Испарители для охлаждения жидких теплоносителей

Кожухотрубные испарители. Кожухотрубные испарители, так же как и конденсаторы подобного типа, выпускают с гладкими и ребристыми трубами. Испарители с гладкими трубами применяют на аммиачных установках, с ребристыми трубами - на фреоновых. По конструкции кожухотрубные испарители мало отличаются от конденсаторов такого же типа.

Аммиачный кожухотрубный испаритель ИТГ-12 (рис.52) представляет собой горизонтальный цилиндрический корпус (кожух) диаметром 426×9 мм, к торцам которого приварены стальные трубные решетки. В отверстия трубных решеток вставлены и развальцованы концы 89 горизонтальных гладких стальных труб диаметром 25×2,5 мм. Теплопередающая поверхность этих труб составляет 12 м².

Обе трубные решетки закрыты чугунными литыми крышками с внутренними ребрами - перегородками для осуществления многоходового движения рассола по трубам. Одна из крышек отлита с двумя патрубками для входа и выхода рассола. Через нижний патрубок рассол поступает в испаритель, а через верхний выходит из него. В испарителе рассол циркулирует внутри труб, а в пространстве между трубами кипит аммиак. Жидкий аммиак поступает в кожух снизу через приваренный к нему патрубок, а парообразный отсасывается из кожуха сверху через пароосушитель (отделитель жидкости). При нормальной эксплуатации уровень жидкого аммиака в испарителе поддерживается на 0,8 диаметра кожуха.

Масло, попадающее в испаритель, собирается в специальном сосуде, приваренном к нижней части кожуха.

Рис.52 Аммиачный кожухотрубный испаритель ИТГ-12 с теплообменной поверхностью, равной 12 м²:

1 - кожух, 2 - трубные решетки, 3 - теплообменные трубы, 4 - крышки, 5 - пароосушитель, 6 - предохранительный клапан, 7 - вход жидкого аммиака, 8 - выход паров аммиака, 9 - вход рассола, 10 - выход рассола, 11 - патрубок для выпуска масла, 12 - патрубок для выпуска воздуха.

Здесь оно отстаивается и по мере накопления выпускается через маслоспускной вентиль. На кожухе испарителя установлены предохранительный клапан и вентиль для выпуска воздуха.

Фреоновые испарители выполняются с накатными ребрами. Трубы применяют медные толстостенные, ребра на них накатывают небольшой высоты - 1,5-2,5 мм с малым шагом, коэффициент оребрения 1-3,5.

Фреоновый кожухотрубный испаритель типа ИТР-18 (рис.53) состоит из горизонтального цилиндрического стального корпуса диаметром 325×8 мм. К его торцовым сторонам приварены стальные трубные решетки, в которых расположено 60 медных труб диаметром 20×3 мм с накатными ребрами. Обе решетки закрыты чугунными крышками с внутренними перегородками, благодаря которым обеспечивается трехходовое протекание рассола по трубам испарителя. Теплопередающая поверхность этого аппарата 18 м². Для входа и выхода рассола из испарителя в одной из крышек расположены два патрубка. Жидкий фреон подается в аппарат через коллектор, находящийся внутри корпуса, а парообразный отсасывается через пароосушитель, размещенный в верхней части корпуса.

Рис.53. Фреоновый кожухотрубный испаритель ИТР-18 с теплообменной поверхностью, равной 18 м²:

1 - кожух, 2 - трубные решетки, 3 - теплообменные трубы, 4 - крышки, 5 - пароосушитель, 6 - коллектор жидкого фреона, 7 - предохранительный клапан, 8, 9, 10 - запорные вентили, 11 - гильза для термометра.

Для предотвращения аварии при чрезмерном повышении давления в испарителе имеется предохранительный клапан, который при избыточном давлении свыше 1,82 МПа выпускает часть фреона в атмосферу.

Кожух и крышки кожухотрубных испарителей покрывают тепловой изоляцией для уменьшения теплопритоков.

К достоинствам кожухотрубных испарителей следует отнести простоту их устройства, компактность и большую скорость движения в них рассола, что значительно увеличивает общий коэффициент теплопередачи аппарата. Кроме того, они обеспечивают закрытую систему циркуляции рассола, при которой исключен прямой доступ к нему кислорода воздуха, благодаря чему уменьшается коррозия аппаратов и трубопроводов рассольной системы.

Недостаток всех кожухотрубных испарителей - опасность замерзания рассола в теплопередающих трубах, что часто приводит к их разрыву.

Панельные испарители (рис.54, а). Выпускают их только для аммиачных установок с разной теплообменной поверхностью - от 20 до 320 м².

Испаритель состоит из прямоугольного бака 1 и погруженной в него системы испарительных секций панельного типа 2. Отдельные секции поверхностью охлаждения 5 или 10 м² состоят из двух горизонтальных трубчатых коллекторов и двух вертикальных (тоже трубчатых) стояков, образующих прямоугольную раму. В раму вварены панели (рис.54, б), состоящие из двух стальных листов с выштампованными на них канавками, образующими вертикальные каналы. По длине секции устанавливают несколько панелей (рис.54, в), соединяемых между собой боковыми кромками. Секции включаются параллельно, для этого их объединяют коллекторами: для подачи жидкого аммиака 3, отвода паров аммиака 4 и удаления масла. Жидкий аммиак поступает в секции сверху. Через один из стояков он проходит в нижний коллектор, откуда, заполняя каналы панелей, поднимается почти до верхнего коллектора. В панелях аммиак кипит, воспринимая тепло от циркулирующих в баке рассола или воды. Образующиеся при кипении пары поднимаются в верхние коллекторы секций, из них по общему паровому коллектору 4 проходят в отделитель жидкости 6 и далее направляются в компрессор. Увлеченные ими капли жидкого аммиака отделяются в отделителе жидкости 6 и возвращаются в нижние коллекторы панелей.

Рис.54. Панельный испаритель:

а - испаритель в сборе: 1 - теплоизолированный кожух, 2 - панельная секция, 3 - коллектор жидкостной, 4 - коллектор паровой, 5 - маслосборник, 6 - отделитель жидкости, 7 - мешалка, 8 - перегородка;

б - разрез отдельного элемента панели;

в - панель испарителя в сборе.

Попавшее в испаритель смазочное масло отводится в общий маслосборник 5, из которого по мере накопления периодически выпускается.

Для обеспечения циркуляции теплоносителя в баке установлена пропеллерная мешалка 7 и перегородка 8. Уровень теплоносителя в баке поддерживается выше испарительных секций. При переполнении бака излишняя часть теплоносителя сливается по переливной трубе в бак дополнительной емкости. Охлажденный теплоноситель забирается насосом из бака через патрубок, расположенный в нижней его части, и подается в рассольные камерные батареи.

Отепленный теплоноситель возвращается в бак. Поступает он сверху в отсек, где расположена мешалка, между ней и торцами испарительных секций.

Для опорожнения бака при осмотре или ремонте испарителя в его днище вварена специальная спускная труба.

Стенки и днище бака снаружи покрывают тепловой изоляцией. Сверху бак закрывают деревянными крышками.

В панельных испарителях благодаря высокой скорости движения теплоносителя и почти полному заполнению испарительных секций жидким холодильным агентом обеспечивается интенсивный теплообмен. Испарители удобны для осмотра, ремонта и очистки. На их изготовление расходуется небольшое количество стальных труб. Но они подвержены интенсивной коррозии вследствие свободного доступа воздуха к теплоносителю и насыщения его кислородом.