Теплообменные аппараты в значительной степени определяют массогабаритные и энергетические показатели ХМ. В общей массе оборудования аммиачной холодильной машины (АХМ) теплообменные аппараты составляют
в среднем 50-70%. Влияние на энергетические показатели обусловлено необратимыми процессами, протекающими в теплообменных аппаратах, а именно, передачей теплоты при конечной разности температур рабочих сред. Кроме того часть энергии расходуется на преодоление гидро- и аэродинамического сопротивления данных аппаратов.
Таким образом, теплообменные аппараты существенно влияют на стоимость холодильной машины и на расход энергии в процессе ее эксплуатации.
В связи с этим, при подборе теплообменного оборудования, к нему предъявляется ряд основных требований:
– высокая интенсивность теплопередачи;
– малое гидродинамическое сопротивление;
– простота и технологичность конструкции;
– компактность, эффективное соотношение массы и производительности и оптимальное соотношение цена-качество применяемых материалов;
– удобство монтажа, обслуживания и ремонта;
– соответствие требованиям охраны труда.
Теплообменные аппараты холодильных машин по функциональному назначению делятся на две группы:
– основные;
– вспомогательные.
Основные теплообменные аппараты являются обязательными элементами паровых ХМ.
Применение вспомогательных теплообменных аппаратов обусловлено режимом работы установки, характеристикой цикла. Они служат для повышения эффективности отдельных рабочих процессов и цикла в целом. Следовательно, применение вспомогательных ТА улучшает эксплуатационные качества холодильных машин, повышает надежность и экономичность их работы.
Конструктивно теплообменные аппараты АХМ могут быть выполнены в виде кожухотрубных, кожухозмеевиковых, пластинчатых, коаксиальных (“труба в трубе”) аппаратов, аппаратов воздушного охлаждения и т.д.
К основной группе теплообменных аппаратов относятся:
В конденсаторе нагнетаемый компрессором газообразный хладагент охлаждается, конденсируется и образовавшаяся жидкость незначительно (на 1…2 0С) переохлаждается. В зависимости от охлаждающей среды конденсаторы АХМ делятся на две группы: с водяным и воздушным охлаждением. По принципу отвода теплоты конденсаторы с водяным охлаждением делятся на проточные, оросительные и испарительные.
На рис. 1 изображен конденсатор кожухотрубный с конденсацией паров хладагента в межтрубном пространстве фирмы Gazi Sogutma серии GKS.
Рис. 1. Конденсатор кожухотрубный Gazi Sogutma серии GKS
На рис. 2 и 3 изображены конденсаторы воздушные трубчатые с оребрением фирмы Guntner серий AGVH и AGVV соответственно, предназначенные для работы на аммиаке.
Рис. 2. Конденсатор воздушный Guntner серии AGVH
Рис. 3. Конденсатор воздушный Guntner серии AGVV
В испарителе происходит кипение хладагента за счет теплоты, отводимой от охлаждаемой среды. Также в испарителе происходит перегрев хладагента: для аммиачных холодильных установок перегрев всасываемого пара 5…10 °С является оптимальным, поскольку при данных значениях обеспечивается “сухой ход” компрессора.
По типу охлаждаемой среды испарители можно разделить на следующие группы:
– испарители для охлаждения жидких хладоносителей и технологических продуктов;
– испарители для охлаждения воздуха и газообразных технологических продуктов;
– испарители для охлаждения твердых технологических продуктов;
– испарители-конденсаторы.
На рис. 4 изображен испаритель кожухотрубный серии LSE с внутритрубным кипением фирмы ONDA
Рис. 4. Испаритель кожухотрубный ONDA серии LSE
В холодильную установку кроме аппаратов холодильной машины входят также аппараты, предназначенные для применения холода. К ним относятся воздухоохладители, батареи и аппараты, охлаждаемые хладоносителем.
При использовании ХМ для охлаждения воздуха в помещениях испаритель используется в качестве воздухоохладителя, в котором кипящий хладагент отбирает тепло непосредственно от воздуха при его естественной или принудительной циркуляции.
При нескольких потребителях холода испаритель холодильной машины может состоять из нескольких батарей-воздухоохладителей непосредственного охлаждения установленных как в одном, так и в нескольких помещениях.
На рис. 5 изображен воздухоохладитель Alfa Laval серии Arctigo IS, предназначенный для работы на аммиаке.
Рис. 5. Воздухоохладитель Alfa Laval серии Arctigo IS
На рис. 6 изображен воздухоохладитель Guntner серии GHK, предназначенный для работы на аммиаке.
Рис. 6. Воздухоохладитель Guntner серии GHK
Также в системе могут использоваться ВО рассольного типа, в которых хладоноситель отбирает тепло от воздуха.
В зависимости от условий эксплуатации или других конструктивных особенностей в системе холодильной установки может быть использована рассольная система охлаждения – когда испаритель холодильной установки охлаждает промежуточный хладоноситель, который циркулирует в системе – пример водоохлаждающей ХМ – т.н. “чиллер”, охлажденный хладоноситель из которого поступает в фанкойлы – местные воздухоохладители
К вспомогательным теплообменным аппаратам аммиачных ХМ относятся: промежуточный сосуд, переохладитель, экономайзер, маслоохладитель.
- Промежуточные сосуды.
Промежуточный сосуд вводится в технологическую схему ХМ для повышения экономичности работы низкотемпературных АХМ двухступенчатого сжатия, и выполняет следующие функции:
– охлаждение пара хладагента после компрессора первой ступени сжатия;
– охлаждение жидкого хладагента перед его дросселированием.
- Переохладители.
Переохладитель вводится в схему между линейным ресивером и дросселем и предназначен для охлаждения жидкого аммиака, что позволяет уменьшить потери при дросселировании жидкого хладагента. В основном, в АХМ, применение нашли переохладители, охлаждаемые водой.
- Экономайзер.
Экономайзер предназначен для увеличения удельной холодопроизводительности. Применение экономайзера целесообразно для холодильных установок, в которых “сухой ход” компрессора обеспечивается перегревом в испарителе (такой перегрев обеспечивается в АХМ). Переохлаждение жидкого хладагента в экономайзере перед дроссельным вентилем происходит посредством использования части полезной холодопроизводительности, т. е. за счет кипения части хладагента.
На рис. 7 изображен пластинчатый теплообменный аппарат Alfa Laval серии TS6. Теплообменные аппараты данного типа обладают широким спектром применения и могут быть использованы в качестве как основных, так и вспомогательных в АХМ.
Рис. 7. Пластинчатый теплообменный аппарат Alfa Laval серии TS6
- Маслоохладители.
Маслоохладители являются одними из основных узлов винтовых маслозаполненных компрессорных агрегатов и предназначены для охлаждения циркулирующего масла. В зависимости от охлаждающей среды маслоохладители делятся на водяные и воздушные. Большее распространение получили водяные маслоохладители, которые представляют собой кожухотрубчатые теплообменные аппараты. В качестве охлаждающей среды используется вода системы оборотного водоснабжения.
