Охлаждаемой средой в испарителе могут быть промежуточные хладоносители (рассол, вода и др.) или непосредственно воздух охлаждаемых помещений. Соответственно этому различают испарители для охлаждения промежуточного хладоносителя и испарители для охлаждения воздуха –охлаждающие батареи и воздухоохладители.
 |
Испарители для охлаждения промежуточного хладоносителя
Наибольшее распространение нашли кожухотрубные испарители затопленного типа с кипением хладагента в межтрубном пространстве. Находят также применение кожухотрубные фреоновые испарители оросительного типа (рис.4.32), в которых жидкий фреон с давлением конденсации подводится к инжекторам. В этих инжекторах происходит снижение давления и температуры. Образовавшаяся при дросселировании смесь пара и жидкого фреона подсасывает с помощью инжекторов вторичный (неиспарившийся) жидкий фреон из нижней части испарителя. Далее жидкий фреон поступает к распределительным форсункам и орошает трубки, по которым протекает охлаждаемый рассол. При этом трубки двух верхних рядов не орошаются, поскольку их поверхности используются для создания перегрева отсасываемых паров фреона. С этой же целью рассол подается в испаритель через верхний штуцер. В нижней части испарителя с двух сторон имеются сборники масла, которое по мере накопления перепускается в картер компрессора.
В последние годы в связи с более широким использованием фреонов вместо аммиака применяют кожухотрубные испарители с внутритрубным кипением. В таких испарителях кипение фреона происходит внутри труб, а трубы с внутренней поверхности имеют оребрение. Внутритрубное кипение позволяет во фреоновых установках обеспечить устойчивый возврат масла и уменьшить количество хладагента в испарителе.
В настоящее время ведутся также работы по созданию микроканальных испарителей, обеспечивающих высокую эффективность теплообмена. Однако при разработке этих испарителей первоочередной задачей является решение проблемы равномерного распределения жидкого хладагента по микроканалам.
Оборудование, в котором имеет место кипение хладагента подразделяется в зависимости от назначения, от числа испарителей, питающихся через один регулирующий орган, и от количества хладагента, подаваемого в испаритель.
Охлаждающие батареи и воздухоохладители
Охлаждающие батареи представляют собой одношланговые, обычно оребренные испарители с естественной циркуляцией воздуха, жидкий хладагент в которые может подаваться снизу или сверху. Регулирующий орган РО, изменяющий расход подаваемого хладагента, устанавливается перед входом в батарею. Для охладителей этого типа характерно сравнительно спокойное кипение.
Воздухоохладители – это испарители с принудительной циркуляцией воздуха. Они делятся на затопленные и незатопленные. Затопленные воздухоохладители часто используют на аммиачных установках. Им свойственно интенсивное кипение, атакже возможность выброса хладагента при резких изменениях тепловой нагрузки. Для обеспечения безопасной работы таких испарителей устанавливают защитные емкости (отделители жидкости ОЖ, циркуляционные ресиверы РЦ) на выходной линии (рис.1). Для равномерного распределения жидкости по отдельным испарителям на их входах устанавливают ручные регулирующие вентили. Незатопленные воздухоохладители встречаются в различных конструктивных исполнениях. В хладоновых установках наиболее распространены многошланговые воздухоохладители с гидравлическим распределителем хладагента.
К оборудованию с индивидуальным питанием относится указанное на рис.4.33,а,б,в. Оборудование с групповым питанием (см. рис.4.33,е,ж,з) образует испарительные системы, характеризующиеся наличием на стороне низкого давления ОЖ или РЦ. В них находится некоторое количество жидкого хладагента. Из этих сосудов хладагент подается в параллельно присоединенные испарители.
 |
На рис.4.33,е показана схема с групповым питанием от общего ОЖ. Заполнение жидкостью отдельных испарителей происходит самотеком под действием гидростатического столба жидкости высотой Н. Пополнение испарительной системы жидким хладагентом производится в ОЖ через регулирующий орган РО.
В зависимости от количества жидкого хладагента, подаваемого в испарительное оборудование, делится на оборудование с полным испарением и с многократной циркуляцией жидкости (насосно-циркуляционная система охлаждения). К оборудованию с полным испарением относятся испарители, в которых массовый расход подаваемого в них жидкого хладагента равен массовому расходу отсасываемого пара. К таким испарителям относятся, указанные на рис.4.33,а…е.
Испарительное оборудование с многократной циркуляцией жидкого хладагента (рис.4.33, ж, з) характеризуется тем, что в РЦ на стороне низкого давления создается запас жидкости, которая с помощью насоса НЦ циркулирует через испарители. Массовый расход циркулирующей жидкости в несколько раз превышает расход отсасываемого пара, поэтому вместе с паром из испарителей отводится неиспарившаяся жидкость, которая отделяется в РЦ и вновь направляется в испарители. Вследствие этого обеспечивается наивысшая степень заполнения испарителей и высокие коэффициенты теплопередачи. Кроме того, в такой испарительной системе обеспечивается надежное отделение жидкости от пара, а следовательно, и безопасность работы. Проблема питания такой испарительной системы сводится к добавлению жидкости в ресивер по мере ее испарения.
Испарительные системы с многократной циркуляцией применяют в установках, работающих как на аммиаке, так и на хладонах. В последнем случае необходимы специальные устройства для возврата масла в компрессоры. Многократная циркуляция может использоваться как в групповом, так и в индивидуальном испарительном оборудован.
Особенности теплопередачи
Коэффициент теплопередачи глдадкотрубных охлаждающих батарей почти полностью определяется значением коэффициента теплоотдачи от воздуха к поверхности батареи. Термическое сопротивление металлической стенки можно не учитывать: мало также термическое сопротивление теплообмена между стенкой и кипящим хладагентом или протекающим рассолом.
Термическое сопротивление загрязнений (масло и пр.), а также термическое сопротивление слоя снеговой шубы являются переменными величинами и зависят от своевременной очистки. Допустмой считается снеговая шуба толщиной не более 5…6 мм. В среднем на снеговую шубу и загрязнения при нормальной эксплуатации приходится 30% от общей величины термических сопротивлений теплопередачи в охлаждающих устройствах.
По причине небольшого значения коэффициента теплоотдачи от при естественной циркуляции воздуха оребряют. Коэффициент теплопередачи батарй из гладких труб при естественной циркуляции воздуха составляют от 6 до 10 Вт/м2град; он зависит от диаметра труб, конструктивных размеров, перепада температур и других факторов.
Коэффициент теплопередачи батарей из оребренных труб зависит от вида оребрения, конструкции и других факторов. В среднем коэффициент теплопередачи для оребренных труб не превышает 3…5 Вт/м2град при естественной циркуляции воздуха, а при скорости воздуха 5…6 м/с – от 12 до 17 Вт/м2град.
Приведенные значения справедливы с учетом незначительного загрязнения и при толщине снеговой шубы не более 5..6 мм. При большей толщине снеговой шубы, особенно при полном заплненииснегом промежутка между ребрами, коэффициент теплопередачи резко уменьшщается.