Výměníky tepla pro kondenzátory a výparníky tepelných čerpadel: řada VTXF

Použití:

Jsou určeny výhradně k použití jako kondenzátory a výparníky tepelných čerpadel, případně i jiných zařízení.

Charakteristika:

Jedná se o šroubovicové výměníky tepla typu „pára – voda“, tedy o tepelné výměníky pro ohřev kapalin kondenzující parou freonu u kondenzátorů. Dále o ochlazování kapalin vroucím freonem u výparníků. Kondenzátory pracující přednostně v protiproudém zapojení a ohřívaná kapalina ( obvykle voda ) je přednostně přiváděna do trubiček stočených do šroubovic, tvořících teplosměnnou plochu. Teplosměnná plocha je vytvořena z trubek průměru 8/0,6 mm stočených do šroubovic, které jsou umístěny v plášťové trubce. Šroubovice jsou vícechodé a jsou v několika vrstvách protiběžně na sobě. Sestava šroubovic je pak umístěna v trubce většího průměru, která zároveň tvoří vnější plášť výměníku. Jedno medium proudí uvnitř trubek a druhé medium vně těchto trubek. Přívodní hrdla jsou v jedné rovině, v úhlu 45° k ose tělesa výměníku a vzájemně k sobě v úhlu 90°.

Z hlediska konstrukčního provedení jsou tyto výměníky velmi podobné klasickým výměníkům řady VTX. Je ale u nich, zcela úmyslně, přednostně předpokládáno přivádění freonu do pláště výměníku. Ke kondenzaci par nebo k varu kapaliny tedy dochází na vnější straně trubiček tvořících šroubovice. Toto řešení umožňuje, proti jiným výměníkům, minimalizovat tlakový spád par kondenzujících ve výměníku na hodnotu kolem 200 Pa mezi začátkem a koncem teplosměnné plochy (mezi začátkem a koncem výměníku). Z toho potom plyne, že jak kondenzace, tak var kapaliny probíhají prakticky za konstantního tlaku a tedy i pro páru na mezi sytosti za prakticky konstantní teploty od začátku do konce teplosměnné plochy. To potom vede k minimalizaci středního logaritmického teplotního spádu mezi primární a sekundární stranou výměníku a také k minimalizaci tlaku za kompresorem, tedy k minimalizaci kompresní práce. Ohřívaná voda proudí v trubičkách, uspořádaných v několika vrstvách do protiběžných šroubovic. Vzhledem ke vnitřnímu průtočnému průřezu svazku trubiček má proudící voda dostatečnou rychlost a tím i vysoký součinitel přestupu tepla mezi vodou a stěnou trubičky. Maximální tepelný výkon je ale omezen velikostí tlakové ztráty na vodě proudící v trubičkách.

V případě potřeby, především při požadavku na větší tepelný výkon předávaný výměníkem, je možné přivádět freon do trubiček a voda potom proudí v plášti výměníku. Toto řešení však vyžaduje větší tlak kondenzujících par a tomu odpovídající větší kompresní práci.

Parametry uvedené v katalogu VTXF jsou definovány při kondenzaci freonu R410A přiváděného do výměníku, se vstupní teplotou páry na mezi sytosti. Voda je ohřívána z teploty 30 °C na 35 °C. Zapojení je protiproudé.

Předávaný tepelný výkon je možné bez potíží zvýšit příkladně o 40 % proti výkonu uvedenému v katalogu VTXF. V takovém případě se ale zvýší potřebný kondenzační tlak o cca 40 kPa, kondenzační teplota a střední logaritmický teplotní spád se zvýší o cca 0,5 K. Při zachování původního teplotního rozdílu 5 K u topné vody se tlaková ztráta na vodě zvýší na dvojnásobek. Se zvyšujícím s teplotním rozdílem na ohřívané topné vodě se zvětšuje i možný tepelný výkon přenášený výměníkem, při zachování původní tlakové ztráty. Pro teplotní rozdíl příkladně 15 K je tento výkon trojnásobný, proti výkonu v tabulce č.1. Je samozřejmé, že se také úměrně zvýší střední logaritmický teplotní spád.

Použití těchto kondenzátorů dává mimořádně dobré výkonové a teplotní výsledky v případě náhrady původního zdroje tepla ( kotle ) tepelným čerpadlem. A to u klasického ústředního vytápění, v případě dobrého zateplení daného objektu. Původní topná soustava s teplotou příkladně 80/60 °C může po zateplení a tím snížení spotřeby tepla příkladně na polovinu, nadále pracovat v režimu 50/40 °C. Zdrojem tepla pak může být tepelné čerpadlo s výměníkem tepla řady VTXF jako kondenzátorem.

V případě souproudého zapojení výměníku tepla ve funkci kondenzátoru se sníží předávaný výkon pouze o necelé 2 %. Je to dáno právě malým tlakovým spádem kondenzujících par mezi začátkem a koncem výměníku.

U výparníků je zcela obecně vhodnější zapojení souproudé než protiproudé. Výměníky jsou nerozebiratelné, celosvařované, vyrobeny celé z materiálu 17.248.4, případně 17.348,4, ( AISI 316 ) včetně přídavného materiálu pro svařování v argonu. Výjimkou jsou příruby, pokud jsou použity, které nepřicházejí do přímého styku s topnou vodou. Ty jsou buď také nerezové, nebo z oceli třídy 11. 373.

Ke všem kondenzátorům a výparníkům řady VTXF má výrobce k dispozici velmi dokonalý matematický popis jejich fyzikálních vlastností a na něj navazující výpočtový program, což mu umožňuje výpočet konkrétního pracovního bodu výměníku tepla podle objednatelem zadaného výkonu, zapojení, teplot a ostatních požadovaných parametrů. Spolu s podrobným protokolem jsou z výpočtového programu k dispozici také grafy průběhů jednotlivých fyzikálních veličin ( teplot, tlaků, součinitelů přestupu a prostupu tepla a Reinoldsova čísla ) podél teplosměnné plochy výměníku. Z těchto grafů je možné velice dobře posoudit chování výměníku pro dané použití.

Unikátní výpočtový programVTXF f-k a VTXF přf-k pracuje se sytou a další pak s přehřátou párou freonů R404A, R407C a R410A, dále pak s amoniakem.Programy nejsou uvolněny ke komerčnímu použití.

Připojovací vývody pro freon jsou uzpůsobeny pro naletování Cu potrubí, průměru daného výkonem výměníku. Strana plynu, to je horní strana na výměníku, má vnější průměr připojovaného Cu potrubí 12,7 až 41,3 mm. Spodní strana, to je vývod nebo přívod kapalného freonu má průměr připojovaného Cu potrubí 6,35 až 19,1 mm. Letování Cu potrubí na nerezové vývody výměníků se provádí stříbrnou pájkou. Vodní strana má přednostně závitové připojení s vnějším závitem G ¾“ až 2“. U větších výkonů je připojení přírubové PN6 až PN10, které umožňuje snadné připojení oběhového čerpadla s přírubovým připojením.

Návod k použití, ke stažení zde.

Katalog VTXF, rozměry a nákres VTXF

Fotogalerie