Испарительные конденсаторы широко используются в системах охлаждения для эффективного отвода избыточного тепла. В этой статье мы подробно разберем устройство и принцип работы испарительных конденсаторов, рассмотрим их преимущества и недостатки.
Назначение и области применения испарительных конденсаторов
Испарительный конденсатор представляет собой гибрид конденсатора с водяным охлаждением и воздушного конденсатора. В испарительном конденсаторе теплоотвод происходит за счет испарения воды в потоке воздуха, проходящего через змеевик конденсатора.
В отличие от градирни, испарительный конденсатор охлаждает не воду, а первичный охладитель системы охлаждения, то есть хладагент. Поэтому испарительные конденсаторы, как правило, используются в больших системах охлаждения или при высоких температурах наружного воздуха.
Основные области применения испарительных конденсаторов:
- Системы кондиционирования воздуха
- Промышленные холодильные установки
- Охлаждение технологических жидкостей
- Криогенные установки
Испарительные конденсаторы широко используются в пищевой промышленности, химической промышленности, металлургии, нефтехимии, энергетике.
Принцип работы испарительного конденсатора
Испарительный конденсатор состоит из двух контуров:
- Контур хладагента
- Контур воды (орошения)
Внутри теплообменника циркулирует горячий газообразный хладагент, который конденсируется, отдавая тепло через стенки труб теплообменника. Снаружи теплообменника с помощью форсунок распыляется вода, которая частично испаряется, унося тепло.
Вентиляторы конденсатора создают интенсивный воздушный поток, ускоряя испарение. Неиспарившаяся вода стекает обратно в поддон и снова подается насосом в контур орошения. Пар отводится в атмосферу вместе с воздушным потоком. Для восполнения потерь от испарения в системе предусмотрена автоматическая подпитка водой из водопровода через электромагнитный клапан.
Основные компоненты испарительного конденсатора
Рассмотрим подробнее устройство испарительного конденсатора и его основные элементы. Теплообменник испарительного конденсатора изготавливается из медных или стальных труб с наружным оребрением. Трубы теплообменника оцинковываются или покрываются специальными антикоррозийными составами.
Для работы в агрессивных средах применяют теплообменники из нержавеющей стали. Срок службы таких теплообменников составляет 20-25 лет.
Вентилятор
В испарительных конденсаторах используются high-speed центробежные вентиляторы диаметром 600-800 мм. Количество вентиляторов может достигать 6 штук. Вентиляторы оснащаются защитными решетками.
Центробежные вентиляторы обеспечивают высокий напор при относительно низком уровне шума. Скорость вентиляторов составляет 300-700 об/мин.
Система орошения
Для равномерного орошения теплообменника используют форсунки из полипропилена или других полимерных материалов. Форсунки выполняются из пластика, чтобы исключить коррозию.
Каплеуловители размещаются перед вентиляторами, чтобы минимизировать унос капель воды из конденсатора.
Система орошения спроектирована таким образом, чтобы иметь минимальное гидравлическое сопротивление - менее 1 кПа.
Поддон и насосы
Неиспарившаяся вода стекает в поддон испарительного конденсатора, откуда снова забирается насосом и подается в контур орошения.
Для обеспечения циркуляции воды используются центробежные насосы из нержавеющей стали. Насосы оснащаются частотными преобразователями для регулирования производительности.
В поддоне устанавливается фильтр грубой очистки для защиты насосов от мусора и грязи.
Преимущества и недостатки испарительных конденсаторов
Испарительные конденсаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными воздушными конденсаторами:
- На 15-40% выше энергоэффективность за счет испарительного охлаждения
- На 30-50% меньше занимаемая площадь при той же мощности
- Ниже стоимость по сравнению с воздушными конденсаторами
- Компактнее и тише воздушных аналогов
Основной недостаток испарительных конденсаторов - невозможность работы при отрицательных температурах. В зимний период требуется подключение дополнительных воздушных конденсаторов.
Поэтому в северных регионах с длительными морозами испарительные конденсаторы применяются ограниченно.
Особенности конструкций испарительных конденсаторов
Существуют различные конструктивные решения испарительных конденсаторов. Рассмотрим основные из них. Корпус испарительного конденсатора может изготавливаться из:
- Оцинкованной стали с порошковой окраской
- Нержавеющей стали
Применение нержавейки повышает коррозионную стойкость и срок службы до 25 лет, но увеличивает стоимость.
Компоновка
Чаще всего применяется противоточная компоновка с нижним расположением вентилятора. Такая схема обеспечивает высокую эффективность теплообмена и улучшенную аэродинамику. Для удобства обслуживания испарительный конденсатор оснащается:
- Съемными люками для очистки поддона
- Площадками и лестницами для доступа к верхней части
Также может поставляться комплект для зимней консервации системы орошения.
Таким образом, испарительные конденсаторы являются эффективным решением для систем охлаждения большой мощности. Их применение позволяет существенно экономить электроэнергию и снизить габариты установки. Однако в холодном климате требуется применение дополнительных воздушных конденсаторов.
Подбор испарительного конденсатора
При выборе испарительного конденсатора необходимо учитывать следующие параметры:
- Требуемая холодопроизводительность в кВт
- Максимальная расчетная температура наружного воздуха
- Температурный график работы системы охлаждения
- Тип хладагента (фреон, аммиак, пропан и т.д.)
- Наличие свободного пространства для установки
Холодопроизводительность испарительного конденсатора должна соответствовать тепловой нагрузке холодильной установки с учетом запаса производительности 10-15%.
При высокой температуре наружного воздуха может потребоваться бустерный конденсатор для обеспечения необходимой холодопроизводительности.
Монтаж испарительного конденсатора
Монтаж испарительного конденсатора включает следующие этапы:
- Подготовка фундамента
- Установка рамы конденсатора
- Монтаж блоков корпуса
- Подключение трубопроводов
- Подключение кабелей питания и автоматики
- Проверка герметичности
- Заполнение системы водой
- Пусконаладка
Конденсатор устанавливается на открытом воздухе, поэтому фундамент должен быть рассчитан с запасом для восприятия ветровых и снеговых нагрузок.
После монтажа обязательно проводится гидравлическое испытание системы водяного контура на прочность и герметичность.
Эксплуатация испарительного конденсатора
В процессе эксплуатации необходимо:
- Контролировать рабочие параметры (температуру, давление, расход)
- Поддерживать в рабочем состоянии насосы и вентиляторы
- Следить за чистотой теплообменника и системы орошения
- Проводить контроль качества воды
- Выполнять своевременное техобслуживание всех узлов
Особое внимание следует уделить очистке каплеуловителей и форсунок от накипи и отложений для обеспечения эффективного теплообмена.
В зимний период проводится консервация водяного контура конденсатора во избежание замерзания.
Техника безопасности
При обслуживании испарительного конденсатора необходимо соблюдать следующие меры безопасности:
- Отключение электропитания перед работой
- Использование СИЗ для работы на высоте
- Контроль отсутствия электрического напряжения
- Соблюдение правил работы с химреагентами
- Наличие вентиляции при работе внутри корпуса
Работы должны выполняться бригадой в составе не менее 2 человек. Также необходим инструктаж по охране труда.
Соблюдение правил безопасности позволит избежать травм и аварийных ситуаций при эксплуатации испарительного конденсатора.
