Воздухоохладители

Охлаждение воздуха

ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛИ, аппараты для охлаждения воздуха в холодильных устройствах. Холодильной техникой для охлаждения помещений применяются две основные системы охлаждения: внутренняя, когда охладительные приборы (трубы, батареи) расположены в самом помещении, по потолку и стенам его, и внешняя, когда охладительные приборы вынесены в особую камеру - «воздухоохладитель».

Воздухоохладитель может быть расположен в самом охлаждаемом помещении, занимая часть его, или же может находиться вне его, обслуживая одно или несколько охлаждаемых помещений. Неотъемлемой частью воздухоохладителя является вентилятор (крыльчатый винтовой, системы Блекмана или центробежный), который обычно всасывает более теплый воздух из верхней части охлаждаемого помещения. Прогоняет его через воздухоохладитель, где этот воздух охлаждается и осушается, и вновь нагнетает в охлаждаемое помещение, осуществляя так называемую циркуляцию воздуха.

Задачей воздухоохладителя является также охлаждение наружного воздуха, вдуваемого в помещение для его вентиляции. Внешнее охлаждение применяют для тех продуктов, которые требуют определенной и большой сухости воздуха, как то: мясо во время остывания (циркуляция 10-кратная в час, температура = 8°, влажность f = 85%, вентиляция 6-кратная в сутки); мясо во время охлаждения (циркуляция 6—8-кратная в час, температура от 2 до 4°, f = 75% при 4°, вентиляция 4-кратная в сутки); охлажденное мясо при хранении (те же температурные условия и влажность); яйца (циркуляция 6—8-кратная в час, температура от +0,5 до —0,5°, f = 75%); фрукты (температура от 0 до 5° и f = 75—85% для разных сортов).

Частично внешнее охлаждение в комбинации с внутренним применяют при хранении при температурах ниже 0° (отрицательных температурах), а также при замораживании. В тех случаях, когда требуется особая сухость воздуха и удаление значительного количества влаги, циркулирующий через воздухоохладитель воздух переохлаждается в нем, и содержание влаги падает до определенного предела, соответствующего насыщению при данной температуре, после чего переохлажденный воздух нагревается при помощи отопительных батарей, устанавливаемых непосредственно за воздухоохладителем. Эти же отопительные батареи служат для подогревания наружного вентиляционного воздуха в зимнее время, а также для отопления помещений, в которых должны поддерживаться вышеуказанные положительные температуры. Общее расположение воздухоохладителя (А), каналов для засасывания и нагнетания циркулирующего воздуха, каналов для всасывания (Б) и выбрасывания (В) вентиляционного воздуха, вентилятора (Г) и задвижек (1, 2 и 3) показано на фиг. 1.

Воздухоохладитель

В нагнетательных каналах воздухоохладителя (фиг. 2) делаются отверстия внизу, во всасывающих - сбоку.

Воздухоохладитель

Нормальные скорости v в магистральных каналах равны от 6 до 8 м/сек, в каналах второстепенных (разводящих) от 3 до 4 м/сек, а в выходных отверстиях 0,5—1,0 м/сек. Воздухопроводные каналы обычно делаются деревянные, причем в этом случае при прохождении стен и перекрытий обязательна вставка несгораемых железобетонных патрубков с железными заслонками, автоматически закрывающимися при возникновении пожара. В некоторых случаях каналы делаются железобетонными, причем в этих случаях они входят в конструкцию железобетонных перекрытий.

Воздухоохладители делятся на 2 основные системы: сухие, в которых воздух охлаждается, передавая тепло холодильному веществу, циркулирующему по трубам, и мокрые, в которых воздух охлаждается от непосредственного соприкосновения с холодным рассолом и с поверхностями, смоченными этим рассолом.

Сухие воздухоохладители могут быть непосредственного испарения и рассольные; они выполняются либо с гладкими трубами, либо с ребристыми, т. к. последние имеют относительно большую охлаждающую поверхность на единицу своей длины. На фиг. 3 представлен сухой воздухоохладитель системы Фиксари (в выполнении фирмы Гумбольд).

Сухой воздухоохладитель системы Фиксари

Воздухоохладитель состоит из трех камер, причем две крайние заполнены трубными системами. В концах воздухоохладителя имеются поворотные вертикальные заслонки. При положении их, представленном на фигуре, воздух из охлаждаемого помещения направляется сначала в камеру А, затем проходит через средний канал В и, наконец, через камеру Б. В камере А воздух охлаждается, примерно, до 0°, и заключающаяся в нем влага, осаждаясь на трубах в виде росы, стекает с них в канализацию. В камере Б происходит дальнейшее охлаждение воздуха до отрицательных температур, причем влага осаждается на трубах уже в виде инея и снега. Через некоторое время заслонки Г поворачивают т. о., что более теплый воздух направляется в камеру Б, благодаря чему трубы оттаивают. Система Фиксари уместна тогда, когда воздух подается с положительной температурой и должен выходить с температурой отрицательной. На фиг. 4 показан воздухоохладитель конструкции фирмы Котбус.

Воздухоохладитель конструкции фирмы Котбус

Засасываемый из канала А воздух, пройдя через вентилятор Е, поступает в нижний канал, который в начале воздухоохладителя занимает всю его ширину, а от точки к суживается до половины его. По выходе из этого канала воздух поднимается кверху и омывает сначала часть труб по одну сторону вертикальной перегородки л, а затем по другую, после чего воздух уходит в нагнетательный канал воздухоохладителя. В конце воздухоохладителя имеются нагревательные батареи Ж и 3. Батарея 3 служит для подогрева выходящего воздуха в целях осушения его, а батарея Ж - для оттаивания воздухоохладителя. При оттаивании каналы А и Б должны быть закрыты, а заслонки Г и В, ведущие в обводный канал И, - открыты. В этом случае заключенный в воздухоохладителе воздух подвергается местной циркуляции, нагреваясь от батареи Ж и оттаивая трубы. Для засасывания свежего воздуха служит труба Д. Отводы талой воды д. б. снабжены сифоном для устранения проникновения наружного воздуха. Приведенные конструкции сухих воздухоохладителей могут быть выполнены, как для непосредственного испарения, так и для рассольного; они являются примерами обычных рациональных конструкций, но ни в коем случае не исчерпывают очень большого разнообразия типов сухих воздухоохладителей.

Еще большее разнообразие типов наблюдается среди мокрых воздухоохладителей, которые в конструктивном отношении можно подразделить на два класса: воздухоохладители скомбинированные с испарителями и воздухоохладители отдельные от испарителей. И в том и в другом случае охлажденный рассол смачивает большие поверхности, которые в свою очередь омываются охлаждаемым воздухом.

Разнообразие типов зависит гл. обр. от способов расположения поверхностей, смачиваемых рассолом. На фиг. 5 представлен оросительный воздухоохладитель фирмы Борзиг.

Оросительный воздухоохладитель фирмы Борзиг

Он состоит из системы плоских труб а для испаряющегося аммиака, сверху поливаемых рассолом, который собирается в нижнем поддоне А и затем снова подается насосом в верхние распределительные трубы б. В этом воздухоохладителе рассолом смачиваются поверхности испарительных труб, которые охлаждают как рассол, так отчасти и воздух. Аналогичная этой конструкции система с чисто рассольным охлаждением представлена на фиг. 6.

Система с чисто рассольным охлаждением

Рассол подводится снизу а и через отверстие в верхней трубе выливается и орошает трубы снаружи, далее собирается в поддоне, где охлаждается аммиачными змеевиками, и оттуда насосом снова накачивается в рассольные системы. Производительность этого воздухоохладителя 45000 Cal/ч.; поверхность рассольных змеевиков 176 м2, поверхность аммиачных змеевиков 65,7 м2, объем дождевого пространства 17 м3.

Мокрый воздухоохладитель

На фиг. 7 и 8 показаны мокрые воздухоохладители, в которых охлаждающие поверхности А выполнены из дерева (фиг. 7) в виде волнообразных стенок (подобная конструкция часто выполняется из волнистого железа) и в виде ящиков А (фиг. 8), поставленных под прямым углом, с вертикальными перегородками. Производительность воздухоохладителя, изображенного на фиг. 7, равна 15000 Cal/ч.; объем дождевого пространства 10,1 м3, поверхность змеевиков 37 м2, поверхность орошения досок 150 м2.

Мокрый воздухоохладитель

Производительность воздухоохладителя, изображенного на фиг. 8, равна 10000 Cal/ч.; объем дождевого пространства 15 м3, поверхность змеевиков 22 м2, поверхность орошения досок ящиков 105 м2. Воздухоохладители снабжены поддонами с аммиачными трубами для охлаждения рассола.

Каскадный воздухоохладитель

На фиг. 9 показан каскадный воздухоохладитель (фирмы Борзиг), рассол для которого охлаждается в особом, отдельном от воздухоохладителя рефрижераторе; затем рассол подается через верхние распределительные трубы а на железные противни б, расположенные так. обр., что верхний, переполняясь, изливается на расположенный ниже и т. д., образуя как бы ряд дождевых завес, через которые продувается охлаждаемый этими завесами воздух. Обязательной принадлежностью всех мокрых воздухоохладителей являются отбойные поверхности, устанавливаемые при выходе из воздухоохладителя и служащие для задержания механически увлекаемой влаги. В санитарно-гигиеническом отношении сухие воздухоохладители дают лучшие результаты, т. к. микробы и бактерии, увлекаемые воздухом из охлаждаемых помещений, частично удаляются вместе с влагой и инеем, тогда как в мокрых воздухоохладителях они задерживаются в рассоле, который надо, поэтому, периодически сменять. Кроме того, влага, оседающая в рассоле, разжижает его, вследствие чего требуется или выпаривание влаги или добавление соли. В сухих воздухоохладителях удаление инея и льда также создает известные трудности; поэтому сухие воздухоохладители можно безусловно рекомендовать только в случае, когда надо удалять больше количества влаги при положительных температурах, в остальных же случаях решение вопроса зависит от величины первоначальных затрат (мокрые воздухоохладители вообще дешевле сухих) и эксплуатационных расходов.

Особую группу представляют воздухоохладители ледосоляного охлаждения, которые м. б. выполнены в виде воздухоохладителей сухих и мокрых, причем сухие - в случае применения систем Купера, Норд и подобных, а мокрые - в системах Бенеттера, инженеров Зароченцева и Комарова, Эстрина и других. На фиг. 10 показан воздухоохладитель типа Бенеттера.

Воздухоохладитель типа Бенеттера

Воздух здесь продувается через слой льда с солью А, который загружается на верхнюю решетку; далее циркулирующий воздух движется между наклонными плоскостями навстречу стекающему рассолу, образующемуся вследствие таяния льда; пройдя через толщу льда, охлажденный воздух поступает в камеру. На фиг. 11 показан воздухоохладитель системы инженеров Зароченцева и Комарова.

Воздухоохладитель системы инженеров Зароченцева и Комарова

Образующийся при таянии льда с солью рассол собирается внизу воздухоохладителя и подается насосом, частью для орошения льда с солью, частью для охлаждения помещения при помощи труб. Воздух продувается навстречу стекающему рассолу и проходит через толщу льда.

Объем v (в м3/ч) циркуляционного воздуха при воздухоохлаждении определяется по формуле:

Объем циркуляционного воздуха при воздухоохлаждении

где Q0 Сal/ч. - требуемая холодопроизводительность; i1, t1, f1, w1 - теплосодержание, температура, относительная влажность и количество влаги в г/м3; i2, t2, f2, w2 - те же величины при выходе (обычно f2 от 0,95 до 1,0); ср - теплоемкость и r = 0,6 Саl/ч. - теплота парообразования.

Для расчета теплопередающих поверхностей в сухих воздухоохладителях служит формула:

Vozduchoochladiteli 13

где k1 и v имеют значения:

Для воздухоохладителей с гладкими рассольными трубами         k1 = 12 Cal/1°∙м;
То же с непосредственным испарением                                      
k1 = 16 Cal/1°∙м;
Для воздухоохладителей с ребристыми рассольными трубами    
k1 = 6 Cal/1°∙м;
То же с непосредственным испарением                                        
k1 = 8 Cal/1°∙м;
Скорость в сухих воздухоохладителях                                          
v = 2,5—4 м/сек.            

Для мокрых  воздухоохладителей та же формула имеет вид:

Vozduchoochladiteli 14

где k1 и v имеют значения:

Для рассольных труб с орошением                                                         k1 = 18 Cal/1°∙м2;
Для труб непосредственного испарения с орошением рассолом             
k1 = 20 Cal/1°∙м2;
Для волнообразных поверхностей из железа                                        
k1 = 20 Cal/1°∙м2;
Для волнообразных деревянных поверхностей                                     
k1 = 13 Cal/1°∙м2;
Для плоских деревянных поверхностей                                                 
k1 = 10 Cal/1°∙м2;
Скорость в мокрых воздухоохладителях                                                
v = 1,5—2 м/сек.

Для каскадных воздухоохладителей берется 250 Саl/1°∙м3 орошаемого пространства. При подсчете орошаемых площадей надо принимать во внимание только площади, действительно покрываемые рассолом.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.