Призначення теплообмінних апаратів холодильних установок.

Теплообмінні апарати забезпечують можливість реалізації циклу холодильної машини, - відведення тепла з приміщення охолодження і передачу навколишньому середовищу.

В рефрижераторних вагонах використовують різні теплообмінні апарати і пристрої: конденсатори, випраники-повітроохолоджувачі, регенератори, проміжні посудини, розсільні батареї. В них здійснюються різні по характеру процеси передачі тепла: способами теплопровідності, вільної і примусової конвекції, теплопередачі при конденсації і випаровуванні холодоагенту. В теплообмінних апаратах холодильної установки головну роль відіграють два види теплообміну – теплопровідність і конвекція. Променевим теплообміном нехтують з-за порівняно низьких рівнів і перепадів температур. В теплообмінниках тепло передається від більш теплого середовища до більш холодного через розділювальну поверхню.

В холодильних установках рефрижераторних вагонів використовуються чотири основні види тепло передаючих поверхонь: плоска стінка, циліндрична труба гладка і обребрена з круглими або прямокутними ребрами ( рис. 1).

Конденсатор –це теплообмінний апарат, в якому охолоджуються і конденсуються пари холодоагенту за рахунок віддачі тепла повітрю охолодження або воді. По способу відведення тепла конденсатори поділяють на:

- зрошувальні та випаровувальні, в яких тепло відводиться водою і повітрям при випаровуванні води на поверхні теплообміну;

- проточні водяні, в яких тепло сприймається і відводиться водою;

- повітряні, в яких тепло сприймається і відводиться повітрям.

Конструктивно конденсатори мають різне виконання. При повітряному охолодженні використовуються трубчасті, змійовикові ( з оребрення і без нього) і листотрубні конструкції з примусовим і вільним рухом повітря. При водяному охолодженні використовуються погружні, елементні, кожухотрубні кожухозмійовикові конструкції.

Зрошувальні конденсатори виконують з верхнім і нижнім підводом холодоагенту. У першому випадку пари холодоагенту (рис. 2,а) поступають у верхню трубу 1 батареї, і конденсуючись, стікають вниз в одному напрямку з потоком охолоджувальної труби води. При нижній подачі холодоагенту (рис. 2,б) він має проти потоковий рух, завдяки чому проходить більш інтенсивно. Рідкий холодоагент збирається у збірнику (ресивері) 3. Вода охолодження, що обмиває труби потоками і каплями, стікає у піддон 2, звідки подається насосом у розподільний бак. Там вона змішується з додатковою кількістю (30%) холодної води і знову направляється в розподілю вальні жолоба, що знаходяться над трубчастими батареями конденсатора.

 

Випаровувальні конденсаторипредставляють собою систему трубчастих гладеньких або оребрених змійовиків 4 (рис. 3), що розташовані в металевому кожусі, в які зверху по трубопроводу 9 подаються пари холодоагенту. Конденсуючий холодоагент стікає в ресивер 8. Над змійовиками розташовані труби 1 з форсунками, через які розбризкується вода, що зрошує поверхню змійовика. Вода подається насосом 7 з піддона конденсатора. Назустріч руху води вентилятор 3 всмоктує повітря через жалюзі 5, розташовані в нижній частині кожуха. Температура води практично залишається постійною, і вона без додаткового охолодження знову використовуються для зрошення змійовиків. Частина води уноситься в атмосферу, чому заважає водовід дільник (водовідбір ний фільтр) 2. Свіжа вода подається по трубопроводу6 з поплавковим клапаном.

Проточні проти потокові конденсатори виконують у вигляді двох систем труб різного діаметру, вмонтованих одна в другу. По внутрішній трубі меншого діаметру пропускається вода охолодження, а по кільцевому каналу між трубами – холодоагент. Рух обох середовищ проти потокове.

Горизонтальні кожухоподібні водяні конденсатори з жорстким кожухом і нерухомими трубними решітками призначені для оснащення холодильних установок, що працюють в межах температур конденсації від +50 до –40 ⁰ С.

Конденсатор складається зі сталевого циліндричного корпусу – кожуха діаметром від 0,4 до 2,2 м і системи теплообмінних труб невеликого зовнішнього діаметру (25 або 38мм). Номінальні поверхні конденсаторів різних градацій, визначені по зовнішньому діаметру теплообмінних труб, складають від 25 до 1000 м² .Труби увальцьовані в решітки ,приварені до торців корпуса, який з обох сторін закритий кришками на болтах з внутрішніми перегородками, що утворюють декілька (2;4 або 8) ходів руху води. Це дозволяє довести швидкість руху води до 2 м/с і підвищити коефіцієнт теплопередачі.

Вертикальні кожухоподібні водяні конденсатори використовують у середніх та великих холодильних установках. Конденсатор складається з вертикального циліндричного сталевого кожуха з привареним по торцях трубними решітками, у які увальцьовані труби зовнішнім діаметром 57 мм. Над конденсатором змонтований водорозподілювальний бак, з якого вода по спеціальних гвинтоподібних насадках розподіляється на внутрішні поверхні труб і стікає в приймальний бак, звідки відводиться для повторного використання. Пара холодоагенту подається у верхню частину кожуха. Конденсатор має патрубки для приєднання лінії зрівнювання від ресивера, манометра, запобіжного клапану, повітроохолоджувача, вказіника рівня.

Конденсатори з повітряним охолодженням являють собою змійовикові або трубчасті системи з колекторами. Труби обов’язково мають оребрення різного виду на стороні, що омивається повітрям і охолоджуються продуванням за допомогою вентиляторів.

Труби і ребра виготовлені із сталі, алюмінію, меді і латуні. Ребра накатують безпосередньо на трубах або виготовляють окремо і потім щільно насаджують на труби або закріплюють паянням.