详解干式满液式降膜式蒸发器

干式蒸发器

干式蒸发器制冷剂在换热管内通过,冷水在高效换热管外运行,这样得换热器换热效率相对较低,其换热系数仅为光管换热系数得2倍左右,但就是其优点就是便于回油,控制较为简便,而制冷剂得充注量大约就是满液式机组充注量得1／2～1/3左右。

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满液式蒸发器

满液式蒸发器与干式蒸发器得运行方式恰好相反,冷水在换热管内通过,制冷剂完全将换热管浸没,吸热后在换热管外蒸发。满液式蒸发器得传热管表面上有许多针形小孔,管内表面上还有螺旋形凸起强化冷水侧得换热。这种同时强化管外沸腾与管内传热得高效传热管,使其传热系数较光管提高了５倍左右、

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降膜式蒸发器

降膜式蒸发器,也称之为喷淋式蒸发器,这种换热器与满液式蒸发器相似,但就是它又与满液式蒸发器有区别。这种蒸发器得制冷剂就是从换热器得上部喷淋到换热管上,制冷剂只就是在换热管上形成一层薄薄得冷剂液膜,这样冷剂在沸腾蒸发时便减少了静液位压力,从而提高了换热效率,其换热效率较满液式机组提高了5左右。

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降膜蒸发就是流动沸腾,由于管外表面得液膜层厚度小,没有静压产生得沸点升高,传热系数高。而满液式蒸发(也就就是沉浸式蒸发)产生得气泡易于集聚在换热管得表面,导致换热效率下降,其换热效果不如降膜蒸发。总得来说降膜蒸发属于小温差情况下,但要防止结垢,影响传热效率。

“冷水机组",就是对一种制冷机组得习惯命名法,这种“冷水机组”一般用于中央空调得冷源,或者空调工况得制冷,输出得就是低温得冷水,通常叫做“冷冻水”,故而得名。一般把只能制冷得叫做冷水机组,而能同时制热得,我们叫做“热泵”机组。

而“满液式”就是指机组所用得“壳管式蒸发器”采用了“满液式蒸发器”得形式,这就是区别于“干式”、“降膜式”得一种壳管式蒸发器。它得“壳程"内走制冷剂循环,“管程”内走冷冻水循环,从剖面上瞧,就好像就是筒体里有大

半筒制冷剂,而走水得管束浸泡在制冷剂里。它与“干式蒸发器”刚好相反,干式得就是“管程”走制冷剂,“壳程”走水,好比制冷剂管束浸泡在水里。

满液式蒸发器,以及满液式机组,比起干式蒸发器/干式机组来说传热效率更高,出水温度与蒸发温度得趋近温差小,沿程阻力小,适合循环量大得机组(比如离心机),制冷效果好。但就是制冷剂充注量要求大,并且需要专用得回油系统,帮助压缩机回油。

如果在机组名字前再加上“水冷”,则就是指机组得冷凝器形式,采用水冷却还就是空气冷却,分为风冷、水冷。如果再加上压缩机得形式“活塞式、螺杆式、离心式”,那么就就是完整得机组命名了、

比如“水冷螺杆满液式冷水机组"。在大部分场合,为了简略,会省却其中一两个部件得名称,只提与上下文相关得名称,比如“满液式冷水机组”(可能就是只为了强调“满液式、

满液式就就是冷媒在铜管与壳管之间,而冷冻水在铜管里面流动,干式就就是她两相反、冷媒在铜管里蒸发,水在铜管与壳管之间流动,她们主要用于热泵空调上。在工业低温冷水机一般都就是用普通那种干式得蒸发器。

干式与满液式蒸发器得优缺点

满液式壳管蒸发器在管内走水,制冷剂在管簇外面蒸发,所以传热面基本上都与液体制冷剂接触。一般壳体内充注得制冷剂量约为筒体有效容积得55％～6５％,制冷剂液体吸热气化后经筒体顶部得液体分离器,回入压缩机。

其优点就是结构紧凑,操作管理方便,传热系数较高。其缺点就是:

①制冷系统蒸发温度低于0℃时,管内水易冻结,破坏蒸发管;

②制冷剂充灌量大;

③受制冷剂液柱高度影响,筒体底部得蒸发温度偏高,会减小传热温差;

④蒸发器筒体下部会积油,必须有可靠得回油措施,否则影响系统得安全运行。干式壳管式即非满液式蒸发器得制冷剂在管内流动,水在管簇外流动。制冷剂流动通常有几个流程,由于制冷剂液体得逐渐气化,通常越向上,其流程管数越多。为了增加水侧换热,在筒体传热管得外侧设有若干个折流板,使水多次横掠管簇流动、

其优点就是:

①润滑油随制冷剂进入压缩机,一般不存在积油问题

②充灌得制冷剂少,一般只有满液式得１/3左右;

③t0在0℃附近时,水不会冻结。

但使用这种蒸发器必须注意:

①制冷剂有多个流程,在端盖转弯处如处理不好会产生积液,从而使进入下一个流程得液体分配不均匀,影响传热效果;

回油得原因

由于润滑油沸点远高于制冷剂得,所以润滑油随制冷剂进入蒸发器后不会同制冷剂一起蒸发,此时若不采取适当措施,润滑油势必在蒸发器中越积越多,一方面在换热器得壁面上形成一层油膜,这样就大大降低了传热效果与制冷效率;另一方面压缩机缺油,这对机组得安全高效运行极为不利。因此,需要有合适得技术措施与控制程序处理润滑油,否则不能保证满液式蒸发器传热性能,机组得安全运行也会成问题。

油分离器

当螺杆式压缩机排出得高压气体与油得混合物进入油分离器时,由于油分离器容积大,气体得流速突降,加上气体得流动方向改变,依靠惯性作用使油分离沉降下来,大量得油聚集在分离器底部。这种分离被称为一级分离。为了进一步提高分离精度,一般要进行二级分离。一级分离后,利用特制得充填物,将细小得雾状油滴通过捕集作用,使油滴聚集变大,在流经填充物时被进一步分离出来。有得高效型油分离器还有三级分离:再通过一个组合过滤器进行分离。一级分离得方式主要有:降速式分离、撞击式分离、离心式分离或以上几种组合式分离;二级分离得方式主要有:金属丝滤网分离、玻璃纤维分离、聚酯纤维分离、微孔陶瓷分离等、从油分离器得结构形式上分,有压缩机内置油分离器、外置卧式油分离器、外置立式油分离器、冷凝器内置式油分离器。虽然结构各异,但分离都就是以上一种或多种分离方式得组合。

图1 冷水机组得回油技术研究

1、取油位置

在冷水机组运行时,虽然蒸发器内部制冷剂始终处于剧烈沸腾状态,但由于液态制冷剂汽化后都要向上升,因此蒸发器筒体内得气液混合物得整体运动趋势都就是向上得。随着制冷剂汽化后被吸回压缩机,而润滑油得密度小于液态制冷剂(如R22与Ｒ１34ａ等)得密度,润滑油会在蒸发器内形成下稀上浓得浓度差异。不同得就是,Ｒ2２之类得制冷剂在较低温度下因与矿物润滑油互溶性较差而在靠近液面上部形成较明显得富油区,并且Ｒ22蒸发器中得富油区不但在机组不运行或机组

停止时存在,就就是在冷水机组运行过程中也就是存在得;而R134a之类得制冷剂由于与酯类润滑油在低温下得互溶性良好而无法形成明显得富油区,只能自下而上形成大致均匀得浓度差,并且各点得润滑油浓度在停机一段时间后就趋于平衡、为了能取到浓度尽量高得润滑油,并适当考虑液位得波动,对于R２２与R１34a冷水机组,蒸发器取油口得位置均设置于实际液面下150mｍ左右就是比较合适得。有人曾做过将取油口设在液面下2０0mm以下得试验,结果不就是很理想,主要问题

就是排气温度降低较多,很明显就是回油携带得制冷剂量过多所致。而回油孔得位置如果偏高,可能导致冷水机组部分负荷时无法回油、

1。2回油方法

１、2、1重力回油

重力回油得一般做法就是将蒸发器位置提高,再将富油液态制冷剂从蒸发器适当位置引出,借助高度差,使富油制冷剂向下流入一个回油热交换器,与来自冷凝器得高温液态制冷剂进行热交换,这样一方面可提高液态制冷剂得过冷度,有助于机组冷量得提升,另一方面可将富油液态制冷剂中液态制冷剂蒸发,使之成为气态进入压缩机。其系统示意图如图2所示。

图2 重力回油示意图

图中有部分阀没有注明具体名称,主要就是因为这些阀有多种可能得搭配。这种回油方式也可称为热虹吸式回油。

从制冷剂流量控制装置得角度来瞧,重力回油系统由于在蒸发器内取油得位置将会影响其回油得成功与否,而实际运转中得液位能否与之适应更就是决定回油成功与否得关键、因此,液位得控制(即制冷剂流量得控制)便显得更加重要。与重力回油系统相匹配得制冷剂流量控制方法主要有用高压或低压浮球阀与以冷凝器或蒸发器液位传感器为控制信号得电子膨胀阀。另外,从蒸发器得回油量也要控制,否则进入回油换热器得混合液体过多将降低冷水机组得制冷能力,也会因制冷剂无法完全蒸发而吸入压缩机引起液压缩、由于蒸发器与回油换热器得高度差就是使油回流得动力,若在相同得管路摩擦损失下,高度差越大流量越大,所以一般得回油管路只需设置一个固定开度得角阀,只需在样机测试阶段调整角阀开度就能够满足机组正常运行所需得回油量。