Способы подачи хладагента

По способу подачи хладагента испарители делят на змеевиковые и затопленные.

Жидкий хладагент подается в змеевиковый испаритель в таком количестве, которое может полностью испариться до выхода из аппарата, в результате чего во всасывающий трубопровод поступает только парообразный хладагент (рис. 1, а). В качестве регулятора расхода хладагента, используемого при этом способе питания испарителя, обычно применяют ТРВ или капиллярную трубку. Хладагент перегревается примерно на 5 °С в концевой части испарителя, которая составляет приблизительно от 10 до 20 % от общей площади поверхности испарителя. Этим предотвращается выброс жидкости во всасывающий трубопровод компрессора.

Рис. 1 – Виды испарителей с нижней подачей хладагента: а – змеевиковый испаритель; б – затопленный испаритель; 1 – всасывание в компрессор; 2 – перегретый пар; 3 – жидкость полностью испарилась; 4, 5 – парожидкостная смесь; 6 – вход жидкости; 7 – отражатель; 8 – отделитель жидкости; 9 – уровень жидкости; 10 – поплавковый регулятор; 11 – отделитель жидкости

Часть циркулирующего хладагента кипит в регуляторе расхода, при понижении давления от давления конденсации, до давления испарения.

При питании змеевикового испарителя дроссельный пар входит в испаритель вместе с остающейся жидкостью, которая кипит при движении хладагента через испаритель. Следовательно, очевидно, что хладагент в конце змеевикового испарителя находится почти полностью в парообразном состоянии, и эта часть испарителя функционирует не столь эффективно, как на входе, где хладагент находится почти полностью в жидком состоянии.

Змеевиковые испарители несколько менее эффективны, чем затопленные, но они имеют более простую конструкцию и меньшую стоимость. Они более компактны, требуют меньшей зарядки хладагента, и возврат масла не столь сложен, как в испарителях других типов. По этим причинам змеевиковый испаритель наиболее распространен и особенно в системах, работающих на галоидозамещенных углеводородных хладагентах, так как возврат масла из затопленных испарителей, работающих на этих хладагентах, затруднен.

Затопленный испаритель полностью заполняется жидким хладагентом, что обусловливает максимальную смачиваемость внутренней поверхности труб и, следовательно, максимальную интенсивность теплопередачи. Затопленный испаритель имеет отделитель жидкости (рис. 1, б), из которого жидкий хладагент поступает в секции испарителя. Уровень жидкости в отделителе поддерживается поплавковым регулятором низкого или высокого давления. Пар, образуемый при кипении хладагента в трубах и при дросселировании в регуляторе подачи, отделяется от жидкости в верхней части отделителя и отсасывается компрессором.

В затопленном испарителе количество циркулирующего жидкого хладагента значительно превышает то количество, которое может в нем выкипеть. Избыточное количество жидкости отделяется от пара в отделителе и рециркулирует к испарителю, а пар отсасывается компрессором. Соотношение поступающего в испаритель жидкого хладагента к количеству кипящей жидкости составляет от 2 : 1 до 7 : 1, причем большее соотношение относится к работе на аммиаке, а меньшее – к работе на фреонах.

Оптимальное соотношение для обеспечения наивысшей производительности испарителя зависит от ряда факторов, которые иногда трудно предсказать. Как и в змеевиковых испарителях, подача жидкости в затопленные испарители регулируется каким-либо устройством. Обычно это дроссельное отверстие или ручной регулирующий вентиль, которые сконструированы или настраиваются на максимальный расход хладагента при пиковой нагрузке.

Рис. 2 – Многоиспарительная установка: 1 – всасывание в компрессор; 2 – отделитель жидкости; 3 – вход жидкости; 4 – отстойник; 5 – насос жидкого хладагента; 6 – предохранительный клапан; 7 – предохранительный клапан (возможное его расположение)

Затопленные испарители (испарители с рециркуляцией жидкости) наиболее часто и экономично используются в установках с некоторым количеством испарителей (рис. 2). Регулирование и рециркуляция хладагента в одном испарителе не представляет сложности, но более трудно распределить хладагент в установке с несколькими испарителями, где интенсивность рециркуляции обычно выше, чем в одном испарителе. Для предотвращения избыточной подачи хладагента, на стороне нагнетания насоса монтируют байпасный клапан для перепуска лишней жидкости в ресивер низкого давления, когда один или несколько испарителей отключены. Безопасный клапан может быть смонтирован также на конце трубопровода хладагента на максимальном расстоянии от насоса.

Производительность испарителя обычно определяют в результате испытаний, так как математическая оценка всех переменных параметров, влияющих на производительность испарителя, непрактична. Общего стандарта для определения номинальной производительности испарителей нет. Метод определения производительности зависит от типа испарителя и способа его изготовления. Однако методы определения номинальной производительности существенно не различаются, и большинство предприятий-изготовителей предоставляют не только данные о номинальной производительности, но и инструкции по ее определению.