Vaporizatoare pentru racirea unui lichid

VAPORIZATOARE PENTRU RACIREA UNUI LICHID

Vaporizarea este procesul termodinamic prin care agentul frigorific isi schimba starea de agregare din lichid in vapori, absorbind caldura de la sursa rece, reprezentata de mediul racit (aerul sau un agent termic lichid). In vaporizator, este realizat efectul util al instalatiilor frigorifice. Procesul de vaporizare va fi analizat in continuare, separat pentru cazul realizarii acesteia in interiorul tevilor si separat pentru cazul realizarii acesteia in spatiul dintre tevi si manta.

De regula, vaporizarea este realizata in interiorul tevilor, in aparate construite din serpentine, destinate racirii aerului sau racirii lichidelor, respectiv in spatiul dintre un fascicul de tevi si manta, in aparate de constructie multitubulara, cel mai adesea orizontale, destinate racirii lichidelor.

Se observa ca racirea aerului, sau eventual altor gaze, poate fi realizata numai prin vaporizarea agentului frigorific in interiorul tevilor, iar racirea lichidelor poate fi realizata atat prin vaporizarea agentului frigorific in interiorul tevilor, cat si prin vaporizarea acestuia intre tevi si manta.

Daca in timpul vaporizarii agentului frigorific in spatiul dintre tevi si manta, prin interiorul tevilor circula apa, aceasta poate fi racita cel mult pana in apropierea temperaturii de 0°C pentru evitarea inghetarii la interiorul tevilor. Formarea ghetii in procesele de racire a apei, este permisa numai la exteriorul tevilor, in bazine prevazute cu serpentine in care vaporizeaza agentul frigorific.

Daca se doreste racirea lichidelor la temperaturi negative, vor trebui utilizate alte substante in locul apei. De obicei se utilizeaza solutii apoase de tip antigel, sau saramuri, toate avand temperaturi de solidificare negative.

Acest tip de vaporizatoare poate realiza racirea lichidului fie prin imersia suprafetei de schimb de caldura in lichid, fie prin circulatia lichidului racit dintr-o parte in alta a vaporizatorului. Tipuri de vaporizatoare pentru racirea lichidului:

1.     Vaporizatoare imersate: sunt cele mai vechi tipuri; sunt realizate suf forma de serpentine sau sub forma de gratar.

a.)   cele cu sepentina sunt utilizate pentru puteri frigorifice reduse (sub 20kW)

b.)   panourile verticale sunt utilizate in cazul puterilor frigorifice medii, la amoniac si R22.

In acesta situatie suprafata de transfer termic este alcatuita dint tevi verticale din otel, sudate pe un distribuitor de lichid si un colector de vapori, astfel rezultand gratarele. Aceste gratare pot fi intre 1 si 4 montate pe distributorul si colectorul principal, rezultand baterii de vaporizatoare cu suprafata necesara.

Vaporii formati sunt evacuati prin colector, iar uleiul decantat datorita nemiscibilitatii cu agentul frigorific se elimina printr-un racord plasat pe distribuitor, sub efectul presiunii de vaporizare.

Amplasarea acestor vaporizatoare se face in bazine de racire corespunzatoare. Este necesara asigurarea unei viteze impuse a lichidului racit printre tevile vaporizatorului; se varealiza cu ajutorul unor agitatoare.

2.     Vaporizatoare multitubulare: constructia acestora este realizata in functie de agentul frigorific utilizat (materialul si executia tevilor). Montajul acestor vaporizatoare poate fi vertical sau orizontal.

Constructia si functionarea vaporizatorului multitubular orizontal: pentru R717 este realizat un fascicol din tevi de otel sudate si mandrinate in placile tubulare si plasat intr-o manta cilindrica orizontala. Pentru freoni se folosesc tevi din cupru netede sau nervurate la exterior pentru intensificarea transferului termic pe partea agentului frigorific.

Vaporizarea agentului frigorific are loc pe suprafata exterioara a tevilor, primind caldura cedata de agentul intermediar care circula prin interiorul  tevilor. Lichidul racit parcurge vaporizatoul de mai multe ori, fiind dirijat de sicanele prevazute pe capace. Viteza optima de circulatie este de 0,8..2 m/s. Deoarece vaporizatorul functioneaza inecat, se impune separarea eventualelor picaturi de agent frigorific lichid antrenate, inainte de aspiratia compesorului. In cazul freonilor protectia compresoarelor se realizeaza printr-un supraincalzitor de vapori. Decantorul pentru ulei este montat la partea inferioara a vaporizatorului.

In figurile urmatoare sunt prezentate cateva exemple de schimbatoare de caldura multitubulare si componente ale acestora:

Fig. 2.4.4. Cateva exemple de schimbatoare de caldura multitubulare