3. Випарники, призначення і різновиди

Випарник — теплообмінний апарат, в якому відбувається передача тепла від охолоджуваного об'єкта до холодильного агента, який  унаслідок цього випаровується (кипить).

За принципом дії випарники аналогічні конденсаторам, але відрізняються тим, що в конденсаторах холодильний агент віддає тепло навколишньому середовищу, а у випарниках поглинає його з охолоджуваного середовища.

Випарники, застосовувані в холодильних агрегатах побутових холодильників, як і конденсатори, розділяють на:

· ребристотрубні;

· листотрубні.

Листотрубні найбільш поширені, тому що вони зручніші для розміщення харчових продуктів. Випарники ребристотрубного типу встановлюють в абсорбційних холодильниках, що не мають морозильних відділень, у двокамерних холодильниках їх використовують для охолодження високотемпературної камери при примусовій циркуляції повітря в камерах за допомогою вентилятора.

Випарники виготовляють з корозійностійких матеріалів або застосовують для їх захисту антикорозійні покриття, що не мають шкідливого впливу на харчові продукти.

Ребристотрубні випарники, які застосовують в абсорбційних холодильних агрегатах, конструюють звичайно у виді змійовика зі сталевої трубки з горизонтально розташованими витками, між якими розташовують сталеву коробку з поличками для форм криги.

У компресійних холодильних агрегатах ребристотрубний випарник представляє собою змійовик з оребренної трубки. Для цього часто застосовують алюмінієву профільну трубку з подовжніми ребрами або з насадженими ребрами з тонких алюмінієвих пластин. Випарники з тонкими пластинчастими ребрами обгороджують захисними ґратами, що запобігають травмуванню рук.

Листотрубні випарники бувають трьох видів в залежності від способу їх виготовлення:

· з листа з закріпленим на ньому змійовиком із трубки;

· з двох зварених сталевих листків зі штампованими в них каналами;

· з двох алюмінієвих листків, зварених під тиском з наступним роздуттям каналів (прокатно-зварювальний метод).

Випарники, зроблені з листа з закріпленим на ньому змійовиком, призначаються для морозильних камер двокамерних холодильників. Алюмінієвому листу надають форму коробки відповідних розмірів і на зовнішніх її сторонах закріплюють змійовик. У кінцевій частині змійовика, що з'єднується з усмоктувальною трубкою, припаюють ємність у виді труби більшого діаметра, призначену для збору пари холодоагенту (парозбірник).

В побутових холодильниках старих моделей з невеликими морозильними відділеннями встановлювали листотрубні випарники, штамповані з нержавіючої сталі. Дві заготовки такого випарника зі штампованими напівканалами в кожній зварювали між собою: по периметру - безперервним герметичним швом; між каналами - крапками. Після зварювання випарнику надавали відповідну форму.

В сучасних побутових холодильниках встановлюють в основному алюмінієві прокатно-зварені випарники з роздутими каналами. Роблять їх із двох алюмінієвих заготовок товщиною по 3 мм кожна, шириною, що відповідає ширині випарника, і довжиною приблизно в 4 рази меншої випарника. Поверхні заготовок ретельно зачищають і на одну з них наносять за трафаретом спеціальною фарбою малюнок каналів, зменшених по довжині в 4 рази. Друкована фарба складається з речовини, що перешкоджає зварюванню алюмінію. Обидві заготовки, накладені один на одну, пропускають через валки прокатного стану. У результаті великого тиску при прокатці обидві заготовки зварюються по всій поверхні, за винятком нанесеного малюнка каналів. При цьому звареній лист тоншає до 1,5 мм, відповідно витягуючись приблизно в 4 рази. Після зварювання канали роздувають рідиною під тиском 80...100 атм.

Прокатно-зварені випарники відрізняються розмаїтістю малюнків каналів і великою кількістю різнонаправлених струмків. .

Сучасний рівень виробництва алюмінієвих випарників забезпечує їх антикорозійну стійкість і експлуатаційну надійність, однак поводитись з алюмінієвими випарниками треба акуратно, щоб не пошкодити захисне покриття і тонкі стінки каналів.

З'єднують алюмінієвий випарник (також конденсатор) з мідними трубопроводами через попередньо зварені між собою в стик мідну й алюмінієву трубки. Таку мідно-алюмінієву трубку однією (алюмінієвою) стороною приварюють до випарника (конденсатору), а іншою (мідною) припаюють до мідного трубопроводу.

Теплопередача у випарниках і повітроохолоджувачах. Тепло у випарнику передається холодоагенту від охолоджуваного середовища (розсіл, повітря) через стінку труби. Ефективність такої теплопередачі залежить від багатьох факторів і, у першу чергу, від характеру кипіння самого холодоагенту. Можливі два режими кипіння:

· пухирчастий;

· плівковий.

Пухирчастий режим кипіння виникає і підтримується, коли в ряді точок поверхні теплопередачі утворяться окремі пухирці пари, що відриваються від поверхні і піднімаються нагору.  Крапками або центрами паротворення є пухирці газів, що легко виділяються з рідини на поверхні теплообміну, а також горбки і мікронерівності поверхні теплопередачі. При такому кипінні значна частина поверхні покрита рідиною.

Збільшення перепаду температур понад 30оС викликає зменшення коефіцієнта тепловіддачі, тому що пухирці зливаються на поверхні й утворять ділянки, покриті паровою плівкою. Ця плівка нестійка, піднімається нагору великими міхурами, але сама її наявність відокремлює рідину від теплої поверхні і різко збільшує термічний опір теплопереходу. Це і є плівковий режим кипіння.

На характері кипіння позначаються і фізико-хімічні властивості рідини - щільність, теплота паротворення, коефіцієнт теплопровідності й ін.