Кондензатори и изпарители

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 6, 2007

 

Видове, използвани в компресорни хладилни машини

Хладилните машини се използват широко, както в бита, така и в индустрията. Освен за замразяване на хранителни продукти, намират приложение в химическата и нефтопреработващата промишленост, при производството на синтетични влакна, каучук, спирт, използват се за кондициониране на въздуха в промишлени и административни сгради и други. Днес, голямо приложение в практиката намират компресорните хладилни машини, в които основно се използват кожухотръбни, въздушни и изпарителни кондензатори. От различните видове изпарители широко се използват кожухотръбните и вертикалните сухи въздухоохладители.

Видове кондензатори

Като един от основните елементи на хладилната машина, кондензаторите основно са предназначени за осъществяване на топлообмена между хладилния агент и охлаждащата среда. В процеса на топлообмен от хладилния агент се отнема топлинна енергия, която се предава на охлаждащата среда. Резултатът е охлаждане и кондензация на хладилен агент, както и нагряване на охлаждащата среда. В зависимост от вида на охлаждащата среда, кондензаторите са с водно или въздушно охлаждане.

Въздушни кондензатори

Използват се предимно в хладилните агрегати. Изграждат се от вентилаторен блок с електродвигател и топлобообменик. Въздухът обтича напречно тръбните серпантини, образуващи топлообмената повърхност, а кондензацията се осъществява в тръбното пространство.

Топлообменикът се изпълнява от тръбни серпантини, външно оребрени с ламели. Използват се предимно медни тръби, оребрени с алуминиеви ламели. Медните тръби са предпочитани, тъй като медта лесно се обработва, не се окислява и има висока топлопроводимост. Външният диаметър на тръбите обикновено се избира в диапазона от 10 до 20 мм. Съществено влияние върху топлинните и хидравличните параметри на топлообменника оказват различните видове оребряване на тръбите. По-сложният профил може да доведе до турболентност на въздуха, обтичащ топлообменика, в резултат на което топлопредаването от хладилния агент към въздуха се увеличава, от където се повишава и студопроизводителността на хладилната машина.

С оглед постигане на добро обтичане на кондензаторната повърхност, се препоръчва вентилаторът да се монтира от изходящата й страна. За повишаване на ефективността тръбите се разполагат шахматно, а броят на редовете варира от един до четири. Основен проблем при използването на големи въздушни кондензатори се състои в регулиране на кондензаторното налягане, влияещо се основно от температурата на въздуха.

Кожухотръбни кондензатори

Представляват цилиндрични, хоризонтални апарати, обикновено изработени от стомана. Тръбите, през които преминава водата, се монтират върху решетки, разположени в двата края на апарата. В повечето случаи се използват медни нискооребрени (накатени) тръби. Кондензацията на горещите пари на хладилния агент, постъпващи от компресора, се осъществява в междутръбното пространство, при обтичането на тръбите, в които се движи охлаждащата среда, в конкретния случай - вода. В някои случаи, кондензаторите съдържат участък за допълнително охлаждане. Обикновено този участък се намира на дъното на кондензатора и се състои от сноп тръби, отделени от останалите с преграда, а водата, постъпваща в кондензатора, първо преминава през участъка за допълнително охлаждане.

При кожухотръбните кондензатори, за осигуряване на подходяща скорост на водата в тръбите, се използват както едноходови, така и дву-, три- и многоходови кондензатори. Препоръчителната скорост на водата е около 1 m/s. По-ниската скорост би могла да доведе до отлагане на различни замърсявания, влошаващи топлообмена, а при по-висока скорост е възможно създаването на условия, предизвикващи ерозия в някои елементи на кондензатора.

Изпарителни кондензатори

При изпарителните кондензатори, кондензаторната повърхност представлява тръбна серпантина, а хладилният агент кондензира в тръбното пространство. През дюзи се подава вода, която оросява серпантината и стичайки се надолу, се загрява. Едновременно със загряването си, водата отдава топлина чрез излъчване на въздушния поток, движещ се в противоток. Между дюзите и серпантината се монтира топлообменник, обикновено листов, по който, стичайки се, водата отдава топлина. Между вентилатора и дюзите се монтира капкоуловител. И при изпарителните кондензатори, както при въздушните, вентилаторите се монтират на изходящата страна. Тези кондензатори се характеризират с малък разход на вода, но не са подходящи за агрегатиране.

Видове изпарители

Изпарителите представляват топлообменни апарати, предназначени за охлаждане на студоносителя. Принципът им на действие е аналогичен с този на кондензаторите с тази разлика, че при кондензаторите хладилният агент отдава топлина на обкръжаващата го среда, а при изпарителите хладилният агент се изпарява вследствие на поглъщането на отдаваната от студоносителя топлина. Във функцията на студоносител обикновено се използват вода, въздух или друга течност, съдържаща антифриз. В зависимост от вида на студоносителя, който ще се охлажда, се избира видът на използвания изпарител. Интензивността на кипене на хладилния агент зависи от редица фактори, като скоростта на движение на хладилния агент и студоносителя, чистотата на тръбите, конструкцията на изпарителя и други.

При компресорните хладилни машини се използват предимно кожухотръбни изпарители и вертикални сухи въздухоохладители, тъй като студоносителят обикновено е въздух или вода.

Кожухотръбни изпарители

Кожухотръбните изпарители се използват за охлаждане на течни студоносители. Те са хоризонтални стоманени апарати с цилиндрична форма. Тръбите обикновено са медни и могат да бъдат оребрени, като се срещат и конструкции с вътрешно оребрени тръби, използвани предимно за течен фреон. Възможно е изпарението на хладилния агент да се осъществява както в тръбите на изпарителя, така и в междутръбното пространство. В зависимост от мястото, където се извършва изпарението на хладилния агент, кожухотръбните изпарители са сухи или потопени. При сухите кожухотръбни изпарители изпарението се осъществява в тръбите, а при потопените - в междутръбното пространство. По отношение пътя, който изминава студоносителят, потопените изпарители са едно- и многоходови.

За да се елиминира влиянието на хидростатичното налягане на течния хладилен агент върху температурата на изпарение в междутръбното пространство, кожухотръбните изпарители с голям диаметър се изпълняват като оросителни. Този вид изпарители са подходящи за работа с различни видове хладилни агенти.

Вертикални сухи
въздухоохладители

Основни елементи на вертикалните сухи въздухоохладители са тръбни снопове, входящи и изходящи колектори, терморегулиращи вентили, разпределителни глави, страници, горна и долна вана. В климатичната техника се използват предимно вертикалните сухи въздухоохладители с напречно обтичане.

Недостатък на този вид охладители е заскрежаването на охладителната повърхност при температура под 0 °С, поради което се налага тя периодично да бъде обезскрежавана. За вертикалните сухи въздухоохладители са характерни загуби на налягане. Те зависят от диаметъра на тръбите, конфигурацията на ребрата, скоростта на въздушния поток и количеството кондензат върху оребренията.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top