Файл: Холодильные машины - Теплообменные аппараты.doc

Аппараты холодильных машин.

По функциональному назначению делятся:

1. Емкостные

2. Теплообменные

3. Комбинированные

В теплообменных происходит теплообмен между различными средами.

Емкостные аппараты предназначены для отделения, сбора холодильного агента, масла, неконденсирующихся газов и т. д.

Комбинированные аппараты предназначены для теплообмена, отделения и сбора холодильного агента и масла.

По значимости для холодильной машины:

1. Основные

2. Вспомогательные

Основные являются обязательными, а вспомогательные не являются обязательными. Аппараты холодильных машин составляют 70-80% их материалоемкости.

Аппараты оказывают большое внимание на энергетические показатели холодильных машин. На движение холодильного агента в них затрачивается часть работы компрессора.

В теплообменных аппаратах возникают необратимые потери цикла, которые увеличивают работу цикла и потребление электроэнергии. Кроме того, для движения внешних сред через теплообменные аппараты расходуется дополнительная работа насосов, вентиляторов, мешалок и т. д.

К теплообменным аппаратам холодильных машин предъявляют следующие основные требования:

1. Высокая интенсивность теплообмена;

2. Малые гидравлические потери при движении холодильного агента;

3. Технологичность конструкции;

4. Удобство монтажа, ремонта, эксплуатации;

5. Компактность конструкции;

6. Малая материалоемкость;

7. Высокая надежность работы;

8. Соответствие требованиям охраны труда и техники безопасности;

9. Хороший эстетический вид;

10. Низкая стоимость.

Конденсаторы.

Конденсатор – теплообменный аппарат, в котором холодильный агент преобразуется из парообразного состояния в жидкое.

В некоторых конденсаторах происходит охлаждение сконденсировавшейся жидкости на 2-3⁰С.

По виду охлаждающей среды конденсаторы делятся:

1. Конденсаторы с водяным охлаждением

2. Конденсаторы с воздушным охлаждением.

3. Конденсаторы с водо-воздушным охлаждением.

К водяным конденсаторам относятся:

1. Кожухотрубный горизонтальный конденсатор.

2. Кожухозмеевиковый конденсатор.

3. Кожухотрубный вертикальный конденсатор.

4. Кожухотрубный элементный.

5. Пакетно-панельный конденсатор.

6. Пластинчатый конденсатор.

К водо - воздушным конденсаторам относятся:

1. Оросительный конденсатор.

2. Испарительный конденсатор.

К воздушным конденсаторам относятся:

1. Конденсаторы с естественной циркуляцией воздуха.

2. Конденсаторы с принудительной циркуляцией воздуха.

Кожухотрубный горизонтальный конденсатор.

Конденсатор представляет собой цилиндрический стальной горизонтальный корпус большого диаметра. Внутри корпуса размещено большое количество теплообменных труб малого диаметра. С двух сторон к корпусу приварены трубные решетки с отверстиями. В каждом отверстии развальцованы концы теплообменных труб. Трубные решетки закрыты двумя крышками с перегородками. В передней крышке имеются входной и выходной патрубки, вентили для спуска воды и выпуска воздуха. Задняя крышка глухая.

Холодная вода подается через входной патрубок в нижнюю часть передней крышки. Далее вода проходит по внутреннему объему теплообменных труб первого хода. В задней крышке поток разворачивается на 180⁰С и поступает в теплообменные трубы второго хода. Количество ходов может быть от двух до двенадцати. При прохождении вода нагревается на 4-6⁰С за счет теплообмена. Отепленная вода выходит через верхний выходной патрубок передней крышки. Горячий пар холодильного агента после компрессора поступает в верхнюю часть межтрубного пространства корпуса компрессора. Горячий пар соприкасается с холодной поверхностью теплообменных труб, охлаждается и конденсируется. Образовавшаяся жидкость стекает в нижнюю часть конденсатора. Из нижней части корпуса холодильный агент через выходной патрубок выводится из конденсатора.

Аммиачные и хладоновые конденсаторы имеют следующие отличительные особенности:

1. Теплообменные трубы аммиачных конденсаторов выполнены из черного металла. В хладоновых конденсаторах теплообменные трубы выполнены из медных сплавов.

2. Теплообменные трубы аммиачных конденсаторов, как правило, гладкие, без оребрения. Теплообменные трубы хладоновых конденсаторов имеют наружное оребрение.

3. В нижней части аммиачного конденсатора имеется маслоотделитель (масляной горшок). В хладоновых конденсаторах маслоотделитель отсутствует.

4. В аммиачных конденсаторах весь внутренний объем корпуса заполнен теплообменными трубами. В нижней части корпуса хладоновых конденсаторов теплообменные трубы отсутствуют (рессиверная часть).

Преимущества кожухотрубных горизонтальных конденсаторов:

1. Высокая интенсивность теплообмена.

2. Малые гидравлические потери.

3. Возможность очистки внутренней поверхности труб от водяного камня механическим способом.

4. Простота конструкции.

Недостатки кожухотрубных горизонтальных конденсаторов:

1. Большие гидравлические потери со стороны охлаждающей воды.

2. Большая занимаемая площадь.

3. Отложение водяного камня на внутренней поверхности теплообменных труб.

4. Возможность утечки хладагента через места развальцовки.

Кожухозмеевиковый конденсатор.

По конструкции и принципу действия кожухозмеевиковый конденсатор аналогичен кожухотрубному горизонтальному конденсатору. Отличительной особенностью является то, что в них используются У-образные трубы. При этом конденсатор имеет одну крышку или выполняется без крышки. Вместо крышки к корпусу приваривается дно.

Преимущества кожухозмеевикового конденсатора по сравнению с кожухотрубным горизонтальным конденсатором:

1. Простота изготовления.

2. Меньшее количество прокладочного и крепежного материала.

Недостатки кожухозмеевикового конденсатора по сравнению с кожухотрубным горизонтальным конденсатором:

1. Сложность или невозможность очистки внутренней поверхности труб механическим способом.

Кожухотрубный элементный конденсатор.

Конденсатор состоит из нескольких элементов, расположенных друг над другом. Каждый элемент представляет собой кожухотрубный одноходовый горизонтальный конденсатор небольшого диаметра. В передней крышке каждого элемента имеется входной патрубок, в задней крышке - выходной патрубок. Входные и выходные патрубки элементов соединены входным и выходным водяными коллекторами. Межтрубные пространства элементов соединены между собой трубопроводами.

Холодная вода подается во входной водяной коллектор. Далее вода распределяется по каждому элементу. В каждом элементе вода проходит прямотоком по теплообменным трубам, нагреваясь на 4-6⁰С. Отепленная вода выходит из каждого элемента через выходные патрубки и поступает во входной водяной коллектор.

Горячий пар холодильного агента поступает в верхнюю часть верхнего элемента (в его межтрубное пространство). Проходя последовательно по межтрубным пространствам всех элементов пар охлаждается и конденсируется. Образовавшийся конденсат выводится из нижней части самого низкого элемента.

Преимущества кожухотрубного элементного конденсатора:

1. Значительно меньшая занимаемая площадь по сравнению с кожухотрубным горизонтальным.

2. Меньшие гидравлические потери со стороны охлаждающей воды.

3. Возможность очистки поверхности труб механическим способом.

4. Малые гидравлические потери со стороны холодильного агента.

5. Высокая интенсивность теплообмена.

Недостатки кожухотрубного элементного конденсатора:

1. Значительно большая металлоемкость.

2. Значительно больший расход крепежного материала и запорной арматуры.

3. Сложность конструкции.

4. Сложность монтажа, эксплуатации и ремонта.

5. Возможность утечки холодильного агента через места развальцовки.

6. Отложение водяного камня.

В настоящее время данные конденсаторы промышленностью не выпускаются, а эксплуатируются в некоторых старых холодильных установках.

Кожухотрубный вертикальный конденсатор.

По конструкции и принципу действия такой конденсатор подобен кожухотрубному горизонтальному. Он имеет цилиндрический вертикальный корпус большого диаметра. В нижней и верхней части корпуса приварены трубные решетки, в отверстиях которой развальцованы концы теплообменных труб. Под конденсатором расположен водоприемный бак, а сверху на конденсаторе установлен водораспределительный бак. Каждая теплообменная труба имеет вертикальный стояк. Особенностью данного конденсатора является то, что в верхнюю часть теплообменной трубы вставлено специальное распределительное устройство. Распределительное устройство представляет собой цилиндрическую пробку, на боковой поверхности которой прорезаны специальные каналы.

Сжатый горячий пар холодильного агента поступает в верхнюю часть межтрубного пространства конденсатора. Горячий пар, соприкасаясь с наружной холодной поверхностью теплообменных труб, охлаждается и конденсируется. Образовавшийся конденсат стекает в нижнюю часть межтрубного пространства конденсатора. Оттуда через выходной патрубок жидкость выходит из конденсатора. Холодная вода насосом подается в водораспределительный бак. Из бака вода через вертикальные стояки поступает к распределительным устройствам каждой теплообменной трубы. В спиральных каналах устройства вода закручивается и стекает тонкой пленкой по внутренней поверхности теплообменных труб. Далее тонкая пленка течет по внутренней поверхности под действием собственного веса, при этом нагреваясь на 4-6⁰С. Отепленная вода собирается в водоприемном баке, и далее насосом подается в водоохлаждающее устройство.

Преимущества кожухотрубного вертикального конденсатора: