Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Транспортная энергетика (хладотранспорт) Минимаркер Устройство конденсаторов

Устройство конденсаторов

Страница 2 из 7

Конструкция конденсатора выбирается в зависимости от хладагента, применяемого в данной холодильной установке. Существуют следующие типы конденсаторов:

  • оросительные;
  • противоточные;
  • кожухотрубные;
  • испарительные;
  • воздушные.

Рассмотрим более подробно устройство конденсаторов каждого их выше перечисленных типов.

Оросительный конденсатор

Оросительный конденсатор может быть с верхним и нижним подводом хладагента. При верхнем подводе (рис. 1, а) пары хладагента поступают в верхнюю трубу (1) батареи. Конденсируясь, жидкость постепенно стекает вниз.

При подаче хладагента снизу (рис. 1, б) он движется противотоком направлению движения воды, благодаря чему теплоотдача происходит более интенсивно. Жидкий хладагент сразу стекает в сборник (3) (ресивер), освобождая место парам. Такая конструкция конденсатора наиболее эффективна.

Охлаждающая вода в оросительных конденсаторах, стекая по поверхности труб, попадает в поддон (2), откуда насосом подается в распределительные баки. Там она смешивается со свежей холодной водой (рециркуляция воды), добавляемой по мере надобности. Из баков вода поступает в распределительные желоба, которые находятся над батареями конденсатора, и в виде дождя снова стекает на батареи.

Схемы оросительного конденсатора

Рис. 1 – Схемы оросительного конденсатора с верхним (а) и нижним (б) подводом хладагента

Секционный конденсатор с промежуточным отводом хладагента (рис. 2) собирают из отдельных труб диаметром 50 мм. Каждая секция состоит из 14 труб с четырьмя промежуточными отводами для жидкого аммиака. Поверхность одной секции равна 15 м2 (по наружному диаметру). Особым преимуществом оросительных конденсаторов является малый расход охлаждающей воды. Вода, отнимая тепло у аммиака, сама теряет тепло и частично испаряется.

Оросительный конденсатор с промежуточным отводом хладагента

Рис. 2 – Оросительный конденсатор с промежуточным отводом хладагента: 1 – штуцер для присоединения к воздухоотделителю; 2 – кран для выпуска воздуха; 3 – водораспределительный бак; 4 – конденсатор; 5 – труба впуска паров аммиака; 6 – воздухоотделитель; 7 – ресивер; 8 – вентиль для отвода жидкого аммиака; 9 – предохранительный клапан; 10 – вентиль для выпуска масла

При хорошем испарении, возможно, что вода, отходящая от конденсатора, будет иметь такую же температуру, как и подходящая к нему. В этом случае ее полностью можно использовать повторно. Обычно к использованной воде добавляют до 30% свежей холодной. Часть отработавшей воды сбрасывается в канализацию, часть разбрызгивается и примерно 1,5% испаряется.

Теплопередача 1 м2 поверхности конденсатора с промежуточным отводом жидкого аммиака составляет от 4000 до 4900 Вт. Количество охлаждающей воды, приходящейся на 1 м2 поверхности конденсатора, равно 600–700 л/ч. При палочной градирне свежей воды добавляют около 200 л/ч на 1 м2 батареи конденсатора. Конденсатор сложен и дорог в изготовлении и занимает большую площадь. Кроме того, его надо устанавливать на открытом месте и тщательно следить за состоянием водораспределительных желобов и отражателей, которые подвергаются коррозии.

Техническая характеристика оросительных конденсаторов завода «Компрессор» с промежуточным отводом жидкого аммиака приведена в таблице 17. Расход охлаждающей воды на одну секцию с площадью поверхности 15 м3 составляет 10–12 м3/ч.

190214_t1

Противоточный конденсатор

Противоточный конденсатор по устройству не отличается от трубчатого переохладителя и представляет собой две системы труб, вмонтированных одна в другую. В каждой трубе большого диаметра находится труба малого диаметра. По внутренней трубе циркулирует вода, а по кольцевому пространству между внутренней и наружной трубами – хладагент. Переход аммиака из межтрубного кольцевого пространства одной трубы в другую осуществляется посредством соединительных патрубков, приваренных по концам.

У некоторых конденсаторов внутренняя труба предназначена для хладагента, а кольцевое пространство – для воды. Пары хладагента поступают сверху вниз, а вода проходит снизу вверх. Под конденсатором располагается ресивер для собирания жидкого хладагента.

В противоточном конденсаторе трудно очищать трубы от загрязнения. Поэтому следует использовать, возможно, более чистую воду без примесей, дающих осадок. Скорость движения воды в таких конденсаторах поддерживают в пределах 0,8–1,5 м/с. Каждый конденсатор имеет по одному ресиверу для жидкого аммиака.

Техническая характеристика противоточных конденсаторов указана в таблице 18.

190214_t2

Кожухотрубные конденсаторы

Горизонтальный кожухотрубный конденсатор (рис. 3) состоит из горизонтального кожуха и системы труб. По торцам кожуха приварены решетки, в которых развальцованы стальные бесшовные трубы диаметром 38 мм для конденсаторов с площадью поверхности от 40 до 150 м2 и диаметром 26 мм – с площадью 225 и 280 м2. Торцовые части конденсаторов закрыты крышками с внутренними перегородками для изменения направления движения воды. В межтрубном пространстве конденсируется хладагент, а по трубам под напором протекает охлаждающая вода. Скорость движения воды в аммиачном конденсаторе достигает 0,8–1,0 м/с, в фреоновом – 1,5–2 м/с.

Горизонтальный кожухотрубный конденсатор

Рис. 3 – Горизонтальный кожухотрубный конденсатор: а – поперечный разрез; б – вид с торца при открытой крышке; 1 – устройство для выпуска масла; 2 – отверстие для спуска воды; 3 – патрубок подачи охлаждающей воды; 4 – воздуховыпускной клапан; 5 и 6 – патрубки для установки термометра и воздухоотделителя; 7 – трехходовой запорный вентиль; 8 – патрубок для присоединения уравнительной линии от ресивера; 9 – вентиль для подачи паров аммиака; 10 – вентиль для выхода жидкого аммиака

Кожух, решетки и трубы аммиачных конденсаторов стальные, а крышки чугунные или стальные. В фреоновых конденсаторах трубы обычно медные или стальные, а кожуха и решетки стальные.

Техническая характеристика горизонтальных кожухотрубных аммиачных конденсаторов приведена в таблице 19.

190214_t3

Если в горизонтальных кожухотрубных конденсаторах трубы закреплены в двух решетках, то в кожухозмеевиковых конденсаторах трубы укреплены в одной решетке, установленной в торце кожуха.

Чтобы избежать прогиба труб малого диаметра, в кожухе конденсатора устраивают поддерживающие перегородки. Нижнюю часть кожуха часто оставляют свободной от труб и используют как ресивер для жидкого хладагента. Некоторые кожухотрубные конденсаторы монтируют с ресиверами и воздухоотделителями.

При эксплуатации горизонтальных кожухотрубных конденсаторов нужно использовать мягкую чистую воду, чтобы не было быстрого загрязнения труб отложениями.

Фреоновые кожухозмеевиковые конденсаторы выпускают с поверхностью от 2 до 25 м2. В фреоновом конденсаторе нет устройства для выпуска масла, так как масло циркулирует вместе с фреоном по всей системе. Внизу кожуха имеется ниппель, запаянный легкоплавким сплавом, для автоматического выпуска фреона из системы в случае пожара.

Вертикальный кожухотрубный аммиачный конденсатор представляет собой стальной цилиндрический кожух с приваренными по торцам решетчатыми днищами, в которые ввальцованы стальные бесшовные трубы диаметром 57 мм. Вертикальное расположение труб способствует быстрому стеканию жидкого аммиака по конденсирующей поверхности.

Вертикальные кожухотрубные конденсаторы устанавливают вне машинного зала на фундаменте, выполненном в форме железобетонного бака. Вода из конденсатора отводится на градирню для охлаждения или сбрасывается в канализацию.

Достоинства конденсатора указанной конструкции – свободное стекание конденсата и масла по трубам, относительная легкость очистки труб и компактность. Однако конструкция этого конденсатора не позволяет переохлаждать жидкий хладагент.

Техническая характеристика вертикальных аммиачных кожухотрубных конденсаторов указана в таблице 20.

190214_t4

Испарительный конденсатор

Испарительный конденсатор (рис. 4) состоит из ребристых или гладких труб (змеевиков) (4), непрерывно орошаемых водой из форсунок (1). Вода подается центробежным насосом (7) из поддона конденсатора. Навстречу падающей воде вентилятор (3) через жалюзи (5) непрерывно прогоняет воздух, понижая тем самым ее температуру за счет испарения. Чтобы воздух не уносил с собой воду, установлен водоотбойный фильтр (2).

Схема испарительного конденсатора

Рис. 4 – Схема испарительного конденсатора

Пары аммиака поступают в конденсатор по трубопроводу (9). Конденсирующийся хладагент стекает в ресивер (8). Свежая вода взамен испарившейся добавляется по трубе (6) с поплавковым клапаном.

Теплоотдача в испарительных конденсаторах интенсивнее, чем в оросительных, вследствие большой поверхности соприкосновения воздуха с водой и принудительного обдувания. Испарительные конденсаторы применяют в стационарных установках малой и средней холодопроизводительности и в некоторых транспортных установках (передвижные льдозаводы).

Испарительный конденсатор передвижного льдозавода имеет поверхность конденсации 95 м2. Расход воды в нем с учетом уноса брызг воздухом и испарения не превышает 10–15% от расхода воды в кожухотрубных конденсаторах.

В таблице 21 приведена характеристика испарительных конденсаторов постройки завода ГДР.

190214_t5

Воздушный конденсатор

Воздушный конденсатор представляет собой ребристый змеевик, через который продувается воздух. Такие конденсаторы применяют в установках холодопроизводительностью до 350000 Вт. Повышение теплопередачи воздушных конденсаторов достигается оребрением поверхности на стороне, имеющей меньший коэффициент теплоотдачи, то есть омываемой воздухом. Ребра могут быть выполнены заодно с теплопередающей стенкой или изготовляются отдельно и плотно соединяются с трубами.

Холодильная установка с воздушным конденсатором работает обычно при более высоком давлении конденсации, чем установка, оборудованная конденсатором с водяным охлаждением и градирней. Воздушные конденсаторы не расходуют воду, не покрываются осадками и не замерзают.

Аммиачные воздушные конденсаторы рефрижераторного подвижного состава (рис. 5) имеют поверхность конденсации от 730 до 800 м2. Конденсатор собран из трех секций (6). Каждая секция состоит из трех верхних (2) и трех нижних (4) горячекатаных сварных труб, между которыми вварены в каждом ряду по 28 или 34 вертикальных ребристых трубы (5). Ребра труб диаметром 138 мм изготовлены из листовой стали толщиной 1 мм при диаметре самой трубы 38 мм. Шаг ребер 20 мм. Пары аммиака поступают в верхний коллектор (1), жидкий аммиак отводится в нижний коллектор (5). Каждая секция может быть отключена с помощью вентилей, установленных на паровом и жидкостном коллекторах. Через секции конденсатора вентилятор прогоняет воздух.

Воздушный конденсатор поезда с машинным охлаждением

Рис. 95 – Воздушный конденсатор поезда с машинным охлаждением

Конденсаторы фреоновых холодильных машин с воздушным охлаждением (рис. 6) состоят из ряда ребристых элементов, в которых конденсируются пары хладагента. Воздух на змеевики подается вентилятором со скоростью 3–4 м/с. Пары поступают сверху, а жидкий хладагент выходит снизу.

Фреоновый конденсатор с воздушным охлаждением

Рис. 6 – Фреоновый конденсатор с воздушным охлаждением: 1 – коллектор выхода жидкого фреона; 2 – коллектор входа паров фреона; 3 - каркас

В 5-вагонной секции БМЗ конденсатор представляет собой ребристую батарею из восьми секций медных трубок сечением 15×1 мм с насаженными на них латунными ребрами. Расположение трубок шахматное. Верхний ряд трубок объединен входным газовым коллектором.

Пары поступают в конденсатор из компрессора через обратный клапан по трубе, впаянной в газовый коллектор. В жидкостный коллектор впаяна труба, соединенная с ресивером. Габаритные размеры конденсатора (длина, ширина и высота) 830×306×845 мм, масса 210 кг.

Осевой вентилятор конденсатора при частоте вращения рабочего колеса 2800 об/мин обеспечивает подачу воздуха не менее 7500 м3/ч. Мощность приводного электродвигателя 2,2 кВт.

5-вагонная секция постройки завода ГДР оборудована фреоновым воздушным конденсатором с поверхностью 84 м2. Производительность центробежного вентилятора 5000 м3/ч, мощность электродвигателя 1,5 кВт при 1390 об/мин. Наружный воздух поступает через решетку-жалюзи в стене машинного отделения и выходит через решетчатое отверстие на противоположной стене. От величины открытия жалюзи зависит количество воздуха, подаваемого на конденсатор.

Конденсатор состоит из трех секций с распределительными и сборными коллекторами. Каждая секция выполнена из четырех змеевиков стальных труб с наружным диаметром 16 мм и толщиной стенок 1,5 мм. Стальные пластинчатые ребра труб имеют размеры 740×166×0,6 мм. Змеевики приварены к распределительным коллекторам. На каждом коллекторе имеются штуцера, закрытые медными колпачками и предназначенные для выпуска воздуха из конденсатора.

Воздушный конденсатор холодильных установок новых секций и автономных вагонов постройки ГДР состоит из трех блоков с фланцевым соединением на входе хладагента и с бортовым на выходе. Трубы конденсатора алюминиевые сечением 15×1 мм оребрены пластинками размером 79×39×0,5 мм, установленными на расстоянии 0,5–0,6 мм. Габаритные размеры конденсатора 845×600×465 мм, общая теплопередающая поверхность 72 м2, масса 75 кг. Конденсатор испытывается на прочность давлением масла 20,6 бар, а на герметичность – давлением азота 15,7 бар под водой.

Воздушный конденсатор марки 75 СКВ фреоновой холодильной установки живорыбного вагона состоит из семи батарей, которые закреплены на металлических стойках. Каждая батарея изготовлена из 96 медных трубок с латунными ребрами, расположенных в шахматном порядке. Верхний ряд трубок объединен газовым коллектором, снабженным трубкой для удаления воздуха из системы. Нижний ряд трубок соединен с жидкостным коллектором. Для равномерного направления воздуха при обдувании поверхности конденсатора на стойках закреплен диффузор. Обдувается конденсатор осевым вентилятором производительностью 2900 м3/ч с приводом от электродвигателя мощностью 2,2 кВт при частоте вращения вала 2800 об/мин.

Техническая характеристика воздушных конденсаторов рефрижераторного подвижного состава приведена в таблице 22.

190214_t6

В фреоновых конденсаторах с воздушным охлаждением трубы обычно применяют медные и стальные, а ребра – стальные или латунные.

Для защиты от коррозии иногда применяют горячую оцинковку (гальваническое омеднение) стальных ребер или гальваническое лужение после сборки конденсатора.

Применение медных труб не дает ощутимых преимуществ. Значительное облегчение массы и упрощение технологии производства может быть достигнуто при изготовлении конденсаторов с воздушным охлаждением из алюминиевых труб с накатанными ребрами. При этом отдельные секции аппарата выполняют в виде сплошных змеевиков из одной цельной трубы без двойных колен.

В американских холодильных установках широко распространены проволочно-трубные конденсаторы, в которых проволочки, приваренные к трубам, играют роль ребер. Расчеты показывают, что при теплообмене нет существенной разницы между обычными и проволочными ребрами.

Изготовление проволочно-трубных конденсаторов можно автоматизировать, что снизит их стоимость.

Важной характеристикой воздушных конденсаторов является степень оребрения, которая представляет собой отношение поверхности ребер Fр к поверхности труб Fт, то есть φ = Fр/Fт.

Из конденсаторов, охлаждаемых водой, наилучшими в отношении интенсивности передачи тепла и наименьшей металлоемкости являются кожухотрубные. Правда, горизонтальные кожухотрубные конденсаторы трудно очищать от осадков и охлаждающая вода для них должна быть чистой и нежесткой, тогда как вертикальные конденсаторы можно охлаждать и загрязненной водой.

Оросительные конденсаторы металлоемки, занимают много места и менее эффективны, хотя и позволяют уменьшить расход воды.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика