+7 495 487-27-87
info@frostsystems.ru

Испарительный конденсатор - обслуживание и ремонт под ключ

Содержание:

Что такое испарительный конденсатор
Принцип работы
Конструкция
Форконденсатор и маслоотделитель
Типы конструкций
Испарительный конденсатор, воздушный конденсатор и градирня: сравнение
Хладагенты и давление
Водоподготовка и контроль легионеллы
Зимняя эксплуатация и воздушный режим
Марки и производители
Применение
Диагностическая таблица
Типичные ошибки
Реализованные проекты

Что такое испарительный конденсатор

Испарительный конденсатор (evaporative condenser) — теплообменный аппарат, объединяющий функции конденсатора холодильной системы и охладительной башни в одном корпусе. Хладагент конденсируется непосредственно внутри трубного змеевика, а теплота конденсации отводится снаружи испарением воды, нагнетаемой на поверхность труб вентилятором воздушного потока.

Ключевое отличие от традиционной схемы с градирней: нет промежуточного водяного контура между хладагентом и атмосферой. В схеме с градирней хладагент охлаждает воду в отдельном конденсаторе, вода поступает в градирню и там охлаждается воздухом. В испарительном конденсаторе эти два теплообменных процесса совмещены — меньше элементов, меньше потерь, ниже температура конденсации.

Принцип работы: испарение как механизм теплоотвода

Перегретые пары хладагента под давлением поступают в трубный змеевик через нагнетательный патрубок. Одновременно насос оборотного орошения подаёт воду к форсункам, расположенным над змеевиком: вода равномерно смачивает наружную поверхность труб тонкой плёнкой. Вентилятор нагнетает или вытягивает воздух через орошённый змеевик.

Теплота конденсации хладагента передаётся через стенку трубы плёнке воды; часть воды испаряется в воздушный поток. При испарении 1 кг воды поглощается около 2500 кДж теплоты — это латентная теплота парообразования, намного больше, чем при конвективном теплообмене воздух-труба. Именно поэтому испарительный конденсатор при той же площади поверхности отводит значительно больше теплоты, чем воздушный.

Охлаждённый хладагент выходит из змеевика в жидком состоянии и поступает в жидкостной ресивер. Вода, не успевшая испариться, стекает в поддон в нижней части аппарата и возвращается насосом на форсунки. Потери воды на испарение компенсируются линией подпитки с поплавковым или электромагнитным клапаном.

Конструкция: основные узлы

Трубный змеевик — основная теплообменная поверхность. Изготавливается из стальных гладких труб диаметром 25–50 мм. Для аммиачных систем — углеродистая или нержавеющая сталь; для HFC — допускается применение медных труб. Внутри труб течёт хладагент; снаружи — орошающая вода и воздух. Гладкие трубы без оребрения применяются намеренно: оребрение удерживало бы загрязнения и ухудшало бы отвод орошающей воды.
Насос орошения — центробежный, подаёт воду из поддона к форсункам под давлением 1–3 бар. Расход воды на орошение — 1,5–3 л/(кВт·ч) отводимой теплоты.
Форсунки — распыляют воду на поверхность змеевика. Равномерность орошения критична: сухие зоны змеевика не участвуют в теплоотводе, локальный перегрев ускоряет накипеобразование.
Вентилятор и двигатель — осевые вентиляторы с регулируемым углом лопастей или с ВЧП применяются в большинстве современных аппаратов; центробежные — в закрытых конструкциях для установки в помещениях.
Водоуловитель (drift eliminator) — ПВХ-блоки в выходной секции воздушного потока; задерживают капли воды и предотвращают их унос (карри-овер) в атмосферу. Требование по уносу воды: не более 0,001–0,005% от расхода орошения по стандартам CTI (Cooling Technology Institute).
Поддон — корпус нижней части аппарата, сборник орошающей воды. Дренаж, клапан продувки и подпиточный клапан расположены на поддоне.

Форконденсатор и маслоотделитель в аммиачных системах

В аммиачных промышленных системах испарительный конденсатор, как правило, оснащается дополнительными элементами.

Форконденсатор (pre-cooler, desuperheater) — воздушный секционный теплообменник с оребрёнными трубами, располагаемый до основного орошаемого змеевика. Функция: снижение температуры перегретого аммиачного пара с температуры нагнетания (+80…+120 °C) до температуры насыщения при давлении конденсации. Если форконденсатор отсутствует, горячий пар напрямую контактирует с орошающей водой через стенку трубы — это ускоряет испарение воды и снижает эффективность орошения основного змеевика.

Маслоотделитель (oil separator) — вертикальный сосуд, устанавливаемый между форконденсатором и основным змеевиком. Масло, уносимое аммиачным паром из компрессора, оседает в маслоотделителе и периодически дренируется. При попадании масла в орошаемый змеевик оно образует плёнку на внутренней поверхности труб, резко снижая коэффициент теплопередачи.

Типы конструкций

Противоточный (counter-flow): воздух движется вертикально снизу вверх; вода — сверху вниз по змеевику. Наиболее эффективная конфигурация с точки зрения теплообмена; достигает минимальной температуры конденсации при данных атмосферных условиях. Занимает меньшую площадь при той же мощности. Применяется BAC серии VCA, Evapco серии ATC.
Перекрёстноточный (cross-flow): воздух движется горизонтально; вода — вертикально вниз. Аппарат имеет меньшую высоту при большей горизонтальной площади. Проще обслуживать змеевик без полного демонтажа вентиляторной секции.
С осевыми вентиляторами — наиболее распространённая конфигурация для наружной установки; высокий расход воздуха при низком давлении. Применяется для нагнетания (вверх — у противоточных) или вытяжки.
С центробежными вентиляторами — для установки внутри помещений или под навесами; создают статическое давление, достаточное для работы с воздуховодами. Применяются при требованиях к уровню шума или при невозможности наружной установки.

Испарительный конденсатор, воздушный конденсатор и градирня: сравнение

Главное преимущество перед воздушным конденсатором — испарительное охлаждение позволяет достичь температуры конденсации, близкой к температуре влажного термометра наружного воздуха, а не сухого. В Москве летом при температуре сухого воздуха +35 °C температура влажного термометра составляет +22–25 °C.

Испарительный конденсатор в этих условиях поддерживает температуру конденсации +30…+35 °C против +42…+48 °C у воздушного — выигрыш по COP компрессора 20–30%.

Хладагенты и давление

Трубный змеевик испарительного конденсатора работает под полным давлением конденсации хладагента. Это сосуд, работающий под давлением, и на него распространяется ТР ТС 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением».

Аммиак R717 — основной хладагент для испарительных конденсаторов промышленных холодильных систем. Давление конденсации при +35 °C — около 13,5 бар; при +40 °C — 15,5 бар. Змеевик из углеродистой или нержавеющей стали; медь несовместима с аммиаком.
R404A, R507A, R452A — для крупных централей коммерческого холода. Давление конденсации при +40 °C — 17–18 бар. Змеевик из нержавеющей стали или луженых стальных труб.
R134a, R513A — применяются в чиллерах с испарительным конденсатором. Давление конденсации при +35 °C — около 8,8 бар и 7,5 бар соответственно.

Водоподготовка и контроль легионеллы

Орошающая вода испарительного конденсатора подвержена тем же проблемам, что и вода охладительных башен: концентрирование солей, накипеобразование, биологическое загрязнение.

Концентрационное число — соотношение концентраций солей в оборотной воде к исходной подпиточной. При ЦК = 5 все соли сконцентрированы впятеро относительно исходной воды. Рабочее ЦК для испарительных конденсаторов: 3–5. Превышение → автоматическая продувка через клапан с кондуктометрическим управлением.

Ингибиторы накипи (фосфонаты, полимерные диспергаторы) дозируются непрерывно насосом-дозатором. Без ингибиторов при жёсткости воды более 5 мг-экв/л карбонат кальция осаждается на трубах змеевика, снижая теплопередачу.

Биоциды — обязательная составляющая схемы химической обработки. Чередование окислительных (хлор, бром) и неокислительных (изотиазолиноны, глутаральдегид) препаратов предотвращает выработку резистентности микроорганизмов.

Легионелла (Legionella pneumophila) — бактерия, развивающаяся в аэрозоле оборотных систем охлаждения. Испарительные конденсаторы являются объектом обязательного микробиологического мониторинга согласно МУ 3.5.1.3756-22. Допустимый уровень: менее 100 КОЕ/л в плановом контроле. При превышении — ударная хлорная дезинфекция до 5–10 мг/л с выдержкой 6–8 ч.

Зимняя эксплуатация и воздушный режим

При наружной температуре ниже 0 °C орошающая вода в поддоне и насосном контуре может замёрзнуть. Для защиты применяются два подхода.

Обогрев поддона — ТЭН мощностью 500–2000 Вт в зависимости от объёма поддона, с термостатом включения при +2…+3 °C. Поддерживает воду в жидком состоянии при кратковременных морозах до −10…−15 °C.

Воздушный режим (dry mode) — при глубоких и устойчивых морозах насос орошения отключается, вода полностью сливается из поддона и насосного контура. Аппарат работает как обычный воздушный конденсатор. КПД снижается, но в холодную погоду температура наружного воздуха достаточно низка для эффективной конденсации даже без орошения.

Алгоритм переключения в воздушный режим реализуется автоматикой на основании температуры наружного воздуха:

при наружной температуре выше +5 °C — полный испарительный режим
при +5…+2 °C — режим с включённым обогревом поддона и работающим насосом
при ниже +2 °C — слив воды, воздушный режим

Марки и производители

BAC (Baltimore Aircoil Company) — американский производитель с наиболее широким модельным рядом; серии VCA (промышленный противоток), S-Series. Диапазон мощности 50–6500 кВт. Широко применяются в аммиачных системах.
Evapco — американский производитель; серии AT, ATC, LSTE; диапазон до 5000 кВт. Поставляются в России через официальных дистрибьюторов.
Thermofin — немецкий производитель; модульные испарительные конденсаторы из нержавеющей стали; акцент на применениях с агрессивными средами.
Балмакс, Рефкул (Россия) — отечественные производители испарительных конденсаторов для аммиачных систем; сталь с горячим цинкованием.
MKN (Китай) — широко представлены в России благодаря доступным ценам; применяются в аппаратах серии с перекрёстным током.
Nordfrost (Россия) — испарительные конденсаторы в составе комплексных холодильных систем для складов и пищевых предприятий.

Применение

Промышленные холодильные склады — основная область применения в России. Холодильные склады ёмкостью от 3000 т хранения и выше традиционно строятся на аммиачных системах с испарительными конденсаторами: низкие расходы электроэнергии на компрессоры при круглогодичной работе оправдывают высокие капитальные затраты на оборудование.
Мясокомбинаты и рыбопереработка — аммиачные системы с испарительными конденсаторами обеспечивают температуры от −5 до −35 °C с высоким КПД.
Пивоварни и производство напитков — испарительные конденсаторы в связке с NH₃/CO₂ каскадом или крупными HFC-централями.
Ледовые арены — аммиачные системы с испарительными конденсаторами; стабильная температура льда −5…−7 °C при минимальных затратах на электроэнергию.
Крупные центральные системы кондиционирования — для зданий с нагрузкой более 2000 кВт применяются чиллеры с испарительными конденсаторами на R134a или R513A вместо стандартной схемы чиллер + башня.

Диагностическая таблица

Давление конденсации выше расчётного при нормальной температуре наружного воздуха;Засорение трубного змеевика накипью или биологическими отложениями;Химическая промывка змеевика кислотным составом, прочистка форсунок Низкая эффективность охлаждения при нормальной работе вентиляторов и насоса;Засорены форсунки — неравномерное орошение змеевика;Промывка или замена форсунок, проверка давления в линии орошения Капли воды выбрасываются за пределы корпуса при работе;Разрушён или смещён водоуловитель;Осмотр и замена блоков водоуловителя Быстрый рост жёсткости и мутности воды в поддоне;Нарушена схема продувки — концентрационное число превышает 5;Проверить клапан продувки, настроить кондуктометрический контроль ЦК Утечка хладагента в машинном зале при работе испарительного конденсатора;Свищ или трещина в трубном змеевике;Остановить систему, опрессовать хладагентный контур азотом, вихретоковый контроль трубок Коррозия на наружной поверхности труб змеевика;Агрессивная оборотная вода при pH ниже 7,0 или без ингибиторов коррозии;Анализ воды, коррекция pH, введение ингибиторов и антикоррозионного покрытия Намерзание льда на трубах змеевика при температуре ниже 0 °C;Вода в контуре орошения не слита при переходе в воздушный режим;Слить воду из поддона и насосного контура, включить обогрев поддона Нарастающая вибрация вентилятора;Дисбаланс лопастей от биологических отложений или обледенения;Очистка лопастей, балансировка вентилятора, проверка подшипников двигателя

Типичные ошибки

Не переходят в воздушный режим при морозе. Насос орошения продолжает работать при −15 °C. Вода замерзает в форсунках и поддоне, поддон трескается, насос выходит из строя. Автоматика перехода в воздушный режим — обязательный элемент; её настройка проверяется при ежегодном ТО.
Не ведут водоподготовку. Систему запустили, кондуктометр и насос-дозатор не подключили. За один летний сезон при московской воде жёсткостью 7–9 мг-экв/л трубы змеевика покрываются слоем накипи 2–3 мм. Теплопередача падает на 20–30%, давление конденсации растёт — компрессор работает с перегрузкой. Химическая промывка обходится дороже годового бюджета на реагенты.
Игнорируют контроль легионеллы. «У нас промышленный объект, проверяющих нет». Испарительный конденсатор — первоочередной объект контроля при вспышках легионеллёза. Отсутствие документации о мониторинге и обработке при расследовании инцидента — административная и уголовная ответственность руководителя предприятия.

Frostsystems выполняет обслуживание испарительных конденсаторов BAC, Evapco и отечественных производителей — промывку змеевика, очистку форсунок, водоподготовку и контроль легионеллы с оформлением документации — Москва и Московская область.

Почему стоит обратиться к профессионалам?

Квалифицированный монтаж и сервис в перспективе значительно снижают эксплуатационные затраты на содержание холодильной техники

Оригинальные комплектующие

Предоставляем запчасти, которые поставляются напрямую от производителей. Подберем качественные аналоги. Ваша экономия до 30% за счет дилерских цен. Сокращенные сроки поставки.
Бесплатная диагностика

Точная причина неисправности определяется во время визита. На основе полученной информации предлагается наиболее подходящий способ решения проблемы.
Выезд на объект в течение 4 часов

Техническое обслуживание холодильного оборудования в Москве и Московской области. Оформление вызова по телефону за 2 минуты. Гарантия на выполненные работы.