Воздухоохладители холодильной техники

Испарители, применяемые для охлаждения воздуха, называют воздухоохладителями. Наиболее распространены воздухоохладители ребристотрубчатой конструкции с принудительной циркуляцией воздуха (с одним или несколькими вентиляторами).

Воздухоохладитель поставляется как отдельный агрегат (рис. 1), в состав которого помимо теплообменного контура испарителя входят:

1. Корпус и элементы крепления;
2. Вентиляторы с защитными решетками;
3. ТЭНы оттайки;
4. Поддон и дренажный патрубок;
5.  Иногда ТРВ.

Рисунок 1 – Конструкция воздухоохладителя: 1 – крепежные петли; 2 – вентилятор; 3 – поддон; 4 – дренажный патрубок; 5 – распределитель хладагента «паук»

Расстояние между ребрами воздухоохладителя, зависит от температуры кипения хладагента и влажности воздуха в охлаждаемом помещении. Со снижением температуры кипения и ростом влажности увеличивается интенсивность образования инея на поверхности оребрения. Чем больше расстояние между пластинами оребрения, тем больше времени необходимо, чтобы проход для воздуха перекрылся льдом.

При температуре кипения хладагента выше 0°C расстояние между ребрами может быть менее 2…4 мм, а при -20°C и высокой влажности воздуха – 7…15 мм. При подборе воздухоохладителя на это обязательно стоит обратить внимание. При толщине снежной шубы более 2…3 мм значительно снижается эффективность работы холодильной установки. Поэтому воздухоохладитель необходимо своевременно размораживать.

При необходимости максимально снизить габариты воздухоохладителя (кондиционер в автомобиле и др.), используют микроканальные испарители (рис. 2). Они обладают меньшими габаритами, и при этом недопустима их эксплуатация при риске образования инея на поверхности. Такие теплообменники более чувствительны к загрязнениям, так как имеют каналы очень малых диаметров.

Рисунок 2 – Микроканальный испаритель

Воздухоохладитель располагается в верхней части камеры так, чтобы не создавалось препятствий для потока воздуха, создаваемого вентилятором испарителя. При этом должно быть предусмотрено свободное пространство возле воздухоохладителя для проведения работ по его обслуживанию.

В зависимости от средней температуры поверхности теплообмена возможны два варианта процесса охлаждения воздуха:

• Охлаждение с осушением;
• Охлаждение без осушения.

Если температура охлаждающей поверхности испарителя ниже температуры точки росы (в зависимости от влагосодержания и температуры воздуха), то охлаждение воздуха будет сопровождаться осаждением влаги, имеющейся в воздухе на поверхности испарителя, в результате чего происходит процесс осушения воздуха.

Удаление намерзающей влаги на воздухоохладителе путем нагрева его поверхности называется оттайкой.

Наиболее типичные неисправности воздухоохладителей:

1. Выход из строя вентиляторов;
2. Поломки ТЭНов оттайки;
3. Коррозия корпуса и теплообменных элементов;
4. Механический пробой труб для хладагента из-за механического повреждения;
5. Утечки хладагента из-за ненадежной пайки стыков трубопроводов, механических повреждений;
6. Загрязнение наружной теплообменной поверхности;
7. Загрязнение внутренней поверхности труб для хладагента отложениями масла.

Возникающее попеременное обмерзание и оттаивание испарителя указывает на то, что в системе имеется влага, и необходимо провести процедуру вакуумного удаления влаги. Если испаритель во время работы холодильной установки холодильной установки обмерзает, то необходимо проверить схему оттаивания, и при необходимости заменить неисправные реле или электромагнитный вентиль. Также можно проверить исправность дверного выключателя и вентилятора морозильного отделения, заменить нагревательный элемент для оттаивания инея с испарителя, прочистить сливной трубопровод талой воды.

Поломка реле оттаивания может привести к тому, что холодильная установка перестанет переключаться с режима охлаждения на режим оттаивания и наоборот. Для устранения неисправности нужно заменить реле, или отрегулировать реле оттайки. Также причиной может быть слишком низкая температура окружающего воздуха, поэтому можно попробовать перенести агрегат в более теплое место либо обеспечить дополнительный подогрев воздуха.

Если рассматривать циклическую работу охлаждаемого помещения за достаточно большой промежуток времени, то можно заметить, что частое оттаивание улучшает теплопередачу охлаждающих приборов, а значит увеличивает их тепловой поток и уменьшает затраты, связанные с функционированием охлаждающих приборов. Но при этом возрастают затраты энергии, и непроизводительного времени, связанные с оттаиванием. И наоборот, чем реже оттаивают охлаждающие приборы, тем меньше их тепловой поток и больше затраты на функционирование, но меньше затраты энергии и непроизводительного времени.

Следовательно, существует оптимальная периодичность оттаивания, при которой обеспечиваются, например, минимальные затраты на работу или максимальный тепловой поток охлаждаемого помещения. Решить эту оптимизационную задачу трудно из-за сложностей исследования процесса инееобразования. Поэтому на практике руководствуются принципом пригодности — не ниже заданного уровня эффективности.

Считается, что снижение плотности теплового потока охлаждающих приборов в результате образования инея не должно превышать 15-20 % от максимального его значения. А конкретным показателем начала процесса оттаивания могут быть толщина слоя инея (для воздухоохладителей приблизительно 2 мм) или падение давления в воздушном тракте воздухоохладителя (приблизительно 0,15 кПа).

Также можно считать, что необходимость в остановке воздухоохладителя возникает в тот момент, когда разность Δ между температурой воздуха на входе и температурой кипения 0 возрастает примерно на 25% по сравнению с начальной.