Для начала посмотрим, что происходит внутри испарителя, чтобы лучше понять его работу.
На испарителе с непосредственным охлаждением воздуха очень важно соблюдать нужное направление прохождения воздуха через испаритель, чтобы одновременно обеспечить хорошее заполнение испарителя жидким хладагентом и получить нужную величину перегрева пара хладагента на выходе из испарителя.
Поэтому теплый воздух должен поступать на испаритель с той стороны, откуда выходит пар хладагента , чтобы оптимизировать величину перегрева этого пара.

Заметим, что такая схема организации процесса теплообмена, называемая противотоком (см. раздел 45), обеспечивает максимальную эффективность этого процесса.
 испаритель для охлаждения воды, представляющий собой один из наиболее простых вариантов, который называют коаксиальным испарителем.
Жидкий хладагент проходит по центральной трубе такого испарителя, выкипая в ней точно так же, как и в испарителе для охлаждения воздуха.
Охлаждаемая вода циркулирует в кольцевом пространстве между двумя трубами.
Как по-вашему, через какой фланец вода входит в испаритель, через фланец 1 или через фланец 2?

Хладагент кипит в центральной трубе. Однако вода, которая должна циркулировать в кольцевом зазоре между двумя трубами, движется в строго определенном направлении.
Действительно, для испарителя водоохлаждающей машины нужно решать те же самые задачи, что и в испарителе воздухоохладителя: оптимизировать зону перегрева и обеспечить теплообмен по принципу противотока.
Поэтому жидкая вода должна входить в испаритель с той стороны, откуда выходит хладагент, то есть через фланец 2.
Заметим, что в этом случае вода движется навстречу хладагенту, что позволяет обеспечить максимальную производительность испарителя.
показано правильное направление движения воды.
Однако, если требуется очень большая холодопроизводительность и, следовательно, большой расход ледяной воды, становится нецелесообразным использовать коаксиальные испарители, так как их длина оказалась бы огромной.
В этом случае используют кожухотруб-ные испарители, так же, как это делается для конденсаторов (см. раздел 69). Ко-жухотрубный испаритель  представляет собой пучок параллельно установленных медных труб, развальцованных в трубных досках, которые вставлены в цилиндрическую оболочку, закрытую с торцев крышками.
Напомним, что в кожухотрубных конденсаторах вода циркулирует внутри труб, а хладагент конденсируется в межтрубном пространстве (это обусловлено, в том числе, и более простым решением задачи очистки труб).
Однако, в кожухотрубных испарителях малой и средней холодопроизводи-тельности внутри труб циркулирует именно кипящий хладагент.
Для улучшения теплообмена при минимальных размерах в кожухотрубных испарителях устанавливают систему продольных и поперечных перегородок
Эти перегородки заставляют и хладагент, и воду при движении внутри испарителя менять направления движения, совершая несколько проходов соответственно влево/ вправо и вверх/вниз. Трубы, объединенные в один пакет, называют проходом. Испаритель имеет 3 прохода.

По мере выкипания жидкого хладагента в испарителе образуется все больше и больше паров, которые занимают все больший объем (см. раздел 1).
При этом, чтобы скорость движения хладагента по трубам росла не слишком сильно (а следовательно, не слишком сильно росли и потери давления в испарителе), количество труб в каждом проходе по мере приближения к всасывающему коллектору увеличивается...

Поток воды направляется перегородками, которые одновременно поддерживают пучки труб. Она обтекает трубы сверху вниз или снизу вверх перпендикулярно осям труб, как показано на рис. 82.6. Если вам однажды придется вскрыть оболочку кожухотрубного испарителя (например, из-за замораживания воды в нем), то вы увидите как плотно установлены в нем трубки, и какое мизерное пространство зарезервировано для прохода воды. Испаритель может насчитывать более 200 плотно прилегающих друг к другу трубок. Это позволяет сильно сократить габариты испарителя, но снижает устойчивость испарителя к замерзанию воды в нем!
Первостепенным условием нормальной работы испарителя водоохлаждающей машины является поддержание требуемого расхода воды в нем. Падение расхода воды приводит к образованию застойных зон и зон с плохой циркуляцией воды: в этих зонах, где трубы снаружи плохо омываются водой, больше всего следует опасаться замерзания воды.
Термобаллон ТРВ в таких испарителях устанавливают на выходе из испарителя, на трубопроводе, через который выходит всасываемый пар. Чтобы поддерживать нужную величину перегрева пара хладагента на выходе из испарителя и обеспечить нормальную работу ТРВ, нужно, чтобы теплая вода входила в испаритель со стороны выхода паров хладагента. Теплообмен по принципу противотока обеспечивает наилучшие условия работы холодильной машины.
Примечание. Чтобы повысить коэффициент теплообмена между хладагентом и водой, трубки испарителя оснащаются турбулизаторами потока (см. рис. 82.7) или имеют так называемую искусственную шероховатость (бороздки) на внутренней поверхности. Однако наличие искусственной шероховатости осложняет возврат масла из испарителя, если компрессор работает с пониженной хо-лодопроизводительностью (в этом случае необходимо останавливать компрессор с предварительным вакуумиро-ванием испарителя, см. раздел 29).

ГДЕ НУЖНО УСТАНАВЛИВАТЬ НАСОС ЛЕДЯНОЙ ВОДЫ!
Вначале напомним некоторые правила, которые следует соблюдать при монтаже системы, если вы хотите обеспечить нормальную работу установки.
С помощью рис. 82.8 поясним основные правила монтажа компонентов гидравлического контура.
Во всех случаях главной опасностью является опасность замерзания воды в испарителе со следующими основными последствиями:
► Попадание воды в контур хладагента и даже в картер компрессора.
► Потеря всего хладагента.
► Полное прекращение производства холода
► Очень длительные и скучные ремонтные работы.
Следовательно, нужно принять все возможные меры, чтобы не допустить такой катастрофы.

В первую очередь, мы напоминаем о необходимости соблюдения направления движения воды по отношению к направлению движения хладагента. Производители теп-лообменной аппаратуры четко указывают на их продукции, где находится вход воды, а где — выход.
Насос должен быть установлен на входе воды в испаритель. Между насосом и испарителем не должно быть никаких вентилей, регуляторов или ответвлений.

Основное требование: расход воды через испаритель должен быть обязательно постоянным.
Чтобы вода нормально обтекала все трубки, насос должен подавать воду в испаритель. Подаваемая в испаритель вода обтекает трубки сверху вниз и снизу вверх, что облегчает удаление возможных воздушных пузырей и ограничивает опасность замерзания воды в застойных зонах. Потери давления по воде на кожухотрубных испарителях, как правило, достаточно велики.
В частности, на некоторых моделях испарителей они могут превосходить 4 м вод. ст.
Если насос установлен на выходе из испарителя, то давление воды в испарителе становится очень низким.
Это благоприятствует выделению воздуха, растворенного в воде и увеличивает опасность возникновения воздушных пробок. Расход воды будет снижаться, а в некоторых, особо неблагоприятных случаях, может начаться и кавитация насоса.

82.1. МОНТАЖ ЭЛЕМЕНТОВ
ГИДРАВЛИЧЕСКОГО КОНТУРА НА ИСПАРИТЕЛЕ
И ПОДКЛЮЧЕНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
УПРАЖНЕНИЕ 1
У некоторых испарителей вход и выход хладагента находятся с одной стороны (см. рис. 82.10). Как в этом случае устанавливать насос?

В цепях управления работой холодильного агрегата разработчики предусматривают клеммы, которые при поставке соединяются шунтирующей перемычкой. Перед пуском установки перемычку (например, между клеммами 50 и 51 на рис. 82.11) удаляют и подключают к этим клеммам один (или несколько) приборов системы управления. Какой из двух вариантов схем (см. рис. 82.11), на ваш взгляд, обеспечивает нормальную работу установки.
Решение упражнения 1
В вариантах поз. 2 и поз. 4 (см. рис. 82.10) насос установлен на выходе из испарителя и всасывает из него воду: это неприемлемо. В варианте поз. 1 насос установлен на входе в испаритель и нагнетает туда воду, что правильно, однако вход теплой воды не находится там, откуда выходит перегретый пар хладагента. Когда пары перегреваются за счет холодной воды, зона перегрева должна быть очень длинной, то есть площадь поверхности, на которой идет теплообмен между кипящим хладагентом и водой, будет снижена, что приведет к снижению холодопроизводительности испарителя.
Таким образом, оптимальным вариантом является вариант поз. 3: насос нагнетает воду в испаритель и, вдобавок к этому, более теплая вода входит в испаритель со стороны, где установлен термобаллон ТРВ, в зоне, где осуществляется
перегрев паров хладагента.

Решение упражнения 2
Схема поз. 2 (см. рис. 82.11) крайне опасна. В самом деле, компрессор может запуститься, даже если насос ледяной воды остановлен (отключен рубильником или предохранителем). В этот момент, поскольку расход воды через испаритель отсутствует, создаются все условия для неисправности "слишком слабый испаритель", сопровождающейся падением температуры кипения. Вода через испаритель не циркулирует, температура кипения становится ниже 0°С, и все это вместе взятое приводит к замерзанию воды в испарителе и, как следствие, разрушению трубок с хладагентом!
В схеме поз. 1 при выключении насоса его контакт Р сразу же размыкается и компрессор останавливается. Следовательно, в этой схеме компрессор может работать только тогда, когда работает насос ледяной воды. Таким образом, схема поз. 1 является верной.

Удостоверьтесь, что холодильный компрессор останавливается сразу же, как только выключается насос ледяной воды. Эта мера предосторожности — самое первое и самое простое, что нужно выполнить при контроле работы агрегата по производству ледяной воды.

82.2. УПРАЖНЕНИЕ 3. Сдвоенные насосы
Сдвоенные насосы Р1 и Р2 установлены параллельно в контуре ледяной воды.
Одновременно может работать только один из насосов (один из насосов при этом находится в резерве, чтобы в случае необходимости, при отказе работающего насоса, обеспечить непрерывную работу агрегата).
Какой, по-вашему, в этом случае должна быть схема управления работой компрессора?

Решение упражнения 3
Поскольку одновременно работает только один насос, компрессор должен работать только тогда, когда работает либо насос 1, либо насос 2.
Следовательно, нам нужна схема, когда контакты Р1 и Р2 подключены параллельно, что является правильным.
В схеме поз. 1 контакты Р1 и Р2 подключены последовательно. Поэтому, чтобы компрессор запустился, необходима одновременная рр^ота обоих насосов!

ДОЛЖЕН ЛИ НАСОС ЛЕДЯНОЙ ВОДЫ РАБОТАТЬ ПОСТОЯННО?
Давайте вновь рассмотрим испаритель для охлаждения воздуха. Где должен быть установлен датчик температуры воздуха для управления работой компрессора?
Так как нам нужно поддерживать заданную температуру в охлаждаемом помещении, датчик температуры воздуха может находиться либо в помещении, либо на входе воздуха в испаритель .
Чтобы термобаллон датчика температуры измерял действительно нужную нам температуру воздуха, воздух в помещении нужно постоянно перемешивать, особенно когда речь идет о помещении большого объема.
Поэтому в кондиционерах вентилятор испарителя работает постоянно, обеспечивая перемешивание воздуха.
Температура воздуха

В агрегате по производству ледяной воды термобаллон датчика температуры, управляющего работой компресо-ра, должен обязательно измерять температуру воды, а не воздуха, поскольку компрессор обеспечивает именно охлаждение воды.
Теперь посмотрите на схему и попытайтесь представить, что произошло бы, если бы насос ледяной воды остановился бы одновременно с компрессором?
Решение на следующей странице...

Термобаллон датчика температуры измеряет температуру воды на входе в испаритель. Если насос ледяной воды останавливается одновременно с выключением компрессора, вода сразу же перестает циркулировать. Тогда датчик температуры будет измерять температуру неподвижной воды, которая находится в трубопроводе. В пределе, если бы трубопровод был полностью теплоизолирован, температура термобаллона никогда бы не поднялась, и датчик температуры никогда бы не выдал команду на запуск компрессора! То есть, ожидая, что температура термобаллона поднимется и датчик выдаст команду на запуск компрессора, мы можем столкнуться с ситуацией, когда никакой циркуляции воды в гидравлическом контуре не будет (поскольку насос выключен) и никакого охлаждения воздуха в помещении не произойдет!
МОЖНО ЛИ УСТАНАВЛИВАТЬ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ЛЕДЯНОЙ ВОДЫ НА ВЫХОДЕ ВОДЫ ИЗ ИСПАРИТЕЛЯ?


Рассмотрим пример на рис. 82.15. Если термобаллон датчика температуры воздуха, управляющего работой компрессора, установить в воздушном потоке на выходе из испарителя, то следует ожидать крупных неприятностей.
В самом деле, температура воздуха на выходе из испарителя будет низкой и компрессор выключится.
После этого воздух очень быстро перестанет охлаждаться, его температура вырастет и компрессор вновь запустится. Тогда температура воздуха на выходе из испарителя опять очень быстро упадет, и компрессор опять выключится, и так далее: то есть компрессор начнет работать в режиме цик-лирования постоянно!
Теперь посмотрим, что произойдет, если в агрегате по производству ледяной воды установить датчик температуры ледяной воды на выходе из испарителя и настроить его на включение компрессора при температуре воды 7°С и остановку компрессора при температуре воды 5°С.
При остановленном компрессоре температура воды на входе в компрессор и на выходе из компрессора равна и составляет, например, 10°С.
Следовательно, датчик температуры запускает компрессор и вода быстро охлаждается, при этом номинальное значение перепада температур по воде на испарителе составляет 5 К.
В результате температура воды на выходе из испарителя опускается до значения 10°С - 5 К = 5°С, после чего компрессор сразу же выключается (см. рис. 82.16).

Но температура воды на входе в испаритель при этом не меняется и по-прежнему равна 10СС. Эта вода, не меняя своей температуры, проходит через испаритель при выключенном компрессоре, доходит до термобаллона датчика температуры, и компрессор вновь запускается, и так далее!
Таким образом, компрессор может начать работу в режиме циклирования. Если компрессор защищен от этого режима задержкой времени запуска компрессора, то после очередного выключения (см раздел 30) он не сможет обеспечивать нужную холодопроизводительность, поскольку большую часть времени будет выключен.
Примечание. Большая часть современных агрегатов по производству ледяной воды оборудована автоматикой, которая полностью управляет работой установки. На некоторых самых последних модификациях этих агрегатов датчик температуры воды, управляющий работой компрессора, все-таки установлен на выходе воды из испарителя. Однако, управление в этих моделях осуществляется с помощью цифровых программируемых процессоров, достаточно сложных и специально устанавливаемых разработчиками, чтобы предотвратить явления циклирования.

ГДЕ НУЖНО УСТАНАВЛИВАТЬ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ ЗАШИТЫ ОТ ЗАМЕРЗАНИЯ ВОДЫ В ИСПАРИТЕЛЕ?
Когда из-за какой-нибудь неисправности (например, падения расхода воды) температура воды на выходе из испарителя начинает падать, датчик температуры для защиты от замерзания воды в испарителе является последней преградой на пути к самой крупной аварии: замерзанию воды в испарителе!
Как правило, датчик температуры для защиты от замерзания воды в испарителе устанавливает производитель испарителя на выходе воды из испарителя (то есть там, где вода имеет минимальную температуру) как можно ближе к испарителю, зачастую между соединительным фланцем и обечайкой испарителя.

Датчик температуры воды, предотвращающий замерзание воды в испарителе, - это основной элемент защиты, который никогда не должен отключаться.
Для предотвращения режимов циклировния датчики защиты от замерзания оснащены ручной кнопкой сброса каждого сработавшего датчика и в случае их срабатывания нужно обязательно выяснить причину срабатывания, прежде чем нажимать эту кнопку.
В самом деле, нажать кнопку сброса, не выяснив причину (часто это обусловлено проблемами гидравлического контура), недостаточно. Нужно очень хорошо разбираться в конструкции установки и режимах ее работы, чтобы устранить причину срабатывания защиты от замерзания.
"Насиловать" защиту от замерзания — это значит очень быстро создать себе серьезные проблемы.