2.1 Испарители для охлаждения жидких теплоносителей

Кожухотрубные испарители затопленного типа. Аппараты такого типа являются наиболее распространенными и применяются в машинах как средней, так и крупной производительности. В кожухотрубных испарителях затопленного типа рассол охлаждается при движении внутри труб, а рабочее вещество кипит на их наружной поверхности.

Принципиального различия между аммиачными кожухотрубными испарителями и аппаратами, работающими на хладонах, нет. Отличие состоит в конструкции поверхности теплообмена и материалах» применяемых для изготовления.

Кожухотрубный испаритель представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический барабан (обечайку), с двух сторон к которому приварены плоские трубные решетки с отверстиями. Через эти отверстия протянуты трубы, образующие теплообменную поверхность. Трубы развальцовываются в отверстиях. К трубным доскам крышки крепятся болтами. Одна из крышек имеет входной (нижний) и выходной патрубки для рассола, другая -- выпускные отверстия для воздуха (верхнее) и для рассола. В крышках расположены горизонтальные перегородки, обеспечивающие многоходовое движение рассола, причем они смещены по вертикали в разных крышках. Число ходов по теплоносителю составляет 4--12, чтобы обеспечить достаточно высокую скорость движения рассола. На обечайке находятся штуцеры для установки манометра и приборов автоматики.

В аммиачных испарителях к верхней части обечайки приварен сухопарник, к нижней -- маслоотстойник. Пучок труб заполняет обечайку не полностью, верхняя часть ее свободна от труб. Подача рабочего вещества производится снизу аппарата, а отвод паров -- через сухопарник. Для аппаратов с большой поверхностью подвод парожидкостной смеси осуществляется от общего коллектора в нескольких точках по длине испарителя. Отвод пара осуществляется через несколько патрубков, объединенных общим коллектором. Это обеспечивает равномерное омывание теплопередающей поверхности потоком рабочего вещества. Пучок труб в испарителях шахматный, ромбический. В аммиачных аппаратах применяются стальные бесшовные гладкие трубы. При работе на хладонах применяются медные трубы с накатными ребрами.

На рисунке 2.1.1 показан общий вид аммиачного кожухотрубного испарителя затопленного типа, а на рисунке 2.1. 2 -- общий вид хладонового кожухотрубного испарителя.

Рисунок 2.1.1. Аммиачный кожухотрубный испаритель затопленный: 1 - манометр; 2 - трубы; 3 - трубная решетка; 4 - спуск воздуха; 5, 6 - патрубки для входа и выхода рассола; 7 - слив рассола; 8, 13 - крышки; 9 - корпус; 10 - вход жидкого аммиака; 11 - спуск масла; 12 - отстойник; 14 - сухопарник

В испарителях холодильных машин с центробежными компрессорами, теплопередающая поверхность собрана в плотный шахматный пучок с уменьшенными перемычками между трубами. Пучок занимает примерно половину объема обечайки, свободная часть которой выполняет функции сухопарника для осушения и перегрева пара. Для обеспечения требуемого перегрева пара на всасывании в компрессор подача теплоносителя осуществляется через верхний патрубок, тогда в зоне перегрева создается максимальная разность температур. Для уменьшения уноса капель рабочего вещества над пучком устанавливаются сепараторы.

Равномерность подвода парожидкостной смеси обеспечивается специальным распределителем. Он способствует лучшей турбулизации потока и улучшению процесса теплопередачи.

Рисунок 2.1.2. Кожухотрубный испаритель затопленного типа на R12: 1 - коллектор жидкостный; 2 - кожух; 3 - перегородки; 4, 5 - патрубки для входа и выхода рассола; 6 - крышка; 7 - клапан предохранительный; 8 - указатель уровня; 9, 14 - вход и выход R12; 10 - манометр; 11 - спуск воздуха; 12 - спуск теплоносителя; 13 - спуск масла

Плотность теплового потока q_F в испарителе зависит от скорости движения теплоносителя ? и температурного напора (разности температур между охлаждаемой средой и кипящим рабочим веществом) O_m. Ориентировочные значения плотности теплового потока в испарителях приведены в таблице 2.1.2.

Таблица 2.1.2 Ориентировочные значения плотности теплового потока q_F в испарителях

Примечание. Кожухотрубные испарители с гладкими трубами затопленного типа ИТГ применяются в составе аммиачных и пропановых холодильных машин; кожухотрубные испарители с ребристыми трубами затопленного типа ИТР -- в составе хладоновых холодильных машин на R12 и R22 [1, стр. 315].