Испарители

В холодильной технике теплообменные аппараты, используемые для охлаждения жидких хладоносителей и жидких технологических продуктов, называют испарителями, а аппараты для охлаждения воздуха — батареями и воздухоохладителями.

В зависимости от условий циркуляции охлаждаемой жидкости испарители могут быть закрытого или открытого типов. Испарителями закрытого типа называют испарители с закрытой системой циркуляции охлаждаемой жидкости, прокачиваемой насосом. К ним относятся кожухотрубные и кожухозмеевиковые испарители. Испарителями открытого типа называют испарители с открытым уровнем охлаждаемой жидкости, циркуляция которой создается мешалкой. К ним относятся вертикально-трубные и панельные испарители.

По характеру заполнения хладагентом испарители разделяют на затопленные и незатопленные. К последним относятся оросительный, кожухотрубный с кипением в трубах, а также змеевиковый испарители с верхней подачей жидкости.

Испарители также разделяют на группы в зависимости от того, на какой поверхности кипит хладагент: в межтрубном пространстве (кожухотрубные затопленные и оросительные) или внутри труб и каналов (кожухотрубные с кипением в трубах, вертикально-трубные и панельные). Последнее разделение важно с точки зрения выбора модели для расчета теплоотдачи кипящей жидкости.

По характеру движения хладагента различают испарители с естественной и вынужденной циркуляцией. Отечественная промышленность выпускает аммиачные кожухотрубные испарители с горизонтальными трубами (ИТГ) с площадью теплопередающей поверхности от 67 до 800 м2, работающие на аммиаке, и фреоновые типа ИТР с площадью поверхности от 12 до 1800 м2. Тип конструкций аммиачных и фреоновых испарителей одинаков. Основное их отличие состоит в материале и характере поверхности теплообмена

В отечественных испарителях принято четное число ходов, что обеспечивает расположение рассольных подводящего и отводящего трубопроводов для хладоносителя на одной стороне аппарата. Число ходов по хладоносителю составляет от 4 до 12. Выбирают его таким образом, чтобы обеспечить достаточно высокую скорость движения рассола. Хладсдоситель подводят к нижнему штуцеру и отводят от верхнего.

Парожидкостную смесь от регулирующего вентиля подводят в испаритель снизу в межтрубное пространство. В аппараты с большой поверхностью парожидкостная смесь поступает от общего коллектора в нескольких точках по длине испарителя.

Конструкционные отличия фреоновых испарителей от аммиачных зависят от теплофизических свойств хладагента. При малых (перепадах температур, при которых обычно работают испарители холодильных машин, коэффициенты теплоотдачи со стороны кипящих фреонов оказываются ниже коэффициентов теплоотдачи со стороны хладоносителя. Для снижения термического сопротивления со стороны кипящего фреона на трубах делают накатные ребра малой высотой (1,45—1,6 мм) с малым шагом (коэффициент оребрения 3,5—3,8).

Испарители с вертикальными трубами обладают рядом положительных свойств, в частности, при намораживании льда на поверхности труб не происходит разрушений, что важно при охлаждении воды в аккумуляторах. Недостатком этих аппаратов является большая металлоемкость и сложность сварочных работ.

Разновидностью испарителей с вертикальными трубами является панельный испаритель, состоящий из прямоугольного металлического или железобетонного бака, в который помещены испарительные секции панельного типа и мешалка, создающая циркуляцию хладоносителя. Использование панельных испарителей позволяет уменьшить массу на 25—30% (по сравнению с трубчатыми аппаратами), в 5—6 раз снизить расход бесшовных труб, стоимость которых почти втрое выше стоимости листового материала, уменьшить вместимость аппарата по хладагенту.

Наиболее эффективны испарители с трубами, имеющими одновременно внутреннее и наружное оребрение. При проектировании аппаратов с большой плотностью теплового потока необходимо обеспечивать интенсификацию теплообмена со стороны фреонов различными методами (использование насадок, турбувизирующих поток, оребрение, режимный метод интенсификации, переход к насосной подаче хладагента), уменьшающими термическое сопротивление со стороны хладагента.

Конкретный выбор типа аппарата зависит от относительной значимости отдельных факторов и назначения аппарата: стоимости изготовления аппарата (капитальные затраты), эксплуатационных расходов (особенно расходов на прокачку теплоносителя), возможности очистки аппарата, склонности к коррозии, разности рабочих давлений сред, опасностей, связанных с утечкой хладоносителя, рабочего диапазона температур, возможности возникновения вибрации труб, и появления усталостных повреждений.