Испарители

Испарители предназначены для отбора теплоты от охлаждаемых объектов и бывают двух видов: испарители непосредственного охлаждения, в которых холодильный агент кипит и охлаждает непосредственно воздух помещения, и испарители, в которых холодильный агент охлаждает промежуточный теплоноситель (холодоноситель, рассол), подаваемый в охлаждаемое помещение (трюм).

В судовых холодильных установках используются два типа испарителей:

— испарители с межтрубным кипением хладагента при внутритрубном движении охлаждаемого рассола

— испарители с внутритрубным кипением хладагента при межтрубном движении охлаждаемого рассола.

В судовых холодильных машинах в основном применяют горизонтальные кожухотрубные испарители.

Простейшим испарителем непосредственного охлаждения помещения является пучок трубок с увеличенной наружной поверхностью, полученной путём их оребрения. Холодильный агент в этом случае кипит внутри трубок, а охлаждаемый воздух прогоняется снаружи вентилятором, что интенсифицирует теплоотдачу к трубкам и обеспечивает циркуляцию воздуха в помещении. Испарители такого типа обычно устанавливаются для охлаждения провизионных шкафов, в которых вентилятор и испаритель объединены в единый агрегат, а также в системах непосредственного охлаждения рефрижераторных трюмов и систем кондиционирования воздуха, когда вентиляторы устанавливаются отдельно от испарителей.

В качестве примера рассмотрим устройство и принцип действия судового хладонового горизонтального кожухотрубного испарителя марки МИТР-25 (рис.5). Кипение хладагента в нём происходит в межтрубном пространстве; площадь теплоотдающей поверхности оребренных трубок составляет 25 м². Жидкий хладагент подводится в корпус 4 испарителя снизу через угловой

Рис. 5. Кожухотрубный испаритель МИТР-25

запорный вентиль 7, а образующиеся пары отсасываются компрессором сверху через сухопарник 5 (рис.5).

Охлаждаемый рассол движется внутри медных трубок 2 сверху вниз, делая шесть ходов, и подаётся циркуляционным насосом в рассольные батареи, установленные в охлаждаемых помещениях. Концы теплообменных трубок испарителя развальцованы в стальных трубных досках 9 с защитными слоями из меди со стороны рассола. Крышки испарителя бронзовые. На корпусе испарителя 4 установлены: вентиль 1, для присоединения мановакуумметра, воздуховыпускной клапан 3, предохранительный клапан 6, наконец, клапан 8 для спуска масла и жидкого хладагента (в нижней части корпуса испарителя).

Межтрубное пространство испарителя заполняется жидким хладагентом на высоту 0,6...0,8 от диаметра корпуса, поэтому такие кожухотрубные испарители называются затопленными. Несколько верхних рядов, незатопленных жидкостью трубок, подсушивают и перегревают на 0,5...1,5^оС образующийся в межтрубном пространстве и поднимающийся вверх пар хладагента, что обеспечивает «сухой ход компрессора».

Основной недостаток этого типа испарителей является опасность замерзания рассола (воды) внутри трубок при аварийной остановке рассольного насоса. Это требует установки защитных датчиков-реле расхода и температуры рассола, останавливающих компрессор при недопустимом понижении температуры и расхода рассола. Кроме того, затопленные кожухотрубные испарители имеют следующие недостатки:

— переменность температуры кипения хладагента по высоте испарителя из-за влияния гидростатического давления;

— для заполнения таких испарителей требуется много хладагента, поэтому возможны большие потери хладагента при аварии холодильной установки;

— затруднен возврат масла из испарителя в компрессор (при уменьшении температуры и давления, растворимость масла в хладагенте уменьшается).

Рис. 6. Испаритель с внутритрубным кипением хладагента

А - общее устройство; б - разрез по внутренней оребренной трубе, I - вход холодильного агента, II - всасывание холодильного агента в компрессор, III - вход воды или рассола, IV - выход воды или рассола, 1 - дренажная труба со смотровым стеклом.

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

На рис.6 в качестве примера приведен такой испаритель. В нижней части крышек такого испарителя устанавливается струйный насос (инжектор), работающий на высоконапорном, подводимом из конденсатора, жидком хладагенте, который подсасывает парожидкостную смесь из верхней части крышки (после выхода хладагента из трубок) или жидкий хладагент из отделителя жидкости, устанавливаемого после испарителя.

3.4. Воздухоохладители

При воздушно-непосредственной и воздушно-рассольной системах охлаждения трюмов в выгородках трюмов устанавливаются воздухоохладители, охлаждающие воздух, подаваемый в трюм. Как следует из приведенных названий, при воздушно-непосредственной системе охлаждения снизу в воздухоохладитель (внутрь трубок), подаётся жидкий хладагент, а сверху, из коллектора (пароотделителя) компрессором отсасываются пары, образующиеся в трубках и собирающиеся в коллекторе. Внешние плоские ребра теплообменных секций воздухоохладителя имеют переменный шаг по ходу воздуха. Удаление (оттайка) инея с поверхности воздухоохладителей осуществляется либо электрогрелками, либо горячим паром хладагента, временно подаваемым с нагнетательной стороны компрессора при соответствующем переключении клапанов в системе хладагента. Для отвода талой воды, образующейся при снятии «снеговой шубы», воздухоохладители оборудуются поддонами с отводящими трубками, также имеющими электрообогрев.

Циркуляция воздуха через воздухоохладители и в трюме осуществляется осевыми вентиляторами. Такая система охлаждения применяется в судовых провизионных кладовых при хранении овощей и фруктов, а также грузовых помещений фруктовозов. В судовых системах с воздушным охлаждением трюмов при использовании воздушных фильтров и длинных воздуховодов применяются высоконапорные центробежные вентиляторы.

Воздухоохладители менее экономичны по сравнению с настенными батареями непосредственного охлаждения, так как на привод вентиляторов дополнительно расходуется энергия, которая к тому же полностью идёт на нагрев воздуха, то есть на эту величину увеличивается необходимая холодопроизводительность холодильной машины. Однако воздухоохладители более компактны и менее металлоемкие, чем настенные батареи. На поверхности воздухоохладителей возможна конденсация водяных, а при отрицательных температурах и их кристаллизация. Это приводит к тому, что коэффициент внешней теплоотдачи первоначально увеличивается в 2...3 раза и соответственно к росту теплового тока до 140 Вт/м². Однако при продолжительной работе воздухоохладителей теплоотдающие поверхности покрываются плотным слоем уплотненного инея (льда). Это вызывает, с одной стороны, увеличение гидравлического сопротивления движению охлаждаемого воздуха и мощности, потребляемой вентилятором, а с другой — увеличение теплового сопротивления теплоотдачи и уменьшение коэффициента теплопередачи.

На рефрижераторных судах наибольшее распространение получило воздушное охлаждение с фреоновыми воздухоотделителями. На рис.7 приведен общий вид фреонового воздухоохладителя. Подача фреона в змеевик воздухоохладителя производится с помощью терморегулирующего вентиля (ТРВ). Если воздухоохладитель имеет несколько параллельно включенных змеевиков, то после ТРВ устанавливают распределитель фреона («паук»), который обеспечивает равномерное распределение сдросселированного в ТРВ фреона по параллельно включенным секциям воздухоохладителя.

Воздухоохладитель имеет вентилятор 4 для принудительной циркуляции воздуха через охлаждающую поверхность. Если распределение воздуха в охлаждаемом помещении производится с помощью каналов, то напор вентилятора выбирается с учетом сопротивлений и в этих каналах. Для отвода талой воды в процессе снятия «снеговой шубы» воздухоохладители имеют поддоны. Поддон и трубка для отвода талой воды имеют электрообогрев для предотвращения повторного замерзания талой воды.

Рис. 7. Фреоновый воздухоохладитель непосредственного испарения1 - корпус; 2 - змеевики; 3 - пластинчатые ребра; 4 - вентилятор.