Конденсатор - это теплообменный аппарат, в котором происходит отдача тепла рабочим телом окружающей среде и изменение агрегатного состояния, т.е. его конденсация.

Конструкции конденсаторов разнообразны. За основу их классификации приняты различные признаки. В холодильных установках применяются следующие типы конденсаторов: панельно-погружные, элементные, кожухотрубные (вертикальные и горизонтальные), оросительные с промежуточным отводом хладоагента, испарительные, воздушные.

В судовых установках нашли применение кожухотрубные (горизонтальные) конденсаторы и конденсаторы с воздушным охлаждением.

Горизонтальные кожухотрубные конденсаторы являются наиболее распространенным типом судовых теплообменных аппаратов для холодильных установок холодопроизводительностью от 1000 до 350 000 Вт и применяется для большинства холодильных агентов. Конденсаторы малой производительноси располагают обычно под компрессором, а конденсаторы большой производительноси располагают отдельно от компрессора.

Кожухотрубный конденсатор состоит из кожуха с приваренными по концам трубными решетками, в которых развальцованы или заварены трубы (рис. 3). По трубам протекает охлаждающая вода, а межтрубное пространство заполнено паром конденсируемого холодильного агента. Трубные решетки закрываются крышками с перегородками, изменяющими направление движения воды.

Нагнетаемый компрессором пар подается в кожух сверху. Жидкость отводится либо непосредственно из кожуха, либо из специального сборника, приваренного к корпусу.

В холодильных установках, не имеющих линейных ресиверов, нижняя часть кожухотрубного конденсатора служит емкостью для сбора жидкого холодильного агента (рис. 3). Высота столба жидкости в кожухе должна быть не менее 50—75 мм, а в крупных конденсаторах не менее 100 мм. При малой высоте столба жидкости над отверстием трубопровода в слое жидкости образуется воронка, способствующая попаданию несконденсировавшегося пара и газов в жидкостной трубопровод.

Кожух конденсатора должен быть снабжен патрубками для подвода пара, отвода жидкости и масла, а также для подключения указателей уровня, предохранительного клапана и воздухоотделителя. Кроме того, кожух снабжается лапками для крепления конденсатора на фундаменте.

Трубные решетки конденсатора изготовляются стальными с последующей заливкой красной медью, а также из морской латуни. В трубных решетках развальцованы или заварены трубы, являющиеся теплообменной поверхностью конденсатора. Применяются гладкие и оребренные трубы. Оребрение теплообменных труб кожухотрубных конденсаторов, как правило, осуществляют с помощью накатки наружной поверхности на трубонакатном станке.

К трубным решеткам присоединены на болтах крышки, снабженные перегородками, образующими отдельные полости в конденсаторе. Перегородки в крышках конденсатора должны быть расположены таким образом, чтобы при заполнении труб водой в них не образовались воздушные мешки, а при опорожнении не оставалась вода. В верхней части одной из крышек помещен кран для выпуска воздуха, в нижней — кран для спуска воды.

Крышки должны быть снабжены контрольными штифтами или шпильками, расположенными несимметрично, чтобы крышки можно было устанавливать только в одном правильном положении.

Задача: По исходным данным в результате расчета подобрать кожухотрубный конденсатор.

Исходные данные:

Температуры:t_w1=27⁰C;t_w2=31⁰C;t_к=34⁰C;

Коэффициент теплопередачи: K=450 кВт/м²град;

Индикаторная мощность обоих ступеней N_iНД=20,795 кВт;N_iВД=22,851кВт;

Действительная холодопроизводительность:Q_0Д=73,7кВт;

Расчет:

Площадь теплообменной поверхности:

F_К.Д=Q_K /(k*q_m) =(117,35×10³ /(450*4.73)=55,133 м² , где

Q_K-тепловая нагрузка:

Q_K=Q_од+ N_{i Н.Д}+ N_{i В.Д} =73,7+20,795+22,851=117,35кВт,

Среднелогарифмическая разность температур:

q_m=t_w2-t_w1 /[ 2,3lg (t_K-t_w1) / (t_K-t_w2)];

t_w1-температура воды на входе в конденсатор;

t_w2-температура воды на выходе из конденсатора;

q_m=31-27 /[ 2,3lg (34-27) / (34-31)=4,73.

По площади теплообменной поверхности выбираем конденсатор МКТНР-63,

Таблица .4 Техническая характеристика конденсатора.

Подбираем насос для рассольного охлождения:

V=Q₀/(C_{p P} t_p)=73,75/1286*2,638*3=0,00725 м³/с

Где С_р=1286 -теплоемкость рассола; =2,638-плотность рассола,

t_р-разность температур входящего и выходящего в испаритель рассола.

По подаче V=0,00725 м³/ч берем насос типа НЦВ-40/20,(рис.5)

Расчет и подбор испарителя

Судовой хладоновый горизонтальный кожухотрубный испаритель МИТР- 65 состоит из кожуха с приваренными по концам трубными решетками в которых развальцованны или заварены трубы. В трубы поступает рассол, где он охлаждается. Межтрубное пространство поступает ХА, где он кипит при постоянном давлении Р_к. Трубные решетки закрываются крышками с перегородками, изменяющими направление движения ХА.

Задача: По исходным данным в результате расчета подобрать кожухотрубный испаритель.

Исходные данные:

Температуры: t_р1=-37⁰C;t_р2= -40⁰C;t₀= -42⁰C;

Коэффициент теплопередачи: K=400 кВт/м²град;

Холодопроизводительность: Q_о=70 кВт;

Площадь теплообменной поверхности:

F_И=Q₀/(k*q_т)=70/(0,4*3,278)=53,39м².

Q₀=70кВт.

k=400Вт./м²К

Среднелогарифмическая разность температур:

q_m= t_P1-t_P2/(2.3lg(t_P1-t₀)/(t_P2-t₀));

q_m=-37+40/[2.3lg(-37+42)/(-40+42)]=3,278

По площади теплообменной поверхности подбираем испаритель марки МИТР – 65,(рис.6):

Расчет и подбор ресивера

В зависимости от назначения ресиверы подразделяют на линейные, дренажные и циркуляционные.

Линейный ресивер представляет собой стальной цилиндрический сосуд. Основным назначением линейного ресивера является накапливание жидкого холодильного агента, конденсирующегося в конденсаторе, и создание нормальных условий для его подачи в испарительную систему. Линейные ресиверы устанавливают непосредственно после конденсаторов.

Жидкий холодильный агент поступает из конденсатора в ресивер самотеком, так как последний монтируется ниже конденсатора, а для выравнивания давлений в аппаратах предусматривается паровая уравнительная линия.

Для предупреждения попадания парообразного холодильного агента в испарительную систему конец жидкостного трубопровода в линейном ресивере помещают под уровнем жидкости.

Некоторая часть накапливающегося в конденсаторе воздуха попадает по уравнительному трубопроводу в линейный ресивер. Для удаления воздуха из линейного ресивера предусмотрен двухтрубный воздухоотделитель, который входит в комплект поставки. При отсутствии в схеме автоматического воздухоотделения установка комплектного воздухоотделителя обязательна.

Дренажные ресиверы предназначены для приема сконденсировавшегося холодильного агента во время оттайки горячими парами приборов охлаждения (батарей и воздухоохладителей) и предусматриваются только в схемах с непосредственным испарением холодильного агента.

Циркуляционные ресиверы служат для накапливания жидкого холодильного агента перед подачей его в приборы охлаждения в насосных системах. В насосно-циркуляционных системах охлаждения применяют дренажно-циркуляционны е ресиверы марки РДВ, которые выполняют функции циркуляционных ресиверов и отделителей жидкости одновременно. Дренажно-циркуляционные ресиверы типа РДВ представляют собой вертикальные сварные цилиндрические сосуды, имеющие патрубки для входа и выхода аммиака, уравнительную линию, штуцеры для присоединения манометра, предохранительных клапанов и др.

Задача: По исходным данным в результате расчета подобрать кожухотрубный испаритель.

Исходные данные:

Массовый расход Х.А. на 2й ступени: G_ВД=1616,4 кг/ч;

V"=0,00086 м³/кг - удельный объем жидкого ХА.

2 – смена объемов в час;

1,2- коэффициент запаса;

Емкость линейного ресивера:

V_ЛР=1.2*G_ВД* v"/2=1.2*1616,4*0.00086/2=0,834м³/ч;

Подбираем ресивер марки 1.5РД,(рис.7.)

Таблица 6. Фреоновый ресивер горизонтального типа РД [6]:

Технико-экономические показатели .