2.2.Кожухозмеевиковые конденсаторы
В небольших фреоновых холодильных
машинах с конденсаторами водяного охлаждения
применяют кожухозмеевиковые конденсаторы
(рис.3). Они представляют собой несколько
видоизмененную конструкцию кожухотрубных
конденсаторов. В них ставят только одну
трубную решетку и делают ее съемной. С
кожухом решетка соединяется помощью
фланца, приваренного к его торцовой стороне.
К другой торцовой стороне кожуха приваривают
глухое сферическое днище.
Одни концы труб развальцовывают
в отверстиях трубной решетки, а другие
концы труб соединяют попарно калачами.
Таким образом, создается своеобразный
змеевик - кожухозмеевиковые конденсаторы.
Трубную решетку закрывают чугунной крышкой
на резиновой прокладке. На внутренней
ее стороне расположены перегородки, с
помощью которых обеспечивается многоходовость
воды по трубам конденсатора.
Рис.3. Кожухозмеевиковый конденсатор
КТР-3:
1 — корпус, 2 — трубная
решетка, 3 — крышка, 4 — прокладка,
5 — сборник жидкости, 6 — запорный
жидкостной вентиль, 7 — плавкая
пробка, 8 — теплообменные трубки,
9 — ребра.
Кожухозмеевиковые конденсаторы
выпускают с различной теплопередающей
поверхностью - от 2 до 4,3 м2. Широко применяются
конденсаторы КТР-3 и КТР-4, имеющие теплопередающую
поверхность, равную соответственно 3
и 4 м.
2.3.Оросительные конденсаторы
Оросительные конденсаторы
представляют собой открытые плоские
трубчатые змеевики с горизонтальным
расположением труб. Внутри труб проходит
холодильный агент, снаружи они орошаются
водой. С наружной теплообменной поверхности
оросительных конденсаторов происходит
частичное испарение воды. На это расходуется
значительное количество тепла, которое
отнимается у холодильного агента.
Охлаждение рециркуляционной
воды обусловливается тепло-и массообменом
между водой и воздухом, обдувающим конденсатор.
Для лучшего охлаждения рециркуляционной
воды оросительные конденсаторы устанавливают
на открытых местах, хорошо продуваемых
воздухом. Например, на крышах зданий,
специальных эстакадах и т.д. От прямого
действия лучей солнца сверху они защищены
навесом, а с боков - решетчатыми стенками
типа жалюзи.
Оросительные конденсаторы
имеют ряд преимуществ: расход свежей
охлаждающей воды не большой, так как охлаждение
осуществляется в основном рециркуляционной
водой; не требуют площади внутри помещений;
удобны для осмотра и очистки, следовательно,
для них можно использовать воду из естественных
водоемов без специальной очистки.
В настоящее время применяют
один тип открытых конденсаторов - оросительные
с промежуточным отводом жидкого холодильного
агента (рис.4).
Рис.4.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.
Используют его в холодильных
установках большой холодопроизводительности.
Состоит этот конденсатор из нескольких
секций, представляющих собой плоские
змеевики, сваренные из труб диаметром
57×3,5 мм. Секции устанавливают на общем
поддоне и включают параллельно как в
аммиачную линию, так и в линию подачи
воды. В парообразном состоянии аммиак
поступает в секции снизу через общий
распределительный коллектор. По мере
перехода в жидкое состояние он удаляется
из труб через промежуточные отводы в
общий стояк, а из него сливается в ресивер.
Вода поступает на конденсатор сверху.
Для того, чтобы она равномерно распределялась,
над каждой секцией имеется водораспределительный
желоб с зубчатыми кромками. Отдельные
желоба соединены с общим водораспределительным
баком. Вода стекает с конденсатора, попадает
в поддон, часть ее отводится через переливную
трубу в канализацию, а часть циркуляционным
насосом подается снова в водораспределительный
бак. В этот же бак, только по другому трубопроводу,
добавляют свежую воду.
Для лучшего охлаждения рециркуляционной
воды над секциями конденсатора устанавливают
деревянные градирни. В этих случаях рециркуляционная
вода из поддона подается сначала на градирню,
где вследствие испарения охлаждается,
а затем поступает на конденсатор. Благодаря
такому охлаждению воды значительно сокращается
ее расход.
Условия теплопередачи в приведенных
оросительных конденсаторах хорошие.
Поскольку жидкий аммиак собирается только
в нижней трубе, а из остальных по мере
накопления удаляется через промежуточные
отводы в ресивер, то теплопередающая
поверхность почти целиком используется
для процесса конденсации. В первой нижней
трубе секции пары аммиака, соприкасаясь
с жидким аммиаком, переходят из перегретого
состояния в насыщенное. Температура пара
при этом понижаётся, вследствие чего
значительная часть масла, попавшего в
конденсатор, отделяется в первой трубе,
откуда по мере накопления отводится в
маслосборник.
2.4.Испарительные конденсаторы
По устройству и принципу действия
эти конденсаторы (рис.5) во многом похожи
на оросительные, но главным их преимуществом
является меньший расход воды, по сравнению
с оросительными. В испарительных конденсаторах
вода только смачивает поверхность змеевиков.
Воздух подается специальными вентиляторами
принудительно.
Змеевики конденсатора спрятаны
в кожух, через который продувается воздух.
Кожух необходим для предохранения от
разбрызгивания орошающей воды, а его
нижняя часть служит водяным баком. Отсюда
вода забирается насосом и подается к
форсункам, направляющим ее на змеевики
конденсатора. Вместо форсунок нередко
применяют другие орошающие устройства,
например трубы с отверстиями.
Со змеевиков вода стекает обратно
в водяной бак. Некоторое ее количество
испаряется на змеевиках и уносится воздухом
наружу. В кожухе несколько выше орошающего
устройства, для уменьшения уноса воды,
ставят водоотделитель. Убыль воды восполняют
добавлением водопроводной воды в водяной
бак.
Суммарный расход свежей воды
(на испарение и унос) в испарительных
конденсаторах составляет не более 10%
расхода ее в закрытых (кожухотрубных
и других) конденсаторах. Расход энергии
на привод насоса и вентилятора небольшой
- 0,02-0,03 кВт на 1,0 кВт тепловой нагрузки
конденсатора.
Испарительные конденсаторы
компактны, пригодны к установке в закрытых
помещениях.
Рис.5. Схема испарительного
конденсатора:1- вентилятор, 2 – водоотделитель,
3 – форсунки, 4 – змеевик конденсатора,
5 – водяной бак, 6 – насос.
Глава 3. Конденсаторы с воздушным
охлаждением
В малых машинах использовать
конденсаторы с водяным охлаждением нецелесообразно,
так как подвод и отвод воды увеличивает
стоимость монтажных работ и усложняет
обслуживание машины, а стоимость расходуемой
воды удорожает эксплуатацию.
Поэтому в установках холодопроизводительностью
до 10,0 кВт применяют конденсаторы с воздушным
охлаждением. Воздух подается принудительно
с помощью вентиляторов или под действием
гравитационных сил осуществляется его
свободное конвективное движение. С помощью
свободной гравитационной конвенции воздуха
охлаждаются конденсаторы машин бытовых
холодильников.
Основным достоинством таких конденсаторов
является отсутствие шума в работе. Коэффициент
теплопередачи конденсаторов не превышает
4-6 Вт/(м2 • К).
3.1. Конденсаторы
с принудительным движением воздуха
Конденсаторы с принудительным
движением охлаждающего воздуха аналогичны
друг другу и максимально унифицированы.
По своему устройству они представляют
ряд (от 2 до 6) плоских вертикальных змеевиков-секций
из медных или стальных труб с насаженными
на них ребрами, которые выполняют из тонких
стальных или алюминиевых листов. Коэффициент
оребрения труб в этих аппаратах от 8 до
10. Внутри змеевиков сверху вниз проходит
конденсирующийся холодильный агент,
а снаружи их обдувают воздухом один или
два вентилятора. Холодильный агент проходит
по секциям параллельно, для этого они
объединены вверху и внизу коллекторами.
Примером такой конструкции
может служить фреоновый конденсатор
с воздушным охлаждением марки 2Ф-12 (рис.6).
Состоит он из пяти плоских вертикальных
змеевиков-секций, изготовленных из медных
труб диаметром 12×1 мм. На трубы насажены
стальные ребра в виде полос толщиной
0,5 мм в шагом 4 мм. Каждое ребро охватывает
трубы всех пяти секций. Общая теплопередающая
поверхность ребер конденсатора составляет
9,3 м2.
Отдельные горизонтальные трубы
секции образуют змеевики посредством
калачей (двойных колен), согнутых из труб
диаметром 10×1 мм. Их вводят на 10,5 мм внутрь
труб и пропаивают. Концы труб секций присоединяют
к коллекторам: верхних к газовому, а нижних
к жидкостному. Газовый коллектор соединяют
с нагнетательным вентилем компрессора,
а жидкостный - с ресивером.
Рис.6. Фреоновый конденсатор
с воздушным охлаждением:
1 - теплообменные трубы; 2
– ребра; 3 - паровой коллектор; 4
– кожух; 5 - диффузор вентилятора; 6 - жидкостной
коллектор.
В собранном виде конденсатор
подвергают окраске и заключают в кожух
из листовой стали. Кожух является одновременно
каркасом, при помощи которого конденсатор
крепится к раме агрегата. Спереди конденсатор
закрыт листом с круглым вырезом и отбортованными
краями, к которым приваривается кольцо,
выполняющее роль диффузора - устройства
для направления потока воздуха, обдувающего
теплопередающие трубы конденсатора.
Внутри диффузора расположены лопасти
вентилятора, который просасывает воздух
через конденсатор.
Конденсаторы с воздушным охлаждением
снабжают ресиверами для сбора конденсата,
стекающего из теплопередающих труб. Ресивер
- горизонтально расположенный сосуд,
изготовленный из стальной бесшовной
трубы с приваренными к ней донышками.
Ресивер снабжен штуцером и запорным угловым
вентилем. С помощью штуцера он присоединяется
к конденсатору. Угловой вентиль соединяет
его с жидкостной заборной трубой. Монтируют
ресивер под чугунной рамой агрегата или
под конденсатором. В агрегате ФАК-0,7 конденсатор
расположен непосредственно на ресивере
и крепится к нему с помощью болтов.
3.2. Конденсаторы
с конвективным движением воздуха
В домашних холодильниках применяют
конденсаторы щитового типа с конвективным
движением воздух (рис.7). Конденсатор агрегатов
ДХ-2, ДХ-2М и ДХ-3 представляет собой металлический
щит, к которому припаян змеевик из медной
трубы диаметром 5×1 мм и длиной 9 или 11
м в зависимости от марки агрегата. В агрегатах
ДХ-ЗМ и КХ-240 используют алюминиевый конденсатор
прокатно-сварного типа с внутренним каналом,
образующим змеевик.
Рис.7. Конденсаторы бытовых холодильников:
1 - проволочно-трубный,2 - листотрубный
щитовой, 3 - листотрубныйпрокатносварной
Глава 4. Методы интенсификации
теплообмена в конденсаторах
Конденсатор — это основной теплообменный
аппарат холодильной установки, в котором
охлаждаются и конденсируются пары холодильного
агента за счет нагревания теплоносителя
- охлаждающей воды или воздуха.
На интенсивность теплообмена в конденсаторе
холодильной машины влияют следующие
факторы:
- скорость удаления жидкостной пленки
с теплообменной поверхности, создающей
дополнительное термическое сопротивление;
- скорость движение пара;
- примеси неконденсирующихся газов;
- наличие отложений на теплообменной
поверхности: со стороны холодильного
агента - масло; со стороны воды — водный
камень, ржавчина; со стороны воздуха -
слой пыли, краска;
- скорость движения теплоносителя.
В настоящее время малые холодильные
машины с конденсаторами, охлаждаемыми
воздухом (воздушными конденсаторами),
являются одними из наиболее массовых
видов холодильных машин, выпускаемых
российскими и иностранными производителями
и находящиеся в эксплуатации.
Воздушные конденсаторы с естественной
конвекцией применяют в малых компрессионных
холодильных машинах, широко используемых
на предприятиях торговли и общественного
питания и в быту. Конденсаторы с вынужденной
конвекцией - в малых компрессионных холодильных
машинах средней холодопроизводительности,
которые применяются на предприятиях
пищевой промышленности, в системах кондиционирования
воздуха, на автомобильном и железнодорожном
транспорте.
В последние годы в связи с острым дефицитом
воды, особенно в городских условиях, а
также ее высокой стоимостью для предприятий,
к охлаждению конденсаторов при помощи
воздуха переходят в холодильных машинах
с производительностью примерно до 100
кВт.