Конденсаторы. Виды, свойства и применение

История создания первых конденсаторов

Еще в древние времена люди заметили, что в условиях низких температур пища сохраняется намного дольше. Поэтому в течение достаточно длительного периода своей истории человечество было занято поисками способа поддержания низкой температуры в месте хранения продуктов.

В древние времена истории, когда еще не было конденсаторов и другого холодильного оборудования, для охлаждения и заморозки продуктов использовали натуральный источник холода – лед. Однако такой способ требовал больших материальных затрат, а сам процесс добычи и транспортировки естественного льда был весьма трудоемким.

Поэтому параллельно с использованием естественного охлаждения при помощи льда неоднократно предпринимали попытки создания технического устройства для охлаждения и заморозки продуктов. Первые исследования и эксперименты в истории по созданию холодильных установок были направлены на получение льда искусственным путем. Такие установки работали на абсорбционном принципе, а снижение температуры достигалось путем растворения в воде нитрата аммония, смеси селитры со льдом и другие химические соединения. Однако такой способ все равно оставался достаточно затратным и позволял добиться снижения температуры на 10 – 15 0С.

Появление первых конденсаторов

Мощный толчок в своем развитии холодильные установки получили с изобретением паровых машин, которые функционировали за счет движущей силы пара. Именно в паровых машинах были применены первые конденсаторы, которые служили для преобразования отработанного пара в жидкость, что давало возможность ее повторного использования. Можно считать, что история создания конденсаторов началась именно с XVII века..

В это же время другие ученые и изобретатели трудились над созданием холодильных агрегатов. Так, в 1748 году профессор медицины Уильям Каллен создал установку, которая охлаждала жидкости за счет испарения эфира. В своем изобретении Кален также использовал простейший конденсатор, который представлял собой отдельную емкость, куда поступал отработанный эфир. Эта установка доказала на практике возможность реализации циклического процесса испарения и конденсации эфира, что приводит к охлаждению воздуха или жидкости в заданном объеме.

Рывок в развитии конденсаторов

После эксперимента Калена многие инженеры создавали установки, работающие по этому принципу. Отличительной особенностью таких машин являлось наличие замкнутого контура, в котором циркулировал эфир, а также внедрение в конструкцию компрессора. В 1834 году Якоб Перкинс впервые запатентовал парокомпрессионный холодильный агрегат, работающий на эфире.

Однако официально история создания первых конденсаторов началась в 1842 году, когда Джон Эриксон сконструировал первый поверхностный конденсатор с водяным охлаждением, оборудованный компрессором. Это дало толчок к дальнейшему развитию холодильной техники. В том числе стало возможным создание больших холодильных установок для складских помещений, корабельных трюмов и т.д. Такие холодильные машины были созданы братьями Карре (1846 год) и Карлом фон Линде (1874 – 1876 годы).

Современные модели

На сегодняшний день конденсаторы прошли длинный путь развития, и являются одной из основных частей любого холодильного оборудования. Также все чаще многие виды конденсаторов используются как самостоятельные холодильные установки, которые применяются для охлаждения воздуха в производственных и складских помещениях.

Зачем нужен конденсатор

Холодильные машины представляют собой сложные агрегаты, состоящие из большого количества различных узлов. Одной из важнейших деталей является теплообменный блок, в котором происходит охлаждение и конденсация хладагента - конденсатор. При этом конденсатор может быть включен в конструкцию холодильного агрегата производителем или добавлен по желанию заказчика в виде отдельного блока.

Очень часто при подборе климатического оборудования возникает вопрос: зачем нужен конденсатор? Какой конденсатор лучше – встроенный или выносной?

Для того, чтобы ответить на эти вопросы, следует сначала разобраться, как устроен конденсатор и какие у него есть конструктивные особенности.

Устройство и назначение конденсатора

Конденсатор – это теплообменный блок, в котором происходит переход хладагента из газообразного состояния в жидкое. При этом тепло от сжатых паров хладагента отдается охлаждающей среде. Таким образом происходит снижение температуры хладагента и его конденсация. Чаще всего в качестве охлаждающей среды применяют воздух или воду.

Следовательно, конденсатор предназначен для охлаждения парообразного хладагента и сжижения при высоком давлении. Для различных марок хладагентов температура конденсации составляет от 70 0С до 30 0С. Так как конденсатор обладает достаточно небольшими габаритными размерами и устроен достаточно компактно, то весь процесс охлаждения и конденсации паров хладагента должен происходить быстро.

Этого добиваются специальной конструкцией теплообменника. Обычно он представляет собой змеевик, выполненный из медных, алюминиевых или стальных трубок. Для улучшения теплообмена также используются трубчатые или пластинчатые конденсаторы с оребрением алюминиевыми пластинами.

Какие бывают конденсаторы?

Как уже отмечалось выше, конденсаторы могут иметь воздушное или водное охлаждение. Они отличаются не только конструктивными особенностями, но и типом монтажа, а также условиями эксплуатации. Конденсаторы с воздушным охлаждением могут работать практически с любым типом холодильных установок и отличаются сравнительно небольшими размерами.

Конденсаторы с водным охлаждением применяются в промышленных и коммерческих холодильных агрегатах средней мощности. Их основным недостатком является повышенная склонность к коррозии металлических патрубков. Также для работы таких агрегатов требуется дополнительное оборудование, которое будет обеспечивать непрерывную циркуляцию охлаждающей жидкости внутри конденсатора.

Применение

Конденсаторы являются неотъемлемой частью любого холодильного оборудования, начиная от бытовых приборов (холодильники, кондиционеры и т.д.) и заканчивая промышленными установками. Обычно конденсаторы объединяются в единый блок с компрессором или испарителем и располагаются внутри холодильного агрегата.

Однако для мощных промышленных и коммерческих установок используются и выносные конденсаторы, выполненные в виде отдельного моноблока, присоединяемого к основному прибору системой трубок. Такое климатическое оборудование применяется для поддержания требуемой температуры воздуха в производственных и складских помещениях, камерах заморозки, а также охлаждения производственного оборудования.

Какие виды конденсаторов лучше и почему

Конденсатор представляет собой один из важнейших блоков холодильного оборудования, где происходит переход хладагента из газообразного состояния в жидкое. Конденсаторы входят в состав теплообменного блока и позволяют значительно увеличить производительность холодильных установок.

Классификация

Конденсаторы представлены большим разнообразием моделей, которые отличаются по многим параметрам, начиная от конструкции и заканчивая способом установки. Далее разберемся более подробно, какие бывают конденсаторы, и рассмотрим их основные характеристики.

В зависимости от того, как происходит циркуляция воздуха в конденсаторе, выделяют:

• Устройства с естественной циркуляцией;
• Устройства с принудительной циркуляцией.

По типу хладагента все теплообменники делят на аммиачные и фреоновые. По характеру движения хладагента конденсаторы бывают:

• С последовательным соединением секций;
• С параллельным соединением секций;
• С комбинированным (последовательно-параллельным) соединением секций.

В зависимости от типа поверхности теплообменника выделяют следующие виды конденсаторов:

• С гладкой поверхностью;
• С оребрением.

По типу монтажа конденсаторы могут быть:

• Встроенные – располагаются в одном корпусе вместе с остальными узлами холодильной машины;
• Выносные – устанавливаются отдельным блоком.

В зависимости от конструктивного исполнения бывают следующие виды конденсаторов:

• Кожухотрубные;
• "Труба в трубе" (двухтрубные);
• Кожухозмеевиковые.

Какие конденсаторы самые популярные?

Наибольшее распространение в холодильных машинах получили воздушные конденсаторы. Такие устройства обычно производятся в виде змеевика с оребрением алюминиевыми пластинами, что позволяет значительно увеличить площадь теплообмена. В воздушных конденсаторах теплообмен происходит за счет обдувания охлажденного змеевика воздухом при помощи вентиляторов. В качестве хладагента в таких агрегатах используется фреон. Применяются воздушные конденсаторы в агрегатах мощностью до 350 кВт.

Конструкция "труба в трубе" представляет собой две спиральные трубки, вложенные друг в друга. По одной из них циркулирует хладагент, а по другой – вода.

Конденсаторы с водным охлаждением в основном используются в автономных установках малой и средней мощности.

Маркировка

Тип конденсатора и его основные технические характеристики можно определить по маркировке, которая наносится производителей на агрегат, а также указывается в паспорте изделия. Маркировка конденсатора отечественного производства состоит из буквенной и цифровой части.

Буквенная часть указывает тип конденсатора, наличие кожуха и климатическое исполнение агрегата:

• Первая буква обозначает тип агрегата: К – проточный конденсатор, В – воздушный конденсатор;
• Вторая буква обозначает тип циркуляции хладагента: на сегодняшний день чаще всего используются проточные конденсаторы (маркируются буквой Т);
• Последняя буква указывает климатическое исполнение: У – общеклиматическое , Т – тропическое.

Также в маркировке может быть указан тип поверхности теплообменника и ее размеры:

• Г – гладкотрубные конденсаторы;
• Без обозначения – ребристотрубные конденсаторы;

Например, 160КТГ-0,6-2,0-У-И – конденсатор с кожухом диаметра 160 мм, с условным давлением в трубах 0,6 МПа, в кожухе 2,0 МПа, трубы теплообменные гладкие, общеклиматическое исполнение, в комплектацию входят крепления для теплоизоляции.

Марки конденсаторов от мировых производителей отличаются по буквенной и цифровой маркировке. Обычно в названии указывается модельный рад агрегатов, технические характеристики которых можно уточнить в каталогах производителя или на сайте https://megaholod.ru/.

Какие конденсаторы лучше?

Выбор типа конденсатора полностью зависит от вида и назначения холодильной установки, для работы с которой они предназначены. Однако агрегат с водяным охлаждением в настоящее время применяются довольно редко, это связано с их достаточно большими габаритами и повышенной склонностью к коррозии.

Именно поэтому на сегодняшний день наибольшее распространение получили конденсаторы с воздушным охлаждением, которые могут использоваться в холодильных установках различной мощности.