蒸發(fā)器的種類和工作原理
蒸發(fā)器是制冷機(jī)的冷熱輸出設(shè)備。 制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā),吸收低溫?zé)嵩唇橘|(zhì)(水或空氣)的熱量,達(dá)到制冷的目的。
蒸發(fā)器根據(jù)其冷卻介質(zhì)分為冷卻空氣的蒸發(fā)器和冷卻液體(水或其他液體鹽水)的蒸發(fā)器。
冷卻空氣蒸發(fā)器:
空氣的自然對流多采用盤管結(jié)構(gòu)。
空氣強(qiáng)制對流采用翅片管結(jié)構(gòu)。
冷卻液體(水或其他液體鹽水)的蒸發(fā)器:
管殼。
沉沒式
因制冷劑供液方式而異:
滿液式蒸發(fā)器
干燥蒸發(fā)器
循環(huán)式蒸發(fā)器
淋浴式蒸發(fā)器
滿液式蒸發(fā)器
根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同,有臥式管殼式、水箱直管式、水箱式等幾種結(jié)構(gòu)樣式。 這些共同的特征是蒸發(fā)器內(nèi)充滿了液體制冷劑,運(yùn)轉(zhuǎn)中吸熱蒸發(fā)產(chǎn)生的制冷劑蒸汽不斷地從液體中分離出來。 制冷劑與傳熱面充分接觸,因此沸騰換熱系數(shù)更高。 但是,制冷劑填充量多,液柱靜壓對蒸發(fā)溫度產(chǎn)生不良影響這一點(diǎn)不足。 如果采用可溶于潤滑油的制冷劑,潤滑油很難返回壓縮機(jī)。
管殼式滿液式蒸發(fā)器:
一般為臥式結(jié)構(gòu),請參見附圖。 制冷劑在殼體內(nèi)管外蒸發(fā); 充電器在管內(nèi)流動,一般是多程序。 鹽水出入口設(shè)在端蓋上,拆下進(jìn)出。 制冷劑液從殼體的底部或側(cè)面進(jìn)入殼體內(nèi),蒸汽從上部被拉出,返回壓縮機(jī)。 殼內(nèi)制冷劑總是保持殼徑的約70%~80%的靜液面高度。
管殼式滿液式蒸發(fā)器請注意以下幾點(diǎn)。
以水為鹽水,蒸發(fā)溫度下降到0以下時,管內(nèi)可能會結(jié)冰,嚴(yán)重時,傳熱管可能會膨脹而破裂。 同時蒸發(fā)器的水容量小,運(yùn)轉(zhuǎn)時的熱穩(wěn)定性差。
蒸發(fā)壓力低時,殼體內(nèi)液體的靜液柱會使底部溫度上升,減少傳熱溫差。
與潤滑油相容的制冷劑,使用滿液式蒸發(fā)器時很難回油。
制冷劑填充量多。 另外,不適合機(jī)器在運(yùn)動條件下工作,液面搖晃會導(dǎo)致壓縮機(jī)氣缸事故。
滿液式蒸發(fā)器中,制冷劑氣化產(chǎn)生大量氣泡,液面上升,因此制冷劑填充量請勿浸漬在所有的熱交換面中。
水箱式蒸發(fā)器:
水箱式蒸發(fā)器可以由平行直管或螺旋管構(gòu)成(也稱為立式蒸發(fā)器)。 這些都是浸入液體鹽水中工作,在攪拌器的作用下液體鹽水在水箱內(nèi)循環(huán)流動,提高傳熱效果。 制冷劑液在管內(nèi)蒸發(fā)吸熱,使管外鹽水降溫。
立管式水箱蒸發(fā)器
1 -集油器2-均壓管3-蒸汽-液分離器4 -上集氣管5-水箱6 -出水口7-混合器8-溢流管9 -隔板10-直立管束11-下集液管能克服管殼式滿液式蒸發(fā)器凍結(jié)的可能性和運(yùn)轉(zhuǎn)時熱穩(wěn)定性差的缺點(diǎn),同時制冷劑進(jìn)出,符合液體沸騰時的運(yùn)動規(guī)律,循環(huán)良好,沸騰換熱系數(shù)高。
非滿液蒸發(fā)器
非滿液式蒸發(fā)器(干式蒸發(fā)器)
干式蒸發(fā)器是制冷劑液在傳熱管內(nèi)完全氣化蒸發(fā)器。 該傳熱管外側(cè)被冷卻介質(zhì)是鹽水(水)或空氣,制冷劑在管內(nèi)吸熱蒸發(fā),其每小時的流量約為傳熱管內(nèi)容積的20%-30% . 通過增加制冷劑的質(zhì)量流量,可以增加制冷劑液在管內(nèi)的濕潤面積。 另外,其出入口的差壓隨著流動阻力的增大而增加,降低冷凍系數(shù)。
按冷卻介質(zhì):
冷卻液體干蒸發(fā)器
冷卻空氣驅(qū)動蒸發(fā)器(直接蒸發(fā)式空氣冷卻器)
冷卻液體驅(qū)動蒸發(fā)器:
干殼焊接板
蒸發(fā)器
1 .干殼蒸發(fā)器
管殼式驅(qū)動蒸發(fā)器有直管式和u字管式的結(jié)構(gòu)型。 這些共同的特征是,在殼體內(nèi)內(nèi)置多個圓形擋板,提高管外鹽水的流速,提高換熱效果。
干式管殼式蒸發(fā)器的特征如下。
可以保證進(jìn)入冷凍系統(tǒng)的潤滑油順利返回壓縮機(jī)。
所需的制冷劑填充量小于同能力滿液式蒸發(fā)器的1/3。
用于冷卻水時,即使蒸發(fā)溫度達(dá)到0,也不會發(fā)生凍結(jié)事故。
比滿液式球閥更可靠的膨脹閥供液。
直接蒸發(fā)式空氣冷卻器
直接蒸發(fā)式空氣冷卻器
這種蒸發(fā)器有兩種類型:根據(jù)空氣的運(yùn)動狀態(tài)冷卻自由運(yùn)動空氣的蒸發(fā)器和冷卻強(qiáng)制流動空氣的蒸發(fā)器。
1 .冷卻自由運(yùn)動空氣的蒸發(fā)器:因?yàn)楸焕鋮s空氣處于自由運(yùn)動狀態(tài),所以熱傳遞系數(shù)低。 因此,該蒸發(fā)器為光管蛇形管組,通常稱為冷卻排水管。 一般用于冰箱和低溫試驗(yàn)裝置。
冷卻排水管的液量少,其充液量約為排水管內(nèi)容積的40%左右,具有操作維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。 但是,存在管內(nèi)制冷劑流動阻力大、蒸發(fā)后蒸汽難以排出的問題。 另外,由于管外空氣是自由運(yùn)動,因此熱傳遞系數(shù)在6.3-8.1W(m2K )的范圍內(nèi)較低。
2 .冷卻強(qiáng)制流動空氣的蒸發(fā)器(也稱為冷風(fēng)扇):由于光管式空氣冷卻器的熱傳遞系數(shù)k低,所以為了強(qiáng)化空氣側(cè)的熱交換,需要在管外設(shè)置散熱片來提高熱傳遞系數(shù)值。 但是,一般來說,設(shè)置肋管后,散熱片間距小會引起較大的流動阻力,因此必須采取強(qiáng)制空氣以一定的流速通過散熱片管族的措施,不能得到較高的熱交換效果。
該蒸發(fā)器具有緊湊、傳熱效果好、能改變空氣含水量、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。 但是,從制造工藝的要求分析來看,翅片與傳熱管的緊密接觸是提高其傳熱效果的關(guān)鍵。循環(huán)式蒸發(fā)器
在該蒸發(fā)器中,由于制冷劑在該管內(nèi)反復(fù)吸熱蒸發(fā)直到完全氣化,所以稱為循環(huán)式蒸發(fā)器。 循環(huán)式蒸發(fā)器多用于大型液泵供液和重力供液冷庫系統(tǒng)和低溫環(huán)境試驗(yàn)裝置。
循環(huán)式蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn)是蒸發(fā)器管道內(nèi)的表面能總是完全潤濕,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)高。 但是體積大,制冷劑填充量多。
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