АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОТТАИВАНИЕ ИНЕЯ С ОХЛАЖДАЮЩИХ ПРИБОРОВ

Испарители или рассольные охлаждающие батареи, используемые для охлаждения воздуха, обычно имеют температуру ниже 0°С. На поверхности их образуется слой инея. Скорость нарастания инея зависит от влажности охлаждаемого воздуха и температуры охлаждающей поверхности. Небольшой слой инея (до 1 мм) сначала даже увеличивает коэффициент теплопередачи k, так как иголочки снега как бы увеличивают поверхность, но уже через 2 дня иней уплотняется и значительно ухудшает коэффициент теплопередачи батареи, что снижает экономичность работы холодильной машины. Например, в торговых шкафах иней толщиной 3-4 мм увеличивает расход электроэнергии на 50-60%. При образовании сплошной снеговой «шубы» (без просвета между ребрами) расход электроэнергии возрастает в 3-4 раза.

Если температура в шкафу регулируется путем поддержания определенной температуры испарителя или давления кипения, то нарастание инея приводит к повышению температуры в камере. В этом случае происходит относительный перерасход электроэнергии, так как для поддержания той же температуры в камере приходится настраивать РД_Н на более низкое давление кипения холодильного агента, при котором машина работает менее экономично.

Первичными приборами, реагирующими на образование инея, служат:

реле температуры, чувствительный элемент которого расположен в воздушной среде с плюсовой температурой (когда нарастающий иней коснется термометра, температура его снизится до нуля);

дифференциальное реле температуры, воспринимающее разность температуры в камере и температуры кипения (с увеличением слоя инея разность t_кам-t₀) возрастает;

емкостный датчик;

программное реле, включающее оттаивающее устройство через определенные интервалы времени.

В последнем случае толщина слоя инея за время работы машины может оказаться различной. Поэтому и продолжительность удаления инея будет разной. Для прекращения оттаивания часто используют реле температуры испарителя, которое включает компрессор в нормальную работу, когда температура испарителя достигнет 1-2°С, т.е. иней полностью растет. Включить компрессор может и реле низкого давления, настроенное на соответствующее избыточное давление включения (для фреона-12 - 0,22-0,24 МПа).

Различают три способа автоматического оттаивания инея: воздухом камеры; горячим паром холодильного агента из компрессора; дополнительным источником тепла (электронагревателем, теплой водой, горячим рассолом, наружным воздухом).

Первый способ может быть использован только в том случае, когда в камере поддерживается плюсовая температура (+3÷+4°С). При некоторых режимах цикличной работы холодильной машины слой инея удаляется за период стоянки компрессора. При большой тепловой нагрузке, когда продолжительность работы компрессора возрастает, период стоянки, необходимой для удаления инея, увеличивается, и температура в камере повышается до 7-8°С.

Учитывая, что при автоматическом поддержании температуры испарителя (или давления кипения) в пределах, обеспечивающих оттаивание инея за период стоянки, температура в камере может повыситься сверх допустимой, иногда применяют одновременно два реле температуры РТ_К и РТ_И (рис.81, а). Реле РТ_К останавливает компрессор, когда в камере достигнута требуемая температура (например, 1°С). После остановки компрессора температура в камере повышается, и когда она достигнет 3°С, контакты РТ_К замкнутся (см. электросхему), но компрессор еще не включается, так как разомкнуты его блок-контакты МП-1. Когда температура испарителя достигнет 1°С, т.е. оттает снеговая шуба, контакты РТ_И замкнутся и компрессор снова начнет работать.

При необходимости поддержания в объекте температуры ниже нуля применяют оттаивание горячим паром или дополнительным источником тепла.

Наиболее экономичны и эффективны схемы оттаивания горячим паром (рис.81, б, в, г). Во всех схемах горячий пар из компрессора направляется не в конденсатор, а непосредственно в испаритель. Там он, отдавая тепло, оттаивает снеговую шубу и конденсируется. Для превращения образующейся жидкости снова в пар, прежде чем она поступит в компрессор, применяют различные способы. В холодильных машинах для этой цели могут использоваться электронагреватели (рис.84, б). Программное реле ПрР примерно раз в сутки включает на 10-30 мин автоматическое оттаивание, открывается соленоидный вентиль СВ для подачи горячего пара в испаритель и включает электроподогрев, одновременно останавливая вентилятор. Программное реле ПрР включается вместе с пускателем компрессора МП (рис.81, б). Такая схема весьма целесообразна, так как при длительных остановках компрессора инея почти не образуется. РД_Н в этой схеме настроено на низкое давление (температуру), кипения и оттаивания инея после остановки компрессора не происходит.

Для превращения в пар жидкости, образующейся в испарителе, более целесообразно использовать тепло, которое отдает горячий пар, сжатый в компрессоре, охлаждающей среде в период нормальной работы (рис.81, б). В схему включают специальный аккумулятор Ак. При нормальной работе температура пара после сжатия в компрессоре 60-70°С (для фреона-12). Поступая в аккумулятор, эти пары доводят примерно до такой же температуры залитую в него жидкость. При работе в режиме оттаивания инея жидкий агент из испарителя попадает во внутренний сосуд аккумулятора, являющийся отделителем жидкости. Пары отсасываются компрессором, а жидкий холодильный агент, собравшийся снизу, подогревается жидкостью аккумулятора и превращается в пар.

На рис.81, г показана схема, в которой жидкий агент в период оттаивания из испарителя попадает в конденсатор, где превращается в пар, отбирая тепло от циркулирующей воды. Эту схему называют также реверсивной: в период оттаивания холодильная машина превращается в тепловой насос, который отводит тепло от окружающей среды (от воды конденсатора) и отдает его через испаритель охлаждаемой камере. Изменение направления потока жидкости и пара холодильного агента осуществляют четырехходовым краном, который по команде программного реле или дифференциального реле температуры поворачивается на 90°. Движение агента в период оттаивания показано на схеме пунктиром. Параллельно регулирующим вентилям 1РВ и 2РВ установлены обратные клапаны.

Все способы оттаивания горячим паром имеют одну особенность: оттаивание происходит настолько быстро, что вследствие тепловой инерции объекта температура в нем не успевает существенно подняться. Трубопровод подачи горячего пара следует прокладывать рядом со сливной трубкой и обогревать им поддон (рис.81, в), чтобы образующийся после удаления инея конденсат не замерзал в этих местах.

Широко применяют схемы с наружным обогревом испарителя, используя для этого ТЭНы (трубчатые электронагреватели), змеевики с подачей горячего пара или теплой воды, которой орошают охлаждающие батареи. Программное реле или другой датчик останавливает при этом компрессор и вентилятор, включая соответствующее обогревательное устройство. В рассольных батареях для удаления инея обычно используют рассол, подогреваемый в отдельном баке. Закрывают вентили подачи холодного рассола и открывают вентили подачи теплого рассола.