Испаритель-конденсатор

Изобретение относится к теплообменным аппаратам холодильных установок. Испарительный конденсатор содержит металлический корпус с размещенными в нем трубчатым пучком, оребренными пластинами, форсунками, вентилятором. После форсунок установлен изолировано от корпуса высоковольтный электрод, заряженный со знаком “плюс” и другим концом закрепленный на трубчатом пучке со знаком “минус”. Высоковольтный электрод выполнен в виде металлической сетки, на которой расположены металлические иглы, приваренные к основанию высоковольтного электрода, напротив каждой форсунки. Изобретение позволяет повысить отбор тепла от поверхности труб, внутри которых циркулирует охладительная среда, снизить расход воды, сократить продолжительность процесса и предупредить загрязнения испарителя. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам холодильных установок и может быть использовано в качестве воздушно-испарительного конденсатора холодильных машин.

Известен испарительный охладитель, содержащий корпус с поддоном в нижней части с трубами внутри, снабженными поперечными ребрами [1]. Для интенсификации теплообмена ребра выполнены в виде панелей, установлены попарно с заданным шагом вдоль труб с образованием щелевых каналов, присоединенных нижним торцом к поддону.

Верхний торец каналов снабжен пленкообразователем.

Работа охладителя осуществляется следующим образом. Воздух вентилятором подсасывается через окна. Противоточно воздуху из поддона насосом подается вода через щелевые каналы.

Расход воды регулируется таким образом, чтобы обеспечить сплошную пленку необходимой толщины на наружной поверхности каналов без фонтанирования на их верхнем торце струй воды.

Пленка воды, стекающая по наружной поверхности каналов, испаряется при тепломассообмене с воздухом, движущимся противоточно, отбирая при этом тепло от поверхности труб, внутри которых циркулирует охлаждаемая среда.

Недостатком данных охладителей является недостаточная интенсификация тепломасссообмена из-за медленного испарения пленки воды, стекающей по наружной поверхности каналов.

Известно изобретение [2]. Для интенсификации теплообмена охладитель содержит систему перфорированных труб с открытыми концами для прохода свеженасыщенного воздуха, расположенного внутри трубного пучка.

Охладитель содержит корпус с размещенным внутри орошаемым трубным пучком, снабженным оребрением и дополнительной системой перфорированных труб, концы которых имеют отверстия. Вода орошения подается в систему орошения насосом из поддона. Трубный пучок обдувается воздухом, просасываемым вентилятором через окна.

Воздух, поступая из окна, смешивается со свежей порцией его, просасываемой через отверстия системы перфорированных труб, при этом насыщенность воздуха влагой сохраняется на невысоком уровне на протяжении всего пути прохождения по аппарату.

Система перфорированных труб с открытыми концами для прохода свежего насыщенного воздуха позволяет несколько повысить интенсивность теплообмена.

Недостатком данного охладителя является невысокая интенсивность теплообмена, связанная с насыщением воздуха, омывающего межтрубное пространство.

К наиболее близкому прототипу следует отнести испарительный конденсатор [3].

В этом аппарате совмещаются обычный конденсатор и устройство для оборотного охлаждения воды.

В металлическом корпусе монтируют трубчатый змеевик, в котором конденсируется холодильный агент, трубчатый коллектор с форсунками, разбрызгивающими воду, вентилятор, ресивер для поступающего из трубчатого змеевика холодильного агента и отбойник, предотвращающие унос капель воды с воздухом.

Конденсатор снабжен насосом, которым вода из поддона нагнетается к форсункам для орошения змеевика.

Недостатком данного испарительного конденсатора является относительно низкая эффективность, так как коэффициент теплопередачи его не превышает 350-500 ккал/м²·час· ° С.

Существенные проблемы при эксплуатации данного оборудования вызывают отложения на теплообменных поверхностях солей карбоната кальция в виде накипи в комплексе с продуктами биологического происхождения, коррозии и пылью из воздуха. Загрязнение конденсатора приводит к снижению охлаждающей способности теплообменной поверхности за счет увеличения аэродинамического сопротивления проходу воздуха, соответственно уменьшению его расхода.

Солевым отложениям и загрязнению наиболее подвержены конденсаторы с малым шагом оребрения и соответственно с малыми каналами для прохода воды и воздуха.

Задачей изобретения является резкое повышение отбора тепла от поверхности труб, внутри которых циркулирует охлаждаемая среда, снижение расхода воды, сокращение продолжительности процесса и предупреждение загрязнения испарителя.

Задача решается за счет того, что испарительный конденсатор содержит металлический корпус с размещенными в нем трубчатым пучком, оребренными пластинами, форсунками, вентилятором. Согласно изобретению, после форсунок установлен изолировано от корпуса высоковольтный электрод, заряженный со знаком “плюс” и другим концом закрепленный на трубчатом пучке со знаком “минус”. Высоковольтный электрод выполнен в виде металлической сетки, на которой расположены металлические иглы, приваренные к основанию высоковольтного электрода, напротив каждой форсунки.

На фиг.1 изображен воздушно-испарительный конденсатор, общий вид;

на фиг.2 - график зависимости изменения коэффициента теплоотдачи с поверхности трубчатого пучка от скорости охлаждающей среды при поперечном обтекании.

Испарительный конденсатор содержит компрессор 1 холодильной машины, нагнетательный трубопровод 2, трубчатый пучок 3, форсунки 4, высоковольтный электрод 5, блок 6 питания, вентилятор 7, насос 8 контура охлаждения технологической воды, металлический корпус 9. Горячие пары аммиака из компрессора 1 с температурой t_TH1 поступают в трубчатый пучок 3, где охлаждаются до температуры t_TH2, и смесь пара и жидкости поступает в линейный ресивер. В этой системе контур циркуляции технологической воды является замкнутым и закрытым. С помощью насоса контура охлаждения технологической воды 8 по трубам подается вода к форсункам 4, из которых распыленные частички воды попадают в электростатическое поле (ЭСП).

ЭСП создается высоковольтным электродом 5, который выполнен в виде изолированной от металлического корпуса металлической сетки. Причем напротив каждой форсунки 4 расположены металлические иглы.

ЭСП создает многократное дробление капель, эффективную турбулизацию пленки воды, стекающей по трубам, а также обеспечивает бактерицидную чистоту системы. Частички воды стекают вниз по пластинчатым ребрам, надетым на трубный пучок 3, в виде орошаемой пленки. Стекающая пленка воды отбирает тепло от поверхности труб и часть тепла передает циркулирующему воздуху. В результате температура орошаемой воды на входе и выходе из аппарата поддерживается постоянной.

Воздух, проходящий через испаритель, воспринимает только тепло от пленки воды и его состояние изменяется i_B1 до i_B2.

Особенность пленки воды, образованной струей капель, состоит в том, что капли непрерывно возмущают пленку, внося в нее жидкую массу. Интенсивность воздействия потока капель на пленку зависит от изменения коэффициента теплоотдачи от теплообменной поверхности при испарительном охлаждении в ЭСП.

Проведенные исследования показали положительные результаты.

На фиг.2 представлены результаты теоретического исследования зависимостей коэффициентов теплоотдачи α от скорости подачи воздуха и различных методов охлаждения. Из фиг.2 видно, что наибольшего значения α достигает при испарительном охлаждении в ЭСП. Это объясняется тем, что ЭСП интенсифицирует процесс охлаждения за счет: ускорения движения капель, дробления крупных капель на более мелкие и равномерного покрытия пучка труб охлаждающей средой по всему объему аппарата.

Таким образом, можно заключить, что увеличение скорости капель за счет их "разгона" в ЭСП и дробление крупных капель на более мелкие приводит к повышению эффективности теплоотдачи. Это и является одной из предпосылок наведения ЭСП между охлаждающей средой и теплообменной поверхностью в воздушно-испарительном конденсаторе.

Расчеты также показали, что коэффициент теплоотдачи наибольшего значения достигает при скорости воздуха V=1,8... 2,2 м/с при напряженности поля Е=20-25 кВ/м.

Литература:

1. Авторское свидетельство СССР №792069, кл. F 28 F 5/00, 1979 г.

2. Авторское свидетельство СССР №937952, кл. F 28 D 5/00, 1982 г.

3. Зайцев В.П. Холодильная техника. - М.: Государственное изд-во торговой литературы, 1962. - С.149-150.

1. Испарительный конденсатор, содержащий металлический корпус с размещенными в нем трубчатым пучком оребренными пластинами, форсунками, вентилятором, отличающийся тем, что после форсунок установлен изолировано от корпуса высоковольтный электрод, заряженный со знаком “плюс” и другим концом закреплен на трубчатом пучке со знаком “минус”.

2. Испарительный конденсатор по п.1, отличающийся тем, что высоковольтный электрод выполнен в виде металлической сетки, на которой расположены металлические иглы, приваренные к основанию высоковольтного электрода напротив каждой форсунки.