Лекция 7. Принцип действия конденсатора

Конденсаторы

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 Q_K — 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 Q_K, отводимое от хладагента в конденсаторе, называют теплотой конденсации.

В процессе отвода теплоты конденсации температура хладагента сначала понижается, а достигнув значения температуры конденса­ции Т_к, остается постоянной. Отвод теплоты при постоянной тем­пературе сопровождается переходом хладагента из газообразного со­стояния в жидкое, т. е. происходит процесс конденсации хладагента.

Классификация конденсаторов.

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.

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.

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.

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 /. 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 /, совершает четыре хода по трубкам теплообменной поверхности и отводится из конденсатора через верхний патрубок крышки 1.

В некоторых конструкциях кожухозмеевиковых конденсаторов (рис. 6.12) предусмотрены опоры 10 для установки на постамент или фундамент. В верхней части кожуха 6размещены опорные пло­щадки 5 для установки компрессора и приводного электродвига­теля (на рис. не показаны).