Применение теплообменников в больших супермаркетах

Данная установка имеет следующие характеристики:

• Весь аммиачный цикл совершается в машинном отделении. Это означает, что аммиак отсутствует в помещениях, где находятся посетители супермаркета и персонал, не связанный с обслуживанием холодильной машины.
• Аммиачный испаритель охлаждает рассол, который поступает в различные воздухоохладители (ВО). В данном случае испаритель представляет собой два полусварных ПТО, подсоединенных по схеме термосифона к общему парожид-костному сепаратору.
• Контур «испаритель — рассольный танк» отделен от контура «рассольный танк — ВО». В каждом контуре есть свой насос. Однако рассол из обоих контуров смешивается в танке. Такая конструкция позволяет независимо управлять испарителем и ВО.
• Температура рассола на входе всех ВО одинакова и равна −8°С. Но температура в обратном трубопроводе, −4°С, это результат смешивания рассола разной температуры, выходящего из разных воздухоохладителей.
• На рисунке показан один рассольный контур, обслуживающий несколько ВО. Если температура воздуха в разных холодильных камерах сильно отличается, то необходимо использовать несколько рассольных контуров (т.е. несколько испарителей).
• Аналогично, аммиачный конденсатор охлаждается оборотной водой, которая, в свою очередь, остывает в охладителе жидкости, расположенном на крыше здания. В нашем примере конденсатором служит полусварной теплообменник с отдельной секцией утилизации тепла. Подробнее он обсуждается ниже.
• Вместо охладителя жидкости может применяться градирня, а также одноконтурная либо двухконтурная водяная система охлаждения холодоносителя.

Для получения низкотемпературного холода возможно использование рассола, но такой вариант тем менее эффективен, чем ниже требуемая температура. В нашем примере для создания в холодильной камере низкой температуры применяется каскадная схема. В качестве второй ступени используется холодильная машина с хладагентом R404a, причем конденсатор охлаждается испаряющимся аммиаком основной системы. Таким испарителем-конденсатором может служить небольшой полусварной, или, как в обсуждаемом примере, никелевый паяный теплообменник.

• Если низкотемпературная камера находится далеко от машинного отделения, линии с хладагентом R404a могут оказаться слишком длинными. Было бы лучше поместить холодильную установку вблизи холодильной камеры и охлаждать конденсатор рассолом, поступающим из основной системы. Альтернативой этому является использование тепловых труб с углекислым газом в качестве теплоносителя (холо-доносителя). Конденсатором в этом случае может служить медный паяный ПТО.
• Сжатие от температуры испарения −12°С до температуры конденсации 45°С характеризуется низким холодильным коэффициентом. Экономически оправданный коэффициент получился бы при сжатии аммиака до температуры около 160°С. Однако при столь высокой температуре происходит разложение масла и заклинивание компрессора.
• Поэтому установка имеет два последовательно соединенных компрессора (или двухступенчатый компрессор с промежуточным входом хладагента) и экономайзер (см. рис. 3). В нашем примере в качестве экономайзера применяется никелевый паяный теплообменник. Он выполняет двойную функцию: увеличение холодильного коэффициента и уменьшение температуры нагнетания аммиака до более приемлемых 96°С.
• Температура нагнетания аммиака, 96°С, достаточно высока, чтобы использовать это тепло для нагрева воды. В ПТО можно легко нагреть воду до 80-85°С. Поэтому конденсатор оснащается секцией, охлаждающей перегретый пар и одновременно нагревающей воду. От 20 до 25% энергии может быть утилизировано для получения горячей воды.
• Отделитель жидкости состоит из двух частей. Парожидкос-тным сепаратором является, в сущности, горизонтальная часть аппарата.

• Поверхность жидкости в сепараторе постоянно колеблется. Чтобы стабилизировать положение поплавка, который управляет регулирующим вентилем, поплавок и вентиль помещают в отдельный сосуд сепаратора, сообщающийся с основным сосудом.
• Такие сепараторы с вентилями выпускаются как единый агрегат. Некоторые специально предназначены для установки на выходе полусварного пластинчатого теплообменника.
• Масло не растворяется в аммиаке и тяжелее его. Масло из компрессоров собирается в нижней части каждого термосифонного контура. Оттуда масло стекает через клапаны A по сливным трубам в бак с маслом.

Если температура окружающего воздуха недостаточно высока для испарения аммиака в баке для масла, то для улучшения испарения можно установить электрический нагреватель или змеевик с конденсатом. Для перекачивания масла можно вместо аммиака ВД использовать насос.

Абсорбционный бромистолитиевый чиллер

Нижний предел температуры устанавливается с учетом опасности замерзания воды и кристаллизации бромида лития. В такой системе нельзя охлаждать воздух непосредственно в испарителе или использовать воздушное охлаждение для конденсации водяных паров. Это потребовало бы слишком большого объемного расхода водяного пара и воздуха. Поэтому данные системы не применяются в небольших бытовых кондиционерах и тепловых насосах. Их используют в основном в качестве чиллеров средней производительности.

Бромистолитиевая система

Чистый раствор бромида лития это агрессивная среда. Его необходимо пассивировать раствором молибдата или хромата, а рН раствора нужно поддерживать по возможности высоким. Содержание кислорода и хлора должно быть как можно более низким. В связи с коррозионным действием LiBr необходимо проверить применимость конкретной конструкции теплообменника из меди и нержавеющей стали, прежде чем приступать к эксплуатации.

В таком теплообменнике возможна точечная и щелевая коррозия и коррозия под напряжением. Эти виды коррозии тесно взаимосвязаны. Стойкость к коррозии зависит не только от используемых материалов, но и от конструкции и исполнения аппарата. Применяемые в ППТО пластины из нержавеющей стали — гладкие, почти полированные, что снижает опасность точечной коррозии. Медь эффективно заполняет все щели, что ограничивает опасность щелевой коррозии. Пайка эффективно снимает напряжения и тем самым устраняет коррозию под напряжением, по крайней мере, обусловленную остаточным напряжением.

Наконец, для улучшения смачивания поверхности и, соответственно, увеличения эффективной площади теплопередачи в смесь вводится поверхностно-активный компонент (детергент). Это может быть октиловый спирт или что-нибудь подобное. Интересно, что гидроксид лития, который используется для повышения рН, является более эффективным абсорбентом, чем LiBr, но не применяется в этом качестве частично из-за наличия устоявшейся традиционной технологии, а частично из-за его еще более выраженных коррозионных свойств.

Генератор

Переохладитель-перегреватель

Кроме того, дополнительный нагрев паров аммиака помогает выпарить из них остатки воды. Присутствие воды значительно увеличивает точку росы.