Испарители для охлаждения воздуха

Воздушные испарители - это теплообменники с одним или несколькими (4-6) рядами трубок. Внутри трубок протекает хладагент, а между ребрами испарителя (вне трубок) - охлаждаемый воздух.

Чаще всего испаритель для охлаждения воздуха состоит из оребренных медных трубок диаметром 8 - 13 мм (5/16", 3/8" и 1/2") с расстоянием между ребрами 1.4 - 1.8 мм. Медь используется потому, что ее легко обрабатывать, она не окисляется и имеет высокую теплопроводность. Оребрение обычно выполняется из алюминия.

Если мощность холодильной машины достаточно велика, то воздушные испарители делаются с двумя или несколькими контурами охлаждения. Каждый контур имеет независимый подвод хладагента с помощью распределителя, соединенного с ним тонкими трубками. Все контуры заполняются равными количествами хладагента.

Поток воздуха равномерно распределяется по теплообменнику, исключая обледенение отдельных участков испарителя.

Чтобы достичь наилучшего качества и стабильности работы испарителя холодильной машины, мощность должна составлять 3-7 кВт на каждый контур теплообмена (при использовании наиболее распространенного хладагента R-22).

От объема охлаждаемого воздуха зависит размер испарителя. Объем воздуха составляет около 195 куб.м./час на каждый кВт холодопроизводительности установки. Общая холодопроизводительность испарителя определяется температурой испарения хладагента (постоянной, заданной при проектировании холодильной машины), и температурой поступающего воздуха (зависит от условий работы).

Скорость потока воздуха, поступающего в испаритель, обычно 2-3 м/с. Если скорость будет выше, то капли конденсата могут проскакивать на выходе теплообменника.

В испарителе, как и в других элементах холодильной машины, возникают потери давления. Они зависят от диаметра трубок испарителя, конфигурации ребер, скорости воздушного потока и количества конденсата на оребрении.

Коэффициент просачивания (Bypass)

В процессе теплообмена участвует не весь воздух, подаваемый в испаритель, поскольку его часть проходит по периферии мимо теплообменника. Часть воздуха (в процентах), которая проходит мимо испарителя и сохраняет свои параметры, называют коэффициентом просачивания. Следует стремиться к понижению коэффициента просачивания воздуха.

Преимущества низкого коэффициента просачивания:

Увеличивается температура испарения и производительность холодильной машины

Можно уменьшить размеры компрессора

Можно ограничиться меньшей площадью поверхности теплообменника. Понадобится меньше трубок теплообменника.

Теплообменник

Теплообменный аппарат— устройство, в котором осуществляется теплообмен между двумя теплоносителями, имеющими различные температуры. По принципу действия теплообменники подразделяются на рекуператоры и регенераторы.

Наиболее распространённые в промышленности рекуперативные теплообменники:

Кожухотрубные теплообменники,

Элементные (секционные) теплообменники,

Двухтрубные теплообменники типа "труба в трубе"

Витые теплообменники,

Погружные теплообменники,

Оросительные теплообменники,

Ребристые теплообменники,

Спиральные теплообменники,

Пластинчатые теплообменники,

Пластинчато-ребристые теплообменники,

Графитовые теплообменники.

Маслоотделители и маслосборники

Маслоотделители предназначены для отделения от хладагента масла после компрессора, его возврата и сглаживаний пульсации нагнетаемого пара. Масло увлекается агентом в парообразном состоянии и в виде капель.

Уносимое с компрессора масло впоследствии покрывает внутренние теплообменные поверхности труб конденсаторов и испарителей масляной пленкой, снижающей теплопередачу между теплообменником и наружной средой. Повышение эффективности теплообменных аппаратов напрямую связано с уменьшением масляной пленки.

Принцип работы: В маслоотделителе масло отделяется от хладагента, после чего под давлением поступает в масляный ресивер (маслосборник). По линии перепуска избыточное давление сбрасывается из маслосборника через редукционный клапан во всасывающий коллектор. В маслосборнике давление поддерживается на 2… 3,5 бара выше, чем в компрессорном картере. На маслосборнике есть смотровые стекла, предназначенные для контроля уровня масла. В маслоотделителе винтовых компрессоров поддерживается постоянный уровень масла, таким образом, он играет дополнительно роль маслосборника.

устройство для отделения смазочного масла от сжатого газа или отработавшего водяного пара. М. является элементом большинства установок для сжатия и перемещения газа (пара). Аналогичный аппарат, применяемый в компрессорной установке для улавливания масла и воды, называется влагомаслоотделителем. Действие М. основано главным образом на использовании различия в значениях инерционных (в основном центробежных) сил, действующих на капли масла и на значительно менее плотные частицы окружающей их газообразной среды. Наиболее распространены М. циклонного типа (рис.). В М. улавливается до 70—95 % жидких примесей, а в М. с металлокерамическими гильзами, способствующими укрупнению капель (образование тумана), этот показатель повышается до 99,7 %.

ХОЛОДИЛЬНЫЕ МАСЛООТДЕЛИТЕЛИ

Их устанавливают на нагне­тательном трубопроводе между компрессором и конден­сатором холодильной установки с холодильным агрега­том, ограниченно растворяющимся в масле (например, аммиак и до некоторой степени фреоны). Они служат для отделения масла, увлекаемого парами холодильного аген­та из компрессора, не допуская попадания его в больших количествах в теплообменпые аппараты - конденсатор и испаритель.

Масло уносится из компрессора как в виде мелких ка­пель, так и в парообразном состоянии, так как при тем­пературах 80-130°С происходит частичное испарение масла - от 3 до 30%. Отделяется масло в маслоотдели­телях в результате резкого изменения направления и уменьшения скорости движения пара (до 0,7-1 м/с).

Направление движения пара изменяют, устанавливая в аппаратах перегородки (рис. 97,а) или определенным образом располагая патрубки. В этом случае маслоотде­лители улавливают только 40-60% масла, унесенного парами из компрессора, так как пары масла и его очень мелкие капли такой аппарат не улавливает.

Лучшие результаты дает центробежный, или циклон­ный, маслоотделитель (рис. 97,6). Здесь пар, поступаю­щий по патрубку 1, попадая на направляющие лопатки 4, приобретает вращательное движение. Под действием центробежной силы капли масла отбрасываются на кор­пус и образуют медленно стекающую вниз пленку. Пар при выходе со спирали резко меняет направление и по патрубку 2 уходит из маслоотделителя. Отделившееся масло защищается от струи пара перегородкой 5, чтобы уровень его оставался в спокойном состоянии.

Для более полного отделения масла в современных конструкциях маслоотделителей применяют также водя­ное охлаждение (рис. 97, в) или пары, выходящие из компрессорного агрегата, промывают в жидком аммиаке (рис. 97,г). При этом парообразное масло конденсируется и вязкость его увеличивается, что способствует образованию более крупных капель масла, которые легко отделяются от пара холодильного агента.

 

 

Рис. 97. Маслоотделители:

а -с перегородкой; б - циклонный; в -с водяным охлаж­дением; г - с промызкой паров в жидком аммиаке: 1-патру­бок для входа пара; 2-патрубок для выхода пара в кон­денсатор; 3 - перегородка; 4 - направляющие лопатки; 5-пе­регородка, защищающая от струи пара; 6 - насадка; 7 - во­дяной змеевик; 8 - уровнедержатель; 9 - переливная труба; 10-ресивер; 11 - конденсатор.

В маслоотделителе с водяным охлаждением (см. рис. 97, в) охлаждающая вода циркулирует по змеевику 7. Пар холодильного агента с маслом подается через па­трубок /ив маслоотделителе многократно изменяет на­правление движения благодаря соответствующему распо­ложению патрубков и насадки 6 из отбойных колец (или металлической стружки). Пар выходит через патрубок 2. Масло выпускают через поплавковый перепускной кла­пан в картер компрессора.

На рис. 97, г показан маслоотделитель с промывкой паров в жидком аммиаке и схема включения его. Пар вме­сте с маслом поступает из компрессора через патрубок 1, опущенный в аппарат под уровень жидкого аммиака, под­веденного от конденсатора (или ресивера). При выходе из патрубка 1 пар барботирует через слой жидкости и охлаждается, что способствует лучшему отделению мас­ла. Поднимаясь по аппарату, пар встречает отбойные та­релки с отверстиями и выходит через патрубок 2 в кон­денсатор 11. Плотность масла больше, чем жидкого ам­миака, поэтому оно скапливается в нижней части аппара­та под жидким аммиаком и периодически выпускается. Вследствие гидравлического сопротивления парового тру­бопровода давление в конденсаторе и ресивере несколько ниже, чем в маслоотделителе. Поэтому для создания по­стоянного уровня жидкости в маслоотделителе его необ­ходимо устанавливать так, чтобы уровень жидкости в конденсаторе (или ресивере) был на 1,5 м выше уровня жидкости в маслоотделителе. Питание жидким холо­дильным агентом рекомендуется производить через по­плавковый регулятор уровня, например ПР-14, или по­средством уровнедержателя, как это показано на рис. 97, г. В этом случае жидкий холодильный агент сте­кает из конденсатора 11 в ресивер 10 через переливную трубу '9 уровнедержателя 8. Уровнедержатель соединен с маслоотделителем уравнительными трубками, поэтому в последнем поддерживается постоянный уровень жид­кости, соответственно уровню жидкости в уровнедержателе.В маслоотделителях с водяным охлаждением или с промывкой пара отделяется 95-97% масла, унесенного парами из компрессора.

В холодильных установках, работающих на фреонах в плюсовом и среднетемпературном режимах, маслоотде-" лители не устанавливаются, так как масло, хорошо рас­творяясь во фреонах, циркулирует вместе с ним. В низко­температурных установках, работающих на фреоне-22 и фреоне-12, за компрессорами устанавливают охлаждае­мые водой маслоотделители с медными ребристыми змеевиками.

Маслосборник

Применяется в холодильном оборудовании для сбора масла.В маслосборнике из масла, поступающего от маслоотделителя, удаляются пузырьки газа. Масло охлаждается и накапливается для резерва.