Racitoare pentru lichide

Racitoare pentru lichide

Schema de principiu a unui vaporizator imersat intr-un bazin de racire a lichidelor, este prezentata in figura 54. Din punct de vedere constructiv, spre deosebire de racitoarele de aer, cele pentru lichide nu sunt prevazute cu nervuri. Aceasta particularitate este usor explicabila prin faptul ca in cazul lichidelor, coeficientul de convectie este mult mai mare decat in cazul aerului, deci nu mai trebuie prevazute solutii constructive pentru intensificarea transferului termic. Bineinteles, in bazinele pentru racirea lichidelor, care sunt izolate termic, deoarece se gasesc la temperaturi sub cele ale mediului ambiant, sunt plasate mai multe serpentine, legate in paralel pe circuitul de agent frigorific.

Din punct de vedere al agentului frigorific, acesta se comporta in vaporizatoarele destinate racirii lichidelor, asemanator ca in racitoarele pentru aer, cu deosebirea ca la intrarea in vaporizator (1), agentul frigorific se gaseste adesea in stare de lichid saturat, iar la iesirea din vaporizator (2) se obtine de regula un amestec de lichid si vapori, vaporizarea fiind incompleta. Notatiile se refera la figura 56. Alimentarea vaporizatoarelor imersate in bazinele de racire a lichidelor VIB, se realizeaza ca in figura 55 si schema prezentata in figura 56.

Aceasta schema, include un separator de lichid SL, avand rolul de a alimenta vaporizatorul cu lichid si nu cu vapori umezi. Se doreste alimentarea vaporizatoarelor cu lichid si nu cu un amestec de lichid si vapori, pentru ca doar lichidul poate realiza putere frigorifica, prin fierbere si pentru ca lichidul prezinta coeficienti de transfer termic mai ridicati decat vaporii, acesta fiind si principalul motiv pentru care in aceste aparate vaporizarea este de regula incompleta. In separatorul de lichid, se produce atat separarea lichidului de vaporii produsi in ventilul de laminare VL, cat si separarea vaporilor de lichidul care iese din vaporizator, datorita vaporizarii incomplete. Separatorul de lichid protejeaza si compresorul impotriva patrunderii de lichid pe conducta de aspiratie. Detalii functionale si de calcul, privind separatorul de lichid, vor fi prezentate intr-un capitol ulterior. Apa, sau celelalte lichide racite, curg prin spatiul dintre tevi si cedeaza caldura agentului frigorific, iar intensificarea curgerii este realizata cu ajutorul unor agitatoare actionate de motoare electrice, montate in partea superioara a bazinelor, Viteza de curgere a lichidelor in interiorul bazinelor este redusa. Racordul de intrare a apei a fost notat cu w_i, iar racordul de iesire a apei cu w_e.

In figura 57 este prezentat regimul termic al unui vaporizator imersat intr-un bazin pentru racirea lichidelor. Temperatura agentului frigorific este constanta si egala cu temperatura de vaporizare t₀.

Regimul termic al vaporizatorului racitor de aer este determinat de caracteristicile constructive ale aparatului (materiale, dimensiuni geometrice, starea suprafetelor, etc.), de regimul de curgere (debite, respectiv viteze de curgere), modul de amplasare a agitatoarelor care asigura circulatia lichidului, etc.

Calculul regimului termic al vaporizatorului consta in determinarea tuturor temperaturilor caracteristice. La proiectarea vaporizatoarelor, un obiectiv important al calculului regimului termic, este determinarea temperaturii de vaporizare t₀, care reprezinta unul din parametrii interni de lucru ai instalatiei. Temperatura lichidului la intrarea in vaporizator t_wi , este cunoscuta reprezentand temperatura cu care lichidul rece, care cel mai adesea deserveste un proces tehnologic, se intoarce in bazin, pentru a fi racit din nou.

Temperatura lichidului la iesirea din vaporizator a fost notata, cu t_we, iar variatia temperaturii lichidului in vaporizator, sau gradul de racire a lichidului, a fost notata cu Δt_w0.

Δt_w0 = t_wi - t_we [°C]                            (80)

Variatia temperaturii lichidului in vaporizator, are in cazul unor constructii uzuale si conditii de lucru normale, urmatoarele valori:

Δt_w0 = 2.6°C                                      (81)

Temperatura lichidului, la iesirea din vaporizator se poate determina cu relatia:

t_we = t_wi - Δt_w0 [°C]                             (82)

t_we = t_wi - 2.6 [°C]                             (83)

Diferenta dintre temperatura lichidului la iesirea din aparat si temperatura de vaporizare, este la constructii uzuale si in conditii normale:

t_we - t0 = 4.8°C                                 (84)

Diferenta totala de temperatura din vaporizator, este diferenta dintre temperatura lichidului la intrarea in acesta si temperatura de vaporizare, iar in conditiile prezentate, valorile normale sunt:

Δt_tot0 = t_wi - t₀ = 6.12°C                  (85)

Temperatura de vaporizare, se poate determina direct in functie de temperatura lichidului la intrare si diferenta totala de temperatura in vaporizator:

t₀ = twi - Δttot0 [°C]          (86)

t₀ = twi - 6.12 [°C]                              (87)

Presiunea de vaporizare p₀, poate fi determinata usor, daca se cunoaste temperatura de vaporizare, cu ajutorul diagramelor sau tabelelor termodinamice, corespunzatoare agentului de lucru din instalatie:

t₀ → p₀ (88)

In figura 58 este prezentat un exemplu de regim termic normal, pentru un vaporizator imersat intr-un bazin pentru racirea apei. O asemenea utilizare se intalneste adesea in industria alimentara.

Temperatura apei la intrarea in vaporizator: t_wi = 6°C

Temperatura de vaporizare: t₀ = -2°C

Diferenta totala de temperatura in vaporizator: Δt_tot0 = 6 - -2 = 8°C

Temperatura apei la iesirea din vaporizator: t_we = 2°C

Gradul de racire a apei: Δt_w0 = 6 - 2 = 4°C

Diferenta dintre t_we si t₀: 2 - -2 = 4°C

Gradul de supraincalzire: Δt_si = 0°C