Вихровий випарний конденсатор

1. Вихревой испарительный конденсатор, содержащий вихревые теплообменники в виде труб большого диаметра с укрепленными на наружной поверхности продольными профилированными ребрами, образующими каналы для прохождения холодильного агента, вентиляторы для подачи воздуха к трубам, форсуночную гребенку с форсунками, циркуляционный насос, фильтр, поддон, каплеотделитель, наружное ограждение, отличающийся тем, что вентиляторы выполнены в виде осевых вентиляторов с профилированными лопастями, установленными под углом между образующей корпуса вентилятора и касательной к 34480 ных вихревых теплообменников. Трубы большого диаметра D = 400 ¸ 1000 мм выбраны из условия прокачивания большого объема воздуха осевыми вентиляторами с профилированными лопастями при сравнительно большом их КПД. Кроме того, на входе потока воздуха в вихревые теплообменники установлены оросители, трубки которых выполнены с загнутыми по направлению движения потока воздуха концами, что обеспечивает вместе с распылением через форсунки орошение всей теплообменной поверхности вихревых теплообменников. Для уменьшения сопротивления двухфазному потоку (поток воздуха и распыленная вода) внутри трубы направление потока воздуха и распыление воды через форсунки осуществляется прямоточно, что способствует эжекции потока воздуха каплями воды выбрасываемыми через форсунки. Капли воды, выбрасываемые через форсунки, попадают на внутреннюю поверхность трубы и в виде пленки стекают в нижнюю ее часть, где в виде ручья серповидного сечения стекают в поддон. Для более быстрого стекания и предотвращения стекания потока воды через вентилятор трубы установлены наклонно к горизонту под углом a = 3 ¸ 8o. Кроме того, наклон труб к горизонту способствует также более быстрому стеканию сконденсировавшегося жидкого холодильного агента, что способствует интенсификации теплообмена. На фиг. 1 показан вихревой испарительный конденсатор. На фиг. 2 показан поперечный разрез вихревого испарительного конденсатора. На фиг. 3 показана установка лопасти вентилятора на корпусе колеса. На фиг. 4 показано поперечное сечение трубы с профилированными П-образными ребрами вихревого испарительного конденсатора. На фиг. 5 показано поперечное сечение трубы вихревого испарительного конденсатора на участке с видом оросителя. Вихревой испарительный конденсатор включает осевые вентиляторы 1 с профилированными лопастями, вихревые теплообменники в виде труб 2 большого диаметра с укрепленными на наружной поверхности профилированными – "П"образными ребрами 3, образующими каналы для прохождения холодильного агента, оросители 4, гребенки 5 с форсунками 6, каплеотделитель 7, поддон 8, фильтр 9, циркуляционный насос 10, форконденсатор 11, форсунки для орошения наружной поверхности труб 12 и наружное ограждение 13. На рабочем колесе вентилятора 1 установлены профилированные лопасти 14. Вихревой испарительный конденсатор работает следующим образом. Вихревой испарительный конденсатор устанавливается вне помещения на открытом воздухе. Наружный воздух нагнетается осевыми вентиляторами 1, лопасти 14 которого закручивают и в виде вихря подают поток воздуха в трубу 2. На наружной поверхности трубы укреплены П-образные ребра 3, внутри которых конденсируются пары холодильного агента. В закрученный поток воздуха внутри трубы через форсунки 6, установленные на гребенке 5, впрыскивается которые, в свою очередь, влияют на интенсивность теплообмена. Указанные недостатки сопровождаются повышенными энергетическими и массовыми показателями. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования "Вихревого испарительного конденсатора" путем снижения энергетических затрат на осевые вентиляторы, интенсификации теплообмена и, как следствие, снижения массовых характеристик. Поставленная задача решается тем, что в "Вихревом испарительном конденсаторе", содержащем вентиляторы для подачи воздуха к трубам, вихревые теплообменники в виде труб большого диаметра с укрепленными на наружной поверхности продольными профилированными ребрами, образующими каналы для прохождения хладагента, каплеотделитель, поддон для сбора воды, фильтр, циркуляционный насос, гребенки и форсунки для орошения наружной и внутренней поверхности труб теплообменников, наружное ограждение конденсатора, согласно изобретению, завихрение потока воздуха в трубах осуществляется осевыми вентиляторами с профилированными лопастями, установленными под углом между образующей корпуса вентилятора и касательной к лопасти на выходе воздуха у стенки корпуса, равным j = 40о ¸ 65о, а вихревые теплообменники – выбраны со следующими характеристиками: коэффициент оребрения g = =pD/(nl) = 1 ¸ 5, где n – количество укрепленных на наружной поверхности труб продольных профилированных ребер, образующих каналы для прохождения холодильного агента; l = 20 ¸ 140 мм – ширина канала, D = 400 ¸ 1000 мм – диаметр трубы, при этом l1 = 20 ¸ 60 мм – высота канала, d = 3 ¸ 6 мм – толщина стенки трубы, d1 = =2 ¸ 4 мм толщина стенки канала. Отношение длины трубы к ее диаметру может составлять L/D £ 40, где L – длина трубы. Как следует из вышесказанного, коэффициент оребрения может изменяться в пределах 1 ¸ 5. Такое изменение вызвано эффективностью теплообмена ребра, которая зависит от коэффициентов теплоотдачи внутри канала (конденсация паров холодильного агента) и снаружи канала (стекание водяной пленки), коэффициента теплопроводности материала ребра – сталь, алюминий, медь (lстали » 45 Вт/(м · К), lалюминия » »180 Вт/(м К), меди 330 Вт/(м · К), толщины стенки ребра, теплофизических характеристик холодильных агентов (аммиак, фреон-134а, фреон-22 и др.). Поэтому для каждого конкретного случая должен быть выбран свой, оптимальный, коэффициент оребрения. Выбор оптимального коэффициента обосновывается соответствующим технико-экономическим расчетом. Выбор длины теплообменника L/D £ 40 выбран из условия затухания вихря внутри трубы на основании экспериментальных данных. Полное затухание закрученного на входе в трубу потока воздуха (переход вращающегося вихря в прямолинейный поток) при L/D » 70. Поэтому эффективность теплообмена при L/D£ £40 будет достаточной для создания эффектив 2 34480 вода, которая в виде мельчайших капель под действием центробежных сил пронизывает поперек вращающийся поток воздуха и попадает на внутреннюю поверхность трубы, где в виде пленки стекает в ее нижнюю часть. Большая поверхность многочисленных капель воды, вылетающих из форсунок, и высокая их относительная скорость способствует интенсивному тепло- и массообмену между водой и воздухом, а затем интенсивному теплообмену между водой и парами холодильного агента. В нижней части горизонтально установленной трубы по всей ее длине просверлены отверстия, через которые стекает часть воды на наружную поверхность ниже установленных труб. Остальной поток воды в трубе, подгоняемый завихренным потоком воздуха, сливается в поддон 8. Выйдя из труб, поток воздуха делает поворот на 180о и движется в межтрубном пространстве, омывая орошаемую наружную поверхность труб 2 с П-образными ребрами 3, что позволяет эффективно использовать и наружную поверхность вихревого теплообменника. Для более надежного орошения наружной поверхности труб в верхней части аппарата установлены форсунки 12. С потоком воздуха, омывающим наружную поверхность, могут уноситься капли воды. Для уменьшения их уноса в верхней части аппарата устанавливается форконденсатор 11, попадая на поверхность которого капли испаряются. Окончательное отделение капель от потока воздуха происходит в каплеотделителе 7, где капли отделяются, а утепленный и увлажненный воздух выбрасывается наружу. Вся вода стекает в поддон 8, откуда через фильтр 9 забирается циркуляционным насосом 10 и подается на форсунки 6, 12 и оросители 4. Пары холодильного агента после компрессора (на чертежах не показано) поступают вначале на форконденсатор 11, где охлаждаются, а затем внутрь каналов образованных П-образными ребрами 3, где происходит окончательная конденсация. Далее жидкий холодильный агент поступает в линейный ресивер (на чертеже не показан). Форконденсатор 11 выполнен в виде змеевика имеющего наружные ребра. Снаружи конденсатор имеет ограждение 13. Так как распыл воды внутри труб осуществляется через форсунки, то на начальном участке труба не орошается (капли в факеле вылетают под определенным углом), поэтому в конденсаторе сразу после вентилятора устанавливаются оросители 4, трубки которых на конце загнуты по направлению движения потока воздуха у стенки трубы. Такое выполнение уменьшает гидравлическое сопротивление, а следовательно, и энергетические затраты и интенсифицируется теплои массообмен. Все вышеуказанные факторы способствуют созданию высокоэффективных вихревых испарительных конденсаторов. Литература. 1. Холодильная техника. Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания холодильных машин. Справочник. Москва "Легкая и пищевая промышленность", 1984 г. 2. Войтко А.М. Вихревой испарительный конденсатор. А. с. № 185941, СССР. 3 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4 Фиг. 5 Фиг. 3 Фиг. 4 Фиг. 2 Фиг. 1 34480