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