蒸發(fā)器的種類和工作原理

　　蒸發(fā)器是冷凍機(jī)中的冷熱輸出設(shè)備。 制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，吸收低溫?zé)嵩唇橘|(zhì)(水和空氣)的熱量，從而達(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：

　　空氣自然對(duì)流多采用光盤管結(jié)構(gòu)

　　空氣強(qiáng)制對(duì)流采用翅片管結(jié)構(gòu)

　　冷卻液體(水或其他液體的鹽水)的蒸發(fā)器：

　　管殼式

　　沉沒儀式

　　根據(jù)制冷劑的供液方式：

　　滿液式蒸發(fā)器

　　干式蒸發(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，有臥式殼管式、水箱直管式、水箱式等幾種結(jié)構(gòu)形式。 它們的共同特點(diǎn)是蒸發(fā)器內(nèi)充滿液體制冷劑，運(yùn)行中吸熱蒸發(fā)產(chǎn)生的制冷劑蒸氣不斷從液體中分離出來(lái)。 由于制冷劑與傳熱面充分接觸，沸騰換熱系數(shù)更高。 但不足之處是制冷劑充注量大，液柱靜壓對(duì)蒸發(fā)溫度有不良影響。 如果采用可溶于潤(rùn)滑油的制冷劑，潤(rùn)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)，參見圖。 制冷劑在殼體內(nèi)管外蒸發(fā)； 鹽水在管內(nèi)流動(dòng)，一般是多程序的。 鹽水的出入口設(shè)在端蓋上，拆下后取出放入。 制冷劑液從殼體底部或側(cè)面進(jìn)入殼體內(nèi)，蒸汽從上部被抽出，返回壓縮機(jī)。 殼內(nèi)的制冷劑始終保持在約70%~80%的靜液面高度。

　　

　　管殼式滿液式蒸發(fā)器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

　　以水為鹽水，其蒸發(fā)溫度下降到0以下時(shí)，管內(nèi)會(huì)凍結(jié)，嚴(yán)重時(shí)傳熱管可能會(huì)膨脹破裂。 同時(shí)蒸發(fā)器水容量小，運(yùn)行時(shí)的熱穩(wěn)定性差

　　低蒸發(fā)壓力時(shí)，液體在殼體內(nèi)的靜液柱處底部溫度上升，傳熱溫差減少。

　　與潤(rùn)滑油相容的制冷劑如果使用滿液式蒸發(fā)器，則難以回油。

　　制冷劑填充量多。 另外，機(jī)器不適合在運(yùn)動(dòng)條件下工作，液面晃動(dòng)會(huì)引起壓縮機(jī)的氣缸事故

　　在滿液式蒸發(fā)器中，制冷劑氣化，產(chǎn)生大量氣泡，液面上升，因此制冷劑的填充量請(qǐng)勿浸入整個(gè)熱交換面。

　　散熱器式蒸發(fā)器：

　　槽式蒸發(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) 。 它們都浸在液體載冷劑中工作，在攪拌器的作用下，液體載冷劑在容器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，提高傳熱效果。 制冷劑液在管內(nèi)蒸發(fā)吸熱，冷卻管外的鹽水。

　　

　　立管式水箱蒸發(fā)器

　　1-集油器2均壓管。 3-蒸汽-液體分離器：4-上集氣管5-水箱6 -放水口。 7-混合器：8-溢流管9-隔板10 -直立管束11-下集管克服了管殼式滿液式蒸發(fā)器凍結(jié)的危險(xiǎn)和運(yùn)行時(shí)熱穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，同時(shí)制冷劑進(jìn)出，符合液體沸騰時(shí)的運(yùn)動(dòng)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)器是制冷劑液能夠在傳熱管內(nèi)完全氣化蒸發(fā)器. 該傳熱管外側(cè)被冷卻介質(zhì)是鹽水或空氣，制冷劑在管內(nèi)吸熱蒸發(fā)，其每小時(shí)的流量約為傳熱管內(nèi)容積的20%-30% . 通過(guò)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(rùn)面積。 另外，其進(jìn)出口處的壓差隨著流動(dòng)阻力的增大而增加，制冷系數(shù)下降。

　　

　　各冷卻介質(zhì)：

　　冷卻液體干式蒸發(fā)器

　　冷卻空氣干式蒸發(fā)器(直接蒸發(fā)式空氣冷卻器)

　　冷卻液體干式蒸發(fā)器：

　　干式殼焊接板

　　式蒸發(fā)器

　　1 .干式殼蒸發(fā)器

　　管殼式干式蒸發(fā)器有直管式和u形管式結(jié)構(gòu)式。 它們的共同特點(diǎn)是在殼體內(nèi)內(nèi)置多個(gè)圓形擋板，提高管外載冷劑流速，增強(qiáng)換熱效果

　　

　　干式管式蒸發(fā)器的特征是：

　　能夠保證進(jìn)入制冷系統(tǒng)的潤(rùn)滑油順利返回壓縮機(jī)

　　所需的制冷劑填充量小至同能力滿液式蒸發(fā)器的1/3。

　　用于冷卻水時(shí)，即使蒸發(fā)溫度達(dá)到0，也不會(huì)發(fā)生凍結(jié)事故。

　　可采用熱脹閥進(jìn)行給液，比滿液式浮閥給液更可靠。

　　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)器有根據(jù)空氣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)冷卻自由運(yùn)動(dòng)空氣的蒸發(fā)器和冷卻強(qiáng)制流動(dòng)空氣的蒸發(fā)器兩種類型。

　　1 .冷卻自由運(yùn)動(dòng)空氣的蒸發(fā)器：冷卻的空氣處于自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此傳熱系數(shù)低。 因此，該蒸發(fā)器被制成光管蛇行管組，通常稱為冷卻排管。 一般用于冰箱和低溫試驗(yàn)裝置。

　　冷卻排管的儲(chǔ)存量少，其充液量約為排管內(nèi)容積的40%左右，具有操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 但是，存在管內(nèi)制冷劑的流動(dòng)阻力大，蒸發(fā)的蒸汽難以排出的問題。 另外，管外空氣為自由運(yùn)動(dòng)，因此熱傳導(dǎo)率低，一般在6.3-8.1W(m2K  )的范圍內(nèi)。

　　

　　2 .冷卻強(qiáng)制流動(dòng)空氣的蒸發(fā)器(也稱為冷風(fēng)機(jī)) :由于光管式空氣冷卻器的傳熱系數(shù)k較低，為了加強(qiáng)空氣側(cè)的換熱，有時(shí)需要在管外設(shè)置散熱片來(lái)提高傳熱系數(shù)的值。 但是，一般來(lái)說(shuō)，如果設(shè)置肋管，如果座位間距小，則會(huì)產(chǎn)生較大的流動(dòng)阻力，因此為了獲得較高的熱交換效果，需要采取使空氣以一定的流速通過(guò)翅片管族的措施。

　　該蒸發(fā)器具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效果好、可以改變空氣含水量、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。 但從生產(chǎn)工藝要求分析來(lái)看，翅片與傳熱管的緊密連接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，由于制冷劑在其管內(nèi)反復(fù)吸熱蒸發(fā)直到完全氣化，因此被稱為循環(huán)式蒸發(fā)器。 循環(huán)式蒸發(fā)器多用于大型的液泵供液、重力供液冷凍箱系統(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)的表面能經(jīng)常完全潤(rùn)濕，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)高。 但是，體積大，制冷劑的填充量多。

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