热虹吸式蒸发器.doc

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1、一、技术来源1、热虹吸原理虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处.由于管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动，.利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出. 虹吸管是人类的一种古老发明,早在公元前1世纪,就有人造出了一种奇特的虹吸管。 事实上,虹吸作用并不完全是由大气压力所产生的,在真空里也能产生虹吸现象。使液体向上升的力是液体间的分子内聚力.在发生虹吸现象时,由于管内向外流的液体比流入管子内的液体多,两边的重力不

2、平衡,所以液体就会继续沿一个方向流动.在液体流入管子里,越往上压力就越低.如果液体上升的管子很高,压力会降低到使管内产生气泡(由空气或其他成分的气体构成),虹吸管的作用高度就是由气泡的生成而决定的.因为气泡会使液体断开,气泡两端的气体分子之间的作用力减至0,从而破坏了虹吸作用,因此管子一定要装满水.在正常的大气压下,虹吸管的作用比在真空时好,因为两边管口上所受到的大气压提高了整个虹吸管内部的压力。设想一下，我们公司的冷水机组，蒸发器进口为液体，出口为过热气体，整个蒸发过程是否也产生了位能差，是否可以应用虹吸原理完成整个蒸发过程，答案是可以的

3、。2、虹吸式蒸发器结构及工作原理  虹吸蒸发器由两部分组成，上部为气液分离器，下部为虹吸式蒸发器（如图1所示），属于重力型再循环蒸发器。节流后的制冷剂液体进入气液分离器，其中保持一定的静液压力，凭借重力向蒸发器供液，液态制冷剂在蒸发器中吸热，部分气化使进出口液体产生密度差（位能差），此压差产生动力，使制冷剂在管程的质量流率和循环倍率提高。这种由于相变引起密度改变的自循环现象叫热虹吸。二、虹吸式蒸发器的优势：1、干式蒸发器 干式蒸发器对介质的粘度要求不高，动力粘度在0.5～50mPa.s范围内都可以取得较好的效果，例如：二氯甲烷液体（-5℃，

4、5bar时的粘度只有0.56mPa.s）50%（v/v）的丙二醇溶液（-15℃时的粘度达到50mPa.s）。在高粘度流体的设计中，必须考虑折流板泄漏引起的换热系数的下降。高粘度流体（粘度大于20mPa.s）的流速一般低于0.5m/s,即便是按GB151-1999设计折流板与圆筒之间的间隙和换热管与折流板之间的间隙,其泄漏率一般也会超过20%。2、满液式蒸发器  满液式蒸发器具有高效、稳定的特点,常用的温度范围为+40~-60e。中大型离心式冷水机组、螺杆式冷水机组一般选用满液式蒸发器,在中大型工业冷冻领域,低黏度流体(动力黏度低于6mPa.

5、s)的换热也选择满液式蒸发器,即便是分批次的反应釜冷却,满液式蒸发器也可以达到令人满意的效果。对于高黏度流体(动力黏度高于6mPa.s),由于满液式蒸发器管内流体的雷诺数较低,往往低于2000,管内处于层流,传热可想而知非常低,这样引起了热阻分配的不平衡,比如管内的热阻占90%以上。满液式蒸发器一般采用液位控制的方式,在实际应用中,控制冷凝器液位或直接控制蒸发器的液位都是不错的选择。满液式蒸发器由于是大空间沸腾,自然回油比较困难,所以满液式蒸发器必须考虑回油问题,否则长时间运行以后,过多的润滑油会累积到低温侧,导致换热效果逐渐下降。3、虹吸

6、式蒸发器对于中大型的高黏度流体的换热,虹吸式蒸发器是非常好的选择。虹吸式蒸发器的结构与干式蒸发器的结构比较相近,不同之处是虹吸式蒸发器进口为过冷液体,出口为气液混合物;干式蒸发器进口为气液混合物,出口为过热气体。从计算机模拟情况来看,同一工况下,虹吸式蒸发器的蒸发侧的换热系数远高于干式蒸发器(高效换热管除外),但是虹吸式蒸发器的驱动力主要是液柱产生的压力。液柱高度的存在会影响压缩机的吸气压力,尤其大,非常小的压差就有可能引起饱和温度大的变化,进而急剧降低系统的能效。比如对于R22来说,在-40℃的蒸发温度下,相当于每0.36m的液柱高度,吸

7、气压力会降低5kPa,相应蒸发温度降低1℃以上。因此,在低温情况下一定要注意压缩机吸气压降。润滑油对虹吸式蒸发器的运行影响比较小,因为富油层一般位于气液分离器上部,对换热管几乎没有多大影响。在动力黏度>6mPa.s的介质、分批次冷却的冷冻水或其他流体，这两条件中虹吸式蒸发器是最佳选择。冷冻水0℃以下常用的载冷剂有40%乙二醇溶液、盐水。三、系统原理图 1、制冷剂主要流向：制冷剂从压缩机排气口出来后进入油分离器，再从油分离器出来后进入冷凝器，从冷凝器出后依次经过角阀、干燥过滤器、角阀、视液镜到达节流装置。从节流装置出来后分成二路，一路直接进入

8、气液分离器；另一路进入浮球阀。节流后的液态制冷剂从气液分离器进入虹吸式蒸发器，再从虹吸式蒸发器回到气液分离器，最后从气液分离器回到压缩机吸气口。2、油分离器回油：润滑油从油分离器