Испарители

Общие сведения

Аппараты парожидкостных холодильных машин

По назначению все аппараты ХМ можно разделить на две группы: основные и вспомогательные.

Основные (теплообменные) – это конденсаторы, испарители, конденсаторы-испарители – являются обязательными элементами ХМ и определяют принцип ее работы.

Вспомогательные аппараты – не являются принципиально обязательными. Они улучшают эксплуатационные качества ХМ (экономичность, надежность). К ним можно отнести переохладители, регенеративные (по назначению) ТО, промежуточные сосуды и др.

Основные аппараты в значительной степени определяют массогабаритные и энергетические показатели ХМ. Их доля в общей массе машины составляет 50-70%. Энергетические показатели ХМ зависят от величины необратимых потерь энергии в теплообменниках, т.е. от величины температурного напора (DТ) между теплоносителями. Уменьшение DТ ведет к улучшению эксплуатационных показателей, но увеличивает капитальные затраты, и наоборот.

Кроме термодинамического несовершенства потери энергии в ТО еще связаны с гидро- и аэродинамическими сопротивлениями. Чем они больше, тем выше затраты энергии на их преодоление (в насосах, вентиляторах).

Из всего сказанного вытекают общие требования к ТО аппаратам при их проектировании и модернизации: высокая интенсивность теплопередачи; малое гидравлическое сопротивление; простота конструкции, технологичность; компактность, малая металлоемкость; дешевизна материалов; удобство монтажа и ремонта и др.

Классификация испарителей различна, в зависимости от принципа заложенного в ее основу.

По назначению испарители делят:

-для охлаждения жидких хладоносителей (в рассольных системах);

-для охлаждения технологических продуктов (при работе по схеме с непосредственным испарением ХА);

-для охлаждения воздуха;

-для охлаждения твердых сред;

-испарители-конденсаторы.

По характеру заполнения рабочим веществом:

-затопленные;

-незатопленные (оросительные, кожухотрубные с кипением в трубах, змеевиковые с верхней подачей жидкости).

По характеру движения хладоносителя различают испарители двух типов:

а) с закрытой системой циркуляции, т.е. когда хладоноситель циркулирует по трубкам аппарата. Это кожухотрубные, кожухозмеевиковые испарители;

б) с открытым уровнем охлаждаемой жидкости. Это вертикально-трубные и панельные испарители.

Открытая система менее благоприятна из-за повышенной коррозии труб и бака испарителя. Кроме того нужны насосы большого напора для преодоления гидростатического напора.

В химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, как правило, применяют горизонтальные кожухотрубные испарители. В каскадной схеме применяют как горизонтальные так и вертикальные аппараты.

Принципиального различия между аммиачными кожухотрубными испарителями и аппаратами, работающими на хладонах нет. Отличие состоит в конструкции поверхности теплообмена и материалах, применяемых для изготовления. В аммиачных аппаратах применяются стальные бесшовные гладкие трубы. При работе на хладонах применяют медные трубы с накатанными ребрами. Пучок труб в испарителях шахматный, ромбический.

В испарителях для аммиака, пропана и пропилена на кожухе сверху устанавливается сухопарник (цилиндрическая обечайка со сферическим днищем. Внизу – маслосборник. Верхняя часть кожуха испарителя (примерно 20% объема) – без трубок. Она служит для освобождения паров от жидкости.

В аппаратах для хладонов трубки занимают 50-60% объема кожуха, т.к. заполнение объема хладоном значительно меньше чем аммиаком. Это связано с сильным вспениванием кипящего фреона из-за растворенного в нем масла. Оптимальная высота уровня зависит от среднего температурного напора в аппарате и составляет примерно 0,6 диаметра кожуха.

Панельные испарители имеют меньшее распространение, чем кожухотрубные. Предназначены они для охлаждения хладоносителя (рассола или воды) в открытых системах холодоснабжения. Панельный испаритель марки ИП – это металлический или железобетонный прямоугольный бак. В нем размещаются испарительные секции панельного типа и мешалки для циркуляции ХН. Секции соединены между собой коллекторами. Кипение ХА происходит в нижнем коллекторе и каналах панелей. ХН поступает самотеком в бак и омывает поверхности панелей.

Панельные испарители более безопасны, с точки зрения замерзания ХН, по сравнению с кожухотрубными испарителями.

Более подробное описание конструкций и методик расчета испарителей различных типов дано в литературе, например [3, 7, 8].

Дата добавления: 2014-01-20