Випарники

Випарник – це теплообмінний апарат, в якому за рахунок кипіння холодильного агента теплота відводиться від об'єкта охолодження.

В торговому холодильному устаткуванні розповсюджені випарники, які охолоджують повітря, з примусовою та природньою циркуляцією повітря.

Випарники з примусовою циркуляцією повітря називаються повітроохолоджувачами. Вони на сьогодні переважають у малих та великих холодильних установках.

За конструкцією випарники поділяються на ребристотрубні, листотрубні та гладкотрубні.

Рис. 2.11 Ребристо-трубний випарник 1 – ребра; 2 – труба  

В ребристотрубних повітроохолоджувачах холодильний агент кипить в оребрених трубах, абсорбуючи теплоту з повітря, яке продувається вентилятором крізь випарник.

Оребрення труб буває: пластинчасті ребра, насаджені на труби; ребра, навиті у вигляді стрічок; ребра, накатані на поверхні труб.

Листотрубні випарники для льодогенераторів виготовляють із листів нержавіючої сталі, які з'єднані за допомогою шовного зварювання. На одному із листів проштамповані канали для потоку холодильного агента.

Рис. 2.12 Листотрубні випарники для прилавків-вітрин (а) та льодогенератора (б)

В окремих випадках застосовують гладкотрубні випарники різноманітних розмірів, форм і конструкцій. Найбільш розповсюдженим є плоский або овальний змійовик.

Великі підвісні гладкотрубні випарники з природньою циркуляцією використовують в низькотемпературних холодильних камерах, в яких необхідно, щоб повітря рухалося з невеликою швидкістю.

За способом руху холодильного агента випарники поділяються на сухі (змійовикові) та затоплені.

В змійовиковий випарник холодильний агент подається згори та рухається донизу. При цьому способі легко здійснюється повернення масла в компресор і необхідно менше холодильного агента для заправки системи. Проте в цій конструкції коефіцієнт теплопередачі дещо менший.

В затоплених випарниках хладон подається знизу. При цьому випарник працює більш ефективно, проте повернення масла в компресор відбувається важче, і потрібно більше холодильного агента в системі.

Рис. 2.13 Гладкотрубний випарник 1 – середній змійовик; 2 – штуцер; 3 – правий змійовик; 4 – лівий змійовик

Незважаючи на те, що змійовикові випарники менш ефективні з точки зору теплопередачі, названі переваги, а також відносна дешевизна і простота виготовлення зумовлюють їх поширеність у малих та середніх холодильних установках.

Передача теплоти від охолоджуваного об'єму до холодильного агента у випарнику відбувається в два етапи: спочатку теплота сприймається металевими стінками випарника, а потім передається від стінок до холодильного агента.

В більшості холодильних установок застосовують примусове обдування випарника, що збільшує його холодопродуктивність більш ніж у 20 разів порівняно з випарниками з природньою циркуляцією.

Ефективність передачі теплоти до холодильного агента є важливим чинником у роботі холодильної машини, і залежить від таких факторів:

- площа поверхні випарника;

- різниця температур між навколишнім повітрям і поверхнею випарника;

- різниця температур між охолоджуваним середовищем і киплячим холодильним агентом;

- швидкість руху потоку повітря біля поверхні випарника;

- швидкість руху потоку холодильного агента в трубах випарника (чим більша швидкість, тим більша інтенсивність теплопередачі);

- теплопровідність метала, з якого виготовлено випарник;

- відношення площі поверхні труб до площі поверхні ребер випарника;

- товщина шару інею на поверхні випарника;

- наявність масляної плівки на внутрішніх поверхнях труб змійовика.

Способи відтаювання випарників

Під час роботи холодильної машини на зовнішній поверхні випарника, в тому числі на ребрах і трубках, при температурі нижче 0 ⁰С утворюється шар інею, який необхідно періодично видаляти. Присутність інею зумовлює різке зниження холодопродуктивності внаслідок таких причин:

- іній володіє термічним опором і на 15...20 % знижує коефіцієнт теплопередачі, внаслідок чого погіршуються економічні показники роботи холодильної машини;

- через зменшення прохідного перетину повітряного потоку знижуються витрати повітря, яке проходить крізь випарник, а відповідно і коефіцієнт теплопередачі.

Способи видалення інею можуть бути природними і примусовими.

Природний спосіб відтаювання здійснюється ручною зупинкою машини. За рахунок зовнішнього надходження теплоти випарник нагрівається, а іній на його поверхні тане. Потім холодильну машину знову вмикають вручну.

Рис. 2.14 Повітроохолоджувач з відтаюванням за допомогою електричного нагрівання (нагрівальні елементи розміщені в трубах)

Для автоматичного відтаювання використовують різні програмні пристрої і таймери для вимкнення холодильної установки через рівні проміжки часу. Число і тривалість періодів відтаювання задається для кожної установки індивідуально.

Тривалість відтаювання повинна бути такою, щоб установка починала працювати якомога швидше після відтаювання. Це досягається при використанні схеми, коли від температурного датчика наприкінці циклу відтаювання подається сигнал про підвищення температури поверхні випарника вище точки танення інею.

В малих та середніх холодильних установках широко застосовується відтаювання випарників за допомогою електричного підігрівання (рис. 2.14). Часто для цього використовують трубчасті (ТЕН) або стрічкові електричні нагрівачі, потужність яких знаходиться в межах від 1200 до 1800 Вт.

Увімкнення системи відтаювання, як правило, здійснюється таймером, а зупинка – за командою термореле випарника.

Недоліком такого способу відтаювання є збільшення затрат енергії на танення льоду і для подальшого охолодження камери. Основна перевага способу – простота.

Існує альтернативний спосіб відтаювання – за допомогою гарячих парів холодильного агента, які нагнітаються безпосередньо у випарник (рис. 2.15)

Рис. 2.15 Схема відтаювання гарячими парами холодильного агента 1 – компресор; 2 – випарник; 3 – терморегулюючий вентиль; 4 – лінія гарячого холодильного агента; 5 – електромагнітний вентиль; 6 – ресивер

Даний спосіб більш економічний, проте для направлення потоку холодильного агента з конденсатора у випарник потрібно використовувати соленоїдні вентилі, зворотні клапани або ж перемикачі потоку. Ще одним недоліком цього способу є ризик пошкодження компресора рідким холодильним агентом, який надходить на початку чи наприкінці циклу відтаювання. Для усунення цього недоліку встановлюють спеціальні засоби для повторного випаровування холодильного агента. Це ускладнює схему машини та знижує її надійність.

Система "No Frost" ("Без інею"). Дана система автоматичного відтаювання використовується в побутових холодильниках. Випарник розміщується за задньою стінкою холодильної камери або у верхній її частині. Спеціальний вентилятор створює всередині камери циркуляцію холодного повітря, яке рівномірно розподіляється і виносить вологу до випарника за межі камери, де і відбувається утворення інею. Приблизно 2-3 рази на добу вентилятор зупиняється і вмикаються нагрівальні елементи випарника. Іній тане, вода стікає в спеціальний піддон і випаровується.

Робота системи "No Frost" призводить до збільшення енергоспоживання холодильної машини та зменшення корисної площі морозильної камери приблизно на 20 дм³. Недоліком даної системи є також залежність ефективності розподілення холодного повітря в камері від ступеня завантаження продуктами.

При використанні системи "No Frost" продукти висихають швидше, тому їх рекомендується зберігати в закритому вигляді.

На рис. 2.16 зображено схему руху повітря та розміщення робочих частин морозильної камери з системою "No Frost". Стрілки вказують напрям руху повітря в камері.

Рис. 2.16 Схема морозильної камери з системою "No Frost"

Дата добавления: 2014-01-04