В состав любой парокомпрессионной холодильной машины входят как минимум, два теплообменных аппарата, обеспечивающих обмен энергией в виде теплоты между хладагентом и внешней средой. Этими обязательными теплообменными аппаратами являются испаритель и конденсатор холодильной машины. Кроме них в состав холодильной машины может быть включен регенеративный теплообменник, обеспечивающий обмен теплотой между потоками хладагента и повышающий эффективность и надежность работы холодильной машины.
Испаритель – это теплообменный аппарат, устанавливаемый в охлаждаемом помещении, камере или отсеке холодильного оборудования и обеспечивающий охлаждение газообразной или жидкой среды. Во внутреннем объеме испарителя при низкой температуре кипит хладагент, воспринимая теплоту охлаждаемой среды.
По виду охлаждаемой среды различают испарители для охлаждения жидких теплоносителей и для охлаждения воздуха.
Испарители для охлаждения жидких теплоносителей используются при охлаждении напитков (сокоохладители, охладители пива, кваса, газированной воды) или промежуточных теплоносителей, в качестве которых применяются вода, водные растворы солей, этиленгликоль или пропиленгликоль.
В качестве промежуточных теплоносителей при отрицательных температурах широко используются водные растворы солей NaCl и CaCl2. Эти растворы, получившие название «рассолы» имеют минимальную (эвтектическую) температуру: -21,20С для NaCl, -550С для CaCl2.
По конструкции различают панельные испарители открытого типа, кожухоотрубные испарители, кожухозмеевиковые листорубные и ребристорубные испарители.
Испарители для охлаждения воздуха получили наибольшее распространение, так как они применяются практически во всех видах холодильного оборудования. Эти испарители устанавливаются в холодильных камерах. Различают испарители с естественной циркуляцией воздуха и воздухоохладители (с принудительным движением воздуха, создаваемым вентилятором).
Кипение хладагента в испарителе происходит при передаче теплоты от охлаждаемой среды через твердую герметическую разделяющую стенку, называемую теплопередающей поверхностью испарителей. Ее изготавливают из теплопроводных материалов, например, из медных труб. Для интенсификации теплообмена поверхность труб испарителей, соприкасающуюся с охлаждаемым воздухом, оребряют. Оребрение поверхности проводят чаще всего нанизыванием на трубы тонкостенных металлических пластин с определенным расстоянием между ними.
Наиболее простую конструкцию имеют панельные испарители открытого типа. Испаритель состоит из бака прямоугольного сечения, заполненного теплоносителем, внутрь которого помещаются панели испарителя. Испарители данного типа используются в крупных аммиачных холодильных машинах.
При использовании панельных испарителей для охлаждения воды возможно расширение функциональных возможностей аппаратов. Расстояние между панелями увеличивают, и при охлаждении воды добиваются образования слоя льда на наружной поверхности панелей. Слой льда выполняет функции аккумулятора теплоты. Такие испарители-аккумуляторы находят применение в технологических циклах с неравномерной тепловой нагрузкой, например, на предприятиях молочной промышленности, пиво-алкогольного производства и др.
Недостатком панельных испарителей открытого типа является существенная коррекция панелей и баков, т.е. элементов, смачиваемых теплоносителем и имеющих контакт с окружающим воздухом.
Более высокими эксплуатационными характеристиками обладает замкнутая система циркуляции теплоносителя. В этой системе охлаждение теплоносителя обеспечивается в кожухоотрубном испарителе. Испаритель представляет собой цилиндрический кожух, внутри которого проходит трубной пучок. Наружная поверхность труб представляет собой теплопередающую поверхность, через которую теплота от теплоносителя, протекающего внутри труб, передается кипящему в межтрубном пространстве хладагенту. Торцы труб герметично закреплены в двух трубных решетках, приваренных к кожуху. Трубные решетки закрыты крышками, причем в крышке предусмотрены патрубки для подвода и отвода теплоносителя (воды, рассола).
