В данной статье рассмотрим наиболее важные вопросы, связанные с использованием выносных конденсаторов, которые являются одним из обязательных элементов холодильного цикла. Основным назначением выносного конденсатора является отвод тепла в окружающее пространство. Конденсируя хладагент, то есть преобразуя его из газообразного состояния в жидкое, выносной конденсатор передает в окружающее пространство (на улицу) тепло, которое было выведено из кондиционируемых помещений.
Принцип работы конденсаторов
В компрессоре газообразный холодильный агент сжимается. Далее он поступает в конденсатор, где происходит его конденсация. Чтобы запустить этот процесс, нужно снизить температуру холодильного агента.
Для охлаждения холодильного агента используются два вещества: воздух и жидкость (чаще всего это вода). В зависимости от того, какое из них применяется, конденсаторы делятся на три типа: воздушного, водяного или смешанного (водно-воздушного).
Для снижения температуры поступающего в конденсатор газообразного холодильного агента охлаждающая среда (воздух, вода) контактирует с теплообменной поверхностью выносного конденсатора, забирая теплоту. Такой процесс называется охлаждение (иногда его называют сбив перегрева). Хладагент при этом нагревается. Далее начинается сам процесс конденсации при температуре от +35 °C до +45 °C. После полной конденсации жидкий холодильный агент еще на какое-то время остается внутри конденсатора и за счет той же охлаждающей среды немного переохлаждается. Оно составляет в среднем от +3 °C до +8 °C. Задачей переохлаждения является дополнительное снижение температуры хладагента. Вторая задача — это небольшое увеличение холодопроизводительности системы жидкого холодильного агента.
Классификация конденсаторов
В учебниках по холодильной технике можно найти общепринятую классификацию выносных конденсаторов, применяемых в холодильной технике.
Холодильные конденсаторы можно разделить на типы по следующим основаниям: используемая охлаждающая среда, конструктивные особенности, конструкция воздушного охлаждения, расположение теплообменника воздушного охлаждения, конструкция водо-воздушного охлаждения, применяемый холодильный агент и тип теплообменной поверхности.
Разберем подробнее.
Типы холодильных конденсаторов в зависимости от используемой охлаждающей среды:
- водяного охлаждения;
- воздушного охлаждения;
- водо-воздушного охлаждения.
В зависимости от конструктивных особенностей:
- горизонтальные кожухотрубные;
- вертикальные кожухотрубные;
- элементные;
- двухтрубные;
- пластинчатые разборные;
- пластинчатые паяные;
- спиральные.
На фото: 1. Горизонтальный кожухотрубный; 2. Вертикальный кожухотрубный; 3. Элементный
На фото: 1. Двухтрубный; 2. Пластинчатый разборный; 3. Пластинчатый паяный; 4. Пластинчатый спиральный.
По конструкции воздушного охлаждения конденсаторы бывают:
- со свободной циркуляцией воздуха;
- трубчатые с принудительной циркуляцией воздуха.
На фото: 1. Трубчатый с принудительной циркуляцией воздуха; 2. Со свободной циркуляцией воздуха.
По расположению теплообменника воздушного охлаждения бывают:
- с горизонтальным расположением теплообменника;
- с вертикальным расположением теплообменника;
- с V-образным расположением теплообменника.
На фото: 1. С вертикальным расположением теплообменника; 2. С горизонтальным расположением теплообменника; 3. С V-образным расположением теплообменника.
По конструкции водо-воздушного охлаждения бывают:
- оросительные;
- испарительные.
На фото: 1. Оросительный; 2. Испарительный.
По применяемому холодильному агенту:
- аммиачные;
- фреоновые;
- углекислотные;
- работающие на смесях веществ.
По типу теплообменной поверхности:
- трубчато-ребристые из цветных металлов;
- пластинчато-ребристые;
- трубчато-ребристые;
- пластинчатые стальные;
- трубчатые стальные с проволочным оребрением;
- трубчатые с турбулизатором.
На фото: Типы теплообменной поверхности
Особенности применения конденсаторов
Рассмотрим конденсаторы, которые чаще всего применяются в системах кондиционирования. Давайте рассмотрим конденсаторы, которые наиболее часто используются в системах кондиционирования.
Вид оребрения конденсатора зависит от производителя и от того, какая охлаждающая среда будет использоваться. В большинстве систем кондиционирования применяются конденсаторы с воздушным охлаждением. Они могут иметь трубчато-ребристое или пластинчато-ребристое алюминиевое оребрение теплообменника. Если же речь идет о конденсаторах с водяным охлаждением, то они могут быть выполнены в виде стальных труб с проволочным оребрением или труб с турбулизатором.
Отдельно стоит рассказать о теплообменниках, которые выполняют множество функций. К ним относятся, например, пластинчатые конденсаторы. Из всех возможных конструкций таких конденсаторов чаще всего используются паяные пластинчатые теплообменники.
Тип охлаждающей среды также влияет на конструкцию конденсатора. Для воздушного охлаждения применяются трубчатые теплообменники с принудительной циркуляцией воздуха. В последние 4-5 лет стали активно внедрять микроканальные конденсаторы, которые имеют множество преимуществ по сравнению с трубчатыми. Однако у них есть и недостатки. На практике среди всего многообразия конструкций конденсаторов имеются четкие ограничения в их применении. Воздушные – только с принудительной циркуляцией воздуха, причем в любом исполнении: как с V-образным, так и вертикальным или горизонтальным расположением теплообменника. Водяного охлаждения – применяются исключительно горизонтальные кожухотрубные конденсаторы или спиральные паяные.
Более подробно следует поговорить о различных холодильных агентах, на которых работают конденсаторы, и о совместимости конструкций тех или иных видов конденсаторов с холодильными агентами. У разных холодильных агентов различные теплофизические свойства, которые влияют на размер теплообменника конденсатора и, в некоторой степени, на тип оребрения. Однако химические свойства холодильных агентов оказывают более существенное влияние на конструкцию конденсатора.
Например, если в качестве холодильного агента использовать R717, он будет агрессивен по отношению к цветным металлам, вступая с ними в химическую реакцию и разрушая их. Такое применение недопустимо. Большинство теплообменников конденсатора изготавливают из меди (медные трубки), поэтому все конструкции с цветными металлами и R717 не используются.
Для работы с агрессивными холодильными агентами применяют стальные трубы из нержавеющей стали без оребрения или с дополнительным наружным оребрением.
Другие холодильные агенты, используемые в системах кондиционирования воздуха, не настолько агрессивны. Их теплообменники изготавливаются из металлов с хорошими теплофизическими свойствами, таких как медь и алюминиевые сплавы.
Что касается конденсаторов водо-воздушного охлаждения, то их применение ограничено из-за необходимости постоянного пополнения воды, которая испаряется в процессе работы. Это требует дополнительных финансовых затрат.
В системах кондиционирования воздуха часто используются трубчатые воздушные конденсаторы с принудительной циркуляцией воздуха и различным расположением теплообменника. Также иногда применяются микроканальные конденсаторы с принудительной циркуляцией воздуха.
Для водяного охлаждения используются горизонтальные кожухотрубные теплообменники большой производительности или паяные пластинчатые теплообменники.