Конденсатор

ЛЕКЦИЯ 7

ТЕМА: «ТЕПЛООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ»

Цель: Изучить устройство принцип действия и технологические особенности теплообменных аппаратов

Рекомендуемая литература:

1. Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах. Зворыкин М.Л., Черкез В.М. М., Транспорт, 1977.

2. Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах. Файерштейн Ю.О., Китаев Б.Н. М, Транспорт, 1984.

3. Обучающая контролирующая программа «Кондиционирование воздуха в пассажирском вагоне».

План лекции:

1. Конденсатор.

2. Испаритель.

3. Вспомогательные аппараты холодильной установки.

В холодильной установке имеются конденсатор и испаритель, ко­торые принято называть теплообменными аппаратами.

Конденсатор

Конденсатор служит для превращения сжатых в компрес­соре паров хладагента в жидкость путем их охлаждения. Для этого производится охлаждение поверхности конденсатора с помощью воды или воздуха. В зависимости от назначения и типа холодильных уста­новок применяются различные конденсаторы: противоточные, в которых пары, проходя по змеевику, охлаждаются проточной водой; оросительные, где вода распределяется по трубам и, стекая по ним, частично испаряется; испарительные, где тепло от­водится воздухом с одновременным орошением труб змеевика водой и испарением этой воды; воздушные, где тепло от труб змееви­ка конденсатора отбирается воздухом.

В холодильных установках пассажирских вагонов с кондициони­рованием воздуха применяются только воздушные конденсаторы, представляющие собой компактный теплообменный аппарат с развитой поверхностью труб.

Основной характеристикой работы воздушного конденсатора яв­ляется интенсивность передачи тепла от хладагента к окружающему воздуху, что

в свою очередь зависит от величины поверхности труб кон­денсатора, скорости движения воздуха и циркуляции хладагента. Чем больше теплопередающая поверхность конденсатора и скорость движения воздуха, а также чем лучше его трубы очищены от загряз­нения, тем интенсивнее происходит теплообмен.

Конструктивно воздушный конденсатор (рис. 1) представляет собой батарею из тонкостенных медных труб диаметром 15 мм с насажен­ными на них ребрами толщиной 0,5 мм из листовой латуни, которые закрепляются протягиванием шарика через трубы. Внутри батареи сверху вниз проходит конденсирующийся парообразный хладагент, который поступает от компрессора через коллектор 1. Сжиженный хладагент стекает вниз в коллектор 2, откуда поступает в ресивер. Снаружи батарея обдувается воздухом с помощью вентилятора. Кон­денсатор комплектуется вместе с вентилятором в так называемый конденсаторный агрегат, в который входят и другие аппараты хо­лодильной установки, например ресивер. В зависимости от расчетного теплообмена размеры конденсатора и мощность вентилятора бывают разными. В некоторых холодильных установках применяют по два конденсатора с двумя и даже четырьмя вентиляторами.

Рис. 1. Конденсатор с воздушным охлаждением

Площадь поверхности конденсатора в м² определяется по формуле:

, (9.1)

где - холодопроизводительность установки по конденсатору; ; -индикаторная мощность компрессора (приближенно величину можно принять равной 1,2 _о, кроме того, можно определить величину с помощью цикла работы холодильной машины на диаграмме lg p-I (см. рисунок 7.3) , где - длина отрезка (3¢-2), мм; - длина отрезка (4¢-1), мм, измеренные по построенному циклу для заданных условий); К _к - коэффициент теплопередачи конденсатора; для воздушных конденсаторов этот коэффициент принимается 23-35 Вт/(м²К), или 20-30 ккал/(м²ч⁰С); - разность средних температур конденсируемого фреона и охлаждающего воздуха, К.

Обычно величину принимают равной 10-15° С или вычисляют по формуле:

,

где - температура конденсации фреона; и - температура воздуха на входе в конденсатор и выходе из него.

Вентилятор для воздушного конденсатора подбирают по его производительности, м³/ч:

(9.2)

где кг/м³ – плотность воздуха С _в – удельная теплоемкость воздуха, которая принимается равной 1кдж/(кг∙К).

Температурный режим работы конденсатора выбирается по температуре подаваемого вентилятором охлаждающего воздуха, которая для вагонных установок принимается равной расчетной температуре наружного воздуха. Теплопередающая поверхность конденсатора холодильных установок в пассажирских вагонах обычно бывает в пределах 80-150м². Количество воздуха, продуваемого через конденсатор, составляет примерно 8000-12 000 м³/ч. Число оборотов вентилятора конденсатора автоматически изменяются при изменении режима работы компрессора: при 4-х цилиндровом режиме ; при 2-х цилиндровом режиме ; при 1-ноцилиндровом режиме . Соответственно скорость вращения составляет ; ; .

Испаритель предназначен для испарения хладагента при пониженном давлении за счет отбора тепла от охлаждаемой среды. Поскольку охлаждаемой средой в вагонных установках является "про­дуваемый через испаритель воздух, испаритель получил название воздухоохладитель.

По принципу действия и конструктивному исполнению испаритель и конденсатор аналогичны и отличаются лишь тем, что в конденсаторе хладагент отдает тепло окружающей среде, а в испарителе поглощает тепло из окружающей среды.