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1、工业制冷常用换热器在工业制冷系统中，制冷换热设备一般按照换热器在制冷装置中所起的作用进行分类，可以分为蒸发器、冷凝器、经济器、中间冷却器、冷却器、液化器等,如果按照换热器的结构来分类,又可分为管壳式换热器与板式换热器。本文将对管壳式换热器进行详细探讨。蒸发器蒸发器是制冷系统的主要热交换设备。利用制冷剂液体在较低温度下蒸发,吸收被冷却介质的热量使之温度降低。1.蒸发器中的传热影响蒸发器传热系数的因素主要有:1）制冷剂的物理特性、沸腾状态、蒸发器结构;2）被冷却介质流动状态、传热表面几何特性;3）传热表面
2、污染程度,主要是油、铁锈、霜层。2.蒸发器的形式和结构主要用于载冷剂系统,用来冷却水或盐水、乙二醇等载冷剂,再由载冷剂去冷却被冷却物体。根据蒸发器外形可以分为立管(螺旋管)式蒸发器和卧式管壳式蒸发器。1）立管(螺旋管)式蒸发器是制冷剂在管内蒸发,蒸发器沉浸在载冷剂箱内。这两种蒸发器只能用于开式循环系统,载冷剂必须是非挥发性的,如盐水和水等。为保证载冷剂在箱内以一定的速度循环,箱内焊有纵向隔板并装有螺旋搅拌器。载冷剂流速为0.3~0.7m/s以增强换热。这种系统因为载冷剂容易和空气接触,蒸发管容易腐蚀,
3、盐水易吸潮变稀。水箱应采取必要的密封措施,见图1。2）卧式管壳式蒸发器根据制冷剂的蒸发方式不同,又分为干式蒸发器、满液式蒸发器和热虹吸式蒸发器。干式蒸发器(见图2)是液体制冷剂经节流后从蒸发器一端的端盖进入管程,端盖上铸有隔板,制冷剂经过两个或多个流程蒸发并吸收载冷剂的热量后从同一个端盖出来后进入压缩机。如果端盖隔板垫片泄漏,会使制冷剂短路,造成回液及制冷能力下降。这种蒸发器的主要特点是:制冷剂在管内完全蒸发并过热成为过热气体,这有利于使用热力膨胀阀自动调节供液量。通常使用的制冷剂有R22、R134a
4、、R407C、R410A等。因为制冷剂管内蒸发,只要管内流速超过4m/s,就可以把管内的润滑油带回压缩机,回油方便。在设计当中,壳程采用GB151或TEMA规定的E型结构(折流板型式),折流板的缺口大小根据载冷剂的物理性质与流量大小开15%~50%的缺口,通常情况下,折流板缺口的流速与载冷剂横向掠过管束的流速大致相等,为了保证换热效果,折流板与圆筒的间隙、换热管与折流板的间隙要小于等于GB151或TEMA规定的最小间隙,特别是在低温情况下,这些间隙显得尤为重要,由于在低温情况下,载冷剂一般为高粘度流体
5、,流速慢,热阻相对增大,间隙泄漏更加明显,所以在低温情况下对间隙的控制一定要更加严格。换热管采用内部强化的高效换热管,换热管内部采用螺旋线沟槽的型式,一般内部有32~75个沟槽,主要用来增强管内的传热效果,有时换热管的外部也做相应的强化,换热管根据载冷剂的不同可采用紫铜T2、高磷紫铜TP2、镍铜BFe10-1-1、锡铜HSn70-1、铝铜HA177-2等材料。换热管与管板一般采用胀接的连接方式,在制冷剂进口一般设置一套分配器用来平均分配气液混合物,干式蒸发器一般适合在排量小于2000m3/h的压缩机制
6、冷系统中使用,在大型系统中由于制冷剂的分配不均问题,最好不使用此类型的蒸发器。3）满液式蒸发器结构与干式蒸发器相似,只不过载冷剂走管程,制冷剂走壳程。制冷剂液体从筒体下部进入,壳程内沸腾,从上部的气液分离器或回气包回气,分离的液滴仍流回蒸发器。满液式蒸发器的充液量大,传热温差小,相同的冷媒温度蒸发温度高,制冷量大。为防止过高的液面会使未汽化的液体随沸腾的气泡带出蒸发器,进入压缩机引起液击,通常采用液位控制器来控制蒸发器内液面的高度,大多设有气液分离器。制冷剂为氨时,液位为筒体的70%~80%;制冷剂为
7、氟利昂时,液位为筒体的55%~65%。满液式蒸发器的缺点是回油困难,尤其是制冷剂为氟利昂时。设计中,壳程采用GB151或TEMA规定的X型结构(管束采用少数支撑板支撑),制冷剂的进口设有均液板,用来平均分配掠过管束的制冷剂,壳程上部一般留有一定的沸腾空间与气液分离的空间,对于一些大型满液式蒸发器为了减少桶径,仅仅留有少量的沸腾空间,同时在蒸发器上部配备一个气液分离器(原因同上),对于R22、R134a等的HCFC类制冷剂,为了节省铜材,强化管内的换热效果,常采用外部强化的高效换热管。随着高效传热技术的
8、发展,在中大型空调机组中,管外的换热系数已经高于管内的换热系数,因此管内也做了相应的强化。所用制冷剂种类与换热管材质及管与管板的联结型式同干式。满液式蒸发器一般应用于载冷剂粘度较小即在使用条件下流动性非常好的场合。4）热虹吸蒸发器,来自经济器的过冷制冷剂液体经过节流阀节流后先进入气液分离器,气体制冷剂被压缩机吸回,液体靠重力作用进入蒸发器,在气液分离器中精确地控制液位,使得虹吸蒸发器的制冷剂侧的循环量大于蒸发量,制冷剂侧的换热效果得到明显的改善。虹吸蒸发
