Cравнение кондиционеров:

закрыть

Конденсаторы - принцип работы и типы

Один из основных компонентов холодильной машины - это конденсатор, служащий для переноса тепловой энергии от хладагента в окружающую среду. Чаще всего тепло передается воде или воздуху.

Тепло, которое выделяется в конденсаторе, примерно на 30% превышает холодопроизводительность холодильной машины. Например, если холодопроизводительность машины равна 20 кВт, то конденсатор выделяет 25-27 кВт тепла.

Конденсаторы с воздушным охлаждением

Конденсаторы с воздушным охлаждением наиболее распространены.

Конденсатор с воздушным охлаждением состоит из вентиляторного блока с электродвигателем и теплообменника. По трубкам протекает хладагент, а вентилятор обдувает трубки потоком воздуха. Обычно скорость потока составляет 1 - 3.5 м/с.

Чаще всего теплообменник состоит из оребренных медных трубок диаметром 6 - 20 мм с расстоянием между ребрами 1-3 мм. Медь используется потому, что ее легко обрабатывать, она не окисляется и имеет высокую теплопроводность. Оребрение обычно выполняется из алюминия.

Выбор диаметра трубок зависит от многих факторов: потерь давления, легкости обработки материала и т.д.

Тип оребрения может быть различным и значительно влияет на тепловые и гидравлические параметры теплообменника в целом. Например, сложный профиль оребрения с многочисленными выступами и просечками создает турбулентность (завихрения) воздуха, омывающего теплообменник. В результате эффективность теплопередачи от хладагента к воздуху увеличивается, и повышается холодопроизводительность холодильной машины.

Применяют два типа соединения трубок с ребрами:

• Отверстия в ребрах, куда непосредственно вставляют трубки теплообменника. Этот способ более прост, но уменьшает теплопередачу из-за неплотности контакта. К тому же, в загрязненной среде по контуру прилегания может появиться коррозия, дополнительно снижающая производительность теплообмена.
• Воротнички (буртики) в местах подсоединения трубок теплообменника. Этот способ дороже и сложнее, зато обеспечивает увеличение поверхности теплообмена.

Дополнительно теплоотдачу хладагента повышают путем рифления внутренней поверхности трубок теплообменника. Это создает турбулентность течения хладагента.

Обычно в конденсаторе имеется от одного до четырех рядов трубок, расположенных по направлению потока хладагента. Часто трубки располагают в шахматном порядке для повышения эффективности теплопередачи.

Интенсивность теплообмена неодинакова на протяжении движения хладагента по трубкам. Горячий хладагент поступает в обменник сверху и перемещается вниз.

1. На начальном этапе (5% поверхности) охлаждение наиболее интенсивно, поскольку максимальна разница температур между хладагентом и охлаждающим воздухом и высока скорость движения хладагента.
2. Основной участок теплообменника составляет около 85% поверхности. На этом участке хладагент конденсируется при постоянной температуре.
3. Остальные 10% поверхности теплообменника служат для дополнительного охлаждения жидкого хладагента.

Температура конденсации хладагента (фреона) выше температуры окружающего воздуха на 10 - 20 градусов, и составляет обычно 42-55С. Выходящий из теплообменника нагретый воздух всего на 3-5 градусов холоднее температуры конденсации.

Конденсаторы с водяным охлаждением

Существует три типа конструкции конденсаторов с водяным охлаждением:

• Кожухотрубные
• Типа "труба в трубе"
• Пластинчатые.

Кожухотрубные конденсаторы обычно применяют в холодильных машинах большой мощности, а остальные типы - для менее мощных установок.

Кожухотрубные конденсаторы

Кожухотрубный конденсатор - стальной цилиндр, с обоих концов цилиндра установлены стальные решетки, к которым крепятся головки с патрубками для подключения к системе водяного охлаждения. В эти решетки запрессованы медные трубки, по которым протекает вода. Трубки чаще всего делаются из меди и имеют диаметр 20 мм и 25 мм. Снаружи они оребрены для повышения теплообмена.

В верхнюю часть стального кожуха поступает горячий пар хладагента из компрессора. Он омывает трубки с холодной водой и заполняет пространство между кожухом и трубками. В нижней части располагается патрубок отвода жидкого хладагента.

Холодная вода поступает по трубкам снизу и выходит сверху.

Пар хладагента охлаждается при контакте с холодной водой, конденсируется и скапливается на дне кожуха. В некоторых случаях конденсатор содержит участок дополнительного охлаждения. Он расположен на дне конденсатора и состоит из пучка трубок, отделенных от остальных трубок перегородкой. Вода, только что поступившая в конденсатор и имеющая минимальную температуру, в первую очередь проходит через участок дополнительного охлаждения конденсатора.

Вода, охлаждающая хладагент в кожухотрубных конденсаторах, берется обычно из системы оборотного водоснабжения. Температура конденсации хладагента примерно на 5 градусов выше, чем температура выходящей воды. Для передачи 1кВт тепла от хладагента проточной воде расход воды составляет около 170 литров в час.

Конденсаторы типа "труба в трубе"

Конденсатор типа "труба в трубе" - система из двух спиральных трубок, одна расположена внутри другой. По одной из трубок (внешней или внутренней) перемещается хладагент, а по другой - вода.

Внутренняя трубка делается из меди, а внешняя - из меди или стали. Поверхности трубок могут иметь оребрение, которое повышает эффективность теплообмена. Жидкости движутся встречными потоками, при этом вода поступает снизу и вытекает сверху, а хладагент - наоборот.

Конденсаторы типа "труба в трубе" используют в автономных установках кондиционирования и маломощных установках охлаждения.

Недостаток конденсаторов этого типа состоит в том, что конструкция неразъемная, и возможна только химическая очистка трубки.

Пластинчатые конденсаторы

Пластинчатые конденсаторы состоят из рядов стальных пластин, расположенных "елочкой". Внутри теплообменника хладагент и вода движутся навстречу друг другу по независимым контурам циркуляции.

Преимущества этого типа конденсаторов:

• очень высокой эффективности теплообмена
• компактность и небольшая масса
• небольшие перепады температур между хладагентом и охлаждающей водой.

Поэтому они широко применяются в холодильных машинах небольшой и средней мощности.

Если температура воды на входе в конденсатор составляет 16 градусов, то температура конденсации равна 32-36 градусов. При температуре воды +24°С хладагент конденсируется при 38-40°С.

Максимально допустимое давление в рабочем режиме со стороны контура хладагента составляет 2,45 МПа, а со стороны водяного контура - 1 МПа.

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

Распечатать