INSTALATII FRIGORIFICE CU COMPRIMARE DE VAPORI, IN CASCADA

INSTALATII FRIGORIFICE CU COMPRIMARE DE VAPORI, IN CASCADA

La instalatiile frigorifice cu comprimare mecanica a vaporilor, in trepte, raportul presiunilor din condensator si vaporizator este limitat la 100.110, ceea ce corespunde unei diferente de temperatura de 100.120⁰C (in functie de agentul frigorific utilizat); la o temperatura a condensatorului de 30.40⁰C, temperatura minima ce poate fi realizata in vaporizator este de -70.-80⁰C (pentru o instalatie cu trei trepte de comprimare). Aceasta limitare a raportului de crestere a presiunii este impusa de urmatorii factori:

• parametrii punctului triplu si ai punctului critic;
• presiunea din vaporizator nu trebuie sa scada sub 0,1 bar (presiune absoluta), pentru a se evita patrunderea aerului in instalatie; in plus, la presiuni de vaporizare mici, volumul specific al agentului frigorific creste, cea ce conduce la utilizarea unui compresor cu dimensiuni mari ale primei trepte de comprimare.

Ca urmare, pentru realizarea unor temperaturi foarte coborate se apeleaza la cuplarea mai multor instalatii frigorifice, functionand cu agenti frigorifici diferiti. Schema de principiu a unei instalatii frigorifice in cascada, cu doua trepte, este prezentata in fig. 3.29.

Sistemul este format din doua instalatii frigorifice (ramura inferioara C₁, K-V, VL_i , V si respectiv ramura superioara C₂, K, VL_s, K-V); elementul comun al celor doua instalatii il constituie un schimbator de caldura denumit condensator-vaporizator (K-V), care are rolul de condensator pentru treapta inferioara si de vaporizator pentru treapta superioara. Din ciclul functional se observa ca procesul de condensare din ramura inferioara (2'_i 3_i) are loc la o temperatura mai ridicata decat cea corespunzatoare vaporizarii din ramuraa superioara (procesul 4_s 1_s), diferenta de temperatura fiind, in mod obisnuit, de 5.10⁰C. Astfel, caldura cedata de condensatorul treptei inferioare este preluata de vaporizatorul treptei superioare.

In ramura inferioara se utilizeaza agenti frigorifici care au presiuni de saturatie mai ridicate la temperaturi joase (R-13, R-14, R-23, R-503); in ramura superioara se utilizeaza amoniac, R-12, R-22, R-141 etc.

De regula, ramura inferioara este cu comprimare intr-o singura treapta, in timp ce pentru ramura superioara se poate utiliza comprimarea in doua trepte.

Evident, pentru fiecare din cele doua instalatii frigorifice cuplate se pot aplica procedee de crestere a eficientei frigorifice prin subracire.