3.2. Конструкции испарителей

Испарители служат для охлажде­ния воздуха при непосредственном кипении хладагента и охлаждения промежуточных жидких хладоносителей (рассола, воды).

Для заполнения так называемых сухих испарителей непосредственного охлаждения воздуха используется верхняя подача жидкого хладагента (рис 3.3). В них отсут­ствует четкая граница заполнения испарителя, зато обеспечивается достаточ­но легкий возврат масла в систему. Это обстоятельство обусловило их широкое распространение в судовой холодильной технике.

Рис. 3.3. Испаритель непосредственного охлаждения.

1 – калачи; 2 – теплообменные трубы; 3 - пластины

Часто эти испарители применяются со встроенными вентиляторами и называются воздухоохладителями (рис.3.4). Воздухоохладитель имеет вентилятор 4 для принудительной циркуляции воздуха через охлаж­дающую поверхность змеевика 2, закрытого корпусом 1. Для отвода талой воды от змеевика 2 в процессе снятия снеговой шубы воздухоохладители имеют поддон 3. Поддон и трубка для отвода талой воды имеют электрообогрев для предотвращения замерзания талой воды. В современных воздухоохладителях все чаще применяются вместо гладких пластин пластины, имеющие изгибы в направлении движения воздуха. Они применяются для повышения турбулентности воздуха вокруг пластины, позволяющий нарушить изоляционный слой воздуха, образующийся вокруг пластины. Это повышает эффективность теплообмена между хладагентом, проходящим внутри трубок и воздухом.

Рис.3.4. Воздухоохладитель.

Охлаждение промежуточных жидких хладоносителей происходит в конструкционно более сложных теплообменных аппаратах. Примером может служить судовой хладоновый горизонтальный кожухотрубный испари­тель (рис.3.5).

Кипение хладагента происходит в межтрубном пространстве. Устроен аналогично кожухотрубному конденсатору, с той лишь разницей, что жидкий хладагент подводится к корпусу испарителя 4 снизу через угло­вой запорный вентиль 10, а пары отводятся компрессором сверху через сухопарник 5. Рассол (хладоноситель) в испа­ритель подается через нижний шту­цер 8 передней крышки. В крышках имеются перегородки 9, благодаря которым обеспечивается шесть ходов рассола по медным труб­кам 2 и затем подается циркуляционным насосом в рассольные батареи, распо­ложенные в охлаждаемых помещениях. Концы теплообменных трубок развальцованы в стальных трубных досках 7 с защитными слоями из наплавленной меди со стороны рассола. Крышки испа­рителя бронзовые. Корпус испарителя снабжен штуцером и вен­тилем 1 для присоединения мановакуумметра, клапаном для выпуска воздуха 3, предохранительным клапаном 6 и клапаном 11 для спуска масла и хладона.

Межтрубное пространство испарителя заполняется жидким кипящим хладагентом на 0.6—0.8 диаметра корпуса, поэтому та­кие кожухотрубные испарители называются затоплен н ы м и. Несколько верхних рядов незатопленных трубок подсушивают и перегревают поднимающийся пар хладагента на 0,5—1,5°С, что обеспечивает «сухой» ход компрессора. Сухопарник выполняет функции отделителя жидкости: из него сливаются капли хлада­гента, выбрасываемые при повышенной тепловой нагрузке (бур­ном кипении) и колебаниях свободной поверхности жидкости во время качки. Для уменьшения колебания уровня жидкого хлада­гента в условиях качки в межтрубном пространстве устанавли­ваются перегородки, разделяющие его на отсеки.

Рис.3.5. Кожухотрубный испаритель.

Основной недостаток кожухотрубных испарителей затоплен­ного типа — опасность замерзания рассола (воды) в трубках при случайных остановках рассольного насоса. Это требует установки защитных датчиков — реле расхода и температуры, останавли­вающих электродвигатель компрессора при прекращении движе­ния хладоносителя и недопустимом понижении его температуры на выходе из испарителя. Кроме того, затопленные кожухотрубные испарители имеют следующие недостатки: в них отрицательно ска­зывается влияние дополнительного гидростатического давления столба жидкого хладагента, повышающего температуру кипения в нижних слоях жидкости; на их заполнение требуется большое ко­личество хладагента; затрудняется возврат масла из испарителя в компрессор.

Более удобными и лишенными указанных недостатков яв­ляются кожухотрубные и кожухозмеевиковые испарители с внутритрубным кипением хладагента. Для интенси­фикации теплообмена в таких аппаратах используется внутреннее продольное оребрение трубок с помощью вставных алюминиевых звездочек, а также рециркуляция хладагента с помощью струй­ных насосов.

В нижней части крышки испарителей с внутритрубным кипением хладагента устанавливают струйный насос (инжектор). Он работает за счет струи жидкого хладагента, выходящего из конденсатора. Она подсасывает парожидкостную смесь из верхней части крышки (после выхода хладагента из тру­бок) или жидкий хладагент из отделителя жидкости, установлен­ного за испарителем, и тем самым обеспечивает интенсивную ре­циркуляцию хладагента в трубках. Струйный насос в этом случае может заменить традиционное дроссельное устройство. Примене­ние в судовых условиях кожухозмеевиковых испарителей с внутритрубным кипением вместо кожухотрубных с межтрубным кипением хладагента имеет следующие преимущества:

- в них отсут­ствует свободная поверхность жидкости, что улучшает работу холодильной машины при качке;

- сокращается в 4—б раз масса заряжаемого в машину хладагента;

- обеспечивается надежный воз­врат масла в компрессор;

- исключается повреждение аппарата при замерзании льда на поверхности теплообменных трубок;

- умень­шаются масса и габариты испарителя за счет интенсификации теплообмена.

Кожухозмеевиковый испаритель имеет одну крышку 1 и одну трубную доску 2, в которой развальцованы входные концы прямых испарительных трубок 4, соединенных калачами 6.

Рис. 3.6. Кожухозмеевиковый испаритель с внутритрубным кипением хладагента.

Крышка испарителя с внутрен­ней перегородкой разделяет полость подачи кипящего хладагента и полость отвода паров. В межтрубном пространстве циркулирует рассол. Увеличение протяженности и длительности контакта рассола с охлаждаемым теплообменным пучком, а значит, углубление его охлаждения, достигается поперечными перегородками 5. . Корпус испарителя 3 устанавливается на лапах 7.

Эффективность работы таких испарителей во многом зависит от равномерности распределения кипящего хладагента по трубкам. Поэтому во входной полости крышки обычно устанавливают рас­пределительное устройство.