在制冷和空调行业中,蒸发器是至关重要的组件之一,负责将低压液体状态的制冷剂转化为气体状态,从而吸收热量并实现冷却效果。根据制冷剂与换热管之间的相对位置及流动方式,蒸发器主要分为两大类:干式蒸发器和满液式蒸发器。 1、干式蒸发器 干式蒸发器由一个壳体组成,内部装有多个并联或串联排列的换热管。换热管外侧可能设有折流板或者导流片,用以引导水流方向,确保冷却水能够均匀地覆盖所有换热管表面,提高传热效率。顶部常设置有一个气体分离空间,用于将气态制冷剂与液态制冷剂分离,保证只有气态制冷剂被送入压缩机。 工作过程:制冷剂液体从蒸发器底部进入换热管内,开始吸收来自管外冷却水的热量。随着热量的吸收,制冷剂逐渐蒸发成气体状态,这个过程中制冷剂的压力和温度保持相对恒定。蒸发后的制冷剂气体上升至蒸发器顶部,在此通过气体分离装置进一步去除残留的液滴后被吸入压缩机。 同时,外部循环的冷却水不断地带走热量,维持蒸发过程所需的温差条件。由于干式蒸发器采用的是自然对流的方式进行传热,因此相较于满液式蒸发器而言,其整体换热效率较低;但同时也意味着需要较少的制冷剂充注量即可满足工作要求,降低了成本及潜在的风险。 优点:回油性能良好,润滑油可随制冷剂直接返回压缩机,制冷剂充注量较少,大约仅为满液式蒸发器的三分之一左右。 缺点:相对于满液式蒸发器而言,传热效率较低,约为光管换热系数的两倍左右。 2、满液式蒸发器 满液式蒸发器是一种高效的热交换设备,广泛应用于制冷和空调系统中。它的主要特点是冷水在换热管内部流动,而制冷剂则完全浸没这些换热管,在管外沸腾蒸发。 结构特点:满液式蒸发器由一个封闭的壳体构成,内含大量并联排列的高效换热管。这些换热管可以是平滑的,也可以带有特殊的表面处理或内部结构(如螺旋形凸起)来增强传热效率。在一些设计中,换热管上可能还会有针形小孔其他形式的表面特征,以促进制冷剂的沸腾过程。 壳体底部设有供液口,顶部设有气液分离装置,用于确保只有气体状态的制冷剂被送入压缩机。为了提高冷却水侧的换热效果,有时会在换热管之间设置折流板,使水流路径更加曲折,从而增加接触面积和扰动度。 工作过程:液态制冷剂从蒸器底部进入壳体内,并将换热管完全浸没。冷媒加热与蒸发:当低温低压的液体制冷剂接触到温度较高的换热管时,它开始吸收来自管内的冷水热量并逐渐蒸发成气态。这一过程中,由于制冷剂直接与换热面接触,因此能实现非常高的传热效率。 随着更多制冷剂蒸发,形成混合物上升至蒸发器顶部。在这里,通过专门设计的气液分离器去除未蒸发的液体滴,确保仅有气态制冷剂被送往压缩机进行下一步循环。同时,经过换热管的冷水因释放了热量而温度降低,然后流出蒸发器继续参与系统的冷却循环。由于整个换热过程中会产生一定的润滑油积聚,因此需要配备有效的回油措施,比如利用引射泵或重力作用定期将底部积累的润滑油排出,保证系统正常运行。 优点:传热系数高,控制简单,操作管理方便。 缺点:当蒸发温度低于0℃时,存在管内水冻结的风险。制冷剂充灌量较大,约为筒体有效容积的55%~65%。受制冷剂液柱高度的影响,筒体底部蒸发温度偏高,降低了整体传热温差。筒体下部容易积油,需要有效的回油措施来保障安全运行。 |