4.5. Системи відведення теплоти конденсації

4.5.1. Способи відведення теплоти конденсації

1. Відведення теплоти конденсації безпосередньо в повітря (повітряні конденсатори);

2. Відведення теплоти конденсації у воду з однократним її використанням (суднові, берегові і деякі малі торгові установки);

3. Системи з оборотним охолодженням води (багаторазове її використання);

4. Системи з оборотним охолодженням самих конденсаторів – тобто відведення теплоти до повітря і води одночасно в спеціальних апаратах, називаних випарними конденсаторами.

У холодильних установках з оборотним охолодженням вода циркулює між конденсаторами й атмосферними водоохолоджувачами, де вона охолоджується. При цьому в циркуляційний контур додається приблизно 5 % від витрати води для компенсації утрат від її випаровування і віднесення охолоджуючим повітрям.

Основні способи з'єднання конденсаторів і атмосферних водоохолоджувачів дані на рис. 30:

Рис.30.Принципові схеми з'єднання кожухотрубних конденсаторів з атмосферними водоохолоджувачами

а) конденсатор горизонтальний;

б) конденсатор вертикальний;

1) – конденсатор; 2) — атмосферний водоохолоджувач;

3) — резервуар з водою; 4) — циркуляційний насос.

Видно, що для підключення вертикальних кожухотрубних конденсаторів до атмосферних водоохолоджувачів потрібна парна кількість насосів і точне настроювання їхньої продуктивності.

4.5.2. Процес охолодження води за рахунок зіткнення її з повітрям

В атмосферних водоохолоджувачах, які застосовують для відведення теплоти конденсації холодильних установок, охолодження води відбувається за рахунок безпосереднього зіткнення її з повітрям. При цьому теплота відводиться від циркулюючої води за рахунок конвекції і часткового випаровування її.

У теплий час року основний тепловий потік "вологий" (унаслідок випаровування), у холодний час року — "сухий" (конвективний).

Фізику процесу охолодження води за рахунок зіткнення її з повітрям у теплий час року зручно вивчати на наступній найпростішій моделі.

У неглибокий теплоізольованій посудині з малою відкритою поверхнею до краю налита вода з початковою температурою вище температури повітря, що її обдуває. Температура повітря , відносна вологість (див. рис. 31).

Температура циркулюючої води близька до температури повітря, тому променистої складової теплового потоку зневажають.

Теплота, яка відводиться від води:

• конвективним шляхом:

• за рахунок її випарювання:

На ділянці 1–2 вода охолоджується від до . Тепловий потік

У момент часу температура охолоджуваної води дорівнює температурі повітря ( = ).

Тоді , тобто

Рис. 31. Схема охолодження води за рахунок зіткнення її з повітрям

На ділянці 2–3 температура води стає нижче температури повітря ( < ). Тому вода охолоджується за рахунок випарювання, а конвективним шляхом до неї підводиться теплота.

У момент часу охолодження води припиняється, тому що

Температура т.3 називається температурою повітря по мокрому термометру ( ). Це теоретична межа охолодження води за рахунок зіткнення з повітрям.

Практично не досягається, тому що:

• час контакту води з повітрям обмежено;

• до циркулюючій води безупинно надходить теплота конденсації, а також теплота від роботи сил тертя при перекачуванні води.

Ефективність роботи атмосферного водоохолоджувача оцінюється коефіцієнтом ефективності

,

де — дійсне охолодження води.

Величина для різних типів атмосферних водоохолоджувачів змінюється в широких межах: від 0,2…0,5 (для бризкальних басейнів) до 0,75…0,85 (для вентиляторних градирень).