Теплообмен в испарителях и конденсаторах

Целевое назначение теплообменных аппаратов — обеспечить интен­сивный обмен тепла между холодильным агентом и охлаждаемой (ис­паритель) и теплоотводящей (конденсатор) средами.

Интенсивность любого теплообмена зависит от разности темпера­тур между средами, свойств, прежде всего теплофизических, этих сред, свойств материала, через который осуществляется теплоперенос, ско­рости движения сред, участвующих в теплообмене.

Уравнение теплового потока Q, Вт, выражают следующей зависи­мостью:

Q = kFQm, (11.1)

Где

K—Коэффициент теплопередачи теплообменного аппарата, Вт/(м2 • К); F— площадь поверхности теплообмена, м2; 0и — средний логарифмический температурный напор между среда­ми, ‘С.

= (И.2)

Ьпф

Где

Atv Ыг — разности температур в начале и конце теплообмена по дли­не поверхности теплообмена, °С (рис. 11.1).

Величина 9т в существенной мере зависит от направления движе­ния сред, обменивающихся теплом. Если среда, отдающая тепло, дви­жется в том же направлении, что и среда, воспринимающая тепло, то это движение называют параллельным. Если среды движутся в проти­воположных направлениях, то такое движение сред называют проти­вотоком. Противоток — наиболее эффективный способ теплообмена.

Й —У-О-С-О П13)

(t-O Е _ (t’-Q-jt’-Q

(t’-o

Выражение (11.3) отражает оценку величины 0m при параллельном движении сред, выражение (11.4) — при противотоке.

Рис. 11.1 Изменение температуры при теплопередаче а) параллельное движение сред; б) движение сред в виде противотока

О F, м2 Б)

Коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2 • К), теплообменного аппа­рата зависит от величин коэффициентов теплоотдачи по обе стороны

Поверхности теплообмена. В простейшем случае, для плоской поверх­ности теплообмена, его можно представить выражением (11.5):

1

K =

(11.5)

Где

А,, а2 — коэффициенты теплоотдачи по обе стороны поверхности теплообмена, Вт/(м2 • К);

П §

^Y2- — отношение толщины слоев металла, грязи, ржавчины, крас — и ки, инея и т. д. на поверхности теплообменного аппарата к величинам теплопроводностей соответствующих слоев;

П — число слоев компонентов по обе стороны стенки теплообменно­го аппарата (грязь, ржавчина, краска, масло).

Поскольку коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности теплообмена, например испарителя, к холодильному агенту существен­но выше коэффициента теплоотдачи от воздуха к наружной поверх­ности, то для обеспечения большой величины теплового потока Q, Вт, следует увеличить наружную площадь поверхности теплообмена по­средством ее оребрения.

ОребренИе, т. е. увеличение площади поверхности теплообмена, при­меняют к той части поверхности, со стороны которой коэффициент теплоотдачи меньше. Это относится ко всем типам теплообменных аппаратов — испарителям и конденсаторам. Причем чем больше сте­пень оребрения теплообменного аппарата, тем меньше его габаритные размеры, что существенно при создании и эксплуатации компактных конструкций холодильных машин торгового холодильного оборудо­вания и кондиционеров.

Из выражения (11.5) следует, что увеличить тепловой поток Q мож­но, увеличивая коэффициент теплоотдачи от охлаждаемой или тепло­отводящей среды. Это достигается увеличением скорости движения среды (посредством применения вентиляторов) или заменой самой сре­ды, если это технически и технологически оправдано. Например, за­меняя в конденсаторах воздух жидкой теплоотводящей средой, ска­жем водой, увеличивают теплоотвод в конденсаторе и одновременно уменьшают его габаритные размеры. Это обстоятельство важно, когда появляется необходимость отводить с поверхности конденсатора зна­чительное количество тепла.

Конденсатор осуществляет эффективный отвод теплоты конденса­ции, если его поверхность во время эксплуатации остается чистой. При наличии на поверхности конденсатора пыли или грязи сумма терми­ческих сопротивлений слоев

Становится больше суммы

JL + J_

А, а2

Современные холодильные машины, устанавливаемые в торговом холодильном оборудовании, комплектуются компактными конденса­торами. Они имеют большую величину оребрения поверхности теп­лообмена. Воздушные зазоры между ребрами в таких конденсаторах невелики, поэтому с целью предотвращения попадания пыли между ребрами устанавливают на конденсаторе съемный воздушный фильтр.

Рис.11.2 Холодильный шкаф фирмы Caravell, Модель R-404

7-996

Рис. 11.3 Съемный фильтрующий элемент

На рис. 11.2 представлен холодильный шкаф фирмы Caravell. В ниж­ней части шкафа располагается холодильный агрегат с конденсатором воздушного охлаждения.

Поток воздуха поступает из торгового зала через съемный фильтру­ющий элемент (рис. 11.3).

Произведение K ■ 9m называют плотностью теплового потока, т. е. ко­личеством тепла, которое отводится через 1 м2 площади поверхности аппарата. Его обозначают, QF, Вт/м2. В этом случае Q = F— QF, Вт.

Соответственно площадь поверхности теплообмена аппарата равна:

F = Q, м2. (11.6)

Яр

Данное выражение является основой для расчета и последующего подбора теплообменных аппаратов.

Posted in Холодильная техника