Розглянемо на прикладі звичайнісінькою холодильної машини (схема 1а) поведінка температур навколо конденсатора і що надходить в нього холодильного агента.

Рис.1. схема і холодильний цикл звичайної холодильної машини

• де, РУ - розширювальне пристрій (вентиль, клапан, дросель і ін.);
• Pk - тиск конденсації;
• Ро - тиск кипіння.

Точка В характеризується такими значеннями тиску і температури, при яких холодоагент не може перейти в рідкий стан. Відрізок кривої ВС відображає холодоагент в стані насиченої рідини. Його температура відповідає температурі кінця конденсації. При цьому частка пара дорівнює 0%, а переохолодження холодоагенту близько до нуля. У лівій частині кривої ВС стан холодоагенту відповідає переохолодженої рідини (ПЖ) - його температура менше температури кипіння.

Усередині кривої АВС стан холодоагенту відповідає стану парожидкостной суміші (П + Ж). частка пара в одиниці об'єму прирівнюється до 100% - крива АВ, до 0% - крива ВС.

Надалі будемо розглядати конденсатор повітряного охолодження, оскільки він є найпоширенішим типом пристроїв серед собі подібних, іспоьзуемим в парокомпрессионних холодильних машинах. Передбачається, що він має один або кілька вентиляторів, які забезпечують йому обдув повітрям і являє собою трубчасто-ребристий теплообмінний апарат (рис.2).

Рис.2 Схема і температурні параметри, що відображають нагрівання повітря на конденсаторі.

• де, ТА3 - показник температури повітря на вході в конденсатор;
• Та4 - показник температури повітря на виході з конденсатора;
• ТK - показник температури конденсації холодоагенту в конденсаторі;
• FF - температура холодоагенту;
• L - рівнозначна довжина конденсатора;
• позначки 2,3,4 і 5 відповідають аналогічним точкам на рис. 1б.

Перепадом температур по повітрю на конденсаторі ΔТак = Та4-ТА3. Якщо робота холодильної установки стабільна, то величина ΔТак для трубчаторебрістих конденсаторів повітряного охолодження з примусовим обдувом зазвичай знаходиться в межах 3-9К. Іншими словами, повітря, що проходить через конденсатор, повинен мати температуру не менше 3К і не перевищувати позначку в 9К. Якщо температура повітря, яка проходить через конденсатор з примусовим обдувом менше 3 К, то це говорить про зниження тепловіддачі холодоагенту (причиною цього може бути забруднення зовнішньої поверхні оребрення конденсатора), яке призводить до зростання температури, отже, і тиску. Більш високі значення ΔТак (> 10К) в порівнянні з номінальним, свідчать про те, що витрата повітря проходить через конденсатор (через нестабільну роботи вентилятора, призводить до зростання температури і, відповідно, підвищення тиску конденсації.

Максимальний температурний напір ΔTмакс = ТK-ТА3. Даний показник застосовують при виборі конденсатора, оскільки в більшості випадків значення продуктивності Qконд залежить від показника DTмакс. Так для всіх трубчастих конденсаторів повітряного охолодження розрахункове значення DTмакс вважають рівним 15 ± 3К (незалежно від марки використовуваного хладагента і призначення холодильної установки). Таким чином ми бачимо, що для стабільної роботи будь-якої холодильної установки, в якій застосовуються хладони, температура конденсації ТK в трубчасто-ребристих конденсаторах повинна перевищувати температуру зовнішнього повітря (бути не нижче 12К і не вище 18К).

Холодильний агент (крива, зазначена червоним кольором на рис. 2б) - має вигляд перегрітої пари на вході в конденсатор і температуру, рівну температурі нагнітання Тнагн. На ділянці 2-3 відбувається відбір теплоти від холодоагенту і її передача навколишньому середовищу. На відрізку 3-4 відбувається процес конденсації при стабільній температурі ТK. Процес переохолодження рідкого холодоагенту починається в точці 4 і завершується в точці 5. В результаті температура холодоагенту знижується від ТK до Тж. При цьому тиск холодоагенту, якщо не брати до уваги його втрати в конденсаторі, залишаються постійними і дорівнюють тиску конденсації Рk. Переохолодженням на виході з конденсатора буде різницю температур конденсації ТK і рідини на виході з нього Тж:

ΔТпереохл = ТK - Тж

При цьому величина переохолодження не залежить від типу застосовуваного хладагента і типу конденсатора, за умови нормальної роботи холодильної установки (даний показник повинен знаходитися в діапазоні 3-6К).

Якщо для охолодження конденсатора використовується вода (рис.3), то температурні параметри будуть тими ж, що і для конденсаторів повітряного охолодження. Але цифрові значення температур охолоджуючої води, які повинні використовуватися під час експлуатації холодильної установки, будуть відрізнятися від аналогічних показників для конденсаторів повітряного охолодження.

Рис.3 - Схема і температурні параметри, що відображають процес нагріву води в конденсаторі водяного охолодження, де:

• ТЕ3 - показник температури води на вході в конденсатор;
• Те4 - показник температури води на виході з конденсатора;
• ТK - температура конденсації холодоагенту в конденсаторі;
• FF - температура холодоагенту;
• L - рівнозначна довжина конденсатора.

Якщо мова йде про конденсаторах водяного охолодження, то слід не підтримуватиме максимальний температурний напір, а мінімальний: DTмін = ТK-Те4 - різниця між температурою конденсації холодоагенту в конденсаторі і температурою навколишнього середовища на виході з нього. Для нормальної роботи установки даний показник повинен знаходитися в межах 4-5К.

У наведених прикладах було описано поведінку температур навколо конденсатора і холодоагенту, який надходить в конденсатор парокомпрессионной холодильної установки. Зараз же ми розглянемо основні параметри вибору конденсатора повітряного охолодження. Спочатку відзначимо, що конденсатор, в першу чергу, являє собою теплообмінний пристрій, який призначений для відведення теплоти, яку поглинає холодоагент від навколишнього середовища. Як неї може виступати повітря або вода, якщо процес охолодження холодоагенту здійснюється за допомогою градирень або використовується конденсатор водяного охолодження.

Конструктивне виконання конденсаторів повітряного охолодження може бути різним (рис.4). На схемі 5 представлена ​​їх класифікація. Таким чином, перед тим, як приступити до вибору характеристик конденсатора, необхідно вибрати той чи інший різновид, яка буде залежати від умов їх розташування і експлуатації. Після визначення різновиду конденсатора вибирають необхідну продуктивність.

Рис. 5 Вибір конденсатора повітряного охолодження, в залежності від конструктивного виконання Необхідні показники для вибору конденсатора повітряного охолодження:

• різновид використовуваного хладагента (R22, R134, R507 і ін.);
• максимальне навантаження на конденсатор (з урахуванням виходу установки на режим). Продуктивність конденсатора визначається в такий спосіб:

• Qіспj - холодопродуктивність j-го випарника;
• ψi - коефіцієнт, що визначає частку електричної потужності приводного двигуна i-го компресора, яка надходить у вигляді теплоти в конденсатор;
• Nкомпрi - електрична потужність, споживана двигуном i-го компресора.

• для герметічних- ψ = 1;
• для безсальниковим - ψ = 0,85-0,95;
• для сальникових ψ = ηел.дв х ηпм, де ηел.дв - ККД приводного двигуна i-го компресора, а ηпм - ККД передавального механізму i-го компресора.

DTмакс = 15К, ТА3 = 25С, ТK = 40С, ΔТпереохл≥3К, Тнагн = ТK + 25К (2)

Таким чином, визначаючи по формулі (1) продуктивність конденсатора, її значення буде відповідати показнику в каталозі, але за умови, що під час експлуатації конденсатора будуть виконуватися вищевказані вимоги (2). Якщо робочі параметри будуть відрізнятися, то для визначення продуктивності конденсатора слід вводити поправочні коефіцієнти.

Найбільш впливають на тклоненіе значення продуктивності конденсатора від показника, наведеного в каталозі, такі причини: температура повітря на вході в конденсатор ТА3, температура перегрітої пари на вході в конденсатор Тнагн і розташування установки щодо рівня моря. Величина поправочних коефіцієнтів визначаться з табл.1. Вона множиться на величину продуктивності, яку визначають за формулою (1), для обчислення фактичного значення продуктивності.

Продуктивність конденсатора в залежності від величини DT, яка знаходиться в діапазоні 10К≤DT≤20К, визначається наступним чином:

Qконд = Q * конд х 15 / DT (3),

де Q * конд - продуктивність конденсатора при DT = 15К.

Особливу увагу при виборі конденсатора необхідно приділяти вимогам по допустимому рівню шуму, який походить від вентиляторів. Згідно з санітарними нормами, допустимий рівень шуму повинен бути наступним:

• територія житлових будинків, лікарень, поліклінік, навчальних закладів - 60-70дБ;
• лікарні та санаторії - 50-60 дБ;
• житлові кімнати 40-30 дБ.

Тому якщо конденсатор правильно підібраний, але не відповідає вимогам за рівнем шуму. То слід вживати заходів щодо його зниження (установка менш гучних вентиляторів, екранів, збільшення поверхні теплообміну та ін.).