3.3. Испарители
Испарители предназначены для отбора теплоты от охлаждаемых объектов и бывают двух видов: испарители непосредственного охлаждения, в которых холодильный агент кипит и охлаждает непосредственно воздух помещения, и испарители, в которых холодильный агент охлаждает промежуточный теплоноситель (холодоноситель, рассол), подаваемый в охлаждаемое помещение (трюм).
В судовых холодильных установках используются два типа испарителей:
— испарители с межтрубным кипением хладагента при внутритрубном движении охлаждаемого рассола
— испарители с внутритрубным кипением хладагента при межтрубном движении охлаждаемого рассола.
В судовых холодильных машинах в основном применяют горизонтальные кожухотрубные испарители.
Простейшим испарителем непосредственного охлаждения помещения является пучок трубок с увеличенной наружной поверхностью, полученной путём их оребрения. Холодильный агент в этом случае кипит внутри трубок, а охлаждаемый воздух прогоняется снаружи вентилятором, что интенсифицирует теплоотдачу к трубкам и обеспечивает циркуляцию воздуха в помещении. Испарители такого типа обычно устанавливаются для охлаждения провизионных шкафов, в которых вентилятор и испаритель объединены в единый агрегат, а также в системах непосредственного охлаждения рефрижераторных трюмов и систем кондиционирования воздуха, когда вентиляторы устанавливаются отдельно от испарителей.
В качестве примера рассмотрим устройство и принцип действия судового хладонового горизонтального кожухотрубного испарителя марки МИТР-25 (рис.5). Кипение хладагента в нём происходит в межтрубном пространстве; площадь теплоотдающей поверхности оребренных трубок составляет 25 м2. Жидкий хладагент подводится в корпус 4 испарителя снизу через угловой
|
|
|
|
Рис. 5. Кожухотрубный испаритель МИТР-25
запорный вентиль 7, а образующиеся пары отсасываются компрессором сверху через сухопарник 5 (рис.5).
Охлаждаемый рассол движется внутри медных трубок 2 сверху вниз, делая шесть ходов, и подаётся циркуляционным насосом в рассольные батареи, установленные в охлаждаемых помещениях. Концы теплообменных трубок испарителя развальцованы в стальных трубных досках 9 с защитными слоями из меди со стороны рассола. Крышки испарителя бронзовые. На корпусе испарителя 4 установлены: вентиль 1, для присоединения мановакуумметра, воздуховыпускной клапан 3, предохранительный клапан 6, наконец, клапан 8 для спуска масла и жидкого хладагента (в нижней части корпуса испарителя).
Межтрубное пространство испарителя заполняется жидким хладагентом на высоту 0,6...0,8 от диаметра корпуса, поэтому такие кожухотрубные испарители называются затопленными. Несколько верхних рядов, незатопленных жидкостью трубок, подсушивают и перегревают на 0,5...1,5оС образующийся в межтрубном пространстве и поднимающийся вверх пар хладагента, что обеспечивает «сухой ход компрессора».
Основной недостаток этого типа испарителей является опасность замерзания рассола (воды) внутри трубок при аварийной остановке рассольного насоса. Это требует установки защитных датчиков-реле расхода и температуры рассола, останавливающих компрессор при недопустимом понижении температуры и расхода рассола. Кроме того, затопленные кожухотрубные испарители имеют следующие недостатки:
— переменность температуры кипения хладагента по высоте испарителя из-за влияния гидростатического давления;
— для заполнения таких испарителей требуется много хладагента, поэтому возможны большие потери хладагента при аварии холодильной установки;
— затруднен возврат масла из испарителя в компрессор (при уменьшении температуры и давления, растворимость масла в хладагенте уменьшается).
Рис.
6. Испаритель с внутритрубным кипением
хладагента
а - общее устройство; б - разрез по внутренней оребренной трубе, I - вход холодильного агента, II - всасывание холодильного агента в компрессор, III - вход воды или рассола, IV - выход воды или рассола, 1 - дренажная труба со смотровым стеклом.
Более удобными и лишенными указанных недостатков являются испарители с внутритрубным кипением хладагента. Для интенсификации теплообмена в таких аппаратах используется внутреннее продольное оребрение трубок с помощью вставных алюминиевых звёздочек, а также принудительная циркуляция хладагента с помощью струйных насосов.
На рис.6 в качестве примера приведен такой испаритель. В нижней части крышек такого испарителя устанавливается струйный насос (инжектор), работающий на высоконапорном, подводимом из конденсатора, жидком хладагенте, который подсасывает парожидкостную смесь из верхней части крышки (после выхода хладагента из трубок) или жидкий хладагент из отделителя жидкости, устанавливаемого после испарителя.