Испарители для охлаждения жидких теплоносителей.

Кожухотрубные испарители затопленного типа. Аппараты такого типа наиболее распространены и используются в машинах как средней, так и большой производительности. В кожухотрубных испарителях затопленного типа рассол охлаждается при движении внутри труб, а рабочее вещество кипит на их наружной поверхности.

Принципиального различия между аммиачными кожухотрубными испарителями и аппаратами, работающими на хладонах, нет. Отличие состоит в конструкции поверхности теплообмена и материалах, применяемых для изготовления.

Кожухотрубный испаритель представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический барабан (обечайку), к которому с двух сторон приварены плоские трубные решетки с отверстиями. Через эти отверстия протянуты трубы, образующие теплообменную поверхность. Трубы развальцовывают в отверстиях. К трубным доскам крышки крепят болтами. Одна из крышек имеет входной (нижний) и выходной патрубки для рассола, другая — выпускные отверстия для воздуха (верхнее) и для рассола. В крышках расположены горизонтальные перегородки, обеспечивающие многоходовое движение рассола, причем они смещены по вертикали в разных крышках. Число ходов по теплоносителю составляет 4-12, чтобы обеспечить достаточно высокую скорость движения рассола. На обечайке находятся штуцеры для установки манометра и приборов автоматики. В аммиачных испарителях к верхней части обечайки приварен сухопарник, к нижней — маслоотстойник. Пучок труб заполняет обечайку не полностью, верхняя часть ее свободна от труб. Рабочее вещество подается снизу аппарата, а пары отводятся через сухопарник. Для аппаратов с большой поверхностью парожидкостная смесь подводится от общего коллектора в нескольких точках по длине испарителя. Пар отводится через несколько патрубков, объединенных общим коллектором. Это обеспечивает равномерное омывание теплопередающей поверхности потоком рабочего вещества.

Пучок труб в испарителях шахматный, ромбический. В аммиачных аппаратах применяют стальные бесшовные гладкие трубы. При работе на хладонах используют медные трубы с накатными ребрами.

Н а рис. 12.30 показан общий вид аммиачного кожухотрубного испарителя затопленного типа, а на рис. 12.31 — общий вид хладонового кожухотрубного испарителя.

В испарителях холодильных машин с центробежными компрессорами теплопередающая поверхность собрана в плотный шахматный пучок с уменьшенными перемычками между трубами. Пучок занимает примерно половину объема обечайки, свободная часть которой выполняет функцию сухопарника для осушения и перегрева пара. Чтобы обеспечить требуемый перегрев пара на всасывании в компрессор, теплоноситель подается через верхний патрубок, тогда в зоне перегрева создается максимальная разность температур. Чтобы уменьшить унос капель рабочего вещества, над пучком устанавливают сепараторы. Равномерность подвода парожидкостной смеси обеспечивается специальным распределителем. Он способствует лучшей турбулизации потока и улучшению процесса теплопередачи.

Кожухотрубные оросительные испарители. Как и в кожухотрубных испарителях затопленного типа, рассол в оросительных испарителях течет по трубам, а рабочее вещество кипит на поверхности пучка труб, стекая по нему в виде пленки.

Кожухотрубные оросительные испарители заполняются меньшим количеством рабочего вещества, гидростатический столб жидкости практически не влияет на температуру кипения, интенсивность теплопередачи выше за счет большего коэффициента теплоотдачи при кипении в стекающей пленке. Для интенсивной работы аппарата необходимо обеспечить равномерное орошение поверхности труб.

На рис. 12.32 показан кожухотрубный оросительный испаритель. Плотность теплового потока в оросительных кожухотрубных испарителях достигает 2900-3500 Вт/м².

Испарители с кипением рабочего вещества внутри труб. Испарители такого типа имеют несколько конструктивных решений: кожухотрубные (с прямыми и U-образными трубками); вертикально-трубные и панельные испарители.

В кожухотрубных испарителях можно получать низкие температуры теплоносителя, не опасаясь, что он замерзнет и трубки разорвутся. На рис. 12.33 приведена конструкция кожухотрубного испарителя с кипением рабочего вещества внутри прямых труб. Чтобы обеспечить достаточную скорость движения теплоносителя, внутри кожуха установлены вертикальные перегородки. Скорость охлаждаемой жидкости w_s = 0,3-0,8 м/с.

На рис. 12.34 показана конструкция кожухотрубного испарителя с внутритрубным кипением в U-образных трубках.

Панельный испаритель (рис. 12.35) представляет собой прямоугольный бак, в котором размещены испарительные секции панельного типа и мешалка для обеспечения циркуляции рассола. При разности температур Δт = 5-6 К плотность теплового потока в панельных испарителях достигает q_F = 2900-3500 Вт/м².

Испаритель-конденсатор. Испаритель-конденсатор является элементом каскадных холодильных машин, связывающим между собой верхнюю и нижнюю ветви каскада. Для верхней части каскада он служит испарителем, для нижней — конденсатором.

Конструкция испарителя-конденсатора показана на рис. 12.36. При разности температур в аппарате 8 К плотность теплового потока доходит до q_F = 1600 Вт/м².