Каскадные компрессоры

Каскад включает несколько индивидуальных систем с различными хладагентами и закрытыми теплообменниками для достижения низких температур и разумных давлений конденсации. Каскадная система имеет отдельные трубопроводы для хладагента. Принимая во внимание, что b хладагент в системе с последовательным многоступенчатым сжатием пара хладагента одинаковый в каждом компрессоре, в каскадных системах разные хладагенты в каждой ступени. В каскадных системах обычно используются капиллярные трубки. Следовательно, ресиверов нет, и заполнение хладагентом точное. Между каждой ступенью есть теплообменник, каскадный конденсатор, который служит конденсатором для более низкой ступени и испарителем для более высокой.

Хладагенты с низкими точками кипения, например метан, этан, этилен, R-23 или R-508b, используются в самой низкой ступени. У таких хладагентов очень высокие давления при нормальных температурах. Следовательно, их необходимо конденсировать при низких температурах для уменьшения степени сжатия. В самой низкой ступени обычный гладко-трубный или плиточный испаритель в камере. Конденсатор низкой ступени — каскадный, который состоит из теплообменника, в котором хладагент более низкой ступени передает теплоту хладагенту более высокой ступени. На второй ступени обычно применяются R-22, R-134a, R-404a, R-717 или пропан.

Во избежание чрезмерно высоких давлений в низкотемпературной ступени, когда компрессор выключен, есть особый сосуд в трубопроводе низкой стороны. Этот расширительный сосуд установлен так, чтобы объем системы был достаточно большим и держал весь хладагент в состоянии пара и приемлемом давлении насыщения. При жидкости в системе давление хладагента будет зависеть от его температуры. При выключенном компрессоре давление низкой стороны начинает повышаться. Испаряющийся хладагент расширяется. Как только весь хладагент преобразуется в состояние пара, любое дальнейшее увеличение температуры вызывает небольшое увеличение давления. Дополнительный объем расположен в трубопроводе низкой стороны, который обычно заполнен хладагентом в стадии пара. Вспомните, что этот же принцип постепенного снижения давления используется в газонаполненных клапанах.

Недостаток каскада - наложение температур хладагентов, которое происходит в каскадном конденсаторе. Это понижает производительность системы. Но каскад позволяет использовать высокоплотный хладагент в более низких ступенях, что обычно вызывает сокращение рабочего объема компрессора. Испаритель низкой ступени также проще, так как более высокие потери давления не приводят к чрезмерным потерям производительности системы. И так как хладагенты не смешиваются, а каждая ступень - это отдельная система, возвращение масла происходит так же как и в любой системе.