Системы открытого испарения

Установки, в которых в качестве хладагента (рабочего тела) используется сухой лёд, жидкий азот или гелий, испаряющийся в специальной открытой ёмкости (стакане), установленной непосредственно на охлаждаемом элементе. Используются в основном компьютерными энтузиастами для экстремального разгона аппаратуры («оверклокинга»). Позволяют получать наиболее низкие температуры, но имеют ограниченное время работы (требуют постоянного пополнения стакана хладагентом).

Испаритель – это теплообменный аппарат, устанавливаемый в охлаждаемом помещении, камере или отсеке и обеспечивающий охлаждение газообразной или жидкой среды. Во внутреннем объеме испарителя при низкой температуре кипит хладагент, воспринимая теплоту охлаждаемой среды. По виду охлаждаемой среды различают испарители для охлаждения жидких теплоносителей и для охлаждения воздуха. В качестве промежуточных теплоносителей при отрицательных температурах широко используются водные растворы солей NaCl и CaCl2. Эти растворы, получившие название «рассолы» имеют минимальную (эвтектическую) температуру: -21,20С для NaCl, -550С для CaCl2. Различают испарители с естественной циркуляцией воздуха и воздухоохладители (с принудительным движением воздуха, создаваемым вентилятором).

Кипение хладагента в испарителе происходит при передаче теплоты от охлаждаемой среды через твердую герметическую разделяющую стенку, называемую теплопередающей поверхностью испарителей. Ее изготавливают из теплопроводных материалов, например, из медных труб. Для интенсификации теплообмена поверхность труб испарителей, соприкасающуюся с охлаждаемым воздухом, оребряют. Оребрение поверхности проводят чаще всего нанизыванием на трубы тонкостенных металлических пластин с определенным расстоянием между ними. 17

Наиболее простую конструкцию имеют панельные испарители открытого типа. Испаритель состоит из бака прямоугольного сечения, заполненного теплоносителем, внутрь которого помещаются панели испарителя.

При использовании панельных испарителей для охлаждения воды возможно расширение функциональных возможностей аппаратов. Расстояние между панелями увеличивают, и при охлаждении воды добиваются образования слоя льда на наружной поверхности панелей. Слой льда выполняет функции аккумулятора теплоты. Недостатком панельных испарителей открытого типа является существенная коррекция панелей и баков, т.е. элементов, смачиваемых теплоносителем и имеющих контакт с окружающим воздухом. Более высокими эксплуатационными характеристиками обладает замкнутая система циркуляции теплоносителя. Наружная поверхность труб представляет собой теплопередающую поверхность, через которую теплота от теплоносителя, протекающего внутри труб, передается кипящему в межтрубном пространстве хладагенту. Трубные решетки закрыты крышками, причем в крышке предусмотрены патрубки для подвода и отвода теплоносителя (воды, рассола). Жидкий хладагент (аммиак) через вентиль подается в межтрубное пространство испарителя. Поплавковый регулятор поддерживает уровень хладагента на высоте примерно 0,8 диаметра. Испарители данного типа имеют только одну трубную решетку, к которой присоединены U-образные трубы. Хладагент кипит внутри труб, а охлажденные теплоноситель прокачивается по межтрубному пространству. Для интенсификации теплообмена при кипении хладагента внутри трубы устанавливается специальная вставка, выполняющая функции внутреннего оребрения. 18

Системы каскадного испарения.

Две и более последовательно включенных фреоновых установок. Для получения более низких температур требуется использовать фреон с более низкой температурой кипения. В однокаскадной холодильной машине в этом случае требуется повышать рабочее давление за счет применения более мощных компрессоров. Альтернативный путь - охлаждение радиатора установки другой фреонкой (т. е. их последовательное включение), за счет чего снижается рабочее давление в системе и становится возможным применение обычных компрессоров. Каскадные системы позволяют получать гораздо более низкие температуры, чем однокаскадные и, в отличие от систем открытого испарения, могут работать непрерывно. Однако, они являются и наиболее сложными в изготовлении и наладке. Используется для теплообмене между двумя теплоносителями. Особенно при использование CO2 в качестве одного из них. Каскады объединяют в себе конденсатор и испаритель (затопленный). Теплообменники отлично подходят для каскадных процессов благодаря их высокому термическому КПД. Они могут обеспечить минимальную разность температур между конденсирующейся и испаряющейся средами, позволяя снизить текущие эксплуатационные расходы:

 Хладагенты NH3, CO2, R404, R134a, пропан, метан и др;

 Интервал мощностей 5- 10 000 кВт;

 Компактный размер + низкий расход хладагента;

 Высокий коэффициент теплопередачи;

 Низкие потери давления;

 Возможность использования различных материалов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Прогресс не стоит на месте. Развитие компьютерной техники в мире, совершенствуется не по дням, а по часам. На свет появляются все более продвинутые компьютеры с мощнейшей составляющей. Тепловыделяющая способность центральных процессоров и процессоров видеокарт увеличивается. Для охлаждения требуются, несомненно, более эффективные системы. На смену воздушному охлаждению приходят другие, более совершенные и порой экзотические системы. Они способны укротить выделяемую тепловую энергию от мощного оборудования, тем самым предотвратить перегрев персонального компьютера. 20