详解干式、满液式、降膜式蒸发器

干式、满液式、降膜式蒸发器工作原理与结构

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，这样的换热器换热效率相对较低，其换热系数仅为光管换热系数的2倍左右，但是其优点是便于回油，控制较为简便，而制冷剂的充注量大约是满液式机组充注量的1/2～1/3左右。

满液式蒸发器

满液式蒸发器与干式蒸发器的运行方式恰好相反，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。满液式蒸发器的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的换热。这种同时强化管外沸腾和管内传热的高效传热管，使其传热系数较光管提高了5倍左右。

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，但是它又与满液式蒸发器有区别。这种蒸发器的制冷剂是从换热器的上部喷淋到换热管上，制冷剂只是在换热管上形成一层薄薄的冷剂液膜，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。

降膜蒸发是流动沸腾，由于管外表面的液膜层厚度小，没有静压产生的沸点升高，传热系数高。而满液式蒸发（也就是沉浸式蒸发）产生的气泡易于集聚在换热管的表面，导致换热效率下降，其换热效果不如降膜蒸发。总的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”，是对一种制冷机组的习惯命名法，这种“冷水机组”一般用于中央空调的冷源，或者空调工况的制冷，输出的是低温的冷水，通常叫做“冷冻水”，故而得名。一般把只能制冷的叫做冷水机组，而能同时制热的，我们叫做“热泵”机组。

而“满液式”是指机组所用的“壳管式蒸发器”采用了“满液式蒸发器”的形式，这是区别于“干式”、“降膜式”的一种壳管式蒸发器。它的“壳程”内走制冷剂循环，“管程”内走冷冻水循环，从剖面上看，就好像是筒体里有大半筒制冷剂，而走水的管束浸泡在制冷剂里。它和“干式蒸发器”刚好相反，干式的是“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的趋近温差小，沿程阻力小，适合循环量大的机组（比如离心机），制冷效果好。但是制冷剂充注量要求大，并且需要专用的回油系统，帮助压缩机回油。

如果在机组名字前再加上“水冷”，则是指机组的冷凝器形式，采用水冷却还是空气冷却，分为风冷、水冷。如果再加上压缩机的形式“活塞式、螺杆式、离心式”，那么就是完整的机组命名了。

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的名称，只提和上下文相关的名称，比如“满液式冷水机组”（可能是只为了强调“满液式。

满液式就是冷媒在铜管与壳管之间，而冷冻水在铜管里面流动，干式就是他两相反。冷媒在铜管里蒸发，水在铜管与壳管之间流动，他们主要用于热泵空调上。在工业低温冷水机一般都是用普通那种干式的蒸发器。

干式和满液式蒸发器的优缺点

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。一般壳体内充注的制冷剂量约为筒体有效容积的55%~65%，制冷剂液体吸热气化后经筒体顶部的液体分离器，回入压缩机。

其优点是结构紧凑，操作管理方便，传热系数较高。其缺点是：

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，筒体底部的蒸发温度偏高，会减小传热温差；

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

其优点是：

①润滑油随制冷剂进入压缩机，一般不存在积油问题

②充灌的制冷剂少，一般只有满液式的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：

备注：

[1] 潘丽君.满液式蒸发器与干式蒸发器的区别[J].制冷，Vol30（3），2011.09:80-83.

[2] 彦启森.制冷技术及其应用[M].中国建筑工业出版社.2006.06:210.

[3] 吴亚正.制冷原理及设备[M].第一版.西安交通大学出版社.1987.09:200.

未标注出处的比较基本上是参照百度文库或其他论坛查询。

国家能源效率标准

一种螺旋式油分离器在满液式螺杆冷水机组中的应用研究

回油的原因

由于润滑油沸点远高于制冷剂的，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，一方面在换热器的壁面上形成一层油膜，这样就大大降低了传热效果和制冷效率；另一方面压缩机缺油，这对机组的安全高效运行极为不利。因此，需要有合适的技术措施和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，机组的安全运行也会成问题。

油分离器

当螺杆式压缩机排出的高压气体和油的混合物进入油分离器时，由于油分离器容积大，气体的流速突降，加上气体的流动方向改变，依靠惯性作用使油分离沉降下来，大量的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，利用特制的充填物，将细小的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。有的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。一级分离的方式主要有：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；二级分离的方式主要有：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。从油分离器的结构形式上分，有压缩机内置油分离器、外置卧式油分