• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Конденсатори

Конденсатор - це теплообмінний апарат, у якому пара холо­дильного агента охолоджується і конденсується при відведенні теплоти. Пара охолоджується середовищем (повітрям або водою).

За видом охолоджувального середовища розрізняють конденса­тори з повітряним охолодженням (ребристо-змійовикові і листотрубні з примусовою і природною циркуляцією повітря), водяним охолоджен­ням (горизонтальні й вертикальні кожухотрубні, кожухозмійовикові) і водоповітряним охолодженням (зрошувальні і випарні).

Конденсатори з водяним охолодженням мають інтенсивну теп­лопередачу і компактну конструкцію. Однак повітряне охолодження конденсатора є більш доцільним (простота монтажу, експлуатації, економія води).

У конденсаторах теплота від холодильного агента передається охолоджувальному середовищу через розподільну стінку. Кількість теплоти, що передається (за одиницю часу), тобто тепловий потік у конденсаторі, визначають за формулою

q_m, (3.42)

де Q - тепловий потік, Bт;

k - коефіцієнт теплопередачі, дорівнює кількості теплоти, що переходить від холодильного агента до охолоджувального середовища через стінку з поверхнею 1 м² за одиницю часу при різниці температур середовищ 1 К, Вт/(м²×К);

F - площа поверхні теплопередачі, м²;

q_m - середній температурний напір між холодильним агентoм і охолоджувальним середовищем.

Коефіцієнт теплопередачі в конденсаторах залежить від інтенсивності тепловіддачі холодильного агента й охолоджувального середовища, води чи повітря, а також від теплового опору стінки апарата. Коефіцієнт теплопередачі можна визначити з рівняння

, (3.43)

де a₁ і a₂ - коефіцієнти тепловіддачі холодильного агента та охолоджувального середовища. Вони дорівнюють кількості теплоти, що переходить відповідно від холодильного агента до стінки з поверхнею 1 м² чи від поверхні стінки до охолоджувального середовища за одиницю часу при різниці між температурами середовища і поверхні стінки 1 К, Вт/(м²×К);

d_n - товщина окремих шарів стінки, м;

l_n – коефіцієнт теплопровідності окремих шарів стінки дорівнює кількості теплоти, що проходить крізь стінку однорідного матеріалу товщиною 1 м, площею поверхні 1 м² за одиницю часу при різниці температур на поверхнях стінки 1 К, Вт/(м×К).

Зворотну коефіцієнтові теплопередачі величину м²×К/Вт називають загальним тепловим опором і визначають за формулою

, (3.44)

де і - тепловий опір тепловіддачі, м²×К/Вт;

- сума теплових опорів теплопровідності всіх шарів стінки, м²×К/Вт.

Стінку конденсатора виготовляють з теплопровідних матеріалів (сталі, міді, алюмінію). Тепловий опір стінки значно збільшується при забрудненні, що з’являється в процесі експлуатації холодильної уста­новки. Поверхня апарата, що стикається з холодильним агентом, який не розчиняє мастило, забруднюється мастилом, яке потрапляє разом з парами з компресора (у конденсаторах для R134а забруднення поверхні мастилом не спостерігається). На поверхні конденсатора, що стикається з охолодженою водою, відкладається водяний камінь. Відкрита поверхня забруднюється пилом. Крім забруднень, деякі покриття (наприклад, фарба на поверхні апарата) також значно збільшують тепловий опір. Значення коефіцієнтів теплопровідності деяких металів, а також осадів, забруднень і нальотів наведені в табл. 3.9.

Таблиця 3.9

При експлуатації холодильної установки поверхню конденсато­ра необхідно регулярно очищувати.

Тепловіддача охолоджувального середовища – це процес теплообміну між водою чи повітрям і поверхнею стінки при їхньому безпосередньому зіткненні. Тепловіддача здійснюється шляхом конвекції і теплопровідності.

На інтенсивність тепловіддачі, що характеризується коефіці­єнтом тепловіддачі a, впливає багато факторів; переважно це фізичні властивості середовища, характер і швидкість її руху (швидкість руху води в конденсаторі складає 1– 2 м/с, повітря - 3– 6 м/с).

Приблизні значення коефіцієнтів тепловіддачі охолоджувально­го середовища в конденсаторах становлять для води a=3500¸4600 Вт/(м²×К), для повітря при вільному русі a=1,6¸12 Вт/(м²×К) і змушеному русі a=20¸60 Вт/(м²×К).

Інтенсивність тепловіддачі холодильного агента при конденсації залежить від характеру утворення конденсату і швидкості видалення його з поверхні, що передає тепло. За характером утворення рідини на стінці розрізняють плівкову, краплинну і змішану конденсації. В апаратах холодильної установки спостерігається плівкова конденсація холодильного агента. Плівка рідини на поверхні апарата збільшує тепловий опір тепловіддачі, тому її необхідно видаляти з поверхні.

При конденсації коефіцієнт тепловіддачі значно зменшується, якщо в парі міститься повітря. У цьому випадку біля холодної поверхні стінки утворюється повітряно-паровий шар з меншим вмістом пари, ніж в основному потоці. Це пояснюється тим, що з цих шарів пар випадає у вигляді конденсату на холодну поверхню апарата. Повітряно-паровий шар перешкоджає рухові пари до поверхні конденсації і переходу теплоти, що викликає підвищення температури конденсації і тиску в конденсаторі.

Приблизні значення коефіцієнтів тепловіддачі при конденсації такі: для води a=4500¸1750 Вт/(м²×К), при щільності теплового потоку qF=5800¸-т-17500Вт/(м²×К), для R134а a=1200 ¸ 2300 Вт/(м²×К).

Коли коефіцієнт тепловіддачі з одного боку стінки малий порів­няно з коефіцієнтом тепловіддачі з іншого боку стінки, коефіцієнт теплопередачі за величиною буде наближатися до меншого значення коефіцієнта тепловіддачі. У цьому випадку інтенсивність теплопередачі можна підвищити шляхом збільшення поверхні (оребрінням) на стороні, що має менший коефіцієнт тепловіддачі. Наприклад, у конденсаторі з повітряним охолодженням з одного боку знаходиться конденсуючий R134а [a1 = 1200¸2300 Вт/(м²×К)], а з іншого боку - повітря [a2 = 20¸60 Вт/(м²×К)]. У цьому випадку з боку повітря встановлюють ребра. Якщо R134а в конденсаторі охолоджують не повітрям, а водою, то a2 буде більше, ніж a1, тому що коефіцієнт тепловіддачі з боку води буде a2=3500¸4600 Вт/(м²×К)]. У цьому випадку ребра застосовують з боку R134а.

Ребра можуть складати одне ціле зі стінкою, або їх можна виготовляти окремо, а потім щільно з’єднувати з поверхнею труби. При насадці ребер повинен бути щільний контакт між стінкою і ребром, інакше в місці переходу теплоти від стінки до ребра буде великий тепловий опір.

Ефективність теплопередачі конденсатора характеризується не тільки коефіцієнтом теплопередачі k, але й щільністю теплового потоку

q_m,

Середній температурний напір q_m графічно можна представити (рис.3.14) як висоту прямокутника, площа якого дорівнює площі, що знаходиться між лініями зміни температур холодильного агента й охолоджувального середовища вздовж поверхні F при рівних основах. Температуру холодильного агента приймають постійною,

Рис.3.14. Середній температурний напір: tк- температура конденсації холодильного агента; і - темпе­ратура води на початку і в кінці теплообміну; і - температурний напір на початку і в кінці теплообміну; - середній температурний напір

, (3.45)

де q₁ іq₂ - темпера­турний напір на початку і в кінці теплообміну, К.

Якщо температурні на­пори на початку і в кінці теплообміну трохи відрізняться і , можна застосовувати середній арифметичний температурний напір

. (3.46)

Читайте також:

1. Конденсатори
2. Конденсатори з повітряним охолодженням
3. Конденсатори та їх сполучення.
4. Конденсатори.
5. Конденсатори. Електроємність конденсатора. З’єднання конденсаторів
6. Статичні конденсатори.

Переглядів: 861