Freon Cooling
Kaskada
Najmocniejszy rodzaj agregatów, ale niekoniecznie najbardziej skomplikowany. Składa się z dwóch lub więcej stopni, które dochładzając się pozwalają na skroplenie wysokociśnieniowych gazów. Najczęściej budowane są kaskady 2 stopniowe, w głównej mierze ze względu na łatwość obsługi, mniejsze ryzyko awarii niż w kaskadach o większej ilości stopni, cenę gazów (najczęściej R507 i Etylen – R1150) i co najważniejsze, pobór prądu.
Jak widzimy, składa się z dwóch kompresorów, po jednym na każdy stopień. Oba stopnie działają niezależnie, a jedynym łączącym je elementem jest Wymiennik Ciepła , zwany często Międzystopniowym wymiennikiem ciepła. Jak sama nazwa wskazuje, wymiennik ten jest pośrednikiem wymiany ciepła pomiędzy poszczególnymi stopniami, w tym wypadku w celu skroplenia gazu znajdującego się w stopniu drugim.
Generalnie w kaskadzie gaz z pierwszego stopnia wrząc w wymienniku ciepła (ochładzając go do około -45°C) pozwala skroplić gaz z drugiego stopnia, który w tradycyjny sposób (skraplacz chłodzony powietrzem) by się nie skroplił.
Niestandardowym dla innych agregatów, a użytym tutaj, jest separator oleju. Element ten ma za zadanie wyłapać drobinki oleju (które są przenoszone przez gaz po całym układzie) zaraz za kompresorem i trzymać olej w sobie dotąd, aż nie zostanie otwarty zawór łączący separator ze ssaniem agregatu. Po jego otwarciu cały olej zgromadzony w separatorze zostaje zassany do kompresora. Czemu musimy używać separatora ? Ponieważ w kaskadach panują za niskie temperatury dla oleju sprężarkowego, który w najgorszym wypadku może zamarznąć w kapilarze i zablokować przepływ, a w takiej sytuacji o nieszczęście bardzo łatwo. Wyłapując olej zaraz za sprężarką unikniemy tego typu sytuacji.
Krok po kroku – działanie kaskady
STOPIEŃ PIERWSZY
- Gaz niskociśnieniowy zostaje sprężony w kompresorze.
- W desuperheaterze oddaje część ciepła otoczeniu.
- W skraplaczu ze względu na temperaturę i ciśnienie skrapla się.
- Gaz w formie cieczy płynie przez filtr.
- Kapilara lub inny zawór rozprężny.
- Wrzący w wymienniku gaz pobiera ciepło gazu ze stopnia drugiego, ochładzając go do około -45°C (R507).
- Gaz wraca do kompresora.
Jak zwykły układ jednostopniowy, tylko, że w tym wypadku zamiast parownika mamy wymiennik.
STOPIEŃ DRUGI
- Gaz wysokociśnieniowy zostaje sprężony w kompresorze.
- W desuperheaterze oddaje część ciepła otoczeniu, w tym wypadku jest to bardzo ważne, aby odciążyć jak najbardziej główny wymiennik.
- Gaz wpada do separatora oleju, gdzie zostaje wyłapana większość drobinek oleju przenoszonych przez gaz.
- Filtr
- Gaz dolatuje do wymiennika ciepła, gdzie zostaje skroplony ze względu na panujące ciśnienie i temperaturę.
- Wpada do kapilary lub innego zaworu rozprężnego.
- Wrze w parowniku przy -103°C (Etylen, ciśnienie ssania 0bar)
- Gaz wraca do kompresora.
Wypada krótko napisać o wydajności standardowych kaskad, o której śmiało można powiedzieć, że jest zadowalająca :-). Dobrze zbudowana kaskada napełniona R507 i Etylenem pozwoli nam uzyskać wydajność na poziomie -100°C przy około 215W obciążenia.