Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi mụi chất lạnh cú ỏp suất và nhiệt độ cao sau quỏ trỡnh nộn thành trạng thỏi lỏng. Trong thiết bị ngưng tụ cú thể xảy ra quỏ trỡnh quỏ lạnh lỏng tức là hạ nhiệt độ lỏng ngưng tụ thấp hơn nhiệt độ ngưng tụ . Mụi trường nhận nhiệt trong thiết bị ngưng tụ gọi là mụi trường làm mỏt ( thường là nước hoặc khụng khớ ) .
éặc điểm của thiết bị ngưng tụ :
- Cỏc thiết bị trao đổi nhiệt cú ảnh hưởng rất lớn tới cỏc đặc tớnh năng lượng của mỏy lạnh . Nhiệt độ ngưng tụ tk trong mỏy lạnh luụn luụn lớn hơn nhiệt độ mụi trường lạnh xung quanh
- Với điều kiện ỏp suất cao trong thiết bị ngưng tụ và cỏc tớnh chất rất riờng của mụi chất lạnh khi sụi và khi ngưng tụ, núi chung, mỏy lạnh làm việc trong điều kiện phụ tải nhiệt riờng( cụng suất nhiệt tớnh cho 1m2 bề mặt truyền nhiệt ) thấp chỉ khoảng 1100 đến 11000W/m2 .
- Do cú những đặc điểm riờng về ỏp suất , nhiệt độ làm việc, tớnh chất mụi chất và sự cú mặt của dầu bụi trơn trong mụi chất nên cỏc thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh khụng thể tớnh toỏn theo cỏch thụng thường mà phải theo cỏc phương phỏp và quan hệ tớnh toỏn riờng .
- Quỏ trỡnh ngưng tụ của cỏc mụi chất lạnh núi chung thưũng là quỏ trỡnh ngưng màng nờn việc xỏc định cường độ trao đổi nhiệt phải tớnh tới nhiệt trở của màng chất ngưng
+ Phõn loại thiết bị ngưng tụ :
Dựa vào dạng của mụi trường làm mỏt mà cú thể chia cỏc thiết bị ngưng tụ thành 4 nhúm :
+ Thiết bị ngưng tụ làm mỏt bằng nước
+ Thiết bị ngưng tụ làm mỏt bằng nước - khụng khớ ( làm mỏt bay hơi ) + Thiết bị ngưng tụ làm mỏt bằng khụng khớ
+ Thiết bị ngưng tụ làm mỏt bằng mụi chất sụi hay cỏc sảnh phẩm cụng nghệ Dưới đõy chỳng ta sẽ đi tỡm hiểu một số loại thiết bị ngưng tụ hay gặp nhất
Thiết bị ngưng tụ làm mỏt bằng nước : 1- Bỡnh ngưng tụ kiểu vỏ ống nằm ngang :
.Bỡnh ngưng gồm một bỡnh hỡnh trụ nằm ngang chứa bờn trong nhiều ống trao đổi nhiệt đường kớnh nhỏ, vỡ thế gọi là bỡnh ngưng ống vỏ nằm ngang . Hơi NH3
núng từ mỏy nộn được đưa vào phần trờn của bỡnh ngưng qua đường ống đi vào đầy khụng gian giữa cỏc ống , toả nhiệt tra cho nước làm mỏt đi trong ống và ngưng tụ lại . Mụi chất lỏng ngưng tụ lại được khống chế ở chiều cao cột lỏng khoảng 50 đến 70 mm với bỡnh ngưng loại vừa và 100mm với bỡnh ngưng loại lớn ( khoảng 15 dến 20% đường kớnh trong ) . Lỏng được lấy ra ở phớa dưới bỡnh ngưng đi vào bỡnh chứa hoặc trạm điều chỉnh ( tiết lưu ) .
éối với mụi chất là Amụniăc ống trong bỡnh ngưng là ống thộp dạng thẳng hoặc dạng chữ U .
Hỡnh 17. Bỡnh ngưng ống vỏ nằm ngang cho hơi Amụniăc 1 - Van an toàn ; 2 - éường cõn bằng ; 3 - NH3 vào ; 4 - ỏp kế
5 - Van xả khụng khớ khụng ngưng ; 6 - Xả khụng khớ 7 - Nước ra ; 8 - Nuớc vào ; 9 - Xả nước ; 10 - NH3 ra
Bỡnh ngưng tụ kiểu vỏ ống nằm ngang được sử dụng rộng rói nhất hiện nay trongcỏc hệ thống lạnh năng suất vứa và lớn ( khoảng 1,5 đến 3.500kW )
2 - Bỡnh ngưng tụ kiểu phần tử :
Là thiết bị ngưng tụ gồm những phần tử riờng biệt ghộp với nhau thành cụm . Mỗi phần tử xem như một bỡnh ngưng tụ ống chựm nằm ngang loại nhỏ , cỏc phần tử được lắp nối tiếp với nhau theo đường hơi mụi chất và ghộp song song theo đường nước làm mỏt cỏc cụm này lại được lắp song song với nhau tạo thành thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử .
Hỡnh18. Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử
1 - ống nước vào ; 2 - ống trao đổi nhiệt ; 3 - ống hơi vào
4 - ống nước ra ; 5 - ống gúp hơi vào ; 6 - ống lỏng ra ; 7 - ống xả dầu
Trong mỗi phần tử , hơi mụi chất được đưa vào khụng gian giữa cỏc ống và được ngưng tụ lại do thải nhiệt cho nước làm mỏt đi trong cỏc ống trao đổi nhiệt . Nước được đưa vào từ ống gúp phớa dưới và chảy song song qua cỏc phần tử rồi đi ra ở ống gúp trờn , cũn hơi mụi chất được đưa vào từ phần tử phớa trờn . Vỡ vậy điều kiện trao đổi nhiệt trong thiết bị loại này gần với thiết bị làm việc theo nguyờn lý trao đổi nhiệt ngược chiều .
Ưu điểm của cỏc thiết bị loại này là chắc chắn , nhẹ nhàng tuy nhiờn cũng cú nhược điểm là khú làm sạch cỏu cặn , tỷ số giữa chiều dài l và đường kớnh D của loại này là khỏ lớn ( khoảng từ 15 đến 20 ) nến giỏ trị tương đối của khối lượng vỏ và nắp so với khối lượng toàn bộ là khỏ lớn do đú tiờu hao nhiều kim loại .
Cựng nguyờn lý làm việc với loại thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử là thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng . Nhưng cấu tạo của nú chỉ gồm cú vỏ ( ống ngoài ) và một ống trong . Nước làm mỏt cũng đi trong ống , cũn mụi chất được chảy theo chiều ngược lại trong khụng gian ống . Cũng giống như thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử , khi sử dụng thiết bị loại này khụng cần dựng bộ quỏ lạnh mà cho nước và mụi chất lưu động ngược chiều .Nhược điểm cơ bản của nú là suất tiờu hao kim loại lớn , độ kớn khớt nhỏ vỡ cú nhiều mụi nối . Thiết bị này thường được sử dụng làm thiết bị quỏ lạnh .
3- Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới :
Là thiết bị ngưng tụ mà nhiệt độ do mụi chất làm lạnh ngưng tụ trong ống được truyền qua vỏch ống ở dạng màng mỏng . Nhiệt ngưng tụ được truyền từ mặt ngoài của ống làm cho nước núng lờn và làm lạnh cho nú bay hơi một phần .
Nguyờn lý làm việc : Nước từ thiết bị cấp nước , chảy xuống thành màng bao quanh ống , nhận nhiệt núng lờn và bay hơi một phần vào khụng khớ . Phần nước cũn lại rơi xuống mỏng hứng và được thỏo bớt ra ngoài . Phần nước bay hơi cần được bự lại bằng phần nước bổ sung . Bơm hỳt nước tuần hoàn hoà với nước lạnh mới bơm lờn mỏng phõn phối . Lượng nước lạnh bổ sung bằng lượng nước bay hơi và lượng nước chảy tràn ra ngoài .
Hỡnh 19. Sơ đồ thiết bị ngưng tụ kiểu tưới
1 - Mỏng cấp nước ; 2 - ống xả tràn ; 3 - éầu lấy nước 4 - éường nước tuần hoàn ; 5 - Xả dầu ; 6 - éường lỏng ra 7 - Van xả khớ ; 8 - Hộp phõn phối nước ; 9 - Nước mới bổ sung
10 - éường trớch lỏng trung gian
Trong thiết bị ngưng tụ kiểu tưới cú ống trớch lỏng trung gian, nhờ cú ống này mà lỏng ngưng tụ được dẫn kịp thời ra ngoài , giải phúng bề mặt truyền nhiệt để tăng cường quỏ trỡnh ngưng tụ .
Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới cú nhược điểm là kồng kềnh , độ ăn mũn thiết bị cao , nhiệt động ngưng tụ chỉ phụ thuộc vào trạng thỏi khớ tưọng của nơi đặt mỏy .