мощностей для всех диаметров с соответствующей теоретической поддержкой.
IEFLUIDS провела гидравлический анализ с помощью программного обеспечения OpenFoam CFD. Моделирование проводилось с использованием модели k-эпсилон RANS с использованием собственных пристеночных функций для надлежащего разрешения пограничного слоя вблизи твердых стенок домена. Результаты были использованы для проверки конструкции клапанов: Kvs максимальны для каждого диаметра.
ПРОЕКТ: РЕЗУЛЬТАТЫ
Заказчику были предоставлены коэффициенты расхода Kv и мощности (кВт), относящиеся к наиболее популярным синтетическим хладагентам и R744 клапана, в соответствии со стандартом ANSI/AHRI 760-2007. Анализировалась потеря давления при движении потока
внутри. Температуры на различных компонентах были сообщены заказчику. Схемы течения использовались при моделировании МКЭ для проверки структурного анализа: было обнаружено, что все сечения находятся в пределах
рабочих пределов материалов.
ПРОЕКТ: ОБЗОР
Компания Refrigera со своими новыми 4-ходовыми реверсивными клапанами хочет предложить альтернативу существующему рынку и инновационный продукт, разработанный в широком диапазоне присоединительных размеров, специальных конфигураций и мощностей.