Воздушные конденсаторы
Воздушный конденсатор представляет собой пучок оребренных труб, омываемых воздухом при его естественной или вынужденной циркуляции. Воздух отводит тепло конденсации хладагента в окружающую среду. Конденсаторы с воздушным охлаждением применяют для бытовых холодильников, кондиционеров и промышленных холодильных установок. Конденсаторами воздушного охлаждения можно укомплектовать компрессионные холодильные машины, использующие поршневые, ротационные, винтовые компрессоры и турбокомпрессоры, а также абсорбционные и резорбционные холодильные машины. В зависимости от хладагента конденсаторы подразделяются на:
- аммиачные;
- пропановые;
- фреоновые;
по величине теплового потока, отводимого в процессе конденсации: - на мелкие (до 60 кВт);
- средние (до 1 МВт);
- крупные (3 МВт и более), которые могут состоять из двух секций: секции снятия перегрева и секции конденсации;
по конструкции они могут быть с естественной и с вынужденной циркуляцией воздуха; по типу поверхности теплообмена — листотрубные, трубчатые с оребрением, трубчатые с пластинчатым оребрением, в виде змеевика.
Воздушный конденсатор в чиллере
Конденсатор чиллера — теплообменник, в котором происходит фазовый переход хладагента из парообразного в жидкое состояние при высоком давлении за счет передачи теплоты охлаждающей среде. Конденсаторы могут быть с воздушным или водяным охлаждением. В связи с большим различием коэффициентов теплообмена газов и жидкостей применяют различную конструкцию конденсаторов с воздушным и водяным охлаждением.
В конденсаторах с воздушным охлаждением теплота конденсации передается нагреваемому воздуху. В качестве теплообменников используются поверхностные воздухоохладители, которые состоят из медных трубных змеевиков, на которые нанесены гофрированные пластины из алюминия в качестве оребрения со стороны воздуха. Медные трубки расположены в шахматном порядке. В трубках при охлаждении движущимся воздухом происходит конденсация хладагента. С целью уменьшения габаритов аппарата, наружная поверхность оребренных трубок омывается потоком воздуха с высокой скоростью, которая обеспечивается работой вентилятора.
Используются осевые вентиляторы с литым алюминиевым рабочим колесом в виде крыльчатки, приводимые в действие трехфазным электродвигателем с внешним ротором, степенью защиты IP65.
В блоках для установки внутри здания используются центробежные вентиляторы с двухсторонним всасыванием воздуха, статически и динамически сбалансированные. Вентиляторы приводят в движение трехфазные электродвигатели через ременную передачу с системой регулирования натяжения ремней.
В качестве конденсаторов с водяным охлаждением используются: - неразборные пластинчатые теплообменники жидкость-жидкость из нержавеющей стали;
- кожухотрубные теплообменники прямого расширения.
Устройство кожухотрубных конденсаторов аналогично устройству кожухотрубных испарителей прямого расширения. Отличие состоит в том, что внутри медных трубок движется вода, а хладагент конденсируется на наружной стороне труб в межтрубном пространстве кожуха. Пар хладагента поступает в кожух сверху, сконденсировавшийся хладагент удаляется снизу. Движение воды следует обеспечить снизу вверх для обеспечения противоточного движения теплообменивающихся сред. Кожух и трубные решетки выполняют из стали, трубы применяют медные для обычного исполнения, для специального исполнения, когда в качестве охлаждающей среды или источника низкопотенциальной теплоты используется морская вода, трубки выполняют из медноникелевого сплава, трубные доски — из нержавеющей стали. Листотрубные конденсаторы по конструкции аналогичны прокатно-сварным испарителям, применяемым в бытовых холодильниках. Из конденсаторов воздушного охлаждения для малых холодильных машин наиболее распространен трубчатый тип аппаратов со сплошным пластинчатым оребрением. Обычно на практике трубы медные и имеют алюминиевое оребрение. Такими конденсаторами комплектуют кондиционеры. Скорость воздуха в узком сечении составляет 2—5 м/с. Для различных типов конденсаторов она различна.
Воздушные конденсаторы для установок средней и большой производительности изготавливают из трубчатых поверхностей с пластинчатым оребрением либо из биметаллических труб с накатными ребрами. При этом компоновочные решения могут быть различными, так же как и ориентация секций в пространстве. В промышленности существует градация аммиачных воздушных конденсаторов, изготовленных из биметаллических труб, состоящих из труб углеродистой стали и плотно насаженной на нее наружной большего диаметра трубы из алюминия. Наружная труба — оребренная с накатными ребрами. Коэффициент оребрения таких труб р = 9. Оребренные трубы развальцовывают в трубных решетках прямоугольной формы. Секция имеет четыре либо восемь рядов по фронту.
Применение воздуха в качестве теплоотводящей среды конденсаторов позволяет резко сократить расходы воды и улучшить экологический баланс естественных водоемов. Широкому распространению воздушного охлаждения способствуют значительное сокращение стоимости изготовления и увеличение срока службы конденсаторов, удорожание стоимости охлаждающей воды, уменьшение степени загрязнения теплообменной поверхности.
Конденсаторы воздушного охлаждения применяют в нефтеперерабатывающей промышленности для конденсации технологических продуктов, в химической — для конденсации продукционного аммиака, в холодильных установках — для конденсации хладагента (или смесей хладагентов).
Учитывая высокую интенсивность теплообмена со стороны конденсирующегося хладагента, наружную поверхность конденсатора стараются максимально развивать, доводя коэффициент оребрения до 20—40.