Переохладитель в холодильных машинах
Конденсаторы и переохладители
Конденсатор — это теплообменный аппарат, предназначенный для снятия тепла перегрева и конденсации паров хладагента.
Конденсаторы должны иметь высокий коэффициент теплопередачи и быть удобными и безопасными для эксплуатации, чистки и ремонта. Конденсаторы подразделяются:
по виду хладагента — на аммиачные, фреоновые, пропановые;
по характеру охлаждения — на водяные и воздушные;
по конструкции — на кожухотрубные, элементные, оросительные, испарительные.
Конденсаторы в основном размещаются на улице, поэтому в холодное время года из них обязательно следует слить воду.
Конденсаторы этого типа удобны для агрегатирования с другой холодильной аппаратурой.
Рис. 37. Конденсатор вертикальный KB:
1 — штуцер к воздухоотделителю,
2 — штуцер к уравнительной линии,
3 — предохранительный клапан,
4 — вентиль для спуска воздуха,
5 — манометр,
6 — вентиль для спуска масла,
7 — отвод воды
Конденсаторы вертикальные KB (рис. 37) используют в аммиачных холодильных установках. Конденсаторы KB не имеют крышек, вода поступает сверху через водораспределитель и стекает вниз по трубкам, аммиак проходит по межтрубному пространству. Конденсаторы этого типа просты в обслуживании и надежны в работе. Чистку их трубок от накипи можно производить без отключения самих конденсаторов. Давление в кожухе до 18 кгс/см 2 в трубках — атмосферное.
К недостаткам вертикальных конденсаторов следует отнести необходимость установки насосов для возврата воды, прошедшей через конденсатор в напорные линии водооборотных систем, а также необходимость строительства больших железобетонных или металлических резервуаров для сбора воды.
Конденсаторы элементные состоят из нескольких кожухотрубных элементов с малым числом труб. В новых установках ввиду большой металлоемкости их не применяют.
Рис. 38. Конденсатор аммиачный оросительный:
1 — ниппель для присоединения к воздухоотделителю, 2 — кран для спуска воздуха, 3 — водораспределительный бак, 4 — конденсатор, 5 — воздухоотделитель, 6 — ресивер, 7 — вентиль к регулирующей станции, 8 — вентиль к маслоотделителю
Конденсаторы аммиачные оросительные (рис. 38). В них охлаждение происходит и за счет нагрева протекающей воды, и за счет ее частичного испарения. Однако они громоздки и сложны в эксплуатации. В настоящее время выпускаются модернизированные оросительные конденсаторы МКО, снабженные воздухоотделителем.
Конденсаторы испарительные. Хладагент конденсируется в змеевиках, помещенных в кожухе и орошаемых водой. Тепло конденсации отводится воздухом, уносящим водяной пар. Эти конденсаторы целесообразно применять при недостатке воды.
Если на конденсаторы подается, как правило, оборотная вода, то на переохладители подают непосредственно речную или грунтовую воду. Чем холоднее будет аммиак на входе в испаритель, тем сильнее окажется его охлаждающее действие при испарении. В двухступенчатых установках переохлаждение хладагента осуществляется в промежуточных сосудах.
Теплообменники (рис. 39) используют во фреоновых холодильных машинах для переохлаждения жидкого фреона перед регулирующим вентилем. Одновременно с переохлаждением жидкости в них. Происходит осушение и перегрев паров фреона, что повышает безопасность работы компрессора. Применение теплообменников повышает холодильный коэффициент фреоновых установок.
Рис. 39. Теплообменник фреоновый
Переохладитель в холодильных машинах
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАУКИ О ХОЛОДЕ И ТЕХНИКИ ЕГ О ПОЛУЧЕНИЯ
ния компрессора должна возрасти до значения
отсюда можно сделать вывод, что потребляемая
мощность возрастет примерно на столько же
К этому нужно добавить, что температура
всасывания возрастет и, следовательно, возрастет
температура нагнетания, а это скажется на
работоспособности компрессора. Действительно,
мы видели, что если имеется переохладитель, то
температура всасывания равна 0°С и температура
нагнетания равна 68°С (соответственно точки 7 и
теплообменником температура всасывания 8,4°С
нагнетания примерно 78°С (за неимением
вычисленного значения просто считывается в
точке 2′ на рис. 1.3.6-69). На самом деле
температуры нагнетания будут еще выше, так
как нужно учитывать индикаторные и ме-
ханические коэффициенты полезного действия.
С другой стороны, нельзя упускать из виду, что
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Переохладитель
Переохладители собирают аналогичным способом. Эти аппараты состоят из горизонтальных двухтрубных элементов, которые монтируют таким образом, чтобы у их патрубков оси фланцев и болтовых отверстий были соосны, а уплотнительные поверхности строго параллельны. [1]
Переохладитель подбирают по суммарному тепловому потоку для всех машин, включенных в схему. [2]
Переохладители служат для понижения температуры сжиженного холодильного агента на его пути к регулирующему вентилю. [4]
Переохладитель поставляют на площадку в собранном виде. Трубы переохладителя прижаты хомутами к металлоконструкциям каркаса, который опирается на фундамент. При монтаже проверяют горизонтальность установки при помощи уровня, а вертикальность при помощи отвеса. Отклонения должны быть в пределах 0 5 мм на 1 м длины. [5]
Переохладители применяются для охлаждения жидкого холодильного агента ниже температуры конденсации. Конструктивно они выполнены в виде противоточных аппаратов из двойных труб. В отличие от противоточного двухтрубного конденсатора в переохладителе трубы устанавливаются горизонтально. [10]
Переохладители служат для переохлаждения холодной водой жидкого холодильного агента после конденсации. В регенеративном теплообменнике осуществляется перегрев паров агента перед компрессором за счет переохлаждения жидкого агента, выходящего из переохладителя или конденсатора К. В многоступенчатых холодильных машинах поверхностные водяные охладители используются для охлаждения паров хладагента между ступенями компрессора. [13]
Переохладитель устанавливается после оросительного или кожухо-трубного конденсатора. Размерный ряд таких аппаратов приведен в табл. 5 приложения. [15]
Применение теплообменников в холодильных установках
Теплообменные аппараты призваны осуществить передачу тепловой энергии между потоками жидких или газообразных сред, имеющих разные исходные температуры путем теплопередачи. Она включает теплоотдачу от среды к поверхности стенки, передачу теплоты через стенку теплопроводностью и теплоотдачу от поверхности стенки к среде.
К теплообменным аппаратам холодильных установок относятся конденсаторы, испарители, маслоохладители, переохладители, регенераторы тепла.
Испарители – это теплообменники, в которых тепло передается от охлаждаемой среды к охлаждающей среде, циркулирующей в холодильном контуре. Охлаждаемая среда может быть газообразной, например, воздух в холодильной камере, или жидкой, например, молоко в цистерне. Охлаждающая среда – это всегда жидкость, которая может быть:
Существуют еще эвтектические испарители, которые используются для некоторых типов холодильников на транспорте. Испарители заполняют эвтектикой, она охлаждается в течение ночи и холод сохраняется на весь следующий день.
Переохладители снижают температуру газообразного хладагента от температуры, которую он имеет на выходе из компрессора, до температуры конденсации. Следовательно, перенос тепла осуществляется от хладагента к охлаждающей среде, в качестве которой чаще всего используется вода.
Конденсаторы изымают то количество тепла, которое было получено хладагентом в испарителе от охлаждаемой среды, а также теплового эквивалента работы компрессора. Обмен теплом осуществляется между хладагентом и охлаждающей средой, которая может быть жидкой или газообразной. Температура парообразования остается постоянной в процессе испарения, тогда как температура охлаждаемой среды изменяется.
Градирни – теплообменники, обеспечивающие охлаждение воды, циркулирующей в замкнутом контуре в конденсаторе. Обмен теплом осуществляется между охлаждаемой водой и охлаждающим воздухом.
Маслоохладители – имеют отношение в основном к холодильным установкам, оснащенным винтовым компрессором. Располагаются на участке контура, где масло после маслоотделителя поступает в компрессор. Задача маслоохладителя – снизить температуру масла, которое отдает все свое тепло охлаждающей воде или даже хладагенту. Следовательно, существуют теплообменники типа масло/вода или масло/хладагент.
Регенераторы тепла отбирают тепло, содержащееся, например, в выбрасываемой наружу теплой среде, чтобы вновь его использовать, передавая холодной среде, которую нужно нагреть.
В холодильных установках применяются теплообменники следующих типов: кожухотрубные, пластинчатые разборные, пластинчатые паяные и пластинчатые сварные. Устройства должны сохранять герметичность при воздействии химически агрессивных веществ, высоких, низких температур и высокого давления.
Цикл с переохлаждением холодильного агента
Большинство современных установок для увеличения e работает с переохлаждением холодильного агента (рис. 3.3). Переохлаждение заключается в том, что образующаяся при конденсации холодильного агента жидкость охлаждается без изменения давления на несколько градусов ниже температуры, соответствующей давлению насыщенных паров в конденсаторе.
II – конденсатор; III – переохладитель; IV – дроссельный вентиль; V – испаритель
В S, T-диаграмме процесс переохлаждения изображается линией 3-4 (рис. 3.3), практически совпадающей с левой пограничной кривой, так как для большинства холодильных агентов изобары жидкого состояния вещества совпадают с левой пограничной кривой. Конечная температура холодильного агента при переохлаждении (в точке 4) называется температурой переохлаждения и обозначается буквой tп. С этой температурой холодильный агент поступает к дроссельному вентилю.
В дроссельном вентиле процесс дросселирования при работе с переохлаждением протекает по изоэнтальпе 4-5, соответствующей меньшему значению энтальпии, чем в цикле без переохлаждения. Точка 5, соответствующая состоянию холодильного агента в конце процесса дросселирования, расположена на изобаре кипения значительно ближе к кривой жидкости (х = 0), чем точка 6. В связи с этим процесс кипения в испарителе изображается отрезком 5-1, благодаря чему холодопроизводительность каждого килограмма холодильного агента возрастает на величину Dq0. Затрачиваемая же в компрессоре работа сжатия l остается без изменения и графически изображается, как и в цикле без переохлаждения. Таким образом, переохлаждение холодильного агента вызывает увеличение холодопроизводительности машины без увеличения затраты работы в компрессоре, т.е. повышение холодильного коэффициента.
Практически переохлаждение производится до температуры на 3–5 0 С ниже температуры конденсации. Достигается это в конденсаторе или в отдельном аппарате – переохладителе, который располагают между конденсатором и дроссельным вентилем.
Во фреоновых холодильных машинах переохлаждение осуществляется обычно в специальных теплообменниках, охлаждающей средой в которых служат пары холодильного агента, отсасываемые из испарителя компрессором.