Κλιμακωτά Ψυκτικά Συστήματα

Τα κλιμακωτά συστήματα (cascade) χρησιμοποιούνται όταν δεν είναι εφικτό να επιτευχθούν χαμηλές θερμοκρασίες, όπως για παράδειγμα <-60 ο C λόγω των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων των ψυκτικών μέσων και της μεγάλης διαφοράς πίεσης μεταξύ πρώτης και τελευταίας βαθμίδας συμπίεσης. Έτσι χρησιμοποιούνται τα κλιμακωτά συστήματα τα οποία αποτελούνται από δύο ψυκτικούς κύκλους
(μονοβάθμιους ή πολυβάθμιους) με διαφορετικό ψυκτικό μέσο σε κάθε κύκλο

Πιο ειδικά, μια κλιμακωτή εγκατάσταση αποτελείται από δύο ξεχωριστά
μονοβάθμια ψυκτικά συστήματα, ένα σύστημα χαμηλής πίεσης το οποίο μπορεί να διατηρεί χαμηλές θερμοκρασίες ατμοποίησης και ένα σύστημα υψηλότερης πίεσης το οποίο λειτουργεί καλύτερα σε υψηλότερες θερμοκρασίες ατμοποίησης. Αυτά τα δύο συστήματα συνδέονται με ένα κλιμακωτό συμπυκνωτή, όπου ο συμπυκνωτής
του χαμηλότερου συστήματος γίνεται ατμοποιητής του υψηλότερου καθώς ο ατμοποιητής του υψηλότερου συστήματος λαμβάνει τη θερμότητα που απορρίπτεται από το συμπυκνωτή του χαμηλότερου συστήματος. (Dincer I. 2010)
Το κύριο πλεονέκτημα ενός κλιμακωτού συστήματος είναι ότι διαφορετικά ψυκτικά μέσα, εξαρτήματα και έλαια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τα συστήματα υψηλής και χαμηλής πίεσης. Αυτό βοηθά όταν η θερμοκρασία ατμοποίησης που
απαιτείται στο χαμηλότερο σύστημα είναι μικρότερη από -73 o C. Ο ειδικός όγκος του ατμού στην αναρρόφηση είναι ιδιαίτερα σημαντικός σε αυτές τις θερμοκρασιακές εφαρμογές. Μεγαλύτερος ειδικός όγκος απαιτεί μεγαλύτερο συμπιεστή και
μεγαλύτερο χώρο.
Ένα μειονέκτημα ενός κλιμακωτού συστήματος είναι η σύμπτωση της θερμοκρασίας συμπύκνωσης του χαμηλότερου συστήματος και της θερμοκρασίας ατμοποίησης του υψηλότερου συστήματος. Αυτή η σύμπτωση οδηγεί σε υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Τα κλιμακωτά συστήματα είναι πιο πολύπλοκα από τα συμβατικά
συστήματα συμπίεσης. (Dincer I. 2010, TEE 2011)

Από τον abareta

Μπαρέτας Ντουντούς Αντώνιος Εργοδηγός Τεχνικός Μηχανικός Εφαρμογών