蒸发器.doc

蒸发器蒸发器也是一种换热设备，与冷凝器所不同的是蒸发器是吸热设备。在蒸发器中，由于低压液体制冷剂气化，从需要冷却的物体或空间吸热，从而使被冷却的物体或空间的温度降低，达到制冷的目的。因此，蒸发器是制冷装置中产生和输出冷量的设备。 根据被冷却介质的种类不同，蒸发器可分为两大类：(1)冷却液体载冷剂的蒸发器。用于冷却液体载冷剂水、盐水或乙二醇水溶液等。这类蒸发器常用的有卧式蒸发器、立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器等。(2)冷却空气的蒸发器。这类蒸发器有冷却排管和冷风机。卧式蒸发器又称为卧式壳管式蒸发器。其与卧式壳管式冷凝器的结构基本相似。按供液方式可分为壳管式蒸发器和干式蒸发器两种。1、卧式壳管式蒸发器卧式壳管式蒸发器是满液式蒸发器。即载冷剂以12m/s的速度在管内流动，管外的管束间大部分充满制冷剂体，二者通过管壁进行充分的热交换。吸热蒸发的制冷剂蒸汽，经蒸发器上部的液体分离器，进入压缩机。为了保证制冷系统正常运行，这种蒸发器中制冷剂的充满高度应适中。液面过高可能使回气中夹带液体而造成压缩机发生液击；反之，液面过低会使得部分蒸发管露出液面而不起换热作用，从而降低蒸发器的传热能力。因此，对于氨蒸发器其充满高度一般为筒体直径的7080，对于氟利昂蒸发器充满高度一般为筒体直径的5565。卧式壳管式蒸发器广泛使用于闭式盐水循环系统。其主要特点是：结构紧凑，液体与传热表面接触好，传热系数高。但是它需要充入大量制冷剂，液柱对蒸发温度将会有一定的影响。且当盐水浓度降低或盐水泵因故停机时，盐水在管内有被冻结的可能。若制冷剂为氟利昂，则氟利昂内溶解的润滑油很难返回压缩机。此外清洗时需停止工作。2、干式氟利昂蒸发器 这种蒸发器的外形和结构与卧式壳管式蒸发器基本一样。它们之间的主要区别在于：制冷剂在管内流动，而载冷剂在管外流动。节流后的氟利昂液体从一侧端盖的下部进入蒸发器，经过几个流程后从端盖的上部引出，制冷剂在管内随着流动而不断蒸发，所以壁面有一部分为蒸气所占有，因此，它的传热效果不如满液式。但是它无液柱对蒸发温度的影响，且由于氟利昂流速较高(4m/s)，则回油较好。此外，由于管外充入的是大量的载冷剂，从而减缓了冻结的危险。这种蒸发器内制冷剂的充注量只需满液式的1/2l/3或更少，故称之为“干式蒸发器”。为了提高载冷剂的流速并使其横向冲刷管束，在壳体内装有多块折流板，以提高传热效果。干式氟利昂蒸发器常用于冷却淡水，水的流速一般为0.51.5m/s，铜管时一般取1.0m/s。二、立管式和螺旋管式蒸发器立管式和螺旋管式蒸发器的共同点是制冷剂在管内蒸发，整个蒸发器管组沉浸在盛满载冷剂的箱体内(或池、槽内)，为了保证载冷剂在箱内以一定速度循环，箱内焊有纵向隔板和装有螺旋搅拌器。载冷剂流速一般为0.30.7m/s，以增强传热。这两种蒸发器只能用于开式循环系统，故载冷剂必须是非挥发性物质，常用的是盐水和水等。如用盐水，蒸发器管子易被氧化，且盐水易吸潮而使浓度降低。这两种蒸发器可以直接观察载冷剂的流动情况，广泛用于以氨为制冷剂的盐水制冷系统。1、立管式蒸发器 立管式蒸发器全部由无缝钢管焊制而成。蒸发器的列管以组为单位，按照不同的容量要求，蒸发器可由若干组列管组合而成。每一组列管由两个直径较大的水平集管，上面的称为蒸气集管，下面称为液体集管。和在集管上焊接两头弯曲的细立管及粗立管组成。上、下水平集管的管径一般为d1084或d1214，细立管的直径一般为d573.5或d383，粗立管的直径一般为d764。上集管的一端接汽液分离器，分离回汽中夹带的液滴。下集管的一端与集油器相连。来自贮液器的高压、常温液体制冷剂经节流后从上集管中部的进液管进入蒸发器，进液管位于粗立管中并往下伸至下集管。这样就保证液体能较均匀地分配到各根立管中。由于细立管的相对换热面积较粗立管大，所以在细立管内液体先蒸发产生大量的蒸气并引带液体上升。汽液混合物进入上集管后，其中大部分液体又经粗立管返回下集管，形成了内部循环。而夹带的部分液滴的蒸汽进入汽液分离器，分离出来的液体再次返回下集管，蒸汽被压缩机吸走。蒸发器的润滑油沉积在集油器中，以便定期放出。2、螺旋管式蒸发器 螺旋管式蒸发器是对立管式蒸发器改进后的一种变型。其总结构与立管式相似。二者的不同是螺旋管式蒸发器在上、下集管之间焊接的是用两排螺旋管取代了立管。在集管距离相等时，使传热面积增大，因此结构尺寸紧凑，且焊接头较少，加工制造容易。在此基础上，国内又开发生产了双头螺旋管式蒸发器，它的螺旋管是由螺径不同的内外两圈组合而成。这样使得蒸发器的结构更为紧凑。三、冷却排管冷却排管是用来冷却空气的一种蒸发器。长期以来广泛地应用于低温冷藏库中，制冷剂在冷却排管内流动并蒸发，管外作为传热介质的被冷却空气作自然对流。冷却排管的型式繁多。按管组在库房中的安装位置可分为三种：墙排管、顶排管和搁架式排管。若按结构分也可分为竖管式、横管式和盘管式三类。 冷却排管最大的优点是结构简单，便于制作，对库房内贮存的非包装食品造成的干耗较少。但排管的传热系数较低，且融霜时操作困难，不利于实现自动化。对于氨直接冷却系统用无缝钢管焊制，采用光管或绕制翅片管；对于氟利昂系统，大都采用绕片或套片式铜管翅片管组。1、立管式墙排管 这种冷却排管通常用于冻结物的冷藏间墙布置，故称为墙排管。立管式墙排管只适用于重力供液的氨制冷系统。立管式墙排管由上、下各一根直径为d763.5或d893.5的水平集管与数十根直径为d382.2或d573.5mm，高度为2.53.5m的立管焊接而成。相邻两立管之间的中心距为100130mm，立管的高度和根数可根据所需的传热面积及库内净高而定。立管式墙排管工作时，氨液由下集管进入，产生的蒸汽由上集管排出，因而蒸汽能很容易地排出，传热效果较好，除霜也方便。它的缺点是：焊接接头多，制作工作量大，排管充液量大，通常为排管容积的6080。且当排管的高度较大时，由于静液柱的影响，使排管下部管段内的的氨液饱和蒸发温度显著增高，从而使传热温差降低，传热量减少，尤其当系统的蒸发温度较低时更突出，故在较低蒸发温度(低于33)时不宜采用。2、蛇管式排管 蛇管式排管多是用d382.2mm的无缝钢管弯制而成。可以是单排的也可以是双排的，每排由一根或两根光管组成，如当库房的热负荷较大，所需的传热面积较大时，可用两根单排或双排的盘管式排管，因为这种排管的结构比较紧凑，与单根单排相比，可以获得较大的传热面积，但不管是单排还是双排，每一供液回路的总长度不应超过一定值，否则后段盘管为蒸气所充满传热效果很差。此外，在垂直方向上盘管的管数应为偶数，使制冷剂在同一侧进入和引出，便于安装连接。蛇管式排管的适用范围较广。蛇管式顶管重力供液或氨泵供液均可；单排和双排蛇管式墙排管可用于下进上出式的氨泵供液系统及重力供液系统，对单根蛇管式排管还可用于氨泵上进下出供液系统和热力膨胀阀供液系统。氟利昂系统所采用的蛇管式排管通常为单排式，其可以是d252.25钢管或d191.5d221.5紫铜管及黄铜管。蛇管式排管的优点是结构简单，易于制作，存液量较小，适用性强。其主要缺点为排管下段产生的蒸气不能及时引出，必须经过排管的全长后才能排出，故传热系数小，汽液二相流动阻力大。为此设计蛇管式排管时应限制单管的总管长，对于重力供液系统，每一供液回路的总长度不宜大于120m，对于氨泵供液系统则可达350m。3、u形排管 常用的u形排管由两层或四层光滑无缝钢管构成。每组排管各有上、下两根集管，下集管(d573.5)供液，上集管(d763.5)回汽，上、下两根集管间焊接数十根u形管，一般排管水平方向的管子中心距为120mm，u形管的中心距单排为180mm，双排为200mm。因其吊装在距库房顶板或楼板下300mm处作顶排管使用，故常称为集管式顶排管。通常应用于低温冷藏间和冰库；对于小型的不用冷风机的冻结间也常采用。 u形顶排管优点是结霜比较均匀，制作和安装较方便，充液量小，约占其容积的50，适用重力供液系统和氨泵下进上出氨制冷系统，在冷库中获得较广泛的应用。但其占据库房的有效空间较多，且上层排管不易除霜。4、搁架式排管 搁架式排管多用于冻结室中冷冻加工食品的设备。它是由许多组蛇形盘管组合而成。搁架式排管一般采用d382.2或d573.5的无缝钢管制作。目前这种排管也有采用矩形无缝钢管焊制的，冷冻加工时将食品置于冻盘中放在搁架上进行冻结。由于排管与食品近乎直接接触，所以其传热效能较高。适用于冻结鱼类、家禽等食品。整个冻结装置结构紧凑，空间利用率高，而且可省掉许多辅助设备。其缺点是钢材消耗量大，且不利于机械化，连续化和自动化操作，故目前仅用于小型的冻结间。搁架式排管一般来说不送风，既采取空气自然对流换热。但为了提高传热系数，可在库内设置风机采用强制送风循环，这对老设备的改造也是一个可取的方向。四、冷风机(空气冷却器)冷风机多是由轴流式风机与冷却排管等组成的一台成套设备。它依风机强制库房内的空气流经箱体内的冷却排管进行热交换，使空气冷却，从而达到降低库温的目的。冷风机按冷却空气所采用的方式可分为干式、湿式和干湿混合式三种。其中，制冷剂或载冷剂在排管内流动，通过管壁冷却管外空气的称为干式冷风机；以喷淋的载冷剂液体直接和空气进行热交换的，称为湿式冷风机；混合式冷风机除冷却排管外，还有载冷剂的喷淋装置。下面介绍目前冷库广泛使用的干式冷风机。冷库常用的干式冷风机按其安装的位置又可分为吊顶式和落地式两种类型。它们都由空气冷却排管，通风机及除霜装置组成，且冷风机内的冷却排管都是套片式的。大型干式冷风机常为落地式。1、落地式冷风机 落地式冷风机主要由上、中、下三部分组成，它的下部是水盘，用来收集冷风机冲霜用水，并用以支承风机主体，同时又是空气的吸入口；上部为排风的风帽，内装凤机，根据风量和风压要求去选用轴流式或离心式风机及其相应的台数，轴流式风机的风压一般比离心式风机的低，但风量大得多。在风帽和管簇之间装设淋水管，作为水冲霜之用。中间部分是一个空气冷却排管(蒸发管组)，对于套片式冷风机来说，其冷却管簇为在d252.5mm的无缝钢管上，套有0.5mm的镀锌钢片或0.5mm铝片的套片管。