Обычно хладагент течет снизу вверх. Поэтому масло может задерживаться в каналах.
При низкой температуре оно обладает высокой вязкостью, и капли прилипают к поверхности теплообменника.
Независимо от плотности, капли двигаются по каналам, постоянно меняя направление и наталкиваясь на стенки. Каналы действуют как своего рода деэмульгаторы, превращая капли масла в пленку.
Свойства пленки определяются вязкостью. Масло с низкой вязкостью иногда течет по каналам в виде тумана, иногда - в виде слоя жидкости на стенке. Масло с высокой вязкостью прилипает к поверхности, образуя относительно неподвижный слой. Важный, но плохо изученный фактор это влияние сил поверхностного напряжения на загрязнение испарителя.
Нерастворимое масло загрязняет всю поверхность нагрева в испарителях обоих типов - и непосредственного расширения, и затопленных.
Растворимое масло загрязняет только зону перегрева в испарителях непосредственного расширения.
Затопленные испарители не загрязняются растворимым маслом. Если ожидаются серьезные проблемы из-за загрязнения маслом, можно выбрать именно такую конструкцию, хотя при этом потребуется испаритель возврата масла.
При низком расходе пара через каналы испарителя непосредственного расширения усилие сдвига может оказаться недостаточным для подъема капель масла. В этом случае масло - растворимое или нет - собирается в испарителе. Оно может налипать на поверхность теплообменника или образовать масляную пробку в каналах.
Для решения этой проблемы можно, во-первых, поддерживать скорость пара включением-выключением испарителя.
Во вторых, обдумайте возможность применения регулируемого байпаса горячего газа для управления производительностью испарителя непосредственного расширения. Возможны различные варианты данной схемы, а изготовители клапанов производят специальные клапаны такого назначения.
Управление с помощью байпаса горячего пара имеет следующее преимущество: когда расход хладагента через испаритель уменьшается из-за снижения тепловой нагрузки, подача горячего пара из компрессора компенсирует это снижение расхода.
Второй положительный эффект байпаса горячего пара состоит в повышении температуры, что помогает смывать масло из испарителя.
Простейшим решением является инжекция горячего пара с помощью электромагнитного клапана. То же устройство может применяться и при откачке хладагента. Учтите, что это не управление производительностью, а лишь способ удаления масла и жидкого хладагента из испарителя.
Третий возможный способ удаления - уменьшение его вязкости за счет более высокой температуры на стороне охлаждаемой среды.
Однако лучше всего предотвратить попадание масла в испаритель. Если вы предполагаете, что в установке могут возникнуть проблемы с распределением, установите хороший маслоотделитель.
Кроме того, термосифонный испаритель обязательно должен быть оборудован системой слива масла.
В испарителях непосредственного расширения отвод масла обычно не требуется.
Исключением являются аммиачные установки с нерастворимым маслом, в противном случае масляные пробки могут вызвать проблемы в ТРВ. Масло нужно отводить из ресивера высокого давления, т.е. прежде чем оно попадет в ТРВ. Возможен также отвод масла из ресивера низкого давления.
Наиболее важный параметр, от которого зависит движение масла через испаритель, это усилие сдвига у стенки. Вместо него можно использовать величину, которую проще рассчитать, - падение давления на метр длины потока. Скорости потока пара не достаточно для оценки, так как движение масла в значительной степени зависит от гидравлического диаметра и формы канала, а так же от физических свойств масла и хладагента, особенно от вязкости.
В пластинчатых теплообменниках масло может переноситься при скоростях в десять раз меньших, чем в вертикальных соединительных трубах. Для допустимого падения давления на метр длины потока нет абсолютного нижнего предела, но постарайтесь, чтобы эта величина была больше 5 кПа/ м (длина канала измеряется по расстоянию между центрами соединительных отверстий).
Имейте в виду, что большой перепад давления означает высокую входную температуру, а это снижает разность температур между средами.
Если можно ожидать проблем с удалением масла из испарителя, постарайтесь максимально увеличить разность температур, так как это позволит уменьшить количество пластин (каналов), т.е. увеличить перепад давления с обеих сторон.
Большой перепад давления на стороне хладагента означает большой перепад и на стороне охлаждаемой жидкости. Если это неприемлемо, часть жидкости можно пропускать через байпас.
Если в качестве испарителей непосредственного расширения используются ППТО, то движение улучшается при наличии распределителей потока.
ПСПТО нужно оборудовать распределительной трубкой, в которой диаметр отверстий увеличивается от входа к выходу, см. рис. 06.
В ПСПТО, применяемых в качестве испарителей непосредственного расширения, тяжелое масло отводится через входной патрубок (см. рис. 06).
