Принцип действия конденсатора. В соответствии с принципом работы холодильной машины и законом сохранения энергии, в конденсаторе от хладагента отводится теплота, равная суммарной энергии, подведенной к агенту в испарителе и компрессоре. Для парокомпрессионных холодильных машин уравнение теплового (энергетического) баланса имеет вид: Qk= Qо+ N,
где QK — количество теплоты, отведенное от хладагента в конденсаторе, Вт;
Qо— холодопроизводительность холодильной машины, Вт;
N— энергия, подведенная к хладагенту при сжатии в компрессоре, Вт.
Теплообменный аппарат, в котором осуществляется отвод теплоты от хладагента, получил название конденсатора. Количество теплоты QK, отводимое от хладагента в конденсаторе, называют теплотой конденсации.
В процессе отвода теплоты конденсации температура хладагента сначала понижается, а достигнув значения температуры конденсации Тк, остается постоянной. Отвод теплоты при постоянной температуре сопровождается переходом хладагента из газообразного состояния в жидкое, т. е. происходит процесс конденсации хладагента.
| Виды конденсаторов |
| Воздушного охлаждения |
| Водяного охлаждения |
| По способу циркуляции воздуха 1. С естественной циркуляцией воздуха а. Листотрубные б. Змеевиковые с проволочными ребрами 2. С принудительной циркуляцией (воздухоохладители). |
| По условиям движения хладагента в секциях 1. Последовательным. 2. Параллельным. 3. Последовательно-параллельным. |
| По месту установки 1. Встроенные (установленные на раме агрегата) 2. Выносные (установленные отдельно от компрессора). |
| По виду теплопередающей поверхности 1. Гладкотрубные. 2. Ребристотрубные. |
| По конструкции 1. Кожухотрубные. 2. Кожухозмеевиковые. 3. Двухтрубные (труба в трубе). |
По виду среды, в которую отводится теплота конденсации, различают конденсаторы с воздушным и водяным охлаждением. Для крупных холодильных машин спроектированы конденсаторы с комбинированной системой охлаждения. К конденсаторам такого типа относятся оросительные и испарительные.
В торговом холодильном оборудовании чаще всего применяются конденсаторы с воздушным охлаждением, а в составе холодильных машин для холодильных камер и блоков холодильных камер предприятий торговли и питания используются конденсаторы как с воздушным, так и с водяным охлаждением.
В холодильном оборудовании с небольшой холодопроизводительностью (бытовые холодильники, холодильные шкафы небольших размеров) применяют конденсаторы воздушного охлаждения с естественной циркуляцией охлаждающего воздуха.
Различают: листотрубные и змеевиковые с проволочными ребрами.
Листотрубный конденсатор (рис. 6.8) изготавливается из двух алюминиевых листов, в которых предусмотрены половины профилей каналов. После соединения листы герметично соединяются, образуя каналы для хладагента.
Змеевиковые конденсаторы с проволочными ребрами просты в изготовлении, достаточно эффективны и более надежны. Конструктивно эти конденсаторы (рис. 6.9) состоят из плоского трубчатого змеевика /, на который с двух сторон приварены проволочные ребра 2. Ребра увеличивают теплообменную поверхность конденсатора и укрепляют его конструкцию.
Недостатком конденсаторов с естественным движением воздуха является низкая эффективность теплообмена.
| Рис. 6.9. Змеевиковый конденсатор с проволочными ребрами: / — трубчатый змеевик; 2—проволочные ребра; Rr — газообразный хладагент; /?ж — жидкий хладагент |
Интенсификация процесса отвода теплоты в конденсаторе обеспечивается принудительным движением (циркуляцией) воздуха. Для принудительного обдува воздухом теплообменной поверхности конденсатора применяются осевые вентиляторы, устанавливаемые непосредственно на корпусе конденсатора. Привод крыльчатки вентилятора обеспечивается электродвигателем.
Устройство конденсаторов. Конденсаторы с воздушным охлаждением (рис. 6.10, а) состоят из нескольких (от двух до шести) одинаковых вертикальных секций, объеденных в общий корпус. Каждая секция представляет собой плоский змеевик из медных или стальных труб, на которые насаживаются стальные ребра толщиной 0,5 мм. Змеевик набирают из прямых или U-образных труб и соединяют их между собой калачами, припаиваемыми к трубам твердым припоем. Контакт между наружной поверхностью труб и ребрами обеспечивается протяжкой внутри трубы стального шарика, несколько большего диаметра, чем диаметр трубы.
В результате такой технологической обработки, получившей название «дорнование», наружный диаметр трубы секции увеличивается и прочно соединяется с ребром. Для дополнительного контакта и защиты от коррозии осуществляют оцинковку или омеднение — покрытие секции снаружи тонким слоем цинка или меди (толщина слоя 15. 20 мкм). Секции соединяют в пакет и помещают в корпус. Трубки смежных секций смещены на половину шага, образуя в направлении движения воздуха шахматное расположение. Подвод хладагента к секциям осуществляется через трубопровод 7 и верхний коллектор 4 газообразного хладагента. Общий коллектор для всех секций обеспечивает параллельное распределение хладагента. По трубопроводу 8 жидкий хладагент отводится из конденсатора.
| б в Рис. 6.10. Конденсатор с принудительным движением воздуха: а — с параллельным соединением секций; б— с последовательным соединением секций; в —с последовательно-параллельным соединением секций (вентилятор не показан); / — основание вентилятора; 2— U-образные трубки секций; 3 — боковина корпуса; 4— коллектор газообразного хладагента; 5— крышка корпуса; 6— диффузор вентилятора; 7—трубопровод подвода хладагента; 8— трубопровод отвода жидкого хладагента; 9 — кронштейн крепления |
Конденсаторы герметичных холодильных агрегатов (рис. 6.10, б, в) имеют аналогичную конструкцию и максимально унифицированы. Секции конденсаторов набирают из U-образных стальных труб диаметром 12 х 1 мм с шагом расположения труб 26 мм. Щ наружную поверхность труб насаживаются стальные ребра из полосы толщиной 0,3 мм с шагом 3,5 мм. В зависимости от размеров конденсаторов различают 8- или 20-трубные секции. Конденсатор собирают из секций с шахматным расположением труб по ходу воздуха. Секции соединяют последовательно (б) или параллельно (в) калачами.
1.2.2. Конденсаторы с водяным охлаждением более компактны по сравнению с конденсаторами воздушного охлаждения. Отсутствие вентилятора существенно снижает уровень шума работы всей холодильной машины. Недостатком этих конденсаторов является потребность в проточной водопроводной воде, которая после подогрева за счет отведенной от хладагента теплоты сливается в канализацию. Системы оборотного водоснабжения позволяют существенно снизить расход воды.
В холодильных машинах предприятий торговли и питания чаще всего используются кожухозмеевиковые конденсаторы. Эти конденсаторы являются составными элементами агрегатов с бессальниковыми и сальниковыми (открытыми) компрессорами.
Конденсатор КТР-3 кожухозмеевиковой конструкции с водяным охлаждением показан на рис. 6.11. Кожух 3 конденсатора изготовлен из цельнотянутой стальной трубы, один торец которой заканчивается приваренным стальным сферическим днищем. С другой стороны кожуха предусмотрен фланец для крепления трубной решетки 2 и крышки 1. В стальной трубной решетке 2 развальцованы свободные концы U-образных труб. Количество пар труб может составлять от 8 до 14. На наружной поверхности труб могут размещаться пластинчатые ребра. Применяются также медные трубы с накатанными ребрами. Трубы теплообменной поверхности размещают в верхней части кожуха 3, так как нижняя часть используется в качестве ресивера — емкости для жидкого хладагента. Трубопровод для отвода жидкого агента размешен в специальном стакане — сборнике хладагента и оснащен запорным вентилем 7.
В боковой стенке кожуха 3 предусмотрено резьбовое отверстие, в котором установлена пробка 9. Внутренняя часть пробки изготовлена из легкоплавкого материала, который при температуре свыше 70 °С разрушается и через пробку хладагент выпускается в атмосферу, предотвращая разрушение кожуха 3 конденсатора.
Вода подводится к нижнему патрубку крышки 1, совершает четыре хода по трубкам теплообменной поверхности и отводится из конденсатора через верхний патрубок крышки 1.
Машинный способ является наиболее распространенным способом получения холода за счет изменения агрегатного состояния рабочего вещества, кипения его при низких температурах, с отводом от охлаждаемого тела или среды необходимой для этого теплоты парообразования.
Одним из условий эффективной работы торгового холодильного оборудования является применение в качестве рабочих веществ холодильных агентов, обладающих хорошими термодинамическими, теплофизическими, физико-химическими, физиологическими и озонобезопасными свойствами. Важное значение имеют также их стоимость и доступность. Холодильные агенты не должны быть ядовиты, вызывать удушья и раздражения слизистых оболочек глаз, носа и дыхательных путей человека.
Различают естественные и искусственные холодильные агенты. К естественным хладагентам относятся: аммиак (R717), воздух (R729), вода (R718), углекислота (R744) и др., к искусственным — хладоны (смеси различных фреонов).
В настоящее время существует три типа фторуглеводородных хладагентов:
хлорфторуглероды (CFC), обладающие высоким потенциалом истощения озона. Например: R12, R13, R502, R503;
гидрохлорфторуглероды (HCFC), которые содержат атомы водорода, что приводит к более короткому периоду существования этих хладагентов в атмосфере по сравнению с CFC, например хладагент R22;
гидрофторуглероды (HFC), которые не содержат хлора. Они не разрушают озоновый слой Земли и имеют короткий период существования в атмосфере. Например: R134A, R404A.
В связи с этим проблема использования в качестве хладагентов природных веществ, и в первую очередь аммиака, наиболее актуальна сейчас у производителей холодильного оборудования. В России потребность в холоде для стационарных холодильников в основном обеспечивается аммиачными холодильными установками, так как аммиак не разрушает озоновый слой, не оказывает прямого воздействия на глобальный тепловой эффект, обладает отличными термодинамическими свойствами, имеет высокий коэффициент теплоотдачи при кипении и конденсации и доступность производства.
К негативным свойствам аммиака относятся токсичность, пожаро- и взрывоопасность, резкий неприятный запах. Любая авария с аммиаком ведет к серьезным последствиям.
В торговле в основном используют компрессионные холодильные машины, которые состоят из следующих основных узлов: компрессора, конденсатора воздушного охлаждения, терморегулирующего вентиля (ТРВ) и испарителя. Холодильная машина, кроме перечисленных основных частей, имеет приборы автоматики, фильтры, осушители, теплообменники и т.п.
Компрессор — наиболее сложный и важный узел холодильной машины. Он служит для отсасывания паров хладагента из испарителя, сжатия и нагнетания в конденсатор. Основным показателем работы компрессора является его холодопроизводительность (количество теплоты, которое холодильная машина получает за единицу времени от охлаждаемой среды).
Конденсатор воздушного охлаждения — теплообменный аппарат, в котором поступающий из компрессора парообразный хладагент превращается в жидкость. Этот процесс протекает при отдаче хладагентом теплоты во внешнюю среду.
Испаритель — теплообменный аппарат, осуществляющий отбор тепла от охлаждаемой среды.
Терморегулирующий вентиль служит для автоматической подачи необходимого количества хладагента в испаритель. Он контролирует и поддерживает заданную температуру паров хладона на выходе из испарителя.
Приборы автоматики обеспечивают пуск, остановку холодильной машины, защиту ее от перегрузок, поддержание заданного температурного режима в охлаждаемой среде, оптимальное заполнение испарителя хладагентов, своевременное оттаивание снеговой шубы с испарителей.
Реле давления автоматически поддерживает заданное давление на линии всасывания путем включения и выключения компрессора.
Ресивер — резервуар, который собирает жидкий хладагент в целях обеспечения его равномерного поступления к ТРВ и в испаритель. Фильтр служит для удаления механических загрязнений. Осушитель предназначен для поглощения влаги из хладагента при заполнении им системы и во время эксплуатации машины. Теплообменник служит для перегрева паров хладагента, идущих от испарителя к компрессору, и переохлаждения хладагента, идущего от конденсатора к ТРВ.
Принцип действия холодильной машины заключается в следующем.
1. В испарителе, установленном в охлаждающем объеме, происходит кипение жидкого хладагента при низком давлении и температуре за счет отбора тепла из окружающей среды.
2. Из испарителя пары хладона проходят через теплообменник и паровой фильтр, затем они отсасываются компрессором, сжимаются и в перегретом состоянии нагнетаются в конденсатор, при этом температура и давление повышаются.
3. В охлаждаемом воздухом конденсаторе они конденсируются, т.е. превращаются в жидкость.
4. Жидкий хладон стекает по трубам конденсатора и скапливается в ресивере, откуда под давлением проходит через жидкостный фильтр и теплообменник.
5. Очищенный хладон, проходя через узкое отверстие ТРВ, дросселируется, распыляется и при резком снижении температуры и давления поступает в испаритель.
Цикл повторяется. Циркулируя по такому замкнутому кругу, хладагент попеременно меняет свое агрегатное состояние, т. е. происходит скачкообразный переход хладагента из жидкого состояния в газообразное и наоборот.
В настоящее время в торговом холодильном оборудовании используются различные системы холодоснабжения: встроенные, выносные и централизованные.
Теплопритоки в торговые залы магазинов от встроенных в оборудование холодильных агрегатов приводят к снижению товарооборота и росту непредусмотренных расходов, в том числе:
создаются некомфортные для покупателей условия (высокая температура воздуха в торговом зале и высокий уровень шума, неприятные посторонние запахи);
некомфортные для продавцов и обслуживающего персонала условия приводят к снижению качества обслуживания, падает имидж предприятия и уменьшается товарооборот;
срок службы встроенных холодильных агрегатов в 2. 3 раза ниже, чем при использовании систем выносного холодоснабжения, и в 4. 6 раз ниже, чем при использовании централей;
происходят частые выходы из строя оборудования;
возникают дополнительные расходы на кондиционирование и на энергопотребление.
Выносное холодоснабжение представляет собой систему холодоснабжения на базе автономных компрессорно-конденсаторных агрегатов, расположенных в машинном отделении и изолированных от торговых помещений. При этом каждый агрегат может обеспечивать холодом нескольких потребителей.
Одним из важнейших условий эффективного развития предприятий торговли является использование централизованных систем холодоснабжения, представляющих собой несколько параллельно включенных компрессоров на единой раме с дополнительным оборудованием. Каждый центральный агрегат оборудован микропроцессорным блоком управления, осуществляющим регулирование холодопроизводительности агрегата и обеспечивающим равномерную работу каждого компрессора и конденсатора.
Основные достоинства использования централизованной системы холодоснабжения следующие:
центральные агрегаты компактны и занимают значительно меньше места;
достигается заметная экономия электроэнергии, так как крупные компрессоры имеют более высокий коэффициент полезного действия;
для крупных супермаркетов централизованная система холодоснабжения экономически выгоднее традиционного варианта холодоснабжения; увеличивается товарооборот;
обеспечивается высокая надежность за счет использования нескольких компрессоров;
в случае выхода из строя одного или несколько компрессоров остальные компрессоры обеспечат поддержание требуемой температуры для предотвращения потери продукции до устранения неисправности;
основная задача устранить проблемы в работе вашего холодильника качественно, в кратчайший срок и по приемлемой цене
- Главная
- назначение конденсатора и его действие
назначение конденсатора и его действие
В компрессионном холодильном агрегате пары хладагента сильно нагреваются перед поступлением в конденсатор при сжатии в цилиндре компрессора ; в абсорбционном агрегате пары хладагента нагреваются в генераторе от подведенного тепла для выделения их из раствора. Конденсатор представляет собой трубопровод обычно изогнутый в виде змеевика, внутрь которого поступают пары хладагента. Змеевик охлаждается снаружи окружающим воздухом или водой (в больших холодильных агрегатах). Наружная поверхность змеевика обычно недостаточна для отвода тепла воздухом, поэтому при воздушном охлаждении конденсатора поверхность змеевика увеличивают за счет большого количества ребер, креплением змеевика к металлическому листу и другими способами. Змеевик обычно располагают горизонтально с пода чей хладагента в верхний виток.
ЭТАП 4. В случае повышения температуры охлаждающей среды (охлаждающего воздуха или воды) условия конденсации хладагента ухудшатся, так как повысятся температура и давление конденсации. Повышение температуры и давления конденсации приведет к снижению холодопроизводительности агрегата, так как с повышением противодавления снизится производительность компрессора, а с ухудшением условий конденсации хладагента в испаритель будет поступать парожидкостная смесь, из-за чего уменьшится количество тепла, отводимого от охлаждаемого объекта хладагента при его кипении (испарении) в испарителе. Однако с повышением противодавления не только снизится производительность компрессора, но и увеличится потребляемая мощность двигателя. Все это, а также неизбежное при повышении температуры окружающего воздуха увеличение притоков внешнего тепла в охлаждаемый объект приведет к увеличению расхода электроэнергии. Высокое давление конденсации ухудшает также условия герметизации холодильного агрегата, способствуя утечкам хладагента, и может привести к авариям, если оно превысит давление, принятое при расчете узлов агрегата на прочность.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОНДЕНСАТОРОВ.
Конструкции конденсаторов холодильных агрегатов бытовых холодильников отличаются большим разнообразием. Объясняется это главным образом экономическими соображениями — стоимостью материалов, затратами труда, металлоемкостью конструкции, возможностью механизации и автоматизации производства и др.
РЕБРИСТОТРУБНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ.
У ребристотрубных конденсаторов наружная поверхность змеевика увеличена за счет большого количества ребер. Змеевик обычно изготовляют из стальной трубы. Ребра штампуют из стальных или алюминиевых пластин прямоугольной или круглой формы. В конденсаторах компрессионных агрегатах применяют также для оребрения змеевика стальную проволоку. Для лучшего отвода тепла необходим хороший контакт между трубкой и надетыми на нее ребрами. Для этого у пластинчатых ребер в местах их прилегания к трубке делают отбортовки (воротнички ) и ребра припаивают. Змеевик и пластинчатые ребра после штамповки часто подвергают гальваническому лужению и после сборки пропускают через печь, чтобы они спаялись. Для защиты от коррозии конденсаторы окрашивают.
Конденсаторы с ВЫНУЖДЕННЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВОЗДУХА в настоящее время используют в компрессионных холодильных агрегатах для двухкамерных бытовых холодильников больших емкостей, в низкотемпературных холодильниках, а также в небольших комнатных установках кондиционирования воздуха. В таких холодильных агрегатах мотор-компрессор располагают так, чтобы поток воздуха после конденсатора направлялся на него и охлаждал его.
РЕБРИСТО-ТРУБНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ С ПЛАСТИНЧАТЫМИ РЕБРАМИ
в настоящее время применяют главным образом в абсорбционных холодильных агрегатах. Трубы конденсаторов размещают горизонтально ,
часто с общими ребрами или наклонно для стока жидкого хладагента и с отдельными оребрением каждого витка (рис 3.13.б,в). Последняя конструкция более предпочтительна.
От конструкции аппарата зависит характер и скорость движения конденсата в нем и внешней охлаждающей среды через аппарат. С увеличением скорости возрастают коэффициент теплоотдачи и затраты мощности на перемещение охлаждающего воздуха или воды. С возрастанием скорости движения жидкого хладагента в трубе ламинарный( спокойный ) режим движения жидкости переходит в турбулентный (с завихрениями), при котором процессы теплопередачи интенсифицируются.
ТЕПЛООТДАЧА КОНДЕНСАТОРОВ.
Если коэффициент теплоотдачи с одной стороны стенки значительно ниже, чем с другой, то общий коэффициент теплоотдачи приближается к значению меньшего из этих коэффициентов. В таком случае для повышения интенсивности теплопередачи приходится увеличивать поверхность со стороны меньшего коэффициента теплоотдачи. Обычно это достигается оребрением труб. Так, в хладоновом охлаждаемом воздухом конденсаторе со стороны воздуха обязательно делают ребра на трубках, поскольку коэффициент теплоотдачи к воздуху примерно в 50 раз меньше, чем от жидкого хладагента к трубе. Если хладоновый конденсатор охлаждать водой, то может возникнуть необходимость оребрения со стороны хладона-12, т.к. коэффициент теплоотдачи со стороны воды в 2. 3 раза выше. Ребра должны плотно соприкасаться с поверхностью трубы. Даже небольшой зазор между трубой и ребром резко увеличивает термическое сопротивление переходу тепла и снижает эффективность оребрения.
