詳解干式、滿液式、降膜式蒸發(fā)器

1、實用標準文檔詳解干式、滿液式、降膜式蒸發(fā)器干式、滿液式、降膜式蒸發(fā)器工作原理與結構干式蒸發(fā)器干式蒸發(fā)器制冷劑在換熱管內通過， 冷水在高效換熱管外運行，這樣的換熱 器換熱效率相對較低，具換熱系數(shù)僅為光管換熱系數(shù)的 2倍左右，但是其優(yōu)點是 便于回油，控制較為簡便，而制冷劑的充注量大約是滿液式機組充注量的 1/2 1/3左右。滿液式蒸發(fā)器滿液式蒸發(fā)器與干式蒸發(fā)器的運行方式恰好相反，冷水在換熱管內通過，制冷劑完全將換熱管浸沒，吸熱后在換熱管外蒸發(fā)。滿液式蒸發(fā)器的傳熱管表面上 有許多針形小孔，管內表面上還有螺旋形凸起強化冷水側的換熱。 這種同時強化 管外沸騰和管內傳熱的高效傳熱管，使其傳熱系數(shù)較光管提高

2、了5倍左右。降膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器，也稱之為噴淋式蒸發(fā)器，這種換熱器與滿液式蒸發(fā)器相似， 但是它又與滿液式蒸發(fā)器有區(qū)別。這種蒸發(fā)器的制冷劑是從換熱器的上部噴淋到 換熱管上，制冷劑只是在換熱管上形成一層薄薄的冷劑液膜，這樣冷劑在沸騰蒸發(fā)時便減少了靜液位壓力，從而提高了換熱效率，其換熱效率較滿液式機組提高 了 5左右o降膜蒸發(fā)是流動沸騰，由于管外表面的液膜層厚度小，沒有靜壓產生的沸點 升高，傳熱系數(shù)高。而滿液式蒸發(fā)（也就是沉浸式蒸發(fā)）產生的氣泡易于集聚在 換熱管的表面，導致?lián)Q熱效率下降，其換熱效果不如降膜蒸發(fā)。總的來說降膜蒸 發(fā)屬于小溫差情況下，但要防止結垢，影響傳熱效率?！袄渌畽C組”，是對一種

3、制冷機組的習慣命名法，這種“冷水機組” 一般用 于中央空調的冷源，或者空調工況的制冷，輸出的是低溫的冷水，通常叫做“冷 凍水”，故而得名。一般把只能制冷的叫做冷水機組，而能同時制熱的，我們叫 做“熱泵”機組。文案大全實用標準文檔而“滿液式”是指機組所用的“殼管式蒸發(fā)器”采用了 “滿液式蒸發(fā)器”的 形式，這是區(qū)別于“干式”、“降膜式”的一種殼管式蒸發(fā)器。它的“殼程”內 走制冷劑循環(huán)，“管程”內走冷凍水循環(huán)，從剖面上看，就好像是筒體里有大半 筒制冷劑，而走水的管束浸泡在制冷劑里。它和“干式蒸發(fā)器”剛好相反，干式 的是“管程”走制冷劑，“殼程”走水，好比制冷劑管束浸泡在水里。滿液式蒸發(fā)器，以及滿液式

4、機組，比起干式蒸發(fā)器 /干式機組來說傳熱效率 更高，出水溫度與蒸發(fā)溫度的趨近溫差小，沿程阻力小，適合循環(huán)量大的機組（比 如離心機），制冷效果好。但是制冷劑充注量要求大，并且需要專用的回油系統(tǒng)， 幫助壓縮機回油。如果在機組名字前再加上“水冷”，則是指機組的冷凝器形式，采用水冷卻 還是空氣冷卻，分為風冷、水冷。如果再加上壓縮機的形式“活塞式、螺桿式、 離心式”，那么就是完整的機組命名了。比如“水冷螺桿滿液式冷水機組”。在大部分場合，為了簡略，會省卻其中 一兩個部件的名稱，只提和上下文相關的名稱，比如“滿液式冷水機組” （可能 是只為了強調“滿液式。滿液式就是冷媒在銅管與殼管之間， 而冷凍水在銅管里

5、面流動，干式就是他 兩相反。冷媒在銅管里蒸發(fā)，水在銅管與殼管之間流動，他們主要用于熱泵空調 上。在工業(yè)低溫冷水機一般都是用普通那種干式的蒸發(fā)器。優(yōu)缺點與比較干式和滿液式蒸發(fā)器的優(yōu)缺點滿液式殼管蒸發(fā)器 在管內走水，制冷劑在管簇外面蒸發(fā)，所以傳熱面基本上都與 液體制冷劑接觸。一般殼體內充注的制冷劑量約為筒體有效容積的55%65%制冷劑液體吸熱氣化后經筒體頂部的液體分離器，回入壓縮機。其優(yōu)點是結構緊湊，操作管理方便，傳熱系數(shù)較高。其缺點是：制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度低于0c時，管內水易凍結，破壞蒸發(fā)管；制冷劑充灌量大；受制冷劑液柱高度影響，筒體底部的蒸發(fā)溫度偏高，會減小傳熱溫差；蒸發(fā)器筒體下部會積油，必須有可

6、靠的回油措施，否則影響系統(tǒng)的安全運行。干式殼管式即非滿液式蒸發(fā)器的制冷劑在管內流動，水在管簇外流動。制冷劑流 動通常有幾個流程，由于制冷劑液體的逐漸氣化，通常越向上，其流程管數(shù)越多。 為了增加水側換熱，在筒體傳熱管的外側設有若干個折流板， 使水多次橫掠管簇 流動。其優(yōu)點是：潤滑油隨制冷劑進入壓縮機，一般不存在積油問題充灌的制冷劑少，一般只有滿液式的 1/3左右；t0在0 c附近時，水不會凍結。但使用這種蒸發(fā)器必須注意：文案大全實用標準文檔制冷劑有多個流程，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；水側存在泄漏問題，由于折流板外緣與殼體間一般有13

7、mm：隙，與傳熱管之 間有2mm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(shù)降低20%30%總的傳熱系數(shù)降低5%15%類別干式蒸發(fā)器滿液式蒸發(fā)器流體布置制冷劑走管程，冷凍水走殼程制冷劑走殼程，冷凍水走管程充液量制冷劑充注量少，其充液量只為管內容積的40%左右即可2,為相同制冷量滿液式蒸發(fā)器的三分之一 1制冷劑充注量多，一般液面高度為筒徑的55%65%上部留12排換熱管露出液面。（制 冷劑充注液面過高，蒸汽中易夾雜液滴，若 分離不完全易造成壓縮機液擊；液面過低， 傳熱面積不能充分利用）1冷凍水量1冷凍水需求量相對較大在保持同等效率前提下，滿液式傳熱溫差較 干式小，水需求量

8、大幅減少過熱度/蒸發(fā)溫度有一定過熱度，蒸發(fā)溫度相對較低無需過熱度，蒸發(fā)溫度可大幅提升1回油性能由于制冷劑走管內，流速較大，故無需回油裝置 就能將潤滑油帶回壓縮機2回油難且不穩(wěn)定，因此必須靠可靠的回油措施。（專門的分油措施和回油管路是滿液式機組的關鍵技術）氣液分離器由于有一定的過熱度，一般不需氣液分離器大多設置氣液分離器，分離氣態(tài)和液態(tài)冷媒，以免造成液壓縮分液現(xiàn)象容易造成各管子制冷劑分配流量不均勻現(xiàn)象，尤其多流程1不存在氣液分相不均現(xiàn)象凍結危險被冷卻液體在管外，冷量損失少，可緩解凍結危 險2當蒸發(fā)溫度過低或載冷劑流速過慢，載冷劑可能結冰而凍壞管子換熱性能換熱管表面部分液體潤濕，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)略低1

9、折流板與殼體等泄露，降低水側換熱效果1換熱管表面液體潤濕，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較高1當殼體直徑較大時，受液體靜壓力的影響，底部液體的蒸發(fā)溫度有所提高，減少了傳熱溫差，尤其是氟利昂密度大，影響更顯著 3制冷劑側阻力相對較大相對較小結垢性能殼側冷凍水結垢易附著在換熱管外表面，不易清洗冷凍水結垢在換熱管內表面， 相對容易清洗膨脹閥大都以感溫式膨脹閥（電磁或熱力膨脹閥），熱力膨脹閥通過壓縮機吸氣過熱度調節(jié)開度，控制性能良好電子膨脹閥，通過液位傳感器和壓縮機排氣 過熱度控制閥的開度（成本太高）；或蒸發(fā) 器換熱溫差和排氣過熱度控制開度COPCO%目對較低，性能一般CO嚓高，性能較好可靠性可靠性一般維護方便，可靠性

10、高1冷媒替換干式蒸發(fā)器一般可直接更換冷媒無法替換冷媒，只能更換制冷機組結構結構緊湊，制造加工較難（折流板等）結構緊湊，占地面積小，制造安裝方便文案大全實用標準文檔備注：1潘麗君.滿液式蒸發(fā)器與干式蒸發(fā)器的區(qū)別 J.制冷，Vol30 (3) , 2011.09:80-83.2彥啟森.制冷技術及其應用M.中國建筑工業(yè)出版社.2006.06:210.3吳亞正.制冷原理及設備M.第一版.西安交通大學出版社.1987.09:200.未標注出處的比較基本上是參照百度文庫或其他論壇查詢。國家能源效率標準額定制冷量(C。/kW能效等級(COP / (W/W(12345風冷式或烝 發(fā)冷卻式CGC 503.203

11、.002.802.602.40CO 503.403.203.002.802.60水冷式CGC 5285.004.704.404.103.80528v CCX 11635.505.104.704.304.00CC 11636.105.605.104.604.20一種螺旋式油分離器在滿液式螺桿冷水機組中的應用研究 回油的原因由于潤滑油沸點遠高于制冷劑的，所以潤滑油隨制冷劑進入蒸發(fā)器后不會同 制冷劑一起蒸發(fā)，此時若不采取適當措施，潤滑油勢必在蒸發(fā)器中越積越多， 一 方面在換熱器的壁面上形成一層油膜，這樣就大大降低了傳熱效果和制冷效率；另一方面壓縮機缺油，這對機組的安全高效運行極為不利。因此，需要有合

12、適的 技術措施和控制程序處理潤滑油，否則不能保證滿液式蒸發(fā)器傳熱性能， 機組的 安全運行也會成問題。油分離器當螺桿式壓縮機排出的高壓氣體和油的混合物進入油分離器時，由于油分離器容積大，氣體的流速突降，加上氣體的流動方向改變，依靠慣性作用使油分離沉降 下來，大量的油聚集在分離器底部。這種分離被稱為一級分離。|為了進一步提高 分離精度，一般要進行二級分離。|一級分離后，利用特制的充填物，將細小的霧 狀油滴通過捕集作用，使油滴聚集變大，在流經填充物時被進一步分離出來。有 的高效型油分離器還有三級分離： 再通過一個組合過濾器進行分離。一級分離的 方式主要有：降速式分離、撞擊式分離、離心式分離或以上幾種

13、組合式分離；二 級分離的方式主要有：金屬絲濾網分離、玻璃纖維分離、聚酯纖維分離、微孔陶 瓷分離等。從油分離器的結構形式上分，有壓縮機內置油分離器、外置臥式油分文案大全實用標準文檔離器、外置立式油分離器、冷凝器內置式油分離器。雖然結構各異，但分離都是 以上一種或多種分離方式的組合。圖1冷水機組的回油技術研究1、取油位置在冷水機組運行時，雖然蒸發(fā)器內部制冷劑始終處于劇烈沸騰狀態(tài)， 但由于液態(tài) 制冷劑汽化后都要向上升，因此蒸發(fā)器筒體內的氣液混合物的整體運動趨勢都是 向上的。隨著制冷劑汽化后被吸回壓縮機， 而潤滑油的密度小于液態(tài)制冷劑 （如 R22和R134a等）的密度，潤滑油會在蒸發(fā)器內形成下稀上濃

14、的濃度差異。不同 的是，R22之類的制冷劑在較低溫度下因與礦物潤滑油互溶性較差而 在靠近液面 上部形成較明顯的富油區(qū)，并且R22蒸發(fā)器中的富油區(qū)不但在機組不運行或機組 停止時存在，就是在冷水機組運行過程中也是存在的； 而R134a之類的制冷劑由 于與酯類潤滑油在低溫下的互溶性良好而無法形成明顯的富油區(qū)，只能自下而上形成大致均勻的濃度差，并且各點的潤滑油濃度在停機一段時間后就趨于平衡。 為了能取到濃度盡量高的潤滑油，并適當考慮液位的波動，對于 R22和R134a 冷水機組，蒸發(fā)器取油口的位置均設置于實際液面下150mmfc右是比較合適的。有人曾做過將取油口設在液面下 200mn下的試驗，結果不是

15、很理想，主要問題 是排氣溫度降低較多，很明顯是回油攜帶的制冷劑量過多所致。而回油孔的位置 如果偏高，可能導致冷水機組部分負荷時無法回油。1.2回油方法重力回油重力回油的一般做法是將蒸發(fā)器位置提高， 再將富油液態(tài)制冷劑從蒸發(fā)器適 當位置引出，借助高度差，使富油制冷劑向下流入一個回油熱交換器，與來自冷凝器的高溫液態(tài)制冷劑進行熱交換， 這樣一方面可提高液態(tài)制冷劑的過冷度， 有 助于機組冷量的提升，另一方面可將富油液態(tài)制冷劑中液態(tài)制冷劑蒸發(fā)，使之成為氣態(tài)進入壓縮機。其系統(tǒng)示意圖如圖2所示。圖2重力回油示意圖圖中有部分閥沒有注明具體名稱，主要是因為這些閥有多種可能的搭配。 這 種回油方式也可稱為熱虹吸式

16、回油。從制冷劑流量控制裝置的角度來看，重力回油系統(tǒng)由于在蒸發(fā)器內取油的位 置將會影響其回油的成功與否，而實際運轉中的液位能否與之適應更是決定回油 成功與否的關鍵。因此，液位的控制（即制冷劑流量的控制）便顯得更加重要。 與重力回油系統(tǒng)相匹配的制冷劑流量控制方法主要有用 高壓或低壓浮球閥和以 冷凝器或蒸發(fā)器液位傳感器為控制信號的電子膨脹閥 。另外，從蒸發(fā)器的回油量 也要控制，否則進入回油換熱器的混合液體過多將降低冷水機組的制冷能力，也文案大全實用標準文檔會因制冷劑無法完全蒸發(fā)而吸入壓縮機引起液壓縮。由于蒸發(fā)器與回油換熱器的高度差是使油回流的動力，若在相同的管路摩擦損失下，高度差越大流量越大， 所以

17、一般的回油管路只需設置一個固定開度的 角閥，只需在樣機測試階段調整角 閥開度就能夠滿足機組正常運行所需的回油量。蒸發(fā)器的回油總是會含有或多或少的液態(tài)制冷劑， 這些液態(tài)制冷劑因未能與 換熱管接觸而未能帶走水的熱量，并且它進入壓縮機經過電機腔后被電機繞組的 散熱汽化后會占用部分蒸發(fā)器回氣所應占有的壓縮機吸氣體積。因此，回油中所含制冷劑越多，機組的制冷能力損失越嚴重。也就是說，回油并非越多越好，即 保證冷水機組的運行過程中不失油并且使回油所引起的制冷量損失最小的回油 量應該等于壓縮機排氣經過油分后所攜帶的潤滑油量。這樣，根據(jù)質量守恒原理， 不難推導出潤滑油的質量平衡方程式而估算出實際所需的回油量。引

18、射器回油引射器是一種利用高壓高速的驅動流（或稱一次流）去引射、抽吸另一種流體（二 次流）的流體機械裝置，具外形如圖3所示，引射器回油的冷水機組系統(tǒng)示意圖 如圖4所示。由圖4可知，自壓縮機排氣側引出高壓制冷劑蒸氣進入引射器，由于引射器的特殊構造，此時即可將富含潤滑油和液態(tài)制冷劑的混合液體從蒸發(fā)器 的適當位置抽吸出來，再混合進入壓縮機或吸氣管。引射器回油的動力源即排氣 壓力與吸氣壓力的壓差產生的抽吸作用，這樣蒸發(fā)器的位置就無需再提高。圖3引射器結構示意圖圖4引射器回流的冷水機組系統(tǒng)示意圖由于該引射器一般利用壓縮機排氣作為驅動流，當外界溫度較低時，主機開機較長時間高壓也不易建立，此時引射器的驅動力就

19、不足，引射效率就可能受影 響，潤滑油就很難回到壓縮機，可能造成失油。而相同的問題也存在于重力回油 系統(tǒng)，由于冬天氣溫較低，相對的液管溫度也較低，尤其在低負荷的情況下，液 管制冷劑流量也相應減小，此時回油中的液態(tài)制冷劑可能無法完全蒸發(fā)而被吸入 壓縮機，使得壓縮機排氣過熱度降低，也容易失油。可利用旁通冷卻水的方法維 持一定的冷凝壓力，從而克服上述困難。采用引射器回油的冷水機組，除了在其動力源管路中設置電磁閥外， 也可設一角 閥，通過控制一次流流量調節(jié)所需的回油量。 而在蒸發(fā)器的取油管路上，可設置 一干燥過濾器防止蒸發(fā)器中可能存在的焊渣、 鐵銹隨回油進入壓縮機內部對壓縮 機造成損壞，另需設置視液鏡以

20、便觀察回油狀況。引射器回油的動力源不但可用壓縮機高壓排氣，而且可用冷凝器底部的高壓液態(tài) 制冷劑或一次油分底部的高壓潤滑油，甚至還可用吸氣作為引射動力源，具體接 管方式與圖4稍有不同，見圖5。文案大全實用標準文檔以吸氣為動力源的引射器回油示意圖它是利用蒸發(fā)器回氣主管中內置的一個類似噴嘴的漸縮漸擴管實現(xiàn)的。當高速的蒸發(fā)器回氣流經該漸縮漸擴管時，由于其流通截面積縮小，因而速度提升，此時 回氣部分靜壓轉化為動壓，靜壓降低，以致在喉部（漸縮漸擴管最窄處）產生一 個比蒸發(fā)器內部壓力更低的壓力，由于回油取自蒸發(fā)器筒體內部，此時便有足夠 的壓差將油-制冷劑混合物自蒸發(fā)器抽吸回來， 然后混合物經過喉部與一次流混 合后在漸擴管內減速，靜壓升高，至漸縮漸擴管出口時壓力升至蒸發(fā)壓力，因流動摩擦阻力和引射流體的影響，此混合流體的速度有所降低，但已足夠將管內的 混合物帶到回氣主管中，最后回到壓縮機。但如果回油完全是從蒸發(fā)器內引出， 回油中的液態(tài)制冷劑恐怕就更容易導致液壓縮了。 不過這種方法因避免了高壓制 冷劑的損失，因而可有效地提高冷水機組效率，也不失為一種比較