Cascade koelsystemen

aanzienlijk groot temperatuur- en drukverschil), één dampcompressie-koelcyclus wordt onpraktisch. Een van de oplossingen voor dergelijke gevallen is om koeling uit te voeren in twee of meer fasen (dat wil zeggen twee of meer cycli), die in de serie werken. Deze koelcycli worden genoemd cascade koeling cycli. Zo worden cascade-systemen gebruikt om hoge temperatuurverschillen tussen de warmtebron en het koellichaam te verkrijgen en worden ze toegepast bij temperaturen van -70 ° C - 100 ° C. Toepassing van het drietrapscompressiesysteem voor kooktemperaturen onder -70 ° C is beperkt vanwege problemen met de koelmiddeltemperatuur van het vriespunt. De irrelevantie van een drievoudige dampcompressiesystemen kan worden vermeden door toepassing van trapsgewijze stoomcompressie-koelmachines.

Cascade koeling systemen die gewoonlijk worden gebruikt bij het vloeibaar maken van aardgas en sommige andere gassen. In groot industrieel cascade koelsysteem wordt getoond in Fig. 3.37.

Het belangrijkste voordeel van dit cascadesysteem is dat koelmiddelen kunnen worden geselecteerd met de juiste eigenschappen, waarbij de grotere componenten van het systeem worden vermeden. In deze systemen met meerdere verdampers kunnen in elke compressiestap worden gebruikt. Koelmiddelen die in elke fase worden gebruikt, kunnen verschillen en worden geselecteerd voor optimale prestaties bij een gegeven temperatuur van de verdamper en condensor.

Gewone één pomp, mechanische koelsysteem condensatie-eenheden zijn in staat om temperaturen van de orde te bereiken. Bij lagere temperaturen dan vereist cascade koeling systemen moeten worden gebruikt. Een tweetraps cascadesysteem maakt gebruik van twee koelsystemen, in serie geschakeld om een ​​temperatuur van ongeveer -85C te bereiken. Er zijn single compressor systeem, dat temperaturen lager dan kan bereiken, maar ze worden niet veel gebruikt. Deze systemen worden soms auto genoemd cascade systemen. Het grootste nadeel van deze systemen is dat het gebruik van een eigen koelmiddel vereist is. Deze eigenschap resulteert in drie problemen die verband houden met:

Een lek in het systeem kan gemakkelijk leiden tot het verlies van slechts enkele van de koelmiddelcomponenten van het mengsel van het koelmiddelmengsel, dat bestaat uit verschillende soorten koelmiddelen met verschillende kookpunten), als gevolg van een onbalans in de verhouding van de resterende koelmiddelen. Om het systeem weer te laten werken, moet al het andere koelmiddel worden vervangen door nieuwe en mogelijk dure kosten, om de juiste combinatie van houding te garanderen.
Het mengsel is gepatenteerd en is mogelijk niet gemakkelijk verkrijgbaar bij traditionele koudemiddelen en kan daarom moeilijk en duur zijn.
Dit soort cascadesystemen worden niet veel gebruikt, het is moeilijk om hoogopgeleide buitendienstmedewerkers te vinden die bekend zijn met reparatie- en onderhoudsprocedures.

Natuurlijk kunnen deze en andere problemen ongewenste kosten en downtime veroorzaken.