Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Конденсаторы

ТЕПЛООБМЕННАЯ АППАРАТУРА

 

В состав холодильных машин, помимо компрессоров, входят теплообменные аппараты. К основным теплообменным аппаратам парокомпрессионных холодильных машин относят конденсаторы и испарители. В каскадных парокомпрессионных холодильных машинах применяют совмещенный аппарат конденсатор-испаритель, выполняющий одновременно две функции. В абсорбционных холодильных машинах часто также применяют совмещенные в одном корпусе теплообменные аппараты, выполняющие две функции: например, испарителя и абсорбера, конденсатора и генератора.

В испарителе происходит кипение жидкого хладагента с превращением его в пар, в конденсаторе — обратный процесс, т. е. превращение паров хладагента в жидкость. В процессе кипения теплота отводится от охлаждаемой среды и передается кипящему хладагенту.

В процессе конденсации, наоборот, теплота от конденсирующихся паров хладагента передается охлаждающей конденсатор среде.

Как правило, смешение хладагента со средами не допускается, поэтому в любом теплообменном аппарате есть как минимум одна замкнутая полость, через которую циркулирует хладагент. Охлаждаемая или охлаждающая среда часто также циркулирует через замкнутую соседнюю полость. Теплопередача происходит через непроницаемую для жидкостей и газов стенку.

Конденсаторы в зависимости от вида охлаждающей их среды, которой передается теплота от хладагента, бывают воздушные, водяные и смешанного охлаждения (если не считать аппаратов каскадных машин, в которых конденсирующийся хладагент нижней ветви каскада охлаждается кипящим хладагентом верхней ветви).

Среди испарителей различают аппараты, предназначенные для охлаждения жидких хладоносителей (в частности, воды), газов (чаще всего воздуха) и твердых тел (например, технологического оборудования, бетонных монолитов, грунта и др.).

Конструкции конденсаторов и испарителей довольно разнообраз­ны, рассмотрим наиболее распространенные.

 

Среди водяных конденсаторов самую большую группу составляют кожухотрубные конденсаторы.

Основные элементы кожухотрубного конденсатора (рис. 1): кожух (сваренная из стального листа обечайка), приваренные к его торцам трубные доски с отверстиями, в которые вставлены теплообменные трубы. Концы труб в трубных досках уплотнены развальцовкой либо сваркой.

Через патрубок внутрь кожуха сверху подаются пары хладагента, заполняющие все пространство между трубами. Внутри труб протекает охлаждающая вода. Tenлота от паров хладагента к воде передается через стенки труб. При этом на наружной поверхности труб и происходит конденсация хладагента.

В горизонтальных конденсаторах сконденсированные капли хладагента под влиянием силы тяжести стекают в нижнюю часть кожуха аппарата. Как правило, здесь предусматривают свободное от труб пространство, служащее для сбора жидкого хладагента.

Для организации потока воды служат крышки, соединяемые с кожухом с помощью фланцев, болтов и уплотнительных прокладок. Вода может поступать во все трубы одновременно через входной патрубок в одной из крышек и вытекать через выходной патрубок в противоположной крышке. В этом случае конденсатор называют одноходовым, так как вода совершает через него один ход.

Однако поток воды может быть организован и по-другому. Сначала он проходит через половину всех труб в одном направлении, затем разворачивается и через оставшуюся половину труб протекает в обратном направлении. Конденсатор в этом случае называют двухходовым. На рис. I изображен именно такой аппарат Перегородка и правой крышке не позволяет воде перемещаться из входного (нижнего) патрубка в выходной. Левая глухая крышка перегородок не имеет, в ней происходит поворот потока, переход его из нижней половины труб в верхнюю.

Кроме одно- и двухходовых встречаются аппараты и с большим количеством ходов.

В вертикальных конденсаторах вода протекает по трубам под действием силы тяжести, поэтому отпадает необходимость в крышках. Такие конденсаторы всегда одноходовые. При входе воды в трубу ее поток закручивается специальной насадкой так, что вода стекает по стенкам, не заполняя всего сечения трубы.

В кожухотрубных конденсаторах имеется ряд дополнительных устройств, облегчающих обслуживание и обеспечивающих соблюдение правил техники безопасности. Это — запорные вентили, указатели уровня жидкости, входные коллекторы для равномерного распределения хладагента по объему крупных конденсаторов, предохранительные клапаны и др.

Из-за высокой химической активности аммиака по отношению к цветным металлам для изготовления теплообменных аппаратов аммиачных холодильных машин используют исключительно сталь и чугун.

Во фреоновых холодильных машинах из стали делают только корпусные детали (обечайки, крышки, трубные доски, элементы крепления), трубы же в основном используют медные. В последнее время все более широкое распространение получают алюминиевые сплавы.

Термическое coпротивление материала стенки влияет на интенсивность теплопередачи. Оно невелико у металлических труб, если только их поверхность чистая. Различные загрязнения (слои окислов, масла, водяного камня) затрудняют теплопередачу через стенку, поэтому необходимо тщательно следить за чистотой теплообменных поверхностей.

На интенсивность теплопередачи большое влияние оказывают также условия теплообмена на поверхностях стенки, т. е. условия перехода теплоты от конденсирующегося хладагента к стенке и от стенки к потоку воды. Они характеризуются коэффициентами теплоотдачи a.

Эти коэффициенты вместе с термическим сопротивлением стенки d/l. (где d — толщина стенки, l — коэффициент теплопроводности) определяют коэффициент теплопередачи k — количество теплоты, проходящее за 1 с через 1 м2 поверхности при перепаде температур в 1 °С (К) от одной среды к другой.

 

Коэффициент теплопередачи

всегда несколько меньше, чем наименьший из коэффициентов теплоотдачи a1 или a2.

Во фреоновых конденсаторах обычно коэффициент теплоотдачи a1 от конденсирующегося хладагента к стенке существенно меньше, чем коэффициент теплоотдачи a2 от стенки к потоку воды. Поэтому, чтобы повысить интенсивность теплопередачи, желательно увеличить поверхность теплообмена со стороны фреона, но увеличивая ее со стороны воды. С этой целью на наружной поверхности труб, соприкасающейся с фреоном, делают ребра, чаще всего методом накатки.

В аммиачных конденсаторах, где теплоотдача несколько выше, до последнего времени использовали гладкостенные стальные трубы в основном из-за трудности их оребрения. Однако в современных конструкциях все чаще применяют оребренные трубы (см. рис. 1).

В последнее время широкое распространение получили пластинчатые конденсаторы (рис. 2). Они состоят из штампованных пластин, собранных в пакет, концевые плиты которого стянуты стальными шпильками. В пакете образованы два извилистых канала, по которым навстречу друг другу двигаются хладагент и вода.

Этот тип конденсаторов отличается компактностью и малой металлоемкостью (особенно если пластины из алюминиевых сплавов). Однако для механической очистки пластин от отложений водяного камня аппарат всякий раз требуется полностью разбирать, в то время как у кожухотрубных конденсаторов для очистки труб нужно только снять крышки, а у вертикальных не требуется даже и этого.

Воздушные конденсаторы характеризуются сильно развитой теплообменной поверхностью со стороны воздуха — применяемые трубы имеют значительно большую поверхность ребер, чем в конденсаторах с водяным или смешанным охлаждением. Это вызвано невысоким коэффициентом теплоотдачи к воздуху.

Часто ребрами служат тонкие металлические листы, надетые сразу на несколько труб. Расстояние между ребрами (шаг ребер) 2...4 мм. В воздушных конденсаторах обычно используют трубы из меди, а ребра из латуни, алюминия, стали.

Повышения эффективности теплоотдачи со стороны воздуха достигают также увеличением скорости воздуха около теплообменной поверхности. С этой целью воздушные конденсаторы (за исключением самых маленьких — в бытовых и некоторых торговых холодильниках) снабжают вентиляторами, различными направляющими устройствами (короба, воздуховоды, диффузоры), а также завихряюшими воздушный поток элементами (гофры, просечки).

Крупный воздушный конденсатор (площадь наружной поверхности 405 м2) показан на рис. 3. Помешенные в диффузоры два мощных (по 4,4 кВт) вентилятора просасывают воздух через пакет оребренных труб, находящийся внутри кожуха.

В конденсаторах со смешанным охлаждением используются одновременно две охлаждающие среды — вода и воздух. Причем значительная доля отводимой от хладагента теплоты идет на частичное испарение воды (скрытая теплота парообразования воды более чем в 500 раз превышает ее теплоемкость).

В ранний период развития холодильной техники были распространены так называемые оросительные конденсаторы. В них вода из распределительного желоба капала на гладкие трубы, стекала вниз, частично испаряясь. Оставшуюся воду собирали и, добавив свежей, насосом вновь подавали в желоб. Такие конденсаторы необычайно просты по устройству, но громоздки и неудобны в эксплуатации. Тем не менее, их кое-где используют до сих пор.

Сейчас все чаще применяют испарительные конденсаторы (рис. 4). В них мощный поток воздуха, создаваемый размещенными вверху (или внизу) вентиляторами, направлен снизу вверх навстречу воде, стекающей по трубному змеевику основной секции, занимающей всю нижнюю часть корпуса. В змеевике происходит конденсация хладагента в результате интенсивного испарения воды в воздушном потоке.

Рис. 4. Испарительный конденсатор: 1 - корпус, 2 — поддон, 3 — основная секция, 4 - оросительная система, 5 — элиминатор, 6 - форконденсатор, 7 диффузop, 8 - водяной насос, 9 - предохранительный клапан, 10 - вентилятор

 

Выше основной секции находится элиминатор, служащий для задерживания капель воды, уносимых воздухом.

Прежде чем попасть в основную секцию, пары хладагента проходят через так называемый форконденсатор — небольшой змеевик, расположенный выше элиминатора. В нем предварительно снижается температура хладагента, что способствует уменьшению образования водяного камня на основной поверхности.

Между форконденсатором и основной секцией при необходимости располагают маслоотделитель (на рисунке не показан).

Внизу корпуса имеется поддон для сливаемой воды. Из него она насосом полается обратно в разбрызгиватели (форсунки) оросительной системы. Так как часть воды испаряется и уносится потоком воздуха, в систему необходимо постоянно добавлять некоторое количество свежей воды. Это осуществляется автоматически с помощью поплавкового регулятора уровня в поддоне.

Испарительные конденсаторы отличаются компактностью и сравнительно небольшим расходом воды. Они совмещают функции конденсатора и градирни, которая необходима для охлаждения воды при использовании кожухотрубных конденсаторов. Однако выпадение водяного камня вызывает определенные трудности в процессе эксплуатации.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Винтовые и центробежные холодильные компрессоры | Испарители
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 716; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.008 сек.