2.7. Об аппаратурном оформлении процессов умеренного охлаждения
Компрессоры. Чаще всего - это машины объемного действия, преимущественно – пластинчатые или коловратные, либо поршневые (горизонтальные двойного действия). Реже используются многоколесные турбокомпрессоры (ТК). Применение ТК ограничено нижним пределом его производительности: 0,15 – 0,20 м3/с.
Холодильники – конденсаторы. Чаще используются элементные оросительные теплообменники, а также аппараты воздушного охлаждения (АВО). Редко применяют погруженные теплообменники (в основном змеевики) – из-за их низкой теплопроизводительности.
Элементные теплообменные аппараты представляют собой кожухотрубчатые аппараты типа «труба в трубе». Внутри труб – охлаждающая вода, снаружи – РТ (охлаждение его паров, их конденсация и переохлаждение конденсата). Элементы при необходимости увеличения теплообменной поверхности соединяются в секции последовательно и (или) параллельно. Переохлажденное жидкое рабочее тело выводится из межтрубного пространства нижнего элемента.
Оросительные теплообменные аппараты различных конструкций получили наиболее широкое распространение. Это вертикальные кожухотрубчатые аппараты, в трубное пространство которых сверху подается охлаждающая вода. Подача ее в трубы осуществляется через специальные направляющие вставки, создающие закрученное пленочное течение воды по внутренней поверхности труб. В верхние зоны межтрубного пространства подают пары РТ, конденсат РТ отводят из нижних его зон.
Конденсаторы типа АВО привлекают доступностью и дешевизной охлаждающего агента и благоприятными его экологическими характеристиками: использование воздуха вместо воды, все более дефицитной и требующей специальной подготовки.
Испарители. Наиболее широко используются теплообменники вертикально трубные барабанные и горизонтальные кожухотрубчатые. Секция вертикально трубного барабанного испарителя (рис.2.9)состоит из двух горизонтальных (или слегка наклонных) барабанов - 1,2. соединенных рядом широких вертикальных труб - 3, множеством узких труб 4.
Охлаждаемая среда находится снаружи барабанов и труб. Подлежащее испарению жидкое рабочее тело подается в нижний барабан, испаряясь в тонких трубах, парожидкостная смесь рабочего тела поднимается в барабан, где парысепарируются от жидкости. Сухой пар в дальнейшем направляется в компрессор, а кипящая жидкость по широким сливным трубам возвращается в нижний барабан.
При необходимости повышения холодопроизводительности агрегата устанавливают несколько секций параллельно. Вертикально трубные барабанные испарители применяются в случае газообразной охлаждаемой среды.
Горизонтальные кожухотрубчатые испарители представляют собой обычные кожухотрубчатые теплообменные аппараты, в межтрубном пространстве которых кипит рабочее тело (РТ), а в трубном – течет подаваемая
насосом жидкая охлаждаемая среда. В качестве последней могут выступать различные целевые жидкости, в том числе и с не очень низкой температурой замерзания (напр. рассолы). В этом случае появляется опасность выпадения «льда» охлаждаемой среды на внутренней поверхности труб – не только при остановке насоса, но и при недостаточно высоких скоростях ее течения. Для предотвращения замерзания увеличивают скорость потока в трубах, применяя многоходовые (по трубному пространству) теплообменники.
Рис. 2.9. Барабанный вертикальный испаритель.
1 –нижний барабан; 2- верхний барабан; 3 – широкие опускные трубы; 4- узкие подъемные трубки; I – рабочее тело, II – охлаждаемая среда
Детандеры. Детандеры применяют исключительно в газовых (воздушных и др.) циклах. В циклах умеренного охлаждения используют поршневые детандеры. По своей конструкции они сходны с поршневыми компрессорами, только клапаны у детандеров открываются и закрываются принудительно (от привода).
Наиболее распространенный способ отбора энергии от детандера - присоединение его к электрогенератору с выработкой электроэнергии.