3221

При подборе испарителей и конденсаторов среднюю разность температур t принимают равной 3—5 С для кожухотрубных аппаратов и 8—12°С при охлаждении воздуха в камерах и конденсаторах с воздушным охлаждением. Если занижена площадь теплообменной поверхности при выборе аппарата или коэффициент теплопередачи уменьшился вследствие загрязнений и осадков при эксплуатации, средняя разность температур t возрастает. Для отвода необходимой теплоты в испарителях приходится поддерживать более низкую температуру кипения t0, а в конденсаторах растет температура конденсации tк . С повышением tк или снижением t0 всего на 1°С расход электроэнергии увеличивается на 3—4 %.

2. ИСПАРИТЕЛИ

Испаритель — это теплообменный аппарат, в котором кипящая при низкой температуре жидкость охлаждает воздух или жидкий хладоноситель (вода, рассол и пр.). Конструкция испарителя зависит от охлаждающей среды, свойств хладагента, необходимой холодопроизводительности, а также от температурных условий.

2.1.Испарители для охлаждения воздуха

Эти испарители называют также испарителями непосредственного охлаждения или испарительными батареями. Их подразделяют на испарители с естественной конвекцией воздуха и с принудительным движением воздуха (с вентилятором)

—воздухоохладители.

Взависимости от способа подачи жидкого хладагента различают испарители сухие и затопленного типа.

Всухих испарителях жидкость подается сверху, стекая вниз, заполняет поперечное сечение трубы примерно на 1/3. Высота сегмента жидкости постепенно уменьшается, и на выходе из

148

испарителя образуется сухой насыщенный пар. О степени заполнения таких испарителей жидкостью можно судить только по величине перегрева выходного пара, так как постоянного уровня жидкости в нем нет.

В затопленных испарителях жидкость подается снизу и есть определенный уровень жидкости. В результате лучшей, смачиваемости поверхности коэффициент теплопередачи затопленных испарителей нa 30-50 % выше чѐм у сухих, но хуже обеспечивается возврат масла в компрессор.

Рис. 3. Змеевиковый ребристотрубный испаритель типа ИРСН10:

1 — медная труба диаметром 20Х1 мм; 2 — ребро; 3 — стойка; 4 — штуцер; 5 — калач

Поэтому во фреоновых машинах чаще применяют сухие испарители. В аммиачных установках при параллельном питании нескольких испарительных батарей чаще применяют затопленные испарители, что облегчает равномерное распределение жидкости по батареям. Однако в последние годы начали применять и сухие испарители, поскольку они позволяют в 2—3 раза сократить количество заряжаемого в систѐму аммиака.

149

Для повышения эффективности испарительные батареи с наружной стороны обычно имеют оребрение. В малых фреоновых машинах широко применяют испарители типа И (в торговом оборудовании) и ИРСН или ИРСП — испарители ребристые сухого типа настенные или потолочные—для охлаждения небольших камер.

Ребристотрубные испарители (рис. 3) изготовляют из медных труб наружным диаметром 12, 16, 18 и 20 мм и толщиной стенки 1 мм. На пучок труб надеты плоские общие латунные ребра в форме вытянутого шестиугольника толщиной 0,4 мм. Контакт между ребрами и трубами достигается гидравлическим (под давлением) расширением труб с последующим цинкованием. Расстояние между ребрами 12,5 мм. Уменьшение шага могло бы увеличить охлаждаемую поверхность, но быстрое забивание ребер инеем (при температурах кипения ниже О °С) требовало бы слишком частого оттаивания испарителей.

Площадь поверхности охлаждения испарителей ИРСН-10 и ИРСН-12,5 составляет соответственно 10 и 12,5 м2. Вместимость 5

и5,6 л. Входной и выходной штуцера имеют резьбу М27Х2.

Влистотрубных (панельных) испарителях плоскость ребра расположена не перпендикулярно, а вдоль оси трубок. Для этого змеевик можно просто приварить к стальному листу. Такая панель в торговом оборудовании может служить одновременно и полкой для хранения продуктов, и внутренней стенкой, практически почти не занимая полезного объема шкафа или прилавка.

Рис. 4. Листотрубные (панельные) испарители:

а— с односторонним каналом; б— с симметричным каналом; в

— с приварными трубами

150

Панели листотрубных испарителей изготовляют также из двух листов. Листы из коррозионно-стойкой стали или сплава алюминия со штампованным рисунком канала для хладагента складывают, и участки между каналами сваривают контактной сваркой. При изготовлении листотрубных испарителей прокаткой на один из алюминиевых листов краской наносят рисунок каналов. После этого листы складывают и прокатывают на стане. Затем каналы под давлением жидкости деформируются, образуя симметричные каналы (рис. 4, б). Если необходимо, чтобы каналы имели одностороннюю деформацию, панели изготовляют из трех слоев металла (рис. 4, а): слоя нержавеющей стали 1 и двух алюминиевых, плоского 2 и деформированного 3,

Панельные испарители применяют и на аммиачных установках. Секции такого испарителя состоит ( рис 4. в ) из стального листа толщиной 1,6 мм (900 X 1700 мм), к которому приварены три стальные трубы диаметром 38х3 мм. Из отдельных секции сваривают охлаждающие батареи, объединяя трубы жидкостным и паровым коллекторами. Недостаток их — большая металлоемкость и трудность оттаивaнии снеговой шубы.

Более широко применяют аммиачные испарительные батареи

с оребренными трубами. Oтдeльныe ceкции таких батарей состоят из стальных труб диаметром 38х2,5 или 38х3 мм со спиральными навитыми ребрами из стальной ленты толщиной 0,8—1 мм и шириной 45 мм с шагом 20 мм и 30 мм.

Применяют также поталочные батареи с саморециркуляцией (рис –5 ) из оребренных труб диаметром 57Х3,5 мм Трубы нижнего ряда 5 установлены с подъемом в сторону калачей 6. Верхние оребренные трубы 4 имеют уклон от калачей 6 к паровому коллектору 3. Жидкий аммиак подается в нижний коллектор / и заполняет стояки 2 (уровнедержатели) и нижние трубы 5, пока уровень в них не сравняется с уровнем в паровом коллекторе 8, т. е. дойдет почти до калачей 6. Образовавшийся пар через калачи попадает в оребренные трубы и увлекает за собой жидкость. В верхних трубках аммиак продолжает кипеть, отнимая теплоту от камеры. Не успевшая испариться жидкость по

151

стоякам 2 снова подается в нижний ряд труб, участвуя в циркуляции.

Рис. 5. Потолочная аммиачная батарея с самоциркуляцией

Батареи этого типа имеют малую вместимость. Отсутствие столба жидкости в верхних трубах не вызывает повышения температуры кипения. Их используют в низкотемпературных камерах.

Воздухоохладители имеют принудительную циркуляцию воздуха. Высокий коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, обусловленный большой его скоростью, позволяет уменьшить поверхность охлаждения, и сократить гаабаритные. размеры аппарата. Кроме того, принудительная циркуляция обеспечивает более равномерное распределение температур в охлаждаемом оборудовании. Повышение скорости воздуха сокращает продолжительность охлаждения продуктов (например, напитков в бутылках, при замораживании мяса и др.), но увеличивает усушку продуктов.

Воздухоохладители используют в торговом оборудовании, в морозильных камерах, при хранении фруктов (там, где требуется интенсивная вентиляция воздуха), для кондиционирования воздуха, в низкотемпературных установках.

У воздухоохладителей большой производительности для уменьшения длины змеевиковых шлангов (при большой длине шлангов увеличиваются потери давления) делают параллельно

152

несколько змеевиков. Для равномерного заполнения всех шлангов жидкостью удобнее нижняя подача (затопленные испарители). В низкотемпературных установках, где высота столба жидкости существенно повышает температуру кипения, применяют верхнюю подачу. А для равномерного распределения жидкости после ТРВ ставят специальные распределители жидкости («пауки»). На рис. 6 для примера показан воздухоохладитель с коническим распределителем жидкости РЖ. Со стороны выхода шланги объединены общим всасывающим коллектором. Выполнение воздухоохладителя с малым шагом ребер, что необходимо для компактности аппарата, вызывает быстрое нарастание снеговой шубы. Поэтому в воздухоохладителях обычно предусматривают возможность оттаивания инея электронагревателями или горячим паром. Для стока талой воды служат поддоны. В воздухоохладителях удлиненной формы ставят два вентилятора.

2.2 Испарители для охлаждения жидкостей

Простейший способ охладить жидкость — это поместить в нее змеевик с кипящим внутри хладагентом. Для улучшения теплоотдачи и во избежание намерзания жидкости на трубках змеевика желательно заставить жидкость

153

Рис. 6. Схема воздухоохладителя с коническим распределителем жидкости

перемещаться. По этому принципу охлаждают рассол в

открытых аммиачных рассольных системах. В бак с рассолом помещают несколько секций панельных испарителей и винтовой мешалкой обеспечивают скорость движения рассола в баке 0,5— 0,8 м/с. Открытые испарители позволяют опускать в них льдоформы для приготовления пищевого льда. Недостаток открытых систем — попадание в рассол воздуха, что вызывает повышенную коррозию.

В закрытых системах вода или рассол находятся под давлением, создаваемым насосом, который прогоняет рассол через испаритель и подает его в рассольные батареи камер. В этих системах меньше коррозия и ниже расход электроэнергии, так как нет потерь давления при обратном сливе рассола в испаритель.

Наиболее широко применяют для закрытых систем кожухотрубные испарители.

Аммиачный кожухотрубный испаритель типа ИТГ (рис. 7)

имеет две трубные решетки 2, приваренные к стальному кожуху (обечайке) 1. В отверстия решеток вставлены стальные гладкие цельнотянутые трубки 4. Герметичность соединения трубок с решеткой достигается развальцовкой (узел I), благодаря которой металл трубок раздается и заполняет две кольцевые канавки в трубной решетке. К левой и правой трубным решеткам болтами прижаты крышки 3 и 6, прижимающие уплотнительную резину к кольцевой канавке решеток. Перегородки в крышках обеспечивают многоходовое движение рассола (4—8 ходов). Патрубки входа и выхода хладоносителя (В и Г) снабжены термометровыми гильзами 7. У крупных испарителей подача жидкого хладагента А осуществляется не в одной точке, а через распределительный коллектор 8. Испаритель заполняется жидким аммиаком при помощи реле уровня 9, которое открывает и закрывает соленоидный вентиль СВ, находящийся на регулирующей станции PC перед регулирующим вентилем РВ. Нормальное заполнение испарителя — примерно 80 % по высоте

154

(до 2—3 ряда трубок от верха), что соответствует перегреву пара 4—5 °С. Сухопарник 5 служит отделителем жидкости.

Испаритель снабжен предохранительным клапаном ПК, для выпуска паров аммиака при давлении более 12-105 Па. На аппарате есть вентили для выпуска воздуха (Д и /С), масла — И, рассола — Л, для подсоединения к манометру М заглушка Н для слива воды при гидравлическом испытании.

Рис. 7. Аммиачный испаритель типа ИТГ:

А — жидкий аммиак; Б — пар аммиака; В — отепленный рассол; Г — холодный рассол; Д — выпуск воздуха; Е — аварийный выпуск аммиака; Ж — вентили для подключения реле уровня (S) или указателя уровня; И — выпуск масла; К, — выпуск воздуха; Л — слив рассола; М — к манометру; Н — штуцер спуска воды (при опрессовке); PC — регулирующая станция (Ф — фильтр, СВ — соленоидный вентиль; РВ — регулирующий вентиль, Л) — манометр); ПК — предохранительный клапан; /1— кожух (обечайка); 2 — трубная решетка; 3, 6 — крышка; 4 — стальные трубки; S — сухопарник; 7 — термометропые гильзы: 8

155

— жидкостный коллектор (у крупных испарителей), 9 — релг уровня (ПРУ-5М)

Техническая характеристика выпускаемых аммиачных кожухотрубных испарителей приведена в табл. 2. Вместимость межтрубного пространства Vн приведенная в табл. 2, позволяет определить количество заряжаемого в систему аммиака (плотность аммиака 0,6 кг/л).

Кожухотрубные фреоновые испарители (типа ИТР) по конструкции аналогичны аммиачным, но трубки не стальные, а медные, оребренные со стороны фреонов. Ребра на медных трубках выполняют накаткой, что увеличивает наружную поверхность трубок в 3—3,5 раза.

Заполнение фреоновых испарителей меньше, чем у аммиачных (0,5—0,6 высоты кожуха), поскольку из-за растворенного во фреоне масла при кипении фреон вспенивается, Испаритель может быть снабжен смотровым стеклом. Для уменьшения вместимости фреоновой системы в последнее время начали применять испарители с кипением хладагента внутри труб . Кроме того, такая конструкция устраняет опасность разрыва труб из-за замерзания рассола внутри труб, что позволяет охлаждать воду в установках конционирования воздуха не до 6—7°С, а до 1—2°С.

Таблица 2

156