车站冷热源设备-蒸发器

蒸发器2019年2月目录专题引入1蒸发器2总结3制冷主机循环四大部件：压缩机冷凝器蒸发器节流装置专题引入蒸发器是液体制冷剂在其中蒸发的热交换器。在制冷系统中，蒸发器是产冷设备，它属于间壁式热交换器，被冷却介质的热量通过管壁使板壁传给制冷剂，制冷剂在低温下蒸发，把热量从蒸发器中带走。制冷系统中的蒸发器按冷却方式不同，可分为直接冷却式和间接冷却式两大类。前者冷却空气或冷却物体，后者先冷却载冷剂——盐水或淡水，再去冷却空气或冷却物体。前者降温快，冷量损失小，结构紧凑，主要用于小型制冷设备和各种空调机种，后者用于较大型的空调和冷冻设备中。三、蒸发器蒸发器是制冷系统中的一种吸热设备。低温低压的液态制冷剂在传热壁的一侧汽化吸热，从而使传热壁另一侧的介质被冷却。被冷却的通常是水或空气，为此蒸发器可分为两大类，即：1．冷却液体（水或盐水）的蒸发器；2．冷却空气的蒸发器。冷却固体物料的接触式蒸发器，如冻结食品的平板冻结器，在这里不予介绍。三、蒸发器常用冷却液体的蒸发器有两种形式，即卧式壳管式蒸发器（制冷剂在管外蒸发的为满液式，制冷剂在管内蒸发的称干式）和立管式冷水箱。1、冷却液体的蒸发器三、蒸发器三、蒸发器1.1满液式壳管蒸发器这种蒸发器常用于大型空调用制冷装置中，用来冷却水或盐水。其工作原理如图所示。由于其传热效果较好，结构紧凑，占地面积小且易于安装等优点而被广泛采用，尤其是在空调用的冷水机组中最为适宜。满液式壳管蒸发器满液式蒸发器均为卧式。制冷剂液体在管外与壳体间蒸发吸热，而被冷却介质（水或盐水）在管内流动放热。经过膨胀阀降压以后的低温低压液体，从筒体的下部进入，充满管外空间。由于存液量很大，故属满液式蒸发器。制冷剂汽化形成的蒸气不断上升至液面，经过顶部的分液包分离掉蒸气中可能挟带的液滴，干蒸气被压缩机吸回。水程和卧式壳管式冷凝器一样做成多程式，即在传热管簇内经端盖往返流动多次，与制冷剂进行充分的热交换。水的进出口一般也是做在同一侧的端盖上，下进上出。壳体上留有若干与制冷系统中其他设备连接的管接头。三、蒸发器氨用蒸发器的传热管一般为25mm×25mm或32mm×25mm的无缝钢管，氟利昂蒸发器一般多用紫铜或黄铜管，直径在20mm以下的，为了增强传热效果，多采用低肋管。总的来说，卧式壳管式蒸发器的传热系数要略低于卧式壳管式冷凝器。满液式蒸发器中，由于制冷剂气化时会产生气泡，使液面比不工作时升高，为了避免压缩机吸回未蒸发完的液体，蒸发器应在筒内上部留有空间。对于氨制冷剂，充液高度应控制在不超过筒径的70％～80％。用氟利昂制冷剂时，起泡现象更为严重，充液量应控制在55％～65％。液面上裸露的传热管，在蒸发器投入运行后被制冷剂泡沫润湿，也能起到很好的换热作用。此外，当用来冷却淡水时，一般只能冷却到4~5℃，以避免冻结的危险。三、蒸发器满液式壳管蒸发器从其结构和工作情况可以看出它有以下缺点：（1）制冷剂的充注量较大，成本高。（2）受静液柱的影响。当蒸发器的直径较大时，由于液体静压的影响而使得下部制冷剂的蒸发温度升高，无形中减小了传热温差。（3）回油较困难。对于氟利昂制冷剂，由于它们能和润滑油互相溶解而将油带入蒸发器，在蒸发器中氟利昂不断汽化后被吸回，而润滑油则很难从蒸发器中返回，因此在长期运行后蒸发器中会积存较多的含油浓度很高的氟利昂－油溶液，影响蒸发器的传热性能，因此，对于氟利昂制冷系统，须考虑一定的回油措施。三、蒸发器1.2干式氟利昂壳管蒸发器干式氟利昂壳管蒸发器是用来冷却淡水的氟利昂壳管式蒸发器，见下图。在这种蒸发器中，制冷剂液体是在管内蒸发的，被冷却介质在管外流动。此时液态制冷剂的充注量很少，为管组内部容积的35%～40%，而且制冷剂在气化过程中不存在自由液面，所以称为干式蒸发器。这里，氟利昂液体是从前端盖的下部分两路进入传热管簇，往返四个流程，蒸发产生的蒸气由同一端盖的上部引出。被冷却的水是在管外流动，由壳体上方的一端进入，从另一端流出。为了提高水流速度以强化传热，在蒸发器的壳体内横跨管簇装设多块折流板。三、蒸发器干式蒸发器干式蒸发器克服了前述满液式蒸发器的缺点，主要的优点有以下几方面：（1）制冷剂的充注量很少，使用成本大为降低，且不需设贮液器，使机组的重量和体积大为缩小。（2）由于氟利昂蒸气在管内具有较大的流速，可将润滑油带回压缩机中。（3）与满液式壳管蒸发器相比，干式蒸发器的传热系数也有所提高。三、蒸发器1.3立管式冷水箱冷水箱是大型空调制冷站中开式冷冻水系统常用的蒸发器，整体的管组沉浸于盛满载冷剂（水或盐水）的箱体（或池、槽）内。制冷剂在管内蒸发，载冷剂在搅拌器的推动下在箱内流动，以增强传热（如下图所示）。应用这种蒸发器可以将水冷却到接近0℃的温度；当用盐水作为载冷剂时，可冷却到-20～-10℃，适用于制冰或食品冷加工。三、蒸发器1—氨液入口2—氨气出口3—放油管

4—下集管

5—搅拌装置6—蒸发管

7—上集管冷水箱中的蒸发器管组有立管式和螺旋管式两种。立管式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。每一组列管各有上下两根直径较大的水平集管（一般为121×4的无缝钢管），上面的称为蒸气集管，下面的称为液体集管。沿集管的轴向焊接四排直径较小两头稍有弯曲的立管（一般为57×3.5），与上下集管接通；另外顺集管的轴向每隔一定距离焊接一根直径稍大的立管（一般为76×4）。上集管用于汇集制冷剂蒸气，经一端的气液分离器分离掉液体后送往压缩机。分离器通过下液管与下集管相通，将分离出来的液体重新送回蒸发立管。下集管的一端用一水平管与集油包相连。液态制冷剂由进液管直插到76立管的下部，经下集管迅速进入每根立管，并可利用液体流进时的冲力增强氨液在蒸发管中的循环。立管式蒸发器在工作过程中，细立管中的蒸发强度很大，产生的蒸气迅速脱离传热面，向上浮动进入上集管，没有蒸发完的液体从中间的粗立管下降，如此形成上下的循环对流。三、蒸发器这种蒸发器的传热性能良好，与卧式壳管式蒸发器相仿。由于水箱中水量大、热稳定性优于壳管式，因此采用开式冷冻水系统处理空气的空调装置，均优先采用水箱式蒸发器。螺旋管式蒸发器是立管式的一种变型产品。此种蒸发器的总体结构和液体的流动情况与立管式相似，其不同之处只是以两排螺旋管代替立管。这种蒸发器也只能用于氨制冷系统。与立管式相比，螺旋管式有许多优点，主要是：（1）结构紧凑，若蒸发面积相同，螺旋管式的体积要小得多；（2）上下集管上的焊口减少，减少了泄漏的可能，制造简单，维修也较方便；（3）传热系数较立管式有所提高。三、蒸发器冷却空气的蒸发器都是制冷剂在管内蒸发直接冷却空气，包括冷却排管和冷风机的蒸发器两种。三、蒸发器2、冷却空气的蒸发器冷却空气的蒸发器冷却排管的蒸发器冷风机的蒸发器三、蒸发器2.1冷却排管多用于冷库及各种试验用制冷装置中。其特点是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。冷却排管可以用光管、肋片管制成。按管组在室内的安装位置可分为墙排管、顶排管和搁架式排管三种。按结构形式，冷却排管也可分为立管式、蛇管式两类。立管式只适用于氨系统，蛇管式对于氨及氟利昂系统都适用。立管式墙排管通常用于冷藏库冻结物的冷藏间，靠墙布置，故称为墙排管。其结构如图（a）所示。三、蒸发器蛇管式排管通常是用38×2.5的无缝钢管弯制而成，如图（b）所示。可以是单排的也可以是双排的，每排由一根或两根光管或肋管组成。冷却排管结构形式（a）立管式；（b）蛇管式若蛇管式排管的适用范围较广。蛇管式顶排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，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。搁架式排管多用于冷库的生产库房中。它是由许多组蛇形盘管组合而成，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，