В целях повышения эффективности охлаждения горячего воздуха в испарительных теплообменниках и уменьшения выходной температуры в ряде систем применяется охлаждение за счёт увлажнения продувочного воздуха посредством впрыска в него воды. Испарение воды в потоке воздуха приводит к существенному снижению его температуры.
В качестве испарительного теплообменника с впрыском (рис. 3) применяют обычные ВВТ, как пластинчато-ребристые, так и трубчатые. Во входном патрубке продувочной линии устанавливается форсунка, через которую впрыскивается вода или водоспиртовая смесь. Расход жидкости зависит от тепловой нагрузки на теплообменник, температуры продувочного воздуха и выходной температуры горячего воздуха, как правило, выше 45 °С.
Рис. 3. Схема продувки воздухо-водовоздушного испарительного теплообменника [2]: 1 – теплообменник, 2 – воздухозаборник, 3 – форсунка, 4 – запорный кран, 5 – водяной бак, 6 – охлажденный воздух, 7 – горячий воздух, 8 – эпюра температуры продувочного воздуха tпр
Особенности теплообменника–конденсатора
Теплообменник–конденсатор применяется для выделения влаги из воздуха в линии высокого давления до турбины турбохолодильника и включается в систему по схеме “петля” (рис. 4). После дополнительного сжатия воздуха в компрессоре 3 и охлаждения в ВВТ 6 сжатый воздух подаётся в горячий тракт конденсатора 1. В результате отвода от него теплоты при переходе точки росы происходит капельная конденсация влаги на стенках каналов.
Образующиеся капли выносятся из конденсатора и улавливаются влагоотделителем 5. Далее сжатый воздух поступает на турбину 2 турбохолодильника для его охлаждения за счёт газодинамического расширения. В проточной части турбины происходят процессы гомогенной конденсации паров воды, а также дробления лопатками турбины капельной влаги, не уловленной влагоотделителем 5. В итоге на выходе турбины образуется аэрозольный туман с каплями диаметром 0,1 .15 мкм. При попадании этого тумана в холодный тракт конденсатора 1 по мере увеличения температуры воздуха происходит практически адиабатическое испарение аэрозоля. Наличие водного аэрозоля резко увеличивает охлаждающую способность холодного воздуха.
Рис. 4. Принципиальная схема включения теплообменника–конденсатора [2]: 1 – теплообменник–конденсатор, 2 – турбина турбохолодильника, 3 – компрессор турбохолодильника, 4 – аэрозольный туман, 5 – влагоотделитель, 6 – ВВТ