Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Терморегулирующий вентиль (ТРВ) — автоматический регулирующий орган парокомпрессионного холодильного контура, дозирующий поток жидкого хладагента из конденсатора в испаритель прямого расширения. Подача рассчитывается так, чтобы поверхность испарителя была заполнена кипящим хладагентом, а на выходе из него гарантированно оставался перегретый пар. Этим ТРВ одновременно решает две задачи: обеспечивает максимально полную загрузку испарителя по теплопередаче и защищает компрессор от попадания жидкой фазы. В этой статье разобрано, как работает терморегулирующий вентиль, из чего он состоит, чем отличаются исполнения с внутренним и внешним уравниванием и как настраивается перегрев.
ТРВ устанавливается на жидкостной линии непосредственно перед испарителем. На вход вентиля поступает жидкий хладагент с давлением и температурой конденсации; на выходе из ТРВ давление снижается до давления кипения, и в испаритель идёт парожидкостная смесь с низкой температурой. На выходе из испарителя пар хладагента отсасывается компрессором по линии всасывания.
Принципиально вентиль выполняет три связанных функции в одном устройстве:
ТРВ — это не «кран» и не дроссель с фиксированной щелью: проходное сечение клапана в каждый момент времени определяется балансом сил на мембране и зависит от текущей тепловой нагрузки.
Перегрев — это разность между температурой пара хладагента на выходе из испарителя и температурой кипения, соответствующей давлению в той же точке. Если поверхность испарителя «недогружена» хладагентом, последняя порция жидкости испаряется раньше, чем пар покидает испаритель, и далее газ нагревается тепловым потоком из помещения — перегрев растёт. Если, наоборот, в испаритель подаётся избыточный расход хладагента, последние порции жидкости успевают только начать кипение, и на выходе перегрев близок к нулю — возникает угроза «влажного хода» компрессора.
ТРВ поддерживает перегрев около заданной величины: при росте перегрева он приоткрывается, при падении — прикрывается. Таким образом, перегрев одновременно характеризует степень заполненности испарителя и используется как сигнал обратной связи в регуляторе.
Конструкция термостатического вентиля разрабатывалась многократно, но принципиальный состав узлов общий для подавляющего большинства исполнений.
Корпуса ТРВ выполняются из латуни или из коррозионностойкой стали — выбор определяется хладагентом и условиями эксплуатации. Для аммиачных систем применяются стальные исполнения с уплотнениями из материалов, совместимых с аммиаком; для галогенуглеводородных и углеводородных хладагентов распространены латунные корпуса с эластомерными уплотнениями подходящего класса.
В установившемся режиме мембрана ТРВ находится в равновесии под действием трёх давлений (точнее, трёх сил, приложенных к мембране через её площадь). Это равновесие — ключ к пониманию того, как именно ТРВ удерживает заданный перегрев.
Условие равновесия мембраны термостатического вентиля:
P1 = P0 + Pп
где P1 — давление термоактивного вещества в полости термобаллона над мембраной (стремится открыть клапан); P0 — давление испарения, поданное под мембрану из выходной полости клапана (внутреннее уравнивание) или из линии после испарителя (внешнее уравнивание) — стремится закрыть клапан; Pп — приведённое к мембране усилие пружины настройки, стремится закрыть клапан.
P1
P0
Pп
Поскольку P1 однозначно связана с температурой термобаллона, а P0 однозначно связана с температурой кипения, равновесие отвечает строго определённой разности этих температур — то есть заданному перегреву. Значение перегрева задаётся Pп — поджатием пружины.
При изменении тепловой нагрузки нарушается тепловой баланс на выходе испарителя — изменяется температура пара и, как следствие, температура термобаллона и давление P1. Мембрана смещается, шток клапана меняет проходное сечение, расход хладагента изменяется до тех пор, пока перегрев снова не вернётся к настройке.
Рассмотрим, как ТРВ реагирует на типовые возмущения.
Хладагент в испарителе быстрее выкипает. Последняя порция жидкости испаряется раньше, и образовавшийся пар продолжает нагреваться в оставшейся длине испарителя. Температура пара на выходе растёт, термобаллон нагревается, P1 увеличивается. Мембрана смещается, открывая клапан сильнее. Расход жидкого хладагента возрастает; зона кипения «удлиняется» по испарителю, перегрев снижается до настроечного значения.
Скорость кипения снижается, жидкость заполняет испаритель глубже, выход хладагента из испарителя имеет малый перегрев. Термобаллон охлаждается, P1 уменьшается. Мембрана возвращается, прикрывая клапан; подача хладагента снижается, перегрев восстанавливается.
При снижении температуры кипения уменьшается P0, и мембрана смещается в сторону открытия. Это компенсация хода клапана при изменении режима работы холодильной машины.
ТРВ удерживает заданный перегрев, но не температуру кипения и не холодопроизводительность напрямую. Изменение температуры в охлаждаемом объёме обеспечивается другими элементами автоматики (терморегуляторы, реле температуры) и подбором мощности компрессора.
Под мембрану подаётся давление, соответствующее давлению кипения. Способ подачи определяет исполнение ТРВ — с внутренним или с внешним уравниванием.
В этом исполнении давление под мембрану отбирается из выходной полости самого клапана — то есть с входа испарителя. Если потери давления по испарителю малы, давление на входе и на выходе практически совпадают, и регулирование корректно.
При значительных потерях давления — например, в многоходовых испарителях, в системах с распределителем жидкости (дистрибьютором) — давление на входе испарителя заметно выше, чем на его выходе. Под мембраной оказывается давление, не соответствующее реальному давлению кипения в конце испарителя; перегрев получается завышенным, испаритель остаётся «недозагруженным», холодопроизводительность падает. Поэтому исполнение с внутренним уравниванием применяется только для испарителей с малыми потерями давления.
Под мембрану подаётся давление по отдельной капиллярной трубке, врезанной в линию всасывания после испарителя — рядом с местом установки термобаллона. Это давление с высокой точностью соответствует давлению кипения в той же точке, и регулирование не зависит от потерь давления по испарителю и распределителю.
Исполнение с внешним уравниванием применимо в любых системах и обязательно при наличии распределителя жидкости. Уравнивающая трубка подключается к линии всасывания так, чтобы исключить попадание в неё масла и капельной фазы.
Термоактивное вещество в баллоне определяет характеристику зависимости P1 от температуры — а значит, поведение ТРВ в разных температурных диапазонах. Распространены несколько типов заправки.
Тип заправки маркируется в обозначении вентиля и должен соответствовать типу хладагента и диапазону температур кипения, для которого предназначена система. Применение ТРВ с заправкой, рассчитанной на другой хладагент или другой диапазон, приводит к некорректному регулированию.
Корректность работы ТРВ в первую очередь определяется монтажом термобаллона. Термобаллон должен передавать на термоактивное вещество температуру пара хладагента, а не температуру окружающего воздуха, стенки помещения или капельной фазы хладагента.
Контакт термобаллона с холодным неперегретым участком трубы, монтаж на дне (по «6 часов») или на верхней образующей при тяжёлом масле, отсутствие теплоизоляции — частые причины устойчивых ошибок регулирования, не устраняемых перенастройкой пружины.
Заводская настройка перегрева у большинства ТРВ соответствует среднему рабочему диапазону; финальная настройка выполняется на работающей системе по фактическому перегреву.
Терморегулирующий вентиль выбирается под конкретный испаритель и режим, а не «по диаметру трубы».
На мембрану ТРВ с одной стороны давит газ из термобаллона, нагретого паром на выходе испарителя, с другой — давление кипения хладагента и пружина. Когда испаритель «недозаряжен» и пар на выходе перегревается, термобаллон сильнее давит на мембрану, клапан приоткрывается, и в испаритель поступает больше жидкости. Когда жидкости слишком много и перегрев падает, клапан прикрывается. Так автоматически поддерживается заданная разность температур между паром на выходе и кипением — перегрев.
Перегрев — это разница между температурой пара хладагента на выходе из испарителя и температурой его кипения при том же давлении. По перегреву можно судить о заполнении испарителя жидкостью: малый перегрев — испаритель переполнен (риск гидроудара компрессора), большой — недозаполнен (низкая холодопроизводительность). ТРВ непосредственно меняет подачу жидкости в испаритель, поэтому именно перегрев — естественная управляющая величина.
Из корпуса, клапанного узла (седло и шток), мембраны или сильфона, пружины настройки и узла регулировки, термобаллона с капиллярной трубкой, а также канала уравнивания (внутреннего или внешнего).
В исполнении с внутренним уравниванием давление под мембрану отбирается из выходной полости клапана — фактически с входа испарителя. Если по испарителю значительные потери давления или установлен распределитель жидкости, такое решение даёт неправильный перегрев. В исполнении с внешним уравниванием давление подаётся отдельной трубкой из линии всасывания после испарителя — это работает на любых испарителях, в том числе с дистрибьютором.
На горизонтальном участке линии всасывания сразу после испарителя, на боковой образующей трубы, плотно через штатный хомут на очищенную поверхность, с теплоизоляцией от окружающего воздуха.
На установившемся режиме измерить перегрев по давлению на линии всасывания (через таблицы насыщения хладагента) и температуре трубы у термобаллона. Если перегрев выше нужного диапазона — ослабить пружину (клапан приоткрывается, перегрев падает), если ниже — поджать пружину. Между шагами выдерживать паузу для выхода системы на новый режим.
MOP (maximum operating pressure) — максимальное рабочее давление всасывания, выше которого ТРВ с парожидкостной (ограниченной) заправкой термобаллона перестаёт открываться сильнее. Это защита компрессора от перегрузки при пуске и оттайке, когда давление всасывания резко возрастает.
Нет. Тип заправки термобаллона рассчитан на конкретный хладагент и диапазон температур кипения. Применение ТРВ с заправкой под другой хладагент приводит к смещению регулировочной характеристики и некорректной работе системы.
В электронном вентиле перегрев измеряется отдельными датчиками (давления и температуры), а проходное сечение клапана задаёт шаговый или импульсный электропривод по команде контроллера. Это позволяет точнее держать перегрев, использовать переменные уставки, работать с более широким диапазоном условий. Термостатический вентиль — полностью механическое устройство и не требует электропитания.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.