Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы

Горизонтальный кожухотрубный конденсатор — стальной корпус с пучком труб, развальцованных в трубных решётках; вода течёт внутри труб в несколько ходов, а пар хладагента конденсируется на их наружной поверхности. Нижняя часть кожуха часто работает как ресивер. Такие конденсаторы компактны, имеют высокий коэффициент теплопередачи и применяются в чиллерах с водяным охлаждением и аммиачных установках вместе с градирнями.

Кожухотрубные конденсаторы могут иметь как горизонтальное, так и вертикальное исполнение, однако наиболее часто встречаются модели с горизонтальным исполнением. Горизонтальный кожухотрубный конденсатор состоит из корпуса (или кожуха, или оболочки), выполняемого, как правило, из углеродистой стали и закрытого с обоих концов решетками, в которых сваркой или развальцовкой закреплены внутренние трубки. Охлаждающая вода циркулирует по трубкам, тогда как конденсация хладагента происходит в кожухе, т.е. между трубками и внешним корпусом.

Устройство

На каждом конце кожуха находятся съемные днища, обеспечивающие изменение направления движения воды по трубкам. На одном из днищ закреплены патрубки входа и выхода воды. Такая конструкция позволяет производить механическую чистку внутренних поверхностей трубок с водой, быстро загрязняются.

Днища с внутренней стороны имеют несколько разделенных перегородками независимых полостей, размещенных на поверхности днищ таким образом, чтобы охлаждающая вода проходила по трубкам несколько раз в двух направлениях (слева направо и справа налево). В судовых холодильных установках ввиду наличия забортной воды количество охлаждающей воды может быть очень большим. Для таких установок, так же как для установок, в которых конденсатор охлаждается водой, которая сама затем охлаждается в соответствующем контуре (градирне), наличие большого расхода воды часто позволяет запараллелить половину труб. Тогда вода полностью проходит конденсатор за один раз туда и обратно.

Что касается конденсаторов, для охлаждения которых предусмотрено использование водопроводной воды, все более и более дорожающей, то в них расход охлаждающей воды стремятся снизить до минимально возможного, для чего на днищах кожуха устанавливают как можно больше перегородок, обеспечивая тем самым многократное число проходов воды в трубках туда и обратно. На выходе из конденсатора охлаждающая вода нагревается, как правило:

• на 2–3 К охлаждаемых забортной водой;
• на 4–6 К с косвенным охлаждением, в которых охлаждающая вода сама затем охлаждается в градирне;
• на 10–30 К охлаждаемых водопроводной водой из сети общественного потребления.

Материалы и коэффициенты теплоотдачи

Независимо от типа используемого хладагента обечайка кожухотрубных горизонтальных конденсаторов изготавливается из цельнотянутых или сварных стальных труб, решетки для трубок делаются из стального листа, а днища - из чугуна или стального листа. С другой стороны, для судовых холодильных установок, работающих не на аммиаке, часто для изготовления решеток и реже для днищ используют цветные металлы. Для аммиачных конденсаторов внутренние трубки всегда изготавливают из бесшовных стальных труб с наружным диаметром, как правило, до 25 мм. В целях обеспечения эффективной противокоррозионной защиты всех стальных или чугунных деталей, соприкасающихся с водой, используют высокостойкие защитные покрытия, не разрушаемые также морской водой и кислотами (например, нержавеющую плакировку AISI316L, стандарт США ASTM240, для решеток или внутреннюю защиту крышек эпоксидным покрытием).

Средний полный коэффициент теплоотдачи К аммиачных конденсаторов составляет от 800 до 1400 Вт/(м²·К) и зависит от диаметра трубок, скорости циркуляции воды и степени загрязненности. Скорость воды для них не должна превышать 2,5 м/с.

Наружный коэффициент теплоотдачи he, т.е. коэффициент теплоотдачи от трубок к хладагенту, у конденсаторов, работающих не на аммиаке, ниже, чем у аммиачных, и ниже, чем внутренний коэффициент теплоотдачи, т.е. от трубок к воде. Поэтому для конденсаторов, работающих не на аммиаке, предусматривают трубки с внутренними канавками, или турбулизато-рами, а снаружи снабжают их ребрами. При конденсации отличных от аммиака хладагентов на наружной поверхности трубок скорость циркуляции воды внутри трубок должна быть также как можно более высокой.

В конденсаторах с оребренными трубками скорость циркуляции воды часто близка к 3 м/с. Однако следует заметить, что скорость течения воды в трубках ограничена химическим составом их материала.

Поставляются обычно конденсаторы, заполненные инертным газом. Заполнение инертным газом производится на заводе-изготовителе после вакуумирования внутренних полостей конденсаторов и их обезвоживания. Конденсаторы малой мощности часто устанавливаются на той же раме, что и компрессоры (совокупность компрессор-конденсатор называют конденсаторным агрегатом), или сами служат в качестве опоры для компрессора и двигателя. В некоторых случаях компрессор, испаритель и конденсатор образуют единую установку, полностью собранную на заводе со всеми электрическими цепями, которую остается только подключить к жидкостным магистралям.

Где применяются машины с водяным охлаждением конденсатора и чем они отличаются от воздушных, рассказано в статье из чего состоит чиллер.

Расход воды на кожухотрубный конденсатор

В горизонтальном кожухотрубном конденсаторе хладагент конденсируется в межтрубном пространстве, а вода проходит по трубам в 2–8 ходов. Расход воды определяют по тепловой нагрузке конденсатора — холодопроизводительность плюс мощность компрессора — и нагреву воды, обычно 4–6 K.

Вертикальные аппараты с плёночным течением воды — в статье «вертикальные кожухотрубные конденсаторы». См. также: конденсаторы кожухотрубные вертикальные (КТВ).

Частые вопросы

Как устроен горизонтальный кожухотрубный конденсатор?

Стальной цилиндрический кожух с трубными решётками, в которые завальцованы трубы. Вода идёт внутри труб, хладагент конденсируется в межтрубном пространстве, конденсат собирается внизу кожуха.

Как чистить кожухотрубный конденсатор?

Механически — снимают крышки и прочищают трубы ершами, или химически — промывают раствором для удаления накипи. Периодичность зависит от качества воды, обычно раз в сезон.

Как рассчитать расход воды на кожухотрубный конденсатор?

Сложить холодопроизводительность и мощность компрессора и разделить на 4,19 × нагрев воды; при нагрузке 128 кВт и нагреве 5 K — около 22 м³/ч.

Читайте также

• Вертикальные кожухотрубные конденсаторы
• Конденсаторы холодильных машин
• Конденсаторы с воздушным охлаждением
• Переохладители и теплообменники