Испаритель - типы и принцип работы

Испаритель – это сердце теплообменника.

Испарители применяются в кондиционерах, приборах для создания микроклимата и регулирования параметров воздушной среды разнообразных помещений. Другой областью является применение испарителей в разнообразных холодильниках, предназначенных для бытовых нужд или использующихся в промышленных условиях для обеспечения производственных процессов.

Важнейшей функцией упомянутого оборудования является охлаждение разнообразных газовых и жидкостных сред. В этом устройстве применяется так называемая рабочая среда : воздух, вода или смесь различных незамерзающих жидкостей – антифризов.

Испарители могут различаться по конструкциям. Существуют конструкции для жидкостных сред и, отдельные – для газовых сред. В первом случае испарители подразделяются на кожухотрубные и пластинчатые.

Кожухотрубный испаритель по конструкции напоминает старинный паровой котёл, использовавшийся на рубеже 19 – 20 столетий. Он состоит из стального цилиндра, внутри которого находятся трубопроводы, изготовленные из меди или медного сплава. Диаметр труб, как правило, не превышает 25 мм. Трубки снабжены радиаторами для ускорения процессов теплоотдачи. Фактически, это теплообменник. По трубам протекает рабочая среда, а с внешней стороны труб протекает охлаждаемая вода. Направление охлаждаемой воды обеспечивается перпендикулярным по отношению к трубопроводам при помощи разделительных перегородок. При необходимости, скорость протекания охлаждаемой воды регулируется в пределах 0,5 – 3 метра в секунду. Рабочая среда может быть достаточно разнообразна. Мощность испарителей вышеупомянутого типа может достигать 250 кВт.

Пластинчатые испарители также используются для жидкостных сред. Отличие их заключается в том, что испарители конструктивно выполнены в виде стальных пластин, набранных пакетами в виде «ёлочки». Рабочая среда и охлаждаемая вода взаимодействуют по различным циркуляционным независимым друг от друга контурам. Такая конструкция обеспечивает весьма высокую эффективность и скорость теплопередачи, она достаточно компактна и имеет небольшой вес. Испытания показали, что подобная конструкция более стойка к повреждениям в случае аварий.

Испарители для газовых сред, конструктивно не отличаются от кожухотрубных испарителей. Диаметры трубок меньше и достигают величины не более 13 мм. Трубки также снабжены радиаторами для улучшения процессов теплопередачи. Радиаторы чаще всего изготавливаются из алюминия.

Для мощных холодильных установок иногда применяют многоступенчатое охлаждение, заключающееся в использовании нескольких охлаждающих контуров, причём каждый контур выполняется независимым от другого, чтобы повысить надёжность и безаварийность установки.

В процессе многолетней практики было установлено следующее эмпирическое правило: наиболее оптимальные параметры работы многоконтурных испарительных установок достигаются при мощности не более 7 кВт на каждый контур.

К скорости истечения воздушного потока в газовых испарителях также предъявляют жёсткие требования. Она не должна превышать 3 метра в секунду. В противном случае, на выходе теплообменника могут скапливаться продукты конденсата, что может приводить к излишним загрязнениям и необходимости сокращений интервалов между профилактическими очистками.