干式殼管式蒸發器是液體制冷劑經節流后從蒸發器一端的端蓋進入管程,端蓋上鑄有隔板,制冷劑經過兩個或多個流程蒸發并吸收載冷劑的熱量后從同一個端蓋出來后進入壓縮機。如果端蓋隔板墊片泄漏,會使制冷劑短路,造成回液及制冷能力下降。干式殼管式蒸發器一般用銅管制造,可以用光管,也可以用具有縱向肋片的內肋片管。
干式殼管式蒸發器實際上就是管內蒸發的臥式殼管式蒸發器。其制冷劑液體的充裝量很少,大約為管組內部容積的35%~40%,而且制冷劑在汽化過程中不存在自由液面,所以稱為干式蒸發器。圖1示出了一種干式殼管式蒸發器結構圖。工作時制冷劑液體在蒸發器管3內蒸發,而載冷劑(水或鹽水)在管外被冷卻。為了增加管外載冷劑流動速度,在殼體內橫跨管簇裝設折流板6。折流板多做成圓缺形,而且缺口是上下相間裝配。
制冷劑在管內蒸發并過熱成為過熱氣體,這有利于使用熱力膨脹閥自動調節供液量。通常使用的制冷劑有R22、R134a、R407c、R410a等。因為制冷劑在管內蒸發,只要管內流速超過4m/s,就可以把管內的潤滑油帶回壓縮機,回油方便。在設計當中,殼程采用GB151或TEMA規定的E型結構(折流板型式),折流板的缺口大小根據載冷劑的物理性質與流量大小開15%~50%的缺口,通常情況下,折流板缺口的流速與載冷劑橫向掠過管束的流速大致相等,為了保證換熱效果,折流板與殼體內壁的間隙、換熱管與折流板的間隙要小于或等于GB151或TEMA規定的最小間隙,特別是在低溫情況下,這些間隙顯得尤為重要,由于在低溫情況下,載冷劑一般為高粘度流體,流速慢,熱阻相對增大,間隙泄漏更加明顯,所以在低溫情況下對間隙的控制一定要更加嚴格。
滿液式蒸發器的最大特點就是制冷劑(通常為氨)液體在蒸發器內占據了大量的空間,通常淹沒蒸發器的一半以上容積。滿液式蒸發器就是靠液態制冷劑淹沒大量載冷劑管束,在管束表面蒸發而使載冷劑降溫的。由于傳熱面大,沸騰傳熱系數高,所以滿液式蒸發器的制冷能力較高。但是它需要注入大量制冷劑,并且在采用氟利昂時,潤滑油的分離也是一個問題,所以滿液式蒸發器主要用于氨制冷系統。
(1)使用R11、R12等能溶油的制冷劑時,能將潤滑油帶回壓縮機。
(2)制冷劑用量少,為相同制冷量滿液式蒸發器的三分之一。
(3)當載冷劑為水時,即使蒸發溫度低到0℃附近,也不會出現結冰現象。
(4)常用熱力膨脹閥供液,比浮球閥簡單可靠。
(1)當采用多流程時,氣、液兩相制冷劑在端蓋內轉向時會出現分離,從而造成了下流程中各管子中制冷劑流量分配不均勻的不利現象。含氣量越多,分配越不均勻,甚至會使有些管內無液體或液體很少,從而使這些管子失去了蒸發冷卻的作用。所以在設計端蓋轉向室的型線時要特別注意。
(2)由于折流板與殼體之間一般有間隙,傳熱管與折流板上的管孔之間也有間隙,所以載冷劑就會通過這些間隙泄漏(即載冷劑短路),降低了水側的換熱效果。
(1)制冷劑有多個流程,在端蓋轉彎處如處理不好會產生積液,從而使進入下一個流程的液體分配不均勻,影響傳熱效果。
(2)水側存在泄漏問題,由于折流板外緣與殼體間一般有1~3mm間隙,與傳熱管之間有2mm左右的間隙,因而會引起水的泄漏。實踐證明,水的泄漏會引起水側換熱系數降低20%~30%,總的傳熱系數降低5%~15%。
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