Что такое система охлаждения двигателя конденсатор
Зачем нужен конденсатор
Холодильные машины представляют собой сложные агрегаты, состоящие из большого количества различных узлов. Одной из важнейших деталей является теплообменный блок, в котором происходит охлаждение и конденсация хладагента — конденсатор. При этом конденсатор может быть включен в конструкцию холодильного агрегата производителем или добавлен по желанию заказчика в виде отдельного блока.
Очень часто при подборе климатического оборудования возникает вопрос: зачем нужен конденсатор? Какой конденсатор лучше – встроенный или выносной?
Для того, чтобы ответить на эти вопросы, следует сначала разобраться, как устроен конденсатор и какие у него есть конструктивные особенности.
Как работает система охлаждения двигателя?
Компоненты системы охлаждения включают в себя радиатор, один или несколько вентиляторов, шланги, водяной насос и термостат, а также переливной резервуар. Охлаждающая жидкость представляет собой смесь воды и антифриза, которая не только предотвращает замерзание жидкости, как следует из ее названия, но и содержит химические вещества для уменьшения коррозии и накопления накипи. В некоторых юрисдикциях, таких как Британская Колумбия, требуется, чтобы антифриз включал добавку с горьким вкусом.
Для выполнения своей работы охлаждающая жидкость движется непрерывным циклом и проталкивается водяным насосом через двигатель. Двигатель содержит внутренние полые конструкции, называемые водяными рубашками. Через них протекает охлаждающая жидкость, поглощая его избыточное тепло. Затем она проходит через шланги к радиатору и там остывает. Оттуда антифриз возвращается в двигатель, где заменяет горячую охлаждающую жидкость, чтобы повторить процесс.
При этом радиатор охлаждает горячую жидкость, используя более холодный воздух, который поступает через решетку автомобиля. Хладагент течет через узкие трубки внутри радара, чтобы тепло могло рассеиваться как можно быстрее. Если через решетку не поступает достаточное количество воздуха, например, когда автомобиль работает на холостом ходу, вентилятор позади радиатора пропускает через него воздух.
Примечание: какая-то часть горячей охлаждающей жидкости отводится прямо из двигателя в небольшие шланги, которые подводят ее к сердечнику нагревателя — это миниатюрная версия радиатора. Когда охлаждающая смесь проходит через нее, это тепло отводится в кабину для системы климат-контроля.
Но хотя двигатель не должен быть горячим, также он не может быть слишком холодным. Хотя диапазон для работы мотора варьируется в зависимости от модели, минимальная температура обычно составляет от 85 C до 95 C.
Разновидности [ править | править код ]
По принципу теплообмена конденсаторы разделяются на смешивающие (конденсаторы смешения) и поверхностные. В смешивающих конденсаторах водяной пар непосредственно соприкасается с охлаждающей водой, а в поверхностных пары рабочего тела отделены стенкой от охлаждающего теплоносителя. Поверхностные конденсаторы разделяются по следующим особенностям:
- по направлению потоков теплоносителя: прямоточные, противоточные и с поперечным потоком теплоносителей;
- по количеству изменений направления движения теплоносителя — на одноходовые, двухходовые и др.;
- по количеству последовательно соединённых корпусов — одноступенчатые, двухступенчатые и др.
- по конструктивному исполнению: кожухотрубные, пластинчатые и др.
Рассмотрим какие существую виды систем охлаждения конденсатора
- Системы водяного охлаждения конденсатора:
- Оборотная система охлаждения с прудом-охладителем
- Прямоточная система охлаждения
- Системы воздушного охлаждения конденсатора
- Система непосредственного воздушного охлаждения
- Система косвенного воздушного охлаждения с промежуточным теплоносителем
- С брызгальным бассейном
- С градирнями мокрого типа (с принудительной и естественной вентиляцией)
- С градирнями сухого типа (с принудительной и естественной вентиляцией)
- С градирнями мокро-сухого типа
Системы оборотного и прямоточного охлаждения (их еще называют системы водоснабжения) нашли широкое применение в России. Основной принцип работы данных систем заключается в том, что охлаждение и конденсация отработавшего пара в них осуществляется в поверхностных конденсаторах путем нагрева циркуляционной воды. Разделение на оборотные и прямоточные системы зависит от типа источника водоснабжения охлаждающей воды. В оборотных системах источником является пруд-охладитель, в прямоточных — русло реки.
Система непосредственного воздушного охлаждения
Итак, представляю систему непосредственного воздушного охлаждения
1. Котел; 2. Пароперегреватель; 3. Турбина; 4. Конденсатор с воздушным охлаждением; 5. Конденсатный насос; 6. Установка тонкой очистки конденсата; 7. Конденсатный насос 2-го подъема; 8. Подогреватель низкого давления (ПНД); 9. Деаэратор; 10. Питательный насос; 11. Подогреватель высокого давления (ПВД); 12. Выхлопной патрубок турбины; 13. Осевой вентилятор охлаждения; 14. Вертикальный электродвигатель; 15. Бак конденсата; 16. Железоотделитель; 17. Генератор
Особенность данной системы является то, что конденсатор турбины вынесен за пределы машинного отделения. Подвод отработавшего пара к конденсатору осуществляется коллектором большого диаметра (одним или двумя), например таким (показан коллектор с нижним распределением потока):
Отработавший пар турбины через выхлопной патрубок и коллектор большого диаметра подается к вынесенному конденсатору с воздушным охлаждением. При помощи осевых вентиляторов поток охлаждающего воздуха охлаждает наружную поверхность конденсатора, отработанный пар конденсируется в воду и под действием силы тяжести собирается в конденсатосборнике, откуда с помощью конденсатных насосов подается обратно в тепловую схему паровой турбины.
Общий вид воздушного конденсатора представлен ниже:
Системы непосредственного воздушного охлаждения получили широкое распространение в Китае для энергоблоков 300, 600, 1000 МВт.
Коррозия
Со стороны охлаждающей воды конденсатора:
Трубки, трубные решетки и водяные камеры могут быть изготовлены из материалов, имеющих различный состав, и всегда находятся в контакте с циркулирующей водой. Эта вода, в зависимости от ее химического состава, будет действовать как электролит между металлическим составом трубок и водяных ящиков. Это вызовет электролитическую коррозию, которая в первую очередь начнется с анодных материалов.
Конденсаторы на основе морской воды, особенно когда морская вода содержит химические загрязнители , имеют худшие характеристики коррозии. Речная вода с загрязняющими веществами также нежелательна для охлаждающей воды конденсатора.
Необходимо терпеть коррозионное воздействие морской или речной воды и применять соответствующие методы. Один из методов — использование гипохлорита натрия или хлора , чтобы гарантировать отсутствие морских зарослей на трубах или трубах. Эта практика должна строго регулироваться, чтобы гарантировать, что оборотная вода, возвращающаяся в море или речной источник, не пострадает.
Со стороны пара (кожуха) конденсатора:
Концентрация нерастворенных газов над трубами воздушной зоны высока. Следовательно, эти трубы подвержены более высокой скорости коррозии. Иногда эти трубы подвергаются коррозионному растрескиванию под напряжением, если исходное напряжение не снимается полностью во время производства. Чтобы преодолеть эти эффекты коррозии, некоторые производители предлагают в этой области трубы с более высокой коррозионной стойкостью.
Последствия коррозии
Поскольку концы трубок корродируют, существует возможность утечки охлаждающей воды на сторону пара, загрязняющей сконденсированный пар или конденсат, что вредно для парогенераторов . Другие части водяных камер также могут быть повреждены в долгосрочной перспективе, что потребует ремонта или замены, включая длительные остановки.
Защита от коррозии
Катодная защита обычно используется для решения этой проблемы. Расходные аноды из цинковых пластин (самые дешевые) устанавливаются в подходящих местах внутри водяных камер. Эти цинковые пластины будут корродированы первыми, находясь в самом низком диапазоне анодов. Следовательно, эти цинковые аноды требуют периодической проверки и замены. Это требует сравнительно меньшего времени простоя. Водяные ящики из стальных пластин также защищены внутри эпоксидной краской.
Устройства воздушного охлаждения
Воздушный конденсатор водяного охлаждения состоит из нескольких узлов. В его конструкцию входят:
- теплообменник;
- вентилятор;
- электродвигатель.
Для изготовления теплообменника часто используют металлические трубки диаметром в 6 или 19 мм. Благоприятно воздействует на работу системы их оребрение с шагом в 1,5–3 мм. В качестве основного материала используется медь, которой свойственны высокие показатели теплопроводности. Оребрение же – алюминиевое.
Конструкция ребер может быть разной. Точная модель определяется целевым использованием теплообменника. Жесткий профиль из алюминия с просечкой или выступом будет способствовать повышению движения потока воздуха вблизи самого ребра.
И также свои особенности имеет движение воздуха в теплообменнике. Наиболее распространенный агент фреон поступает в систему сверху, где начинает интенсивно охлаждаться, растекаясь вниз. Заняв 90% полезной площади теплообменника, фреон достигает привычной нормы температур.
Насосные станции
Насосная станция состоит из одного или нескольких циркуляционных насосов, накопительного бака и расширительного бака. На циркуляционных насосах может быть установлен частотный преобразователь, для плавной регулировки производительности. Для предотвращения передавливания насосов в процессе работы, на подаче установлены обратные клапана. Накопительный бак служит для компенсации температурных колебаний. Расширительный бак служит для компенсации температурных расширений теплоносителя. Циркуляционные насосы устанавливаются на раму. Насосная станция может быть оборудована коллекторами из пластика, стали или нержавеющей стали. Также устанавливается панель управления, для управления работой циркуляционных насосов.
Работа насосной станции
Работа насосной станции основывается на поддержании необходимого расхода жидкости и напора. Давление в контуре поддерживается в автоматическом режиме путем введения уставки на контроллере насосной группы. Станция оснащается двумя датчиками давления (на входе и на выходе). В связи с этим, можно выбрать различные алгоритмы работы:
- Работа на поддержание давления на выходе (работа по датчику на нагнетании).
- Работа на поддержание постоянства перепада давления в системы (идет сравнение сигнала обоих датчиков и поддержание в контуре перепада давления).
Насосную станцию можно подключить двумя способами:
- Установка на нагнетании на потребитель
- Установка на обратном трубопроводе с потребителя
Выбор способа подключения зависит от принципиальной схемы охлаждения, требования по параметрам давления на потребителе, типа контура.
Пластинчатый теплообменник принцип работы
Принцип работы пластинчатого теплообменника базируется на правилах термодинамики: передачи тепла от более нагретого тела менее нагретому телу. Жидкости циркулируют через пластины. И не перемешиваются между собой.
Основные части пластинчатого теплообменника:
- Пластины
- Уплотнения
- Станина
- Порты для подключения
Типы промежуточных теплообменников и их назначение
Промежуточные теплообменники разделяются по принципу:
- Вода-вода
- Вода-воздух
Теплообменники вода-воздух применяются в системах кондиционирования, для охлаждения складов и холодильных камер. Где холод от теплоносителя передается воздуху (происходит охлаждение воздуха)
Теплообменники вода-вода подразделяются на следующие типы:
- Паяный теплообменник (не разборный)- теплообменники малой мощности, применяются в чистых средах
- Пластинчатый разборный теплообменник- теплообменники малой и большой мощности, широко применяются в промышленности и на производстве. Благодаря разборной конструкции осуществляется прочистка и возможность увеличения мощности охлаждения, путем добавления пластин.
- Кожухотрубный теплообменник- теплообменники применяющиеся на производстве. По кожуху циркулирует охлаждаемая среда. По рубкам охлаждающая. Данный тип теплообменников получил широкое применение в отраслях промышленности, где необходимо охлаждать теплоноситель с включениями.
