Испаритель водоохлаждающей машины

Таким образом, необходимо чтобы теплый воздух поступал со стороны выхода пара хладагента, для оптимизации величины перегрева пара (рис.82.1). Также можно сказать, что данный процесс теплообмена организован по схеме противотока, что делает процесс максимально эффективным.

Рассмотрим обычный испаритель (рис.82.2), который используется для охлаждения воды. Его еще называют коаксиальным испарителем. Жидкий хладагент в нем проходит по центральной трубе и выкипает аналогично тому, как это происходит в испарителе для охлаждения воздуха.

Охлажденная вода циркулирует между двумя трубами. Теперь определим, через какой фланец вода входит в испаритель (рис.82.2). Кипение хладагента происходит в центральной трубе, но циркуляция воды происходит между двумя трубами и осуществляется в одном направлении.

Получается, что для испарителя водоохлаждающей машины необходимо решить ту же задачу, что и для испарителя воздухоохладителя: оптимизировать зону перегрева и обеспечить теплообмен по принципу противотока.

Проанализировав все вышесказанное, мы видим, что вода должна входит в испаритель туда, откуда выходит хладагент – фланец 2. Движение воды происходит навстречу хладагенту, тем самым обеспечивая максимальную холодопроизводительность испарителя.

На примере рис.82.3 мы видим верное направление движения воды. Но если понадобится слишком высокая холодопроизводительность, то расход ледяной воды, соответственно, увеличится, в связи с чем применение коаксикальных испарителей будет нецелесообразным, поскольку их длина казалась бы огромной.

В данном случае необходимо применять кожухотрубные испарители, также как это делается для конденсаторов (рис.82.4). В них циркуляция воды происходит внутри труб, а хладагент конденсируется в межтрубном пространстве. Но в кожухотрубных испарителях средней и малой мощности внутри труб циркулирует кипящий хладагент. Для улучшения теплообмена в них устанавливают систему продольных и поперечных перегородок (рис.82.5). Они стимулируют хладагент вместе с водой менять направление движения. Трубы, объединенные в один пакет, называют проходом. На рис.82.5 изображено три прохода.

Выходящий из ТРВ хладагент направляется в трубы первого прохода. В испарителе выкипает хладагент, что приводит к образованию все большего и большего количества паров. Скорость хладагента по трубам возрастает не слишком быстро и количество труб по мере приближения к всасывающему коллектору увеличивается.

Направление потока задается перегородками. Вода обтекает трубы перпендикулярно их осям согласно рис.82.6. Если открыть оболочку кожухотрубного испарителя, мы увидим большое количество труб и небольшое пространство между ними для прохода воды. Так в одном испарителе может насчитываться порядка 200 труб, плотно прилегающих друг к другу. Благодаря этому испаритель принимает компактный размер, но теряет стойкость к замерзанию воды.

Основным условием для нормальной работы испарителя водоохлаждающей машины является поддержание необходимого в нем расхода воды. Его снижение приводит к образованию застойных зон, в которых трубы недостаточно омываются водой и больше всего подвержены замерзанию.

В данных испарителях установку термобаллона ТРВ производят на выходе из испарителя – трубопроводе, через который проходит всасываемый пар. Для поддержания необходимой величины перегрев пара хладагента на выходе из испарителя и обеспечения нормальной работы ТРВ, необходимо, чтобы теплая вода направлялась в испаритель со стороны выхода паров хладагента. Обеспечиваемый теплообмен по принципу противотока создаст лучшие условия для работы холодильной машины.

Для повышения коэффициента теплообмена между хладагентом и водой необходимо трубки испарителя оснастить турбулизаторами потока (рис.82.7) или создать искусственную шероховатость на их внутренней поверхности. Но наличие такой шероховатости осложняет возврат масла из испарителя при работе компрессора с пониженной холодопроизводительностью.