An option is considered to intensify the condensation of refrigerant in an ammonia refrigeration unit by increasing the heat transfer coefficient to a cold coolant and the heat transfer coefficient with an acceptable increase in the hydraulic resistance of the condenser
ammonia refrigeration system, heat exchange, condenser, circulating cooling system
Для создания и поддерживания заданной низкой температуры в промышленных холодильных камерах применяются паровые компрессорные холодильные установки, в качестве хладагента в которых, как правило, используется аммиак. Для отвода теплоты конденсации аммиака, а также для охлаждения компрессорного оборудования на предприятиях используются системы оборотного водоснабжения, которым присущи следующие недостатки:
– необходимость использования широкой номенклатуры насосно-градирного оборудования (насосов, градирен с естественной и принудительной вентиляцией, отстойников, фильтров, разветвленной сети трубопроводов);
– значительные потери (8-12% от общего объема) циркулирующей воды в результате ее испарения в атмосферу и необходимость дополнительной подпитки свежей водой;
– насыщение оборотной воды кислородом, обусловливающее повышенную коррозию оборудования;
– накопление в воде при длительной эксплуатации примесей, жестких осадков, микрофлоры и ила, формирующих отложения с большими термическими сопротивлениями на теплообменных поверхностях.
Проблемой, возникающей при эксплуатации холодильных установок в летний период, является снижение температуры холодного теплоносителя – оборотной воды, подаваемой в конденсатор паров аммиака. Это обусловлено зависимостью эффективности эксплуатации градирен от температуры атмосферного воздуха. В летний период при средней температуре атмосферного воздуха 23 °С температура воды на выходе из градирен (входе в теплообменное оборудование) может достигать 28 °С, а в отдельных случаях 30-32 °С [1], вместо принимаемых при проектных расчетах 20-25 °С. Как правило, эта проблема имеет сезонный характер, однако может проявляться и по другим причинам – наращивание производственных мощностей, увеличение расхода охлаждающей воды, интенсификация работы оборудования без его реконструкции.
Один из вариантов решения проблемы – значительное увеличение расхода охлаждающей воды. Очевидно, что такой подход приводит к увеличению эксплуатационных затрат.
Нами рассмотрен вариант повышения эффективности кожухотрубчатого конденсатора аммиака за счет увеличения количества ходов воды по трубам, повышения коэффициентов теплоотдачи к воде и теплопередачи. Основные результаты теплового и гидравлического расчетов для 2, 4 и 6 ходового исполнения конденсатора представлены рисунках 1 и 2.
|
|
|
|
Число ходов
Рисунок 1 – Зависимость коэффициента теплоотдачи к воде теплопередачи в зоне конденсации аммиака K от числа ходов по трубам |
Число ходов
Рисунок 2 – Зависимость гидравлического сопротивления пространства конденсатора от числа ходов по трубам |
По результатам расчетов было предложено увеличить количество ходов воды по трубам конденсатора с 2 до 4, поскольку в этом случае значение коэффициента теплопередачи повышается на 26% – от 1471 Вт/(м2×К) до 1851 Вт/(м2×К) при приемлемом значении гидравлического сопротивления 
. Это позволит решить сезонную проблему повышения температуры охлаждающей оборотной воды посредством повышения эффективности конденсации хладагента. Для реконструкции конденсатора необходимо увеличить количество перегородок в распределительных камерах аппарата, что не приведет к существенным капитальным затратам.
1. Kryukov, N.P. Apparaty vozdushnogo ohlazhdeniya / N.P. Kryukov. – M.: Himiya, 1983. – 168 s.
