Принципы работы и типы испарителей
Испаритель — один из основных элементов холодильной машины. В нём кипит хладагент и отбирает тепло у охлаждаемой среды: воды, водного раствора гликоля или воздуха.
Тип испарителя выбирают по охлаждаемой среде: для жидкостей — пластинчатый или кожухотрубный, для воздуха — воздушный испаритель (воздухоохладитель).
Сравнение типов испарителей
| Тип | Что охлаждает | Преимущества | Ограничения |
|---|---|---|---|
| Кожухотрубный | Вода, гликоль | Большие мощности, допускает загрязнённую воду, менее чувствителен к замерзанию | Большие габариты и заправка хладагента |
| Пластинчатый | Вода, гликоль | Компактный, высокий коэффициент теплопередачи, малая заправка хладагента | Чувствителен к замерзанию и загрязнению, нужны фильтр и защита |
| Воздушный | Воздух | Охлаждает воздух напрямую, без промежуточного контура | Нарастает иней, нужно оттаивание |
Кожухотрубные испарители
Кожухотрубный испаритель — горизонтальный цилиндрический кожух, внутри которого находится пучок медных трубок. Концы трубок закреплены в трубных решётках — толстых перфорированных плитах на торцах кожуха. К торцевым крышкам подключаются патрубки контура охлаждаемой жидкости. Для интенсификации теплообмена трубки выполняют с оребрением.
Существует два основных исполнения, которые различаются тем, где кипит хладагент.
Хладагент в межтрубном пространстве
Затопленный испаритель: охлаждаемая жидкость идёт по трубкам со скоростью до 2 м/с, а хладагент кипит снаружи трубок, в кожухе.
Хладагент в трубках
Испаритель с кипением в трубках: хладагент движется по трубкам, а жидкость омывает их снаружи. Перегородки внутри кожуха направляют поток и обеспечивают скорость жидкости от 0,5 до 3 м/с.
- Универсальность: работают с различными хладагентами.
- Надёжность: широкие каналы меньше засоряются и лучше переносят кратковременное понижение температуры, чем пластинчатые.
- Большие мощности: применяются в промышленных чиллерах.
Пластинчатые испарители
Пластинчатый испаритель собран из пакета одинаковых гофрированных пластин из нержавеющей стали. Гофры соседних пластин повёрнуты «ёлочкой» навстречу друг другу, образуя узкие каналы. Хладагент и охлаждаемая жидкость движутся в соседних каналах навстречу друг другу (противоток), каждый в своём независимом контуре. В чиллерах обычно применяются паяные пластинчатые испарители; в чиллерах ВМТ-Ксирон — паяные испарители Ridan.
- Компактность: при той же мощности значительно меньше кожухотрубного.
- Высокая эффективность: турбулентный поток в гофрированных каналах даёт высокий коэффициент теплопередачи.
- Малая заправка хладагента благодаря небольшому внутреннему объёму.
Важно: узкие каналы пластинчатого испарителя чувствительны к замерзанию и загрязнению. Если жидкость замёрзнет, аппарат может разорвать. Поэтому нужны сетчатый фильтр на входе, реле протока и защита по температуре, а при низких температурах — раствор гликоля с температурой замерзания ниже рабочей.
Испарители для охлаждения воздуха
В воздушном испарителе охлаждается не жидкость, а воздух, который проходит между трубками и рёбрами. Это теплообменник из нескольких рядов медных трубок, по которым циркулирует хладагент, с алюминиевым оребрением снаружи.
Конструкция
- Трубки: медные, диаметром около 8–13 мм. Медь хорошо проводит тепло, стойка к коррозии и легко обрабатывается.
- Оребрение: алюминиевые ламели. Шаг оребрения около 1,8 мм типичен для кондиционеров; в воздухоохладителях холодильных камер он значительно больше, чтобы иней не перекрывал проход воздуху.
Распределение хладагента
- Параллельные ходы: в мощных испарителях трубки объединены в несколько параллельных ходов.
- Распределитель: хладагент подаётся в ходы через тонкие трубки, поровну во все контуры.
- Нагрузка на ход: должна быть в рекомендованном диапазоне — при слишком низкой скорости хладагента хуже возвращается масло, при слишком высокой растут потери давления.
От чего зависит работа воздушного испарителя
- Холодопроизводительность определяется расходом воздуха, его температурой на входе и температурой кипения хладагента.
- Скорость воздуха на входе не должна превышать 2–3 м/с, иначе капли конденсата срываются с рёбер и уносятся потоком.
- Равномерный обдув всей поверхности предотвращает местное обмерзание.
- Аэродинамическое сопротивление зависит от диаметра трубок, конфигурации рёбер и количества конденсата или инея на них.
Нужно подобрать испаритель, чиллер или холодильную установку? Автоматический подбор сделает предварительный расчёт стоимости оборудования по вашим параметрам.
Подобрать оборудование