Атмосферные испарители

Аппараты естественной тяги работают за счёт свободной конвекции окружающего воздуха вдоль оребрённых алюминиевых профилей, без вентиляторов, электропитания и подвижных частей. Аппараты принудительной тяги дополнены вентиляторами, повышающими коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, поэтому та же нагрузка обеспечивается на меньшей площади или при более низкой температуре наружного воздуха. Естественная тяга обычно подходит для периодической работы на площадках с достаточной площадью, а принудительная для большого непрерывного расхода, стеснённой площадки или холодного климата. Выбор рассматривается по расходу, расчётной температуре наружного воздуха и режиму работы.

Расчёт начинается с требуемого расхода газа в нм³/ч, среды (LIN, LOX, LAR, CO₂, LNG или LPG), давления на входе, требуемой температуры на выходе и расчётной температуры наружного воздуха на площадке. Режим работы значим не меньше пикового расхода: при непрерывной работе на оребрении нарастает лёд и снижает эффективную теплопередачу, поэтому к номиналу чистой поверхности применяется понижающий коэффициент. Относительная влажность, обдув ветром и расстояние между аппаратами также влияют на достижимую нагрузку. Испарители подбираются по этим проектным значениям, а не по номинальной каталожной цифре.

Принцип теплопередачи одинаков, но аппарат конфигурируется под одну определённую среду. Расчётное давление, выбор материалов, требования к чистоте и детали присоединений различаются между службами, а кислородная служба в особенности требует обезжиривания и совместимости материалов, которые не применяются к аппаратам для азота или СУГ. Там, где площадка работает с несколькими средами, обычным решением являются отдельные выделенные аппараты.

Производительность падает при снижении температуры наружного воздуха, поскольку нагрузка зависит от разности температур между воздухом и рабочей средой. Иней и лёд на оребрении добавляют термическое сопротивление и дополнительно снижают отдачу, а высокая относительная влажность ускоряет их нарастание. Применения в холодном климате решаются выбором более низкой расчётной температуры наружного воздуха, увеличением поверхности теплообмена, добавлением принудительной тяги или организацией рабочих и резервных групп с переключением и периодами оттаивания.

Групповая установка представляет собой два или более испарителя, соединённых через переключающую схему, так что одна группа находится в работе, пока другая оттаивает. Она нужна там, где режим работы непрерывный или достаточно продолжительный, чтобы обмерзание снизило отдачу ниже требуемого расхода до окончания потребления. Переключение может выполняться по времени или по температуре газа на выходе. Количество аппаратов и интервал переключения определяются расходом, расчётной температурой наружного воздуха и влажностью.

Атмосферные испарители могут обслуживать непрерывное потребление, но не как один аппарат, работающий неограниченно долго, поскольку обмерзание задаёт практический предел времени работы. Непрерывная работа обычно обеспечивается рабочими и резервными группами с циклами оттаивания либо аппаратами принудительной тяги там, где площадь ограничена. При очень большом расходе или неблагоприятных климатических условиях более подходящей технологией может оказаться испарение с водяной баней или паровым обогревом, и такое сравнение выполняется в каждом случае отдельно.

Испаритель подключается к линии выдачи жидкости резервуара, обычно через трубопровод с вакуумной или иной изоляцией, чтобы ограничить теплоприток и двухфазное течение. Диаметр линии рассчитывается по проектному расходу и допустимой потере давления, с запорной арматурой и защитой сбросом по применимому трубопроводному стандарту. Далее по потоку типичны регулятор давления или контур набора давления и контроль температуры на выходе. Точная схема определяется технологической схемой, согласованной для установки.