Aparatele componente ale instalatiilor frigorifice

Aparatele componente ale instalatiilor frigorifice

Cele mai simple masini frigorifice, ca cea prezentata in figura 17, functioneaza dupa ciclul teoretic prezentat anterior, cu precizarea ca exista anumite diferente intre temperaturile surselor de caldura si temperaturile agentului frigorific din vaporizator si condensator. Valorile acestor diferente de temperatura vor fi studiate ulterior. In continuare se vor prezenta mai detaliat cele patru aparate componente care nu pot sa lipseasca din masinile frigorifice.

In figura 18  este reprezentat in sectiune un compresor frigorific. Se poate observa motorul electric 1, al carui rotor 2 se continua cu arborele cotit. Este reprezentat si sistemul biela-manivela cu bielele 3 si pistoanele 4. Aspiratia vaporilor se realizeaza prin supapele de aspiratie 5 la coborarea pistoanelor, iar refularea prin supapele de refulare 6 la urcarea pistoanelor.

Vaporii calzi refulati din compresor ajung in condensator (reprezentat in culoarea rosie), acesta fiind pozitionat in schema instalatiei ca in figura 19. Pe diagramele din figurile 15 si 16 se observa cum in acest aparat, se produce intai desupraincalzirea vaporilor si apoi condensarea propriu-zisa.

Din punct de vedere constructiv, figura 19 prezinta un condensator ale carui serpentine schimbatoare de caldura sunt racite cu aer. Se observa ca exista si nervuri pentru extinderea suprafetei si intensificarea transferului termic. Aerul este circulat fortat cu ajutorul unui ventilator. Exista si constructii de condensatoare racite cu apa, de tip multitubular, ca cel din figura 20 sau mixt, cu apa si aer, ca in figura 21.

In schema instalatiei prezentate anterior, dispozitivul de destindere este ventilul de laminare, avand rolul de a reduce presiunea lichidului pana la valoarea presiunii de vaporizare, asa cum se observa si in figura 22. In instalatiile de putere frigorifica mica, acest dispozitiv este inlocuit adesea de tuburile capilare.

Pozitia dispozitivului de laminare (reprezentat colorat) in schema instalatiei este reprezentata in figura 23.

Datorita sectiunii interioare mici si lungimii mari a capilarului, respectiv datorita sectiunii ingustate prezente in ventilul de laminare, in timpul curgerii se produce caderea de presiune de la pk la p₀ , sugerata de manometrele montate la intrarea si iesirea ventilului de laminare. Treptat, odata cu reducerea presiunii, agentul frigorific ajunge in domeniul vaporilor umezi, iar la iesirea dispozitivului de laminare, se obtine un amestec de lichid si vapori saturati la presiunea de vaporizare, in care predomina lichidul, titlul acestor vapori fiind in jur de 15.25%.

In figura 24 este prezentat locul de amplasare a vaporizatorului (reprezentat in culoarea albastra), in care se realizeaza efectul util al instalatiei. Lichidul aflat la temperatura redusa, sub cea a mediului ambiant, in timp ce isi schimba starea de agregare raceste in acest caz aer, dar este posibil sa se raceasca si apa sau alte lichide, respectiv gaze sau chiar substante solide. Din punct de vedere constructiv vaporizatoarele racitoare de aer se aseamana cu condensatoarele racite cu aer, fiind realizate dintr-o serpentina pe care se monteaza nervuri. Daca vaporizatorul functioneaza sub 0°C atunci pasul dintre nervuri va fi mult mai mare decat la condensator, pentru a permite si depunerea de bruma sau gheata, fara a obtura spatiul de curgere a aerului circulat fortat de catre ventilator. Evident, in asemenea cazuri, este necesara decongelarea periodica a vaporizatorului, proces denumit si degivrare.

Vaporizatoarele pot avea diverse constructii, in functie de tipul procesului de racire pe care il realizeaza. In figura 25 este prezentat un vaporizator pentru racirea aerului, iar in figura 26 unul imersat intr-un bazin pentru racirea apei.

Procesele de lucru corespunzatoare fiecarui aparat din cele prezentate, sunt reprezentate in diagrama lgp-h din figura 27. In vaporizator a fost reprezentata si o usoara supraincalzire a vaporilor (de regula sub 57°C), in vederea protectiei compresorului prin evitarea aspiratiei picaturilor de lichid, iar in condensator a fost reprezentata si o usoara subracire a lichidului obtinut (de regula sub 45°C), in vederea maririi eficientei frigorifice a ciclului.

Se pot observa usor procesele de comprimare adiabatica (s = constant) din compresor, cel de condensare (p = constant) din condensator, cel de laminare adiabatica (h = constant) din ventilul de laminare si cel de vaporizare (p = constant) din vaporizator.