Dans le cas où la consommation de la phase vapeur de gaz liquéfié dépasse le taux d'évaporation naturelle dans le réservoir, il est nécessaire d'utiliser des évaporateurs qui, en raison du chauffage électrique, accélèrent le processus de vaporisation de la phase liquide en phase vapeur et garantir l'approvisionnement en gaz du consommateur dans le volume calculé.

Le but de l'évaporateur GPL est la conversion de la phase liquide des gaz d'hydrocarbures liquéfiés (LHG) en une phase vapeur, qui se produit grâce à l'utilisation d'évaporateurs chauffés électriquement. Les unités d'évaporation peuvent être équipées d'un, deux, trois ou plusieurs évaporateurs électriques.

L'installation d'évaporateurs permet le fonctionnement à la fois d'un évaporateur et de plusieurs en parallèle. Ainsi, la capacité de l'installation peut varier en fonction du nombre d'évaporateurs fonctionnant simultanément.

Le principe de fonctionnement de l'usine d'évaporation:

Lorsque l'évaporateur est allumé, l'automatisation chauffe l'évaporateur à 55C. L'électrovanne à l'entrée de la phase liquide à l'évaporateur sera fermée jusqu'à ce que la température atteigne ces paramètres. Le capteur de contrôle de niveau dans la coupure (s'il y a une jauge de niveau dans la coupure) contrôle le niveau et, en cas de débordement, ferme la vanne à l'entrée.

L'évaporateur commence à chauffer. Lorsque 55°C est atteint, l'électrovanne d'admission s'ouvre. Le gaz liquéfié entre dans le registre du tuyau chauffé et s'évapore. Pendant ce temps, l'évaporateur continue de chauffer et lorsque la température à cœur atteint 70-75°C, le serpentin de chauffage s'éteint.

Le processus d'évaporation se poursuit. Le noyau de l'évaporateur se refroidit progressivement et lorsque la température chute à 65 °C, le serpentin de chauffage se rallume. Le cycle se répète.

Ensemble complet d'installation d'évaporation :

L'installation d'évaporation peut être équipée d'un ou deux groupes de contrôle pour dupliquer le système de réduction, ainsi que la ligne de dérivation de la phase vapeur, contournant l'installation d'évaporation pour utiliser la phase vapeur de l'évaporation naturelle dans les gazomètres.

Les régulateurs de pression sont utilisés pour installer régler la pressionà la sortie de l'installation d'évaporation vers le consommateur.

• 1er étage - réglage moyenne pression (de 16 à 1,5 bar).
• 2ème étage - ajustement de la basse pression de 1,5 bar à la pression requise lors de l'alimentation du consommateur (par exemple, à une chaudière à gaz ou à une centrale électrique à piston à gaz).

Avantages des installations d'évaporation PP-TEC "Innovative Fluessiggas Technik" (Allemagne)

1. Structure compacte, poids léger ;
2. Rentabilité et sécurité d'exploitation ;
3. Grande puissance thermique ;
4. Longue durée de vie ;
5. Fonctionnement stable à basse température ;
6. Système dupliqué de contrôle de la sortie de la phase liquide de l'évaporateur (mécanique et électronique) ;
7. Protection antigel du filtre et de l'électrovanne (PP-TEC uniquement)

Emballage inclus:

Double thermostat de contrôle de la température du gaz,
- capteurs de niveau de liquide,
- électrovannes à l'entrée de la phase liquide
- un jeu de ferrures de sécurité,
- thermomètres,
- vannes à boisseau sphérique pour la vidange et la désaération,
- coupeur de phase liquide gaz intégré,
- raccords entrée/sortie,
- boîtes à bornes pour connexions électriques,
- panneau de commande électrique.

Avantages des évaporateurs PP-TEC

Lors de la conception d'une usine d'évaporation, il y a toujours trois choses à considérer :

1. Assurer les performances spécifiées,
2. Créer la protection nécessaire contre l'hypothermie et la surchauffe du noyau de l'évaporateur.
3. Calculez correctement la géométrie de l'emplacement du liquide de refroidissement par rapport au conducteur de gaz dans l'évaporateur

Les performances de l'évaporateur ne dépendent pas seulement de la quantité de tension consommée sur le secteur. Un facteur important est la géométrie de l'emplacement.

Une disposition correctement calculée garantit une utilisation efficace du miroir de transfert de chaleur et, par conséquent, une augmentation de l'efficacité de l'évaporateur.

Dans les évaporateurs “PP-TEC “Innovative Fluessiggas Technik” (Allemagne), par calculs corrects, les ingénieurs de l'entreprise ont réussi à faire passer ce coefficient à 98 %.

Les installations d'évaporation de la société "PP-TEC" "Innovative Fluessiggas Technik" (Allemagne) ne perdent que 2% de chaleur. Le reste est utilisé pour vaporiser le gaz.

Presque tous les fabricants européens et américains d'équipements d'évaporation interprètent de manière complètement erronée le concept de "protection redondante" (une condition pour la mise en œuvre de la duplication des fonctions de protection contre la surchauffe et l'hypothermie).

Le concept de « protection redondante » implique la mise en œuvre du « filet de sécurité » d'unités et de blocs de travail individuels ou de l'ensemble de l'équipement, en utilisant des éléments dupliqués de différents fabricants et avec des principes de fonctionnement différents. Ce n'est que dans ce cas qu'il est possible de minimiser le risque de défaillance de l'équipement.

De nombreux fabricants tentent de mettre en œuvre cette fonction (avec protection contre l'hypothermie et l'entrée de la fraction liquide GPL vers le consommateur) en installant deux électrovannes connectées en série du même fabricant sur la ligne d'alimentation d'entrée. Ou utilisez deux capteurs de température connectés en série pour allumer / ouvrir les vannes.

Imaginez la situation. Une électrovanne bloquée en position ouverte. Comment savoir si une vanne est défaillante ? PAS DU TOUT! L'unité continuera à fonctionner, perdant la possibilité d'assurer la sécurité de fonctionnement en cas d'hypothermie à temps en cas de défaillance de la deuxième vanne.

Dans les évaporateurs PP-TEC fonction donnée a été mis en œuvre d'une manière complètement différente.

Dans les installations à évaporation, la société « PP-TEC « Innovative Fluessiggas Technik » (Allemagne) utilise un algorithme pour le fonctionnement combiné de trois éléments de protection contre l'hypothermie :

1. Appareil électronique
2. Vanne magnétique
3. Vanne d'arrêt mécanique dans le clapet de sécurité.

Les trois éléments ont un principe de fonctionnement complètement différent, ce qui permet de parler avec confiance de l'impossibilité d'une situation dans laquelle du gaz non évaporé sous forme liquide pénètre dans le pipeline du consommateur.

Dans les unités d'évaporation de la société "PP-TEC "Innovative Fluessiggas Technik" (Allemagne), la même chose a été réalisée lors de la mise en œuvre de la protection de l'évaporateur contre la surchauffe. Les éléments impliquent à la fois l'électronique et la mécanique.

PP-TEC "Innovative Fluessiggas Technik" (Allemagne) a mis en œuvre pour la première fois au monde la fonction d'intégration d'un coupeur de liquide dans la cavité de l'évaporateur lui-même avec la possibilité d'un chauffage constant du coupeur.

Aucun fabricant de technologie d'évaporation n'utilise cette fonction propriétaire. À l'aide d'une coupure chauffée, les unités d'évaporation PP-TEC "Innovative Fluessiggas Technik" (Allemagne) ont pu évaporer les composants lourds du GPL.

De nombreux fabricants, se copiant les uns les autres, installent une coupure à la sortie devant les régulateurs. Les mercaptans, soufres et gaz lourds contenus dans le gaz, qui ont une densité très élevée, pénètrent dans la canalisation froide, se condensent et se déposent sur les parois des canalisations, des coupures et des régulateurs, ce qui réduit considérablement la durée de vie des équipements .

Dans les évaporateurs de PP-TEC "Innovative Fluessiggas Technik" (Allemagne), les précipités lourds à l'état fondu sont conservés dans le coupeur jusqu'à ce qu'ils soient évacués par la vanne à boisseau sphérique de décharge dans l'installation d'évaporateur.

En supprimant les mercaptans, PP-TEC « Innovative Fluessiggas Technik » (Allemagne) a pu augmenter considérablement la durée de vie des usines et des groupes de réglementation. Cela signifie prendre en charge les coûts d'exploitation qui ne nécessitent pas le remplacement constant des membranes du régulateur, ou leur remplacement complet et coûteux, entraînant des temps d'arrêt de l'installation d'évaporation.

Et la fonction mise en œuvre de chauffage de l'électrovanne et du filtre à l'entrée de l'évaporateur ne permet pas à l'eau de s'y accumuler et, lorsqu'elle est gelée dans les électrovannes, de se désactiver lorsqu'elle est déclenchée. Ou limiter l'entrée de la phase liquide dans l'installation d'évaporation.

Les installations d'évaporation de la société allemande « PP-TEC « Innovative Fluessiggas Technik » (Allemagne) sont une opération fiable et stable pour années opération.

Dans l'évaporateur, le processus de transition du réfrigérant de la phase liquide à l'état gazeux se produit avec la même pression, la pression à l'intérieur de l'évaporateur est la même partout. Lors de la transition d'une substance de liquide à gazeuse (son ébullition) dans l'évaporateur, l'évaporateur absorbe de la chaleur, contrairement au condenseur, qui libère de la chaleur dans l'environnement. alors. à travers deux échangeurs de chaleur, le processus d'échange de chaleur a lieu entre deux substances : la substance refroidie, située autour de l'évaporateur, et l'air extérieur, situé autour du condenseur.

Schéma du mouvement du fréon liquide

Électrovanne - coupe ou ouvre l'alimentation en réfrigérant de l'évaporateur, toujours complètement ouverte ou complètement fermée (peut ne pas être présente dans le système)

Le détendeur thermostatique (TRV) est un dispositif précis qui régule le débit de réfrigérant dans l'évaporateur en fonction de l'intensité de l'ébullition du réfrigérant dans l'évaporateur. Il empêche le réfrigérant liquide de pénétrer dans le compresseur.

Le fréon liquide pénètre dans le détendeur, le réfrigérant est étranglé à travers la membrane du détendeur (le fréon est pulvérisé) et commence à bouillir en raison de la chute de pression, progressivement les gouttes se transforment en gaz dans toute la section de la canalisation de l'évaporateur. A partir du dispositif d'étranglement du détendeur, la pression reste constante. Le fréon continue de bouillir et certaine zone L'évaporateur se transforme complètement en gaz et plus loin, en passant à travers l'évaporateur, le gaz commence à être chauffé par l'air qui se trouve dans la chambre.

Si, par exemple, le point d'ébullition du fréon est de -10 °С, la température dans la chambre est de +2 °С, le fréon, devenu gazeux dans l'évaporateur, commence à chauffer et à la sortie de l'évaporateur sa température doit être égale à -3, -4 °С, donc Δt ( la différence entre le point d'ébullition du réfrigérant et la température du gaz à la sortie de l'évaporateur) doit être = 7-8, c'est le mode du fonctionnement normal du système. Avec un Δt donné, nous saurons qu'il n'y aura pas de particules de fréon non bouilli à la sortie de l'évaporateur (elles ne devraient pas l'être), si une ébullition se produit dans le tuyau, toute la puissance n'est pas utilisée pour refroidir la substance. Le tuyau est isolé thermiquement afin que le fréon ne chauffe pas à la température ambiante, car. Le gaz réfrigérant refroidit le stator du compresseur. Si, néanmoins, du fréon liquide pénètre dans le tuyau, cela signifie que la dose de son alimentation dans le système est trop importante ou que l'évaporateur est réglé sur un faible (court).

Si Δt est inférieur à 7, alors l'évaporateur est rempli de fréon, il n'a pas le temps de s'évaporer et le système ne fonctionne pas correctement, le compresseur est également rempli de fréon liquide et tombe en panne. À grand côté la surchauffe n'est pas aussi dangereuse que la surchauffe vers le bas, à Δt ˃ 7 le stator du compresseur peut surchauffer, mais un léger excès de surchauffe peut ne pas être ressenti par le compresseur et il est préférable pendant le fonctionnement.

À l'aide de ventilateurs situés dans le refroidisseur d'air, le froid est évacué de l'évaporateur. Si cela ne se produisait pas, les tubes seraient recouverts de glace et en même temps le réfrigérant atteindrait sa température de saturation, à laquelle il cesse de bouillir, puis, même quelle que soit la chute de pression, le fréon liquide entrerait dans l'évaporateur sans s'évaporer, en remplissant le compresseur.

Afin d'augmenter la sécurité de fonctionnement du groupe frigorifique, des condenseurs, des récepteurs linéaires et des séparateurs d'huile (dispositifs haute pression) avec grande quantité le liquide de refroidissement doit être placé à l'extérieur de la salle des machines.
Cet équipement, ainsi que les réservoirs de stockage de fluide frigorigène, doivent être entourés d'une barrière métallique avec une entrée verrouillable. Les récepteurs doivent être protégés par un auvent contre la lumière du soleil et les précipitations. Les appareils et récipients installés à l'intérieur peuvent être situés dans l'atelier des compresseurs ou dans une salle de contrôle spéciale si celle-ci dispose d'une sortie séparée vers l'extérieur. Le passage entre un mur lisse et l'appareil doit être d'au moins 0,8 m, mais il est permis d'installer des appareils à proximité de murs sans passages. La distance entre les parties saillantes de l'appareil doit être d'au moins 1,0 m, et si ce passage est le principal - 1,5 m.
Lors du montage de récipients et d'appareils sur des consoles ou des poutres en porte-à-faux, ces dernières doivent être encastrées dans le mur principal sur une profondeur d'au moins 250 mm.
Il est permis d'installer des appareils sur des colonnes à l'aide de pinces. Il est interdit de percer des trous dans les colonnes pour la fixation des équipements.
Pour l'installation d'appareils et la maintenance ultérieure des condenseurs et des récepteurs de circulation, des plates-formes métalliques avec une clôture et une échelle sont disposées. Avec une longueur de plate-forme supérieure à 6 m, il devrait y avoir deux escaliers.
Les plates-formes et les escaliers doivent avoir des mains courantes et des rebords. La hauteur des mains courantes est de 1 m, les bords ne sont pas inférieurs à 0,15 m et la distance entre les poteaux des mains courantes ne dépasse pas 2 m.
Des tests de résistance et de densité des appareils, des navires et des systèmes de canalisations sont effectués à la fin travaux d'installation et dans les délais prévus par les Règles de Conception et fonctionnement sûr unités de réfrigération à l'ammoniac.

Dispositifs cylindriques horizontaux. Les évaporateurs à calandre, les condenseurs horizontaux à calandre et les récepteurs horizontaux sont installés sur des fondations en béton sous la forme de socles séparés strictement horizontalement avec une pente admissible de 0,5 mm par 1 m de longueur linéaire vers le carter d'huile.
Les appareils reposent sur des barres antiseptiques en bois d'une largeur d'au moins 200 mm avec un évidement en forme de corps (Fig. 10 et 11) et sont fixés à la fondation avec des ceintures en acier avec des joints en caoutchouc.

Les appareils à basse température sont installés sur des barres d'une épaisseur non inférieure à l'épaisseur de l'isolation thermique, et sous
les ceintures placent des barres de bois d'une longueur de 50 à 100 mm et d'une hauteur égale à l'épaisseur de l'isolant, à une distance de 250 à 300 mm les unes des autres autour de la circonférence (Fig. 11).
Pour nettoyer les tuyaux des condenseurs et des évaporateurs de la contamination, la distance entre leurs embouts et les murs doit être de 0,8 m d'un côté et de 1,5 à 2,0 m de l'autre. Lors de l'installation des appareils dans une pièce pour remplacer les tubes des condenseurs et des évaporateurs, une "fausse fenêtre" est aménagée (dans le mur opposé au couvercle de l'appareil). Pour ce faire, une ouverture est laissée dans la maçonnerie du bâtiment, qui est remplie de matériau isolant thermique, cousue avec des planches et plâtrée. Lors de la réparation d'appareils, la «fausse fenêtre» s'ouvre et une fois la réparation terminée, elle est restaurée. Une fois les travaux de placement des appareils terminés, des dispositifs d'automatisation et de contrôle y sont montés, vannes d'arrêt, soupapes de sécurité.
La cavité de l'appareil pour le réfrigérant est soufflée avec de l'air comprimé, le test de résistance et de densité est effectué avec les couvercles retirés. Lors du montage d'une unité condensateur-récepteur, un condenseur horizontal à coque et à tube est installé sur le site au-dessus du récepteur linéaire. La taille du site doit fournir un service circulaire de l'appareil.

Condenseurs verticaux multitubulaires. Les appareils sont installés à l'extérieur sur une fondation massive avec une fosse pour évacuer l'eau. Lors de la fabrication de la fondation, les boulons de fixation de la bride inférieure de l'appareil sont posés dans du béton. Le condenseur est installé par une grue sur des packs de garnitures et de cales. En tassant les coins, l'appareil est réglé strictement verticalement à l'aide de fils à plomb situés dans deux plans mutuellement perpendiculaires. Afin d'empêcher le balancement des fils à plomb par le vent, leurs poids sont abaissés dans un récipient contenant de l'eau ou de l'huile. La disposition verticale de l'appareil est causée par l'écoulement hélicoïdal de l'eau à travers ses tubes. Même avec une légère inclinaison de l'appareil, l'eau ne lave normalement pas la surface des tuyaux. A la fin de l'alignement de l'appareil, les revêtements et les cales sont soudés en paquets et la fondation est coulée.

Condenseurs évaporatifs. Livré pour installation en tant qu'ensemble et installé sur un site dont les dimensions permettent une maintenance circulaire de ces appareils. «La hauteur du site est prise en compte pour le placement des récepteurs linéaires en dessous. Pour faciliter l'entretien, le site est équipé d'une échelle, et quand emplacement de choix ventilateurs, il est installé en plus entre la plate-forme et le plan supérieur de l'appareil.
Après avoir installé le condenseur évaporatif, une pompe de circulation et des canalisations y sont connectées.

Les plus répandus sont les condenseurs évaporatifs de type TVKA et Evako fabriqués par VNR. La couche de déflecteur de ces appareils est en plastique, de sorte que le soudage et d'autres travaux avec une flamme nue doivent être interdits dans la zone où les appareils sont installés. Les moteurs des ventilateurs sont mis à la terre. Lors de l'installation de l'appareil sur une colline (par exemple, sur le toit d'un bâtiment), il est nécessaire d'utiliser une protection contre la foudre.

Évaporateurs à panneaux. Fourni en unités séparées, et leur assemblage est effectué pendant les travaux d'installation.

Le réservoir de l'évaporateur est testé pour son étanchéité en versant de l'eau et installé sur une dalle en béton de 300 à 400 mm d'épaisseur (Fig. 12), dont la hauteur de la partie souterraine est de 100 à 150 mm. Entre la fondation et le réservoir, des poutres antiseptiques en bois ou des traverses de chemin de fer et une isolation thermique sont posées. Les sections de panneaux sont installées dans le réservoir strictement horizontalement, selon le niveau. Surfaces latérales le réservoir est isolé et plâtré, le mélangeur est réglé.

Appareils à chambre. Les batteries murales et de plafond sont assemblées à partir de sections unifiées (Fig. 13) sur le site d'installation.

Pour les batteries à l'ammoniac, des sections de tuyaux d'un diamètre de 38X2,5 mm sont utilisées, pour un liquide de refroidissement - d'un diamètre de 38X3 mm. Les tuyaux sont munis d'ailettes avec des nervures enroulées en spirale en ruban d'acier 1X45 mm avec un espacement des nervures de 20 et 30 mm. Les caractéristiques des sections sont présentées dans le tableau. 6.

La longueur totale des tuyaux de batterie dans les circuits de pompe ne doit pas dépasser 100 à 200 m.La batterie est installée dans la chambre à l'aide de pièces encastrées fixées au plafond lors de la construction du bâtiment (Fig. 14).

Les tuyaux de batterie sont placés strictement horizontalement au niveau.

Les refroidisseurs de plafond sont fournis pour une installation assemblée. Structures portantes les appareils (canaux) sont connectés aux canaux des parties embarquées. L'horizontalité de l'installation de l'appareil est vérifiée par le niveau hydrostatique.

Les batteries et les refroidisseurs d'air sont soulevés jusqu'au lieu d'installation des appareils par des chargeurs ou d'autres appareils de levage. La pente admissible des flexibles ne doit pas dépasser 0,5 mm par 1 m de longueur linéaire.

Pour éliminer l'eau de fonte lors du dégivrage, des tuyaux de drainage sont installés sur lesquels sont fixés des éléments chauffants de type ENGL-180. L'élément chauffant est un ruban en fibre de verre, qui est basé sur des fils chauffants métalliques constitués d'un alliage à haute résistivité. éléments chauffants ils sont enroulés en spirale sur le pipeline ou posés linéairement, en le fixant sur le pipeline avec du ruban de verre (par exemple, du ruban LES-0,2X20). Sur la section verticale de la canalisation de drainage, les réchauffeurs sont installés uniquement en spirale. Lors de la pose linéaire, les réchauffeurs sont fixés sur la canalisation avec du ruban de verre avec un pas ne dépassant pas 0,5 m. Après la fixation des réchauffeurs, la canalisation est isolée avec un isolant incombustible et gainée d'une gaine métallique de protection. Aux endroits où l'appareil de chauffage présente des courbures importantes (par exemple, sur les brides), un ruban d'aluminium de 0,2 à 1,0 mm d'épaisseur et de 40 à 80 mm de large doit être placé en dessous pour éviter une surchauffe locale.

À la fin de l'installation, tous les appareils sont testés pour leur résistance et leur densité.

L'un des éléments les plus importants pour une machine à compression de vapeur est. Il exécute le processus principal du cycle de réfrigération - la sélection à partir du milieu refroidi. Les autres éléments du circuit frigorifique, tels que condenseur, détendeur, compresseur, etc., ne fournissent performances fiablesévaporateur, c'est donc au choix de ce dernier qu'il faut prêter attention.

Il s'ensuit que, lors du choix des équipements d'un groupe frigorifique, il faut commencer par l'évaporateur. De nombreux réparateurs débutants commettent souvent une erreur typique et démarrent l'installation avec un compresseur.

Sur la fig. 1 montre un schéma de la machine frigorifique à compression de vapeur la plus courante. Son cycle, donné en coordonnées : pression R et je. Sur la fig. 1b points 1-7 du cycle de réfrigération, est un indicateur de l'état du réfrigérant (pression, température, volume spécifique) et coïncide avec celui de la Fig. 1a (fonctions des paramètres d'état).

Riz. 1 - Schéma et dans les coordonnées d'une machine à compression de vapeur classique : RU dispositif d'expansion, Рk- la pression de condensation, Ro- pression d'ébullition.

Image graphique fig. 1b affiche l'état et les fonctions du fluide frigorigène, qui varient avec la pression et l'enthalpie. Segment de ligne UN B sur la courbe de la Fig. 1b caractérise le fluide frigorigène à l'état de vapeur saturée. Sa température correspond au point d'ébullition initial. La proportion de vapeur de réfrigérant dans est de 100 % et la surchauffe est proche de zéro. A droite de la courbe UN B le réfrigérant a un état (la température du réfrigérant est supérieure au point d'ébullition).

Point À est critique pour ce fluide frigorigène, car elle correspond à la température à laquelle la substance ne peut pas passer à l'état liquide, quelle que soit la pression. Sur le segment BC, le réfrigérant a un état de liquide saturé et sur le côté gauche, il a un état de liquide surfondu (la température du réfrigérant est inférieure au point d'ébullition).

A l'intérieur de la courbe abc le fluide frigorigène est à l'état de mélange vapeur-liquide (la proportion de vapeur par unité de volume est variable). Le processus se produisant dans l'évaporateur (Fig. 1b) correspond au segment 6-1 . Le réfrigérant entre dans l'évaporateur (point 6) à l'état d'un mélange vapeur-liquide en ébullition. Dans ce cas, la proportion de vapeur dépend d'un cycle de réfrigération spécifique et est de 10 à 30 %.

A la sortie de l'évaporateur, le processus d'ébullition peut ne pas être terminé et le point 1 peut ne pas correspondre au point 7 . Si la température du fluide frigorigène à la sortie de l'évaporateur est supérieure au point d'ébullition, alors on obtient un évaporateur avec surchauffe. Son ampleur ΔTsurchauffe est la différence entre la température du fluide frigorigène à la sortie de l'évaporateur (point 1) et sa température sur la ligne de saturation AB (point 7) :

ΔTsurchauffe=T1 - T7

Si les points 1 et 7 coïncident, alors la température du réfrigérant est égale au point d'ébullition et la surchauffe ΔTsurchauffe sera égal à zéro. Ainsi, nous obtenons un évaporateur noyé. Par conséquent, lors du choix d'un évaporateur, il faut d'abord choisir entre un évaporateur noyé et un évaporateur avec surchauffe.

A noter qu'à conditions égales, l'évaporateur noyé est plus avantageux en termes d'intensité du processus d'évacuation de la chaleur qu'en cas de surchauffe. Mais il faut tenir compte du fait qu'à la sortie de l'évaporateur noyé, le fluide frigorigène est à l'état de vapeur saturée, et qu'il est impossible de fournir un environnement humide au compresseur. Sinon, il y a une forte probabilité de coup de bélier, qui s'accompagnera d'une destruction mécanique des pièces du compresseur. Il s'avère que si vous choisissez un évaporateur noyé, il est nécessaire de fournir une protection supplémentaire au compresseur contre la pénétration de vapeur saturée dans celui-ci.

Si un évaporateur surchauffé est préféré, il n'y a pas besoin de s'inquiéter de protéger le compresseur et d'y faire entrer de la vapeur saturée. La probabilité d'occurrence de chocs hydrauliques ne se produira qu'en cas d'écart par rapport à l'indicateur requis de l'ampleur de la surchauffe. Dans des conditions normales de fonctionnement du groupe frigorifique, la valeur de surchauffe ΔTsurchauffe devrait se situer entre 4 et 7 K.

Lorsque l'indicateur de surchauffe diminue ΔTsurchauffe, l'intensité de la sélection de la chaleur de l'environnement augmente. Mais à des valeurs extrêmement faibles ΔTsurchauffe(moins de 3K), il est possible que de la vapeur humide pénètre dans le compresseur, ce qui peut provoquer des coups de bélier et, par conséquent, endommager les composants mécaniques du compresseur.

Sinon, avec une lecture élevée ΔTsurchauffe(plus de 10 K), cela indique qu'une quantité insuffisante de réfrigérant pénètre dans l'évaporateur. L'intensité de l'évacuation de la chaleur du milieu refroidi diminue fortement et le régime thermique du compresseur se détériore.

Lors du choix d'un évaporateur, une autre question se pose concernant le point d'ébullition du réfrigérant dans l'évaporateur. Pour le résoudre, il est d'abord nécessaire de déterminer quelle température du milieu refroidi doit être fournie pour le fonctionnement normal de l'unité de réfrigération. Si l'air est utilisé comme fluide refroidi, alors en plus de la température à la sortie de l'évaporateur, il est également nécessaire de prendre en compte l'humidité à la sortie de l'évaporateur. Considérons maintenant le comportement en température du milieu refroidi autour de l'évaporateur pendant le fonctionnement d'une unité de réfrigération conventionnelle (Fig. 1a).

Pour ne pas plonger dans ce sujet on négligera les pertes de charge sur l'évaporateur. Nous supposerons également que l'échange de chaleur en cours entre le réfrigérant et l'environnement est effectué selon le schéma à passage unique.

En pratique, un tel schéma n'est pas souvent utilisé, car il est inférieur au schéma à contre-courant en termes d'efficacité de transfert de chaleur. Mais si l'un des liquides de refroidissement a une température constante et que les lectures de surchauffe sont faibles, alors le courant avant et le contre-courant seront équivalents. Il est connu que la valeur moyenne de la différence de température ne dépend pas du régime d'écoulement. L'examen du schéma à passage unique nous fournira une représentation plus visuelle de l'échange de chaleur qui se produit entre le réfrigérant et le fluide refroidi.

Commençons par introduire une valeur virtuelle L, égale à la longueur dispositif d'échange de chaleur (condenseur ou évaporateur). Sa valeur peut être déterminée à partir de l'expression suivante : L=W/S, où O– correspond au volume interne du dispositif d'échange thermique dans lequel circule le fluide frigorigène, m3 ; S est la surface d'échange thermique m2.

Si un nous parlonsà propos de la machine frigorifique, la longueur équivalente de l'évaporateur est pratiquement égale à la longueur du tube dans lequel se déroule le processus 6-1 . Par conséquent, sa surface extérieure est lavée par le milieu refroidi.

Faisons tout d'abord attention à l'évaporateur, qui agit comme un rafraîchisseur d'air. Dans celui-ci, le processus de récupération de la chaleur de l'air se produit à la suite d'une convection naturelle ou à l'aide d'un soufflage forcé de l'évaporateur. Il convient de noter que la première méthode n'est pratiquement pas utilisée dans les groupes frigorifiques modernes, car le refroidissement de l'air par convection naturelle est inefficace.

Ainsi, nous supposerons que le refroidisseur d'air est équipé d'un ventilateur qui assure le soufflage d'air forcé de l'évaporateur et est un échangeur de chaleur à ailettes tubulaires (Fig. 2). Sa représentation schématique est montrée sur la Fig. 2b. Considérons les principales grandeurs qui caractérisent le processus de soufflage.

La différence de température

La différence de température à travers l'évaporateur est calculée comme suit :

ΔT=Ta1-Ta2,

où ΔTa est comprise entre 2 et 8 K (pour les évaporateurs tubulaires à ailettes à circulation d'air forcée).

En d'autres termes, pendant le fonctionnement normal de l'unité de réfrigération, l'air traversant l'évaporateur ne doit pas être refroidi à moins de 2 K et à 8 K maximum.

Riz. 2 - Schéma et paramètres de température du refroidissement de l'air sur le refroidisseur d'air :

Ta1 et Ta2– température de l'air à l'entrée et à la sortie du refroidisseur d'air ;

• FF– température du fluide frigorigène ;
• L est la longueur équivalente de l'évaporateur ;
• Que est le point d'ébullition du fluide frigorigène dans l'évaporateur.

Différence de température maximale

La différence maximale de température d'air à l'entrée de l'évaporateur est déterminée comme suit :

DTmax=Ta1 - Que

Cet indicateur est utilisé lors de la sélection des refroidisseurs d'air, car les fabricants étrangers technologie de réfrigération fournir des valeurs pour la capacité de refroidissement des évaporateurs Qsp en fonction de la taille DTmax. Considérez la méthode de sélection du refroidisseur d'air de l'unité de réfrigération et déterminez les valeurs calculées DTmax. Pour ce faire, nous donnons à titre d'exemple les recommandations généralement admises pour le choix de la valeur DTmax:

• pour congélateurs DTmax est dans la gamme de 4-6 K;
• pour les locaux de stockage des produits non emballés - 7-9 K ;
• pour les chambres de stockage des produits emballés hermétiquement - 10-14 K ;
• pour les climatiseurs - 18-22 K.

Degré de surchauffe de la vapeur à la sortie de l'évaporateur

Pour déterminer le degré de surchauffe de la vapeur à la sortie de l'évaporateur, utilisez le formulaire suivant :

F=ΔТsurcharge/DTmax=(Т1-Т0)/(Та1-Т0),

où T1 est la température de la vapeur de fluide frigorigène à la sortie de l'évaporateur.

Cet indicateur n'est pratiquement pas utilisé dans notre pays, mais dans les catalogues étrangers, il est prévu que les lectures de la capacité de refroidissement des refroidisseurs d'air Qsp correspond à la valeur F=0,65.

Pendant le fonctionnement, la valeur F il est d'usage de prendre de 0 à 1. Supposons que F=0, alors ΔSurcharge=0, et le réfrigérant sortant de l'évaporateur sera à l'état de vapeur saturée. Pour ce modèle de refroidisseur d'air, la capacité de refroidissement réelle sera supérieure de 10 à 15 % au chiffre indiqué dans le catalogue.

Si un F>0.65, l'indice de puissance frigorifique de ce modèle d'aéroréfrigérant doit être inférieur à la valeur indiquée dans le catalogue. Supposons que F>0.8, alors les performances réelles de ce modèle seront de 25 à 30 % plus de valeur indiqué dans le catalogue.

Si un F->1, alors la puissance frigorifique de l'évaporateur Qtest->0(Fig. 3).

Fig.3 - dépendance de la puissance frigorifique de l'évaporateur Qsp de la surchauffe F

Le processus décrit à la Fig. 2b est également caractérisé par d'autres paramètres :

• différence de température moyenne arithmétique DTср=Таср-Т0;
• la température moyenne de l'air qui traverse l'évaporateur Tasr=(Ta1+Ta2)/2;
• différence de température minimale DTmin=Ta2-To.

Riz. 4 - Schéma et paramètres de température montrant le processus de refroidissement de l'eau sur l'évaporateur :

où Te1 et Te2 température de l'eau à l'entrée et à la sortie de l'évaporateur ;

• FF est la température du réfrigérant ;
• L est la longueur équivalente de l'évaporateur ;
• C'est le point d'ébullition du réfrigérant dans l'évaporateur.

Les évaporateurs, dans lesquels le liquide agit comme un fluide de refroidissement, ont les mêmes paramètres de température que les refroidisseurs d'air. Les valeurs numériques des températures du liquide refroidi, qui sont nécessaires au fonctionnement normal de l'unité de réfrigération, seront différentes des paramètres correspondants pour les refroidisseurs d'air.

Si la différence de température à travers l'eau ΔTe=Te1-Te2, puis pour les évaporateurs multitubulaires ΔTe doit être maintenu dans la plage de 5 ± 1 K, et pour les évaporateurs à plaques, l'indicateur ΔTe sera à moins de 5 ± 1,5 K.

Contrairement aux refroidisseurs d'air, dans les refroidisseurs de liquide, il est nécessaire de maintenir non pas la différence de température maximale, mais la différence minimale. DTmin=Te2-To- la différence entre la température du milieu refroidi à la sortie de l'évaporateur et le point d'ébullition du fluide frigorigène dans l'évaporateur.

Pour les évaporateurs à calandre, la différence de température minimale DTmin=Te2-To doit être maintenu entre 4 et 6 K, et pour les évaporateurs à plaques - entre 3 et 5 K.

La plage spécifiée (la différence entre la température du fluide refroidi à la sortie de l'évaporateur et le point d'ébullition du réfrigérant dans l'évaporateur) doit être maintenue pour les raisons suivantes : à mesure que la différence augmente, l'intensité de refroidissement commence à diminuer, et à mesure que l'écart augmente, le risque de gel du liquide refroidi dans l'évaporateur augmente, ce qui peut provoquer sa destruction mécanique.

Solutions structurelles d'évaporateurs

Quelle que soit la méthode d'utilisation des différents réfrigérants, les processus d'échange de chaleur se produisant dans l'évaporateur sont soumis au cycle technologique principal de production de réfrigération, selon lequel des unités de réfrigération et des échangeurs de chaleur sont créés. Ainsi, pour résoudre le problème d'optimisation du processus d'échange de chaleur, il est nécessaire de prendre en compte les conditions d'organisation rationnelle du cycle technologique de production de froid.

Comme vous le savez, le refroidissement d'un certain milieu est possible à l'aide d'un échangeur de chaleur. Le sien solution constructive doivent être choisis en fonction des exigences technologiques qui s'appliquent à ces appareils. particulièrement point important est la conformité de l'appareil au processus technologique traitement thermique environnement, ce qui est possible dans les conditions suivantes :

• maintien de la température réglée du processus de travail et contrôle (régulation) de régime de température;
• choix du matériau de l'appareil, selon propriétés chimiques environnement;
• contrôle de la durée de séjour du support dans l'appareil ;
• respect des vitesses et pressions de fonctionnement.

Un autre facteur dont dépend la rationalité économique de l'appareil est la productivité. Tout d'abord, il est affecté par l'intensité du transfert de chaleur et le respect de la résistance hydraulique de l'appareil. Ces conditions peuvent être remplies dans les circonstances suivantes :

• fournir la vitesse nécessaire des médias de travail pour la mise en œuvre du régime turbulent;
• création des conditions les plus appropriées pour l'élimination des condensats, du tartre, du givre, etc. ;
• création Conditions favorables pour le mouvement des médias de travail ;
• éviter une éventuelle contamination de l'appareil.

D'autres exigences importantes sont également le faible poids, la compacité, la simplicité de conception, ainsi que la facilité d'installation et de réparation de l'appareil. Pour respecter ces règles, des facteurs tels que : la configuration de la surface de chauffe, la présence et le type de chicanes, le mode de placement et de fixation des tubes dans les plaques tubulaires, dimensions, disposition des chambres, fonds, etc.

La facilité d'utilisation et la fiabilité de l'appareil sont influencées par des facteurs tels que la résistance et l'étanchéité des connexions détachables, la compensation des déformations thermiques, la facilité d'entretien et de réparation de l'appareil. Ces exigences constituent la base de la conception et de la sélection d'un échangeur de chaleur. Le rôle principal il faut fournir le nécessaire processus technologique dans l'industrie du froid.

Afin de choisir la bonne solution constructive pour l'évaporateur, vous devez être guidé par les règles suivantes. 1) le refroidissement des liquides se fait de préférence avec un échangeur de chaleur tubulaire rigide ou compact Echangeur de chaleur à plaques; 2) l'utilisation d'appareils à ailettes tubulaires est due aux conditions suivantes : le transfert de chaleur entre le fluide de travail et la paroi des deux côtés de la surface chauffante est significativement différent. Dans ce cas, les ailettes doivent être installées du côté du coefficient de transfert de chaleur le plus faible.

Pour augmenter l'intensité du transfert de chaleur dans les échangeurs de chaleur, il est nécessaire de respecter les règles suivantes:

• assurer des conditions appropriées pour l'élimination du condensat dans les refroidisseurs d'air ;
• réduction de l'épaisseur de la couche limite hydrodynamique en augmentant la vitesse de déplacement des corps de travail (mise en place de chicanes intertubes et décomposition du faisceau de tubes en passages) ;
• amélioration de l'écoulement autour de la surface d'échange thermique par les fluides de travail (toute la surface doit participer activement au processus d'échange thermique) ;
• respect des principaux indicateurs de température, résistance thermique, etc.

En analysant les résistances thermiques individuelles, vous pouvez choisir le plus meilleur moyen augmenter l'intensité du transfert de chaleur (selon le type d'échangeur de chaleur et la nature des fluides de travail). Dans un échangeur de chaleur à liquide, il est rationnel d'installer des chicanes transversales uniquement avec plusieurs passages dans l'espace des tubes. Pendant l'échange de chaleur (gaz avec gaz, liquide avec liquide), la quantité de liquide circulant dans l'espace annulaire peut être arrogante et, par conséquent, l'indicateur de vitesse atteindra les mêmes limites qu'à l'intérieur des tubes, grâce à quoi le l'installation de chicanes sera irrationnelle.

L'amélioration des processus d'échange de chaleur est l'un des principaux processus d'amélioration de l'équipement d'échange de chaleur des machines de réfrigération. À cet égard, des recherches sont menées dans le domaine de l'énergie et du génie chimique. Il s'agit de l'étude des caractéristiques du régime de l'écoulement, de la turbulence de l'écoulement en créant des rugosités artificielles. De plus, de nouvelles surfaces d'échange de chaleur sont développées pour rendre les échangeurs de chaleur plus compacts.

Choisir une approche rationnelle pour le calcul de l'évaporateur

Lors de la conception d'un évaporateur, il est nécessaire de faire un calcul structurel, hydraulique, de résistance, thermique et technico-économique. Ils sont réalisés en plusieurs versions dont le choix dépend des indicateurs de performance : indicateur technico-économique, efficacité, etc.

Pour effectuer un calcul thermique d'un échangeur de chaleur surfacique, il est nécessaire de résoudre l'équation du bilan thermique en tenant compte de certaines conditions de fonctionnement de l'appareil (dimensions structurelles des surfaces de transfert de chaleur, limites et schémas de changement de température, par rapport au mouvement du refroidissement et milieu refroidi). Pour trouver une solution à ce problème, vous devez appliquer des règles qui vous permettront d'obtenir des résultats à partir des données d'origine. Mais en raison de nombreux facteurs, trouvez décision commune pour différents échangeurs de chaleur n'est pas possible. Parallèlement à cela, il existe de nombreuses méthodes de calcul approximatif faciles à produire en version manuelle ou machine.

Les technologies modernes vous permettent de choisir un évaporateur à l'aide de programmes spéciaux. Fondamentalement, ils sont fournis par les fabricants d'équipements d'échange de chaleur et vous permettent de sélectionner rapidement le modèle requis. Lors de l'utilisation de tels programmes, il faut tenir compte du fait qu'ils supposent le fonctionnement de l'évaporateur à conditions standards. Si les conditions réelles diffèrent de la norme, les performances de l'évaporateur seront différentes. Ainsi, il est conseillé de toujours effectuer un calcul de vérification de la conception de l'évaporateur que vous avez choisie par rapport aux conditions de fonctionnement réelles de l'évaporateur.