Материал: Покровский Н.К. Холодильные установки пособие для машинистов, обслуживающих аммиачные машины и аппараты

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В КОНДЕНСАТОРАХ

Конденсатор — теплообменный аппарат, в котором происхо­ дит сжижение паров холодильного агента за счет передачи тепла охлаждающей воде или воздуху.

Интенсивность теплопередачи конденсатора зависит от интен­

сивности теплоотдачи при конденсации паров холодильного агента и теплоотдачи от охлаждающей воды или воздуха, а так­ же от степени загрязненности теплопередающей поверхности смазочным маслом и водяным камнем.

При конденсации паров холодильного агента конденсат осаждается на теплопередающей поверхности сплошной пленкой или отдельными каплями. Направление движения пленки кон­ денсата и паров оказывает большое влияние на интенсивность теплоотдачи. Движение паров должно обеспечивать быстрый отрыв пленки конденсата от стенок труб, чтобы очистить тепло­ передающую поверхность от конденсата и тем самым повысить коэффициент теплоотдачи. Почти во всех типах современных

конденсаторов движение пленки конденсата и паров происходит в одном направлении. В этом случае пары холодильного агента легко отрывают конденсат от стенок труб. Гладкая теплопере­ дающая поверхность улучшает теплоотдачу, шероховатая же поверхность создает торможение движению пленки конденсата,

слой ее утолщается, а коэффициент теплоотдачи становится меньше.

Повышение скорости движения паров в конденсаторе важно для отвода с его поверхности неконденсирующихся газов и воз­

духа, так как последние, скапливаясь у стенок труб, оказывают сопротивление продвижению паров к стенкам, уменьшая тем са­ мым коэффициент теплоотдачи.

Конструкция конденсатора должна обеспечивать быстрый

отвод конденсата с теплопередающей поверхности.

Интенсивность теплоотдачи от воздуха или охлаждающей воды зависит от скорости движения, которая увеличивает коэф­ фициент теплоотдачи. Но так как большие гидравлические со­ противления вызывают значительную затрату энергии на работу водяных насосов, скорость движения охлаждающей воды в кон­ денсаторах принимают равной примерно 1,5 м/сек.

Загрязнение теплопередающей поверхности конденсатора смазочным маслом, водяным камнем или пылью уменьшает ко­

эффициент теплоотдачи, поэтому поверхность необходимо свое­ временно очищать от различных отложений.

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ИСПАРИТЕЛЯХ

Испаритель — теплообменный аппарат, в котором происходит кипение жидкого холодильного агента за счет отнятия тепла от окружающей среды.

Теплообмен в испарителях происходит через стенки труб между охлаждающим телом (холодильным агентом) и охлаж­

даемым телом (рассолом, водой, воздухом и др.).

Эффективность теплопередачи в испарителях зависит от ин­ тенсивности теплоотдачи при кипении холодильного агента, от теплоотдачи промежуточных теплоносителей (рассола, воды,

воздуха) и чистоты теплопередающей поверхности; наличие на этой поверхности смазочного масла, снега, ржавчины и других отложений ухудшает теплопередачу аппарата вследствие уве­ личении термического сопротивления.

Интенсивность теплоотдачи при кипении холодильного агента зависит от физических и термодинамических свойств агента (ко­

рителей.

Интенсивность теплоотдачи от жидкости или воздуха прежде

всего зависит от скорости движения.

Рассмотрим подробнее характер образования пара. Разли­ чают два вида кипения: пузырчатое* и пленочное. При пузырча­ том кипении пузырьки пара, образуясь на теплопередающей по­ верхности, непрерывно от нее отделяются и поднимаются вверх

сквозь слой жидкости в виде сплошной цепочки (в этом случае поверхность теплопередачи большей частью покрыта жид­ костью). С увеличением разности между температурой поверх­ ности и температурой жидкости интенсивность кипения возра­ стает, но при большой разности, доходящей до 25—30°, пузыр­ чатое кипение переходит в пленочное. В этом случае число цент­

ров парообразования увеличивается настолько, что пузырьки пара сливаются между собой, образуя паровую пленку, которая отделяет жидкость от нагреваемой стенки. Такая пленка создает

большое термическое сопротивление теплопереходу. Но пленка эта не устойчива, она разрывается на части, которые поднима­ ются кверху, поверхность частично покрывается жидкостью, и

кипение возобновляется.

В испарителях из-за небольшой разности температур всегда

происходит пузырчатое кипение.

При хорошей смачиваемости поверхности нагрева жидкостью образуются небольшие пузырьки с тонкой ножкой, которые легко отделяются от поверхности, обеспечивая интенсивную теплоот­ дачу; при неудовлетворительной же смачиваемости поверхности

84

образуются пузырьки с широкой ножкой (рис. 44), коэффициент теплоотдачи у которых меньше, чем у пузырьков с тонкой ножкой.

Замасливание поверхности ухудшает смачиваемость ее жид­ костью и вызывает образование пленочного кипения.

АППАРАТУРА ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

В данном разделе рассматривается аппаратура завода «Ком­ прессор», установленная на холодильниках Главмясорыбторга.

КОНДЕНСАТОРЫ

На холодильных установках применяются конденсаторы сле­ дующих основных типов: оросительные с промежуточным отво­

дом жидкого аммиака, кожухотрубные, противоточные, испари­ тельные и с'воздушным охлаждением.

Оросительный конденсатор с промежуточным отводом жидкого аммиака

Этот конденсатор (рис. 45) состоит из ряда секций, изготов­ ленных из бесшовных, горизонтально расположенных труб диа­

метром 50 мм. В каждой секции 14 труб с четырьмя промежу­ точными отводами для жидкого аммиака. Поверхность каждой секции равна 15 м2. Между охлаждающей водой и аммиаком

I

Рис. 45. Оросительный конденсатор с промежуточным отводом жидкого аммиака:

11 — приемная сетка, 12 — сливная сетка

85

для лучшего теплообмена осуществлен противоток. Горячие па­ ры аммиака поступают в каждую секцию снизу, а охлаждающую воду насос подает в распределительный бачок, расположенный в верхней части конденсатора. Вода, стекая по наружной поверх­ ности труб, отнимает (через стенки труб) у паров аммиака тепло, в результате чего пары аммиака переходят в жидкое со­ стояние (конденсируются). Часть воды при этом испаряется, до­ полнительно отнимая тепло от труб конденсатора. От отдельных участков каждой секции конденсатора по промежуточным отво­ дам жидкий аммиак направляется в ресивер; туда же стекает и жидкий аммиак из верхних труб секций.

Ввод паров аммиака в конденсатор снизу удобен также тем, что • смазочное масло, поступающее в конденсатор с горячими парами аммиака, оседает в основном на стенках нижних труб, почти не достигая верхних; этот конденсатор по эффективности не уступает лучшим типам современных конденсаторов: при нор­ мальных условиях с 1 м2 поверхности конденсатора в час можно снять 3500—4500 ккал.

В конденсаторе предусмотрено повторное использование от­

работанной воды: вода из поддона подается в водораспредели­

тельный бачок над конденсатором, куда частично поступает и свежая холодная вода. Вследствие отвода части тепла испаре­ нием конденсатор расходует меньше свежей воды. Очистка на­ ружной поверхности труб от водяного камня сравнительно проста.

Конденсатор этого типа незаменим в тех случаях, когда охлаждающей воды мало и она сильно загрязнена и очень же­ стка. По данным завода, расход охлаждающей воды, включая и свежую, на каждую секцию составляет 10—12 мР/час.

Оросительные конденсаторы устанавливают вне машинного отделения, в специальном помещении. Чтобы улучшить тягу воз­ духа, в верхней части конденсаторного помещения устраивают фонарь, а стенки делают в виде жалюзи. Жалюзи — это стенки из досок, уложенных продольно со щелями между ними и с укло­ ном внутрь и вниз. Устройство шатра предохраняет конденсатор от воздействия солнечных лучей.

В целях дополнительного охлаждения орошающей воды (по­ мимо отвода тепла кипением) такие конденсаторы оборудуют

охлаждающими устройствами ■— прудом или градирней. В кон­ денсаторах с охлаждающим прудом (брызгальным бассейном)

нагревшаяся вода из поддона конденсатора подается насосом в продольные коллекторы с приваренными к ним с обеих сторон трубами, на которых насажены форсунки (расстояние между

осями форсунок 2 м, между форсунками и жалюзи 3,5—4 м, между коллекторами 6—8 м). В конце коллектора обычно ввер­

тывают дренажную форсунку для слива через нее воды из труб после выключения пруда из работы в зимнее время во избежа­ ние возможного замерзания воды в трубах.

86

частично испаряется, охлаждается и сливается на трубы. Для испарения 1 кг воды при температуре 20° нужно 586 ккал!час тепла.

На конденсаторах же с градирнями башенного типа нагрев­ шаяся вода забирается насосом из поддона конденсатора и по­

дается в верхнюю часть градирни, откуда, спадая на доски и деревянные рейки, разбрызгивается и охлаждается.

Основные данные оросительных аммиачных конденсаторов с промежуточным отводом жидкого аммиака приведены в табл. 9.

Вертикальный кожухотрубный конденсатор

Конденсатор состоит из вертикального стального цилиндра

(кожуха), к торцам которого приварены трубные решетки; в по­ следних развальцованы бесшовные стальные двухдюймовые трубы (рис. 47).

Горячие пары аммиака, нагнетаемые компрессором, из мас­ лоотделителя поступают в межтрубное пространство кожуха конденсатора через штуцер, расположенный на высоте 600 мм от водоприемного бака. Сконденсировавшийся аммиак выходит из нижней части конденсатора в ресивер через патрубок, распо­

ложенный на высоте ПО—130 мм от нижней трубной решетки.

Смазочное масло периодически выпускают через маслоспускной угловой вентиль, установленный внизу кожуха конденсатора.

Патрубок для выпуска масла снабжен изогнутой трубкой, опу­ щенной до нижней трубной решетки. Для контроля за уровнем

жидкого аммиака в нижней части конденсатора установлено указательное стекло. Контроль за давлением конденсации произ­

водят по манометру, расположенному несколько ниже половины высоты конденсатора. В верхней части конденсатора установлены трехходовой запорный вентиль с двумя предохранительными кла­ панами и кран для выпуска воздуха. На конденсаторе на высоте 2350—2550 мм от нижней трубной решетки установлен патрубок для присоединения уравнительной трубки от ресивера и на высоте 500—600 мм •— патрубок для присоединения аппарата к воздухо­ отделителю.

Охлаждающая вода поступает сверху в кольцевое простран­ ство между водоприемным баком и обечайкой, откуда через вы­ резы в обечайке — на верхнюю трубную решетку.

Над каждой трубой поставлен колпачок с прорезями, через которые вода стекает в трубы, омывая тонким слоем их внут­ реннюю поверхность. Внутрь колпачков вставлены трубки, под­ нимающиеся выше нормального уровня воды. В случае перепол­ нения водораспределительного устройства водой избыток ее со­ льется в трубы конденсатора дополнительно к воде, поступив­ шей через прорези в колпачках. Вся вода стекает в резервуар под конденсатором для повторного использования.

88