16. Фреоновые потолочные и пристенные батареи-испарители (рис. 101, а) змеевиково-ребристого типа изготовляют из оребрен-ных красномедных труб диаметром 18x2 мм.

Трубки змеевиков и ребра лужены гальваническим способом. При изготовлении батарей необходимо обеспечить плотность прилегания ребер к трубам, соединенным в батарею последова­тельно калачами на сварке. Жидкий К. 12 или К134а подается в ба­тарею сверху, пар отводится снизу. Это обеспечивает возврат мас­ла из батареи в компрессор и нормальную циркуляцию масла по системе. В батарею подается столько жидкости, чтобы в нижних трубах был только пар, поэтому фреоновые батареи-испарители на­зывают сухими (ИРСН-испаритель ребристый, сухой, настенный). Такое питание жидкостью снижает эффективность работы батареи.

Батареи-испарители для домашних холодильных шкафов (рис. 101, б) изготовляют 1_1-образной формы сваркой листов из коррозионно-стойкой стали с выштампованными каналами или прокаткой в горячем состоянии двух листов алюминия с последу­ющим гидравлическим раздутием каналов, аналогично конденса­торам.

17. Расчет батарей состоит в определении площади теплопередающей поверхности (м2)

F = Q₀ / (k),

где Q₀ — тепловой поток на батарею, определяемый тепловым расчетом, Вт; k — коэффициент теплопередачи, Вт/(м²  К);  — температурный напор между возду­хом охлаждаемого помещения и кипящим хладагентом или рассолом, °С.

Для аммиачных батарей непосредственного охлаждения  = 8... 10 °С, для фреоновых  = 15...20 °С; k — коэффициент тепло­передачи, отнесенный к наружной поверхности труб (гладких или ребристых), Вт/(м² К).

Коэффициент теплопередачи ребристых фреоновых батарей (от­несенный к наружной поверхности) составляет 3,5...4,65 Вт(м² • К).

Соотношение между потолочными и пристенными батареями выбирают в зависимости от назначения камер и их расположения в здании холодильника.

Размеры выбирают в зависимости от типа камеры и дли­ны стен, вдоль которых устаноатены батареи. Площадь поверхности одной батареи (м²)

_б = ln

где l — длина батареи, м; n — число труб в батарее; — площадь поверхности уча­стка трубы длиной 1 м, м².

Число батарей, устанавливаемых в камере: n_, = F / _б.

18. Воздухоохладители. В зависимости от рабочего тела, по­даваемого в воздухоохладители для охлаждения воздуха, они раз­деляются на воздухоохладители непосредственного охлаждения и рассольные.

Воздухоохладители бывают поверхностные (сухие), контактные (мокрые) и комбинированные. В первых воздух охлаждается, от­давая теплоту рабочему телу через стенку трубы, во вторых теплота передается при прямом контакте с холодной поверхностью хладо­носителя, в третьих воздух охлаждается вследствие соприкоснове­ния с холодной поверхностью змеевика и с поверхностью хладо­носителя.

Наиболее распространены сухие воздухоохладители непосред­ственного охлаждения. Аммиачные воздухоохладители непосред­ственного охлаждения изготовляют из стальных бесшовных труб, со­бранных в виде змеевиковых или коллекторных секций. Для работы в условиях большой адажности со значительным осаждением инея и образованием льда на теплопередающей поверхности воздухоохлади­тели делают из гладких труб, в остальньгх случаях — из оребренных.

Воздух через воздухоохладитель нагнетается осевыми или цент­робежными вентиляторами. Если вентилятор должен обеспечить циркуляцию воздуха только через воздухоохладитель, используют осевые вентиляторы, создающие малые напоры, при наличии воз­духоводов, фильтров и других сопротивлений применяют центро­бежные вентиляторы.

Воздухоохладитель может располагаться внутри камеры или вне ее. Движение воздуха направлено обычно поперек труб.

Потолочные воздухоохладители типа ВОП выпускают четырех типоразмеров с индексом Я10-АВ2 с площадью поверхности ох­лаждения 50 и 75 м² (рис. 102), 100 и 150 м² (рис. 103). Они предназначены для охлаждения воздуха в камерах хранения продуктов.

Воздухоохладители состоят из охлаждающей батареи /, узла вентилятора 3, поддона для сбора талой воды 2 и обшивки 4. Воз­духоохладители Я10-АВ2-50 и Я10-АВ2-75 имеют по одной бата­рее из трех секций, а Я10-АВ2-100 и Я10-АВ2-150 —две парал­лельно работающие батареи из четырех секций каждая. Секция состоит из двух вертикальных рядов стальных труб диаметром 25x2,2 мм по 6 труб в каждом ряду. Расположение труб коридор­ное. Для сокращения числа сварных швов вдвое трубы с одной стороны согнуты «в калач». Свободные концы труб каждой секции объединены коллектором диаметром 76x3,5 мм. К каждому кол­лектору приварен патрубок диаметром 57x3,5 мм для подачи жид­кого аммиака и отсоса пара. На трубы насажены ребра из листо­вой стали размерами 460x140x0,4 мм.

Разные поверхности охлаждения воздухоохладителя создаются путем изменения шага оребрения и соответственно числа ребер на единицу длины трубы. Секции батареи соединяют уголками, которые крепят к двум продольным швеллерным бал­кам, за которые воздухоохладитель подвешивают к потолку каме­ры. Узел вентиляторов состоит из двух осевых вентиляторов с элек­тродвигателями. Воздухоохладители Я10-АВ2-50 и Я10-АВ2-75 имеют вентиляторы с горизонтальной осью вращения, расположен­ные за батареей, а в воздухоохладителях Я10-АВ2-100 и Я10-АВ2-150 вентиляторы имеют вертикальную ось вращения и располагаются между батареями. Отепленный воздух засасывается из камеры че­рез всасывающие окна, расположенные у первых двух воздухоох­ладителей в их задней стенке, а у вторых двух — в нижней средней части аппаратов. Нормальная работа воздухоохладителя обеспечи­вается систематическим удалением инея с поверхности батарей. Для удаления инея используются горячие пары аммиака, которые во время оттаивания подаются в батарею и в трубную решетку из труб диаметром 25x2,2 мм, смонтированную в поддоне. Талая вода, стекающая с батарей, собирается в поддоне, а затем сливает­ся в канализацию по обогреваемому трубопроводу.

Навесные воздухоохладители типа НВО. Аммиачные воздухо­охладители типа НВО предназначены так­же для охлаждения воздуха в камерах хранения любых холодиль­ников. Воздухоохладители состоят из охлаждающей батареи /, обогреваемого поддона 3, узла вентиляторов 2 и обшивки 4. Ох­лаждающая батарея скомпонована из блоков секций, жестких несущих элементов и подвески, к ко­торым крепят поддон, диффузор вентиляторов и обшивку.

Каждый блок состоит из трех секций, расположенных по высоте и собранных из шести или восьми горизонтальных трубок диаметром 22x1,2 мм, оребренных пластин­чатыми ребрами размерами 260x130x0,3 мм с шагом 15 мм в двух первых (по ходу воздуха) рядах и 7,5 мм в шести рядах. Оттаивание инея и обогрев поддона осуществ­ляются горячими парами аммиака. Воздухоохладитель подвешивают в верхней части камеры на расстоя­нии не менее 400 мм от стены.

19.. Расчет воздухоохладителя включает определение его плошали теплоперелаюшей поверхности, состоя­ния выходящего воздуха и расхода воздуха. Для этого необходимо знать: тип устанавливаемого воздухоохладителя: потребный теп­ловой поток через воздухоохладитель; температуру и относитель­ную влажность воздуха, поступающего з воздухоохладитель: тем­пературу кипения .хладагента ?₀.

В диаграмме i – d строят процесс охлаждения и определяют температурно-влажностный режим работы воздухоохладителя. Площадь теплопередающей поверхности воздухоохладителя, (м²)

F = Q₀ / (k),

где Qо — тепловой поток через воздухоохладитель, определяемый тепловым расче­том, Вт; k —коэффициент теплопередачи воздухоохладителя. Вт/(м²  К): Q — средний температурный напор между циркулирующим воздухом и кипятим хла­дагентом, К.

Для воздухоохладителей из оребренных труб с нижней подачей аммиака или хладоносителя в батареи при 8 = 10 К и скорости воздуха _в = 3...5 м/с коэффициенты теплопередачи в зависимости от температур кипения хладагента или температур хладоносителя следующие:

t, °С -45 -40 -35 -25 -15 -12 -10 -5 0 и выше

k, Вт/(м²  К) 11,3 11,6 11,9 12,5 14,0 14,7 15,2 16,3 17,5

При верхней подаче аммиака значения коэффициентов тепло­передачи уменьшают на 10 %. Для фреоновых воздухоохладителей при  = 10 К и скорости воздуха 3...5 м/с в зависимости от темпе­ратур хладоносителя или температуры кипения фреона коэффи­циенты теплопередачи следующие:

t 'С -40 -20 -15 0 и выше

k, Вт/(м²  К) 17,5 19,3 21,0 23,3

Для гладкотрубных аммиачных воздухоохладителей k = 35...45 Вт/(м²  К) при  = 10 К. Воздух охлаждается в воздухоох­ладителе на 2...5 °С. Хладоноситель, проходя через воздухоохлади­тель, нагревается при умеренно низких температурах на 3...5 "С, при низких — на 1 ...2 "С.

По найденной площади теплоперелаюшей поверхности подби­рают один или несколько воздухоохладителей с учетом равномер­ного распределения воздуха по всему объему камеры.

Объемный расход воздуха (м³/с)

где  — плотность воздуха, кг/м³; определяется по пирометрической таблице или по i—d диаграмме: i₁, i₂ — удельные энтальпии воздуха на входе и на выходе из воздухоохладителя, определяются по d — i диаграмме, Дж/кг.

20. Панельные испарители. Их приме­няют в аммиачных машинах и изготовляют с площадью поверхно­сти охлаждения 20...320 м². Они представляют собой ме­таллический сварной или железобетонный прямоугольный бак 8 с хладоносителем, в котором помещаются испарительные секции 5 панельного типа. Каждая секция площадью поверхности охлажде­ния 5 или 10 м² состоит из двух горизонтальных коллекторов и двух вертикальных стояков, образующих прямоугольную раму с вваренными в нее штампованными сварными панелями собранными в секции. Все секции объединяются коллекторами для подачи жидкого аммиака 3, отсасывания паров 2 и отвода мас­ла 7. Жидкий аммиак поступает через распределительный коллек­тор в каждую секцию сверху, где кипит за счет теплоты, отнимае­мой от хладоносителя. Образующийся при этом пар отсасывается через сборный коллектор и отделитель жидкости /. Для спуска масла испаритель снабжен маслосборником 6. Для интенсивной циркуляции хладоносителя в баке установлены пропеллерные ме­шалки 4 и направляющие перегородки 9. Уровень хладоносителя в баке поддерживается выше уровня испарительных секций, а при переполнении бака часть хладоносителя сливается по переливной трубе. Сливная труба в дне бака освобождает бак от хладоносите­ля. Охлажденный хладоноситель подается к потребителю из бака через боковое отверстие, расположенное в торцевой стенке, а отеп­ленный хладоноситель возвращается в отсек между мешалкой и торцом секции. Испарители снабжены предохранительным клапа­ном, мановакуумметром и регулятором уровня жидкого аммиака.

Плотность теплового потока составляет 2900...3500 Вт/м² при _m = 5...6°С и скорости движения рассола 0,3...0,4 м/с. Такие испа­рители удобны для осмотра, ремонта и очистки бака; на их изготов­ление затрачивается небольшое количество дорогостоящих стальных труб. Но они имеют ряд недостатков: сильная коррозия труб и бака вследствие большой насыщенности рассола кислородом воздуха, большой расход электроэнергии на привод насоса и мешалки.

21. Различают два вида кипения — пу­зырчатое и пленочное. При пузырчатом кипении в отдельных ме­стах поверхности теплопередачи (центрах парообразования) воз­никают пузырьки пара, которые некоторое время остаются на по­верхности, увеличиваются в объеме, а затем отрываются и уходят в толшу жидкости, что вызывает непрерывное ее перемещение и интенсифицирует теплообмен между жидкостью и поверхностью труб и между частицами жидкости.

При пленочном кипении пузырьки пара сливаются между со­бой и на поверхности теплопередачи получается сплошная пленка пара. Вследствие малой теплопроводности парового слоя интен­сивность теплоотдачи при пленочном кипении во много раз мень­ше, чем при пузырчатом. В испарителях холодильной машины при небольших температурных напорах происходит пузырчатое кипение.

На интенсивность теплопередачи при кипении влияют следую­щие факторы.

1. Плотность теплового потока q_F зависящая от температурно­го напора между теплопередающей поверхностью и кипящей жид­костью _m, физических свойств жидкости.

2. Смачиваемость теплопередающей поверхности жидкостью. Если кипящая жидкость хорошо смачивает поверхность, то пу­зырьки образуются небольшие, легко отделяются от поверхности, улучшая теплопередачу; масло, растворенное в хладагенте, ухуд­шает смачиваемость, а следовательно, теплоотдачу.

3. Конструкция испарителя. При парообразовании внутри вер­тикальных труб всплывающие пузырьки пара усиливают теплооб­мен и способствуют подъему парожидкостной смеси; скорость подъема тем больше, чем меньше диаметр труб.

4. Скорость движения хладоносителя.

5. Загрязнение на обеих сторонах стенок труб смазкой, ржавчиной, инеем снижает коэффициент теплопередачи.

Интенсивность теплопередачи испарителя характеризуется плотностью теплового потока (Вт/м²)

Q_F = k_m,

где k — коэффициент теплопередачи, Вт/( м²  К ); Q_m  среднелогарифмический температурный напор между циркулирующим хладоносителем и кипящим хлада­гентом, °С.

22. Пар конденсируется при со­прикосновении со стенкой, температура которой ниже температу­ры насыщения пара, соответствующей давлению в аппарате. По характеру образования жидкости на стенке различают три вида конденсации: капельную, пленочную и смешанную.

При капельной конденсации пар соприкасается непосред­ственно с холодной поверхностью, поэтому имеет больший коэф­фициент теплоотдачи, чем при пленочной конденсации, когда пленка жидкости на поверхности труб создаёт дополнительное термическое сопротивление, что снижает коэффициент теплоот­дачи. В аппаратах холодильных машин происходит пленочная конденсация.

На интенсивность теплопередачи в конденсаторе влияют сле­дующие факторы.

1. Скорость удаления жидкости с теплопередающей поверхно­сти. При конденсации пара конденсат оседает на теплопередаю­щей поверхности сплошной пленкой, которая, стекая по трубам, затрудняет дальнейшую конденсацию пара. Поэтому конструкция конденсатора должна обеспечивать быстрый отвод образующейся жидкости.

2. Скорость движения пара. При большой скорости движения пара ускоряется движение пленки жидкости, которая быстрее смывается с теплопередающей поверхности, увеличивая коэффи­циент теплопередачи.

3. Примесь воздуха и неконденсирующихся газов. В результате уменьшается коэффициент теплопередачи и повышается давление конденсации.

4. Отложения на стенках труб: со стороны хладагента — масла, унесенного паром из компрессора; со стороны воды — водяного камня (твердого осадка солей, растворенных в воде), ржавчины; в конденсаторах с воздушным охлаждением — слоя пыли, краски. Все эти отложения оказывают значительное термическое сопро­тивление, уменьшая коэффициент теплопередачи.

5. Скорость движения воды. Чем выше скорость движения воды со (м/с), тем больше коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде, а следовательно, и коэффициент теплопередачи конденсатора.

Интенсивность теплопередачи конденсатора характеризуется плотностью теплового потока (Вт/м²) — количеством теплоты, ко­торое отводится от хладагента теплоносителем через 1 м² площади поверхности конденсатора в течение 1 с:

q_F = k_m

где k_. — коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м² • К); _m, — средний ло­гарифмический температурный напор между конденсирующимся хладагентом и охлаждающей средой, К.

Коэффициент теплопередачи конденсатора

где _х.а. — коэффициент теплоотдачи от хладагента к стенке трубы, Вт/(м² • К): для аммиака _х.а. = 2300...5800 Вт/( м² • К); для R134а _х.а. = 1200...2300 Вт/(м²  К); для R22 _х.а. = 1500...2900 Вт/( м²  К); _w(в) — коэффициент теплоотдачи от стенки к воде или воздуху, Вт/^/( м²  К): для воды _w = 3500...7000 Вт/(м² • К), для воздуха _в = 23...93 Вт/( м²  К) при  = 3...8 м/с; d_w(в) и d_х.а.  диаметр трубы соответ­ственно для воды и хладагента, м;  термическое сопротивление стенки трубы и отложений. Здесь _СТ, _М, _ВК, _кр — толщина стенки, масляной плёнки, водяного камня, краски, м; _ст, _м, _в.к, _кр  коэффициенты теплопроводности соответствующих материалов, Вт/(мК)