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      蒸發器和冷凝器介紹

      一、冷凝器的種類及特點

      冷凝器按其冷卻介質不同,可分為水冷式、空氣冷卻式、蒸發式三大類。

      水冷式冷凝器是以水作為冷卻介質,靠水的溫升帶走冷凝熱量。冷卻水一般循環使用,但系統中需設有冷卻塔或涼水池。水冷式冷凝器按其結構形式又可分為殼管式冷凝器和套管式冷凝器兩種,常見的是殼管式冷凝器。

      1、立式殼管式冷凝器 立式冷凝器的主要特點是:

      1°由于冷卻流量大流速高,故傳熱系數較高,一般K=600~700(kcal/m2?h?℃)。

      2°垂直安裝占地面積小,且可以安裝在室外。

      3°冷卻水直通流動且流速大,故對水質要求不高,一般水源都可以作為冷卻水。

      4°管內水垢易清除,且不必停止制冷系統工作。

      二、蒸發器分類:

      根據被冷卻介質的種類不同,蒸發器可分為兩大類:

      (1)冷卻液體載冷劑的蒸發器。用于冷卻液體載冷劑—水、鹽水或乙二醇水溶液等。這類蒸發器常用的有臥式蒸發器、立管式蒸發器和螺旋管式蒸發器等。

      (2)冷卻空氣的蒸發器。這類蒸發器有冷卻排管和冷風機。 以下主要介紹空調系統中常用的冷卻液體載冷劑的蒸發器。

      臥式蒸發器又稱為臥式殼管式蒸發器。其與臥式殼管式冷凝器的結構基本相似。按供液方式可分為殼管式蒸發器和干式蒸發器兩種。

      1、臥式殼管式蒸發器

      臥式殼管式蒸發器是滿液式蒸發器。即載冷劑以1~2m/s的速度在管內流動,管外的管束間大部分充滿制冷劑體,二者通過管壁進行充分的熱交換。吸熱蒸發的制冷劑蒸汽,經蒸發器上部的液體分離器,進入壓縮機。

      為了保證制冷系統正常運行,這種蒸發器中制冷劑的充滿高度應適中。液面過高可能使回氣中夾帶液體而造成壓縮機發生液擊;反之,液面過低會使得部分蒸發管露出液面而不起換熱作用,從而降低蒸發器的傳熱能力。因此,對于氨蒸發器其充滿高度一般為筒體直徑的70~80%,對于氟利昂蒸發器充滿高度一般為筒體直徑的55~65%。

      臥式殼管式蒸發器廣泛使用于閉式鹽水循環系統。其主要特點是:結構緊湊,液體與傳熱表面接觸好,傳熱系數高。但是它需要充入大量制冷劑,液柱對蒸發溫度將會有一定的影響。且當鹽水濃度降低或鹽水泵因故停機時,鹽水在管內有被凍結的可能。若制冷劑為氟利昂,則氟利昂內溶解的潤滑油很難返回壓縮機。此外清洗時需停止工作。

      2、干式氟利昂蒸發器

      這種蒸發器的外形和結構與臥式殼管式蒸發器基本一樣,它們之間的主要區別在于:制冷劑在管內流動,而載冷劑在管外流動。節流后的氟利昂液體從一側端蓋的下部進入蒸發器,經過幾個流程后從端蓋的上部引出,制冷劑在管內隨著流動而不斷蒸發,所以壁面有一部分為蒸氣所占有,因此,它的傳熱效果不如滿液式。但是它無液柱對蒸發溫度的影響,且由于氟利昂流速較高(≥4m/s),則回油較好。此外,由于管外充入的是大量的載冷劑,從而減緩了凍結的危險。 這種蒸發器內制冷劑的充注量只需滿液式的1/2~l/3或更少,故稱之為“干式蒸發器”。為了提高載冷劑的流速并使其橫向沖刷管束,在殼體內裝有多塊折流板,以提高傳熱效果。干式氟利昂蒸發器常用于冷卻淡水,水的流速一般為0.5~1.5m/s,銅管時一般取1.0m/s。

      立管式和螺旋管式蒸發器

      立管式和螺旋管式蒸發器的共同點是制冷劑在管內蒸發,整個蒸發器管組沉浸在盛滿載冷劑的箱體內(或池、槽內),為了保證載冷劑在箱內以一定速度循環,箱內焊有縱向隔板和裝有螺旋攪拌器。載冷劑流速一般為0.3~0.7m/s,以增強傳熱。

      這兩種蒸發器只能用于開式循環系統,故載冷劑必須是非揮發性物質,常用的是鹽水和水等。如用鹽水,蒸發器管子易被氧化,且鹽水易吸潮而使濃度降低。這兩種蒸發器可以直接觀察載冷劑的流動情況,廣泛用于以氨為制冷劑的鹽水制冷系統。

      1、立管式蒸發器 立管式蒸發器全部由無縫鋼管焊制而成。蒸發器的列管以組為單位,按照不同的容量要求,蒸發器可由若干組列管組合而成。每一組列管由兩個直徑較大的水平集管,上面的稱為蒸氣集管,下面稱為液體集管。和在集管上焊接兩頭彎曲的細立管及粗立管組成。

      上、下水平集管的管徑一般為D108×4或D121×4,細立管的直徑一般為D57×3.5或D38×3,粗立管的直徑一般為D76×4。上集管的一端接汽液分離器,分離回汽中夾帶的液滴。下集管的一端與集油器相連。來自貯液器的高壓、常溫液體制冷劑經節流后從上集管中部的進液管進入蒸發器,進液管位于粗立管中并往下伸至下集管。這樣就保證液體能較均勻地分配到各根立管中。由于細立管的相對換熱面

      積較粗立管大,所以在細立管內液體先蒸發產生大量的蒸氣并引帶液體上升。汽液混合物進入上集管后,其中大部分液體又經粗立管返回下集管,形成了內部循環。而夾帶的部分液滴的蒸汽進入汽液分離器,分離出來的液體再次返回下集管,蒸汽被壓縮機吸走。蒸發器的潤滑油沉積在集油器中,以便定期放出。

      2、螺旋管式蒸發器 螺旋管式蒸發器是對立管式蒸發器改進后的一種變型。其總結構與立管式相似。

      二者的不同是螺旋管式蒸發器在上、下集管之間焊接的是用兩排螺旋管取代了立管。在集管距離相等時,使傳熱面積增大,因此結構尺寸緊湊,且焊接頭較少,加工制造容易。

       

      在此基礎上,國內又開發生產了雙頭螺旋管式蒸發器,它的螺旋管是由螺徑不同的內外兩圈組合而成。這樣使得蒸發器的結構更為緊湊。


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