Теплообмінні апарати холодильних машин

Лекція 7. Теплообмінні апарати холодильних машин.

            План.

            1. Конденсатори.

            2. Випарники.

            3. Охолоджуючі прилади.

1. Конспект лекції.

Теплообмінними апаратами називають апарати, в яких відбувається передача тепла від одного середовища до іншої.

На холодильних установках такими апаратами є конденсатори, випарники, переохолоджувачі, теплообмінники, пристрої для охолодження рециркулюючої води, що охолоджує батареї, повітроохолоджувачі.

До теплообмінних апаратів пред'являють ряд вимог. Насамперед їхня конструкція повинна забезпечувати інтенсивний теплообмін. Вони повинні бути надійні, зручні і безпечні в експлуатації, прості у виготовленні, малометаломісткі, компактні, зручні при перевезеннях і монтажі та недорогі.

Інтенсивність теплообміну характеризується щільністю теплового потоку

q = kΔt_m ,

де q — щільність теплового потоку, Вт/м²;

k— коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²·°C);

 Δt_m — середня різниця температур між  середовищами теплообміну, °С.

Коефіцієнт теплопередачі залежить в основному від фізичних властивостей, температур середовищ теплообміну, характеру і швидкості їхнього руху та величини термічного опору стінки, що розділяє ці середовища.

КОНДЕНСАТОРИ

Промисловість випускає наступні типи конденсаторів: кожухотрубні горизонтальні, кожухотрубні вертикальні, випарні і повітряні.

Горизонтальні кожухотрубні конденсаторизавдяки широкому діапазону типорозмірів застосовують в аміачних (рис.1) і хладонових холодильних установках харчових підприємств.

Рис. 1. Горизонтальний аміачний кожухотрубний конденсатор (КГТ-200-315): 1 — запобіжний клапан; 2 — патрубок до зрівняльної лінії; 3 — патрубок для входу аміаку; 4 — манометр; 5 — вентиль для спуску повітря з міжтрубного простору; 6 — вентиль для спуску повітря із трубного простору; 7 — патрубок для виходу води; 8 — патрубок для входу води; 9 — вентиль для зливу води; 10 — патрубок для виходу аміаку; 11 — патрубок для зливу масла; 12 — скло Клингера.

Вони складаються із циліндричного сталевого кожуха, у якому прямі труби (сталеві або мідні) розташовані горизонтально, кінці їх розвальцьовані в трубних ґратах. Охолоджувальна вода під напором проходить по цих трубах.

Патрубки для підведення і відведення води розташовані з однієї сторони апарата. При цьому забезпечується парне число проходів по воді. В апараті воду звичайно підводять до нижнього патрубка. На конденсаторі встановлюють запобіжний клапан, покажчик рівня холодильного агента, вентиль для випуску повітря з міжтрубного простору.

У кожухотрубних конденсаторах пари холодоагенту конденсуються в міжтрубному просторі на зовнішній поверхні труб. Ці конденсатори звичайно працюють у комплекті з водоохолоджуючими пристроями.

Конструкції кожухотрубних конденсаторів для аміаку і хладонів розрізняються матеріалом і характером поверхні теплообміну.

У хладонових кожухотрубних конденсаторах через порівняно низькі коефіцієнти теплопередачі з боку холодоагенту, що конденсується, застосовують труби з кольорових металів, на зовнішній поверхні яких накатані ребра.

Для аміачних установок середньої (Q₀ = 30 - 100 кВт) і великої (Q₀ > 100 кВт) холодопродуктивності випускаються конденсатори наступних марок: КТГ-10, КТГ-20, КТГ-25, КТГ-32, КТГ-40, КТГ-50, КТГ-63, КТГ-80, КТГ-125, КТГ-160, КТГ-200, КТГ-315, КТГ-500, КТГ-630, КТГ-800, КТГ-1250 (див. рис.1). Марка конденсатора розшифровується в такий спосіб: К - конденсатор, Т - трубчастий, Г - горизонтальний; цифри після літер - номінальна площа внутрішньої поверхні охолодження у квадратних метрах.

Габаритні розміри апаратів: довжина L = 3520 - 9890 мм, ширина В =  810 - 3695 мм, висота   

H = 910 - 4175 мм, діаметр кожуха D_вн = 500 - 2200 мм, довжина труб 3000 - 8030 мм. Кількість і діаметр труб залежать від діаметра кожуха. Використають труби безшовні гладкі сталеві діаметром 25×2,5 мм і із кроком між трубами 32 мм (площа поверхні теплообміну до 300 м²) і діаметром 38×3 мм (площа поверхні >300 м²).

Кожухотрубні хладонові конденсатори випускають наступних марок: КТР-4, КТР-6, КТР-9, КТР-12, КТР-18, КТР-25, КТР-35, КТР-50, КТР-65, КТР-85, КТР-110, КТР-150, КТР-200, КТР-260, КТР-380, КТР-500 [К — конденсатор, Т — трубчастий, Р — ребристий; цифри — номінальна площа зовнішньої поверхні (у м²) ]. Діаметр кожуха D= 1944 - 900 мм.

Вертикальний кожухотрубний конденсаторвикористовують у великих аміачних холодильних установках (рис.2). Це вертикальний циліндричний зварений кожух із двома привареними трубними ґратами, у яких розвальцьовані сталеві суцільнотягнені труби діаметром 57×3,5 мм. Пара подається у верхню частину кожуха, рідкий аміак відводиться знизу. На зовнішній поверхні (у міжтрубному просторі) конденсується пара.

На конденсаторі встановлений відкритий водорозподільний бак. Кожна труба, що виходить із бака, має розподільник, за допомогою якого створюється обертовий рух води при її русі по внутрішній поверхні.

Рис. 2. Кожухотрубний вертикальний аміачний конденсатор:

1— покажчик рівня; 2 — патрубок до повітреохолоджувуача; 3 — патрубок до зрівняльної лінії; 4 — запобіжний клапан; 5 — вентиль для спуску повітря; 6 — патрубок для входу аміаку; 7 — манометр; 8 — патрубок для виходу рідкого аміаку; 9 — вентиль для спуску масла; 10 — відвід води; 11 — лапи кріплення