Испарительные конденсаторы
Испарительный конденсатор — трубный пучок с хладагентом, который орошается водой и обдувается вентилятором: вода испаряется на поверхности труб и отводит тепло конденсации. В жарком сухом климате он даёт температуру конденсации ниже, чем воздушный конденсатор, при минимальном расходе воды и без отдельной градирни.
К испарительным конденсаторам относятся оросительные, которые в настоящее время сняты с производства.
Применение испарительных конденсаторов (ИК) в зонах с сухим и жарким климатом может быть экономически более целесообразным, чем кожухотрубных конденсаторов и градирен. Они позволяют при высоких температурах наружного воздуха получать достаточно низкие температуры конденсации tK. При этом расход воды минимальный.
Конденсатор испарительного охлаждения (рис. 9) представляет собой расположенный в кожухе пучок гладких или оребренных труб, орошаемый рециркулирующей водой и продуваемый воздухом. В целях экономии цельнотянутых труб поверхность конденсатора может быть составлена из листоканальных элементов.
Хорошо обтекаемый профиль панелей позволяет осуществлять тонкопленочное орошение. Малая толщина пленки обеспечивает ее высокую температуру и интенсивную тепло- и массоотдачу с поверхности панелей в воздух. Относительно низкие гидравлические сопротивления панельных поверхностей позволяют увеличить скорость движения воздуха до 5 м/с, в результате чего Увеличивается компактность аппарата и снижается его металлоемкость.
Гладкотрубные и ребристые конденсаторы
В гладкотрубных испарительных конденсаторах используют трубы малого диаметра, скомпонованные в виде тесных пучков, что позволяет увеличить их компактность. Так, компактность современного испарительного конденсатора ИК-125, выполненного из пучка труб диаметром 22Х 1,6 мм, втрое больше, а масса его вдвое меньше, чем у конденсаторов с трубами диаметром 38Х 3 мм.
Иногда для интенсификации теплообмена скорость воздуха в узком сечении повышают до 10 м/с. Это требует высокой степени отделения капель воды, чтобы не допустить выноса их за пределы аппарата.
Применение испарительных конденсаторов, выполненных из ребристых труб, требует обязательного смягчения и фильтрации воды, так как удаление «водяного камня» с таких поверхностей затруднено.
Свежую воду, восполняющую убыль циркулирующей воды от испарения и уноса воздухом, добавляют в поддон аппарата. На каждые 1000 кДж отводимой теплоты расход циркулирующей воды составляет 0,005—0,0075 кг/с, расход воздуха 0,005— 0,01 м3/с, расход свежей воды 0,0001—0,0003 кг/с, суммарный расход энергии на вентиляторы и насос 0,005—0,0075 кВт«ч.
Теплопередача в испарительном конденсаторе
Процесс теплопередачи, реализуемой в испарительном конденсаторе, включает в себя конденсацию паров хладагента;
- теплопроводность через стенку трубы и ребра;
- теплопроводность и конвекцию от поверхности труб и ребер к наружной поверхности пленки воды, покрывающей трубы и ребра;
- тепло- и массообмен между смоченной поверхностью, и потоком воздуха.
Наибольшее частное термическое сопротивление создается в зоне контакта воды и воздуха, поэтому температура воды во время работы конденсатора достаточно высока и приближается к температуре конденсации. Уменьшить это термическое сопротивление можно, увеличив скорость движения воздуха (обычно до 3—5 м/с), а также поверхность соприкосновения воды и воздуха (это достигается путем применения оребренных труб).
Испарительный, воздушный и водяной конденсатор
В испарительном конденсаторе хладагент конденсируется в змеевике, который снаружи орошается водой и обдувается воздухом: вода испаряется, и температура конденсации зависит от температуры мокрого термометра, а не сухого. Поэтому летом она на 8–12 K ниже, чем у воздушного конденсатора, а расход воды в 10–20 раз меньше, чем у проточного водяного.
| Тип | t конденсации, °C | Расход воды |
|---|---|---|
| Воздушный | +42…+45 | Нет |
| Испарительный | +33…+36 | Около 1,5 л/ч на 1 кВт |
| Водяной + градирня | +35…+38 | Около 1,5–2 л/ч на 1 кВт |
Испарительные конденсаторы требуют водоподготовки, защиты от замерзания и регулярной обработки против легионеллы. Монтаж — в статье монтаж испарительных конденсаторов.
Частые вопросы
Как работает испарительный конденсатор?
Насос подаёт воду на трубный пучок, вентилятор продувает воздух навстречу; часть воды испаряется и отбирает тепло конденсации хладагента, остальная стекает в поддон.
В чём преимущество испарительного конденсатора?
Низкая температура конденсации, близкая к температуре мокрого термометра, при малом расходе воды и меньших размерах, чем у пары «водяной конденсатор + градирня».
Чем испарительный конденсатор лучше воздушного?
Температура конденсации определяется мокрым термометром и летом на 8–12 K ниже, чем у воздушного, поэтому компрессор потребляет меньше энергии; но нужны вода, водоподготовка и защита от замерзания.
Читайте также