Испарители

Именно в испарителе холодильная машина вырабатывает холод. Здесь холодильный агент кипит и, возможно, перегревается. Различают два типа испарителей: для охлаждения промежуточного хладоносителя (ледяной воды, рассола) и для охлаждения воздуха (батареи и воздухоохладители). В настоящей лекции будут рассмотрены испарители только первой группы.

Как правило, это аппараты проточного типа (кожухотрубные, кожухозмеевиковые, двухтрубные), по трубам которых протекает хладоноситель, а в межтрубном пространстве кипит холодильный агент. Конструктивно они ничем не отличаются от одноименных конденсаторов. Отечественная промышленность в свое время освоила серийный выпуск аммиачных кожухотрубных испарителей типа ИТГ и ИКТ с гладкими стальными трубками и аналогичных фреоновых аппаратов типа ИКГ и ИТР (соответственно, с гладкими и оребренными медными трубками [2, с. 188]), а также кожухозмеевиковых фреоновых испарителей типа ИТВТ с кипением агента внутри оребренных труб.

Для охлаждения больших масс хладоносителя в ваннах (баках) с успехом используются панельные (типа ИП) и вертикальнотрубные испарители, погружаемые непосредственно в ванну, в которой с помощью специальных мешалок организовано движение рассола вдоль поверхности испарителя [2, с. 195]. Интенсивность теплопередачи в таких испарителях обычно на 10...20 % ниже, чем у проточных (k ~ 570...700 Вт/(м²×К)) и, тем более, у кожухотрубных с кипением внутри оребренных труб (k ~ 1200...1800 Вт/(м²×К)).

В качестве промежуточных хладоносителей а испарителях используется либо обычная вода (с температурой до плюс 5...плюс 8 °С), либо водные растворы хлористого натрия (до температур от минус 18...минус 15 °С) и хлористого кальция (вплоть до температур минус 45 °С). Реже используются спирт, водные растворы этиленгликоля и др.

Рис. 5.3. t, x – диаграмма водного раствора поваренной соли: 1 – кривая выделения льда; 2 – кривая выделения соли; к – криогидратная точка

В пищевой промышленности наиболее распространен водный раствор поваренной соли. На рис. 5.3 приведены кривые, характеризующие свойства этого раствора.

Из рисунка видно, что гомогенная жидкая фаза I раствора может существовать только до криогидратной температуры t_кр = минус 21,2 °С (криогидратная точка к характеризует состав жидкости с наинизшей температурой). Область II соответствует твердому раствору, в области III жидкий раствор будет сосуществовать с кристаллами льда, а в области IV – с кристаллами NaCl.

Раствор криогидратной концентрации будет вести себя аналогично чистой воде, но с температурой затвердевания t_кр = минус 21,2 °С. В любом другом растворе (например, С-С ') понижение температуры однофазного раствора возможно лишь до точки С ', после чего в растворе появятся кристаллы водного льда. Их количество будет расти с понижением температуры раствора, а концентрация жидкости будет возрастать по линии С ' К, пока не достигнет криогидратной концентрации. На практике стараются не использовать в системе гетерогенные растворы, поэтому стремятся поддерживать в системе криогидратную концентрацию соли в них.

При эксплуатации систем с рассольным охлаждением обычно возникают две проблемы: снижение исходной концентрации рассолов (разбавление в связи с конденсацией на их холодной поверхности водяных паров из окружающего воздуха) и коррозионное разрушение металлических частей системы, связанное с агрессивностью применяемых рассолов.

Наиболее эффективная борьба с первой проблемой – использование закрытых рассольных систем (когда, в отличие от открытых, рассол нигде не соприкасается с окружающим воздухом и нет свободного доступа кислорода в рассол). Однако в крупных промышленных установках реализация закрытой системы не всегда возможна. В таких случаях используют открытые системы, а для предотвращения разбавления рассола – периодически добавляют в него соль.

Борьба с химической агрессивностью рассолов обычно осуществляется одним из нескольких способов. Наиболее эффективным в настоящее время считается выполнение таких систем из неметаллических материалов (стеклянных труб, баков из пластмассы и т.п.). Достаточно эффективной остается протекторная защита металлических систем и некоторые другие мероприятия, например, добавление пассификаторов (силиката натрия, фосфорной кислоты и др.), снижающих химическую активность рассолов [3, 9].

Дата добавления: 2014-01-04