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蒸發(fā)器的分類及應(yīng)用
根據(jù)被冷卻介質(zhì)的種類不同，蒸發(fā)器可分為兩大類：
(1)冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器。用于冷卻液體載冷劑——水、鹽水或乙二醇水溶液等。這類蒸發(fā)器常用的有臥式蒸發(fā)器、立管式蒸發(fā)器和螺旋管式蒸發(fā)器等。
(2)冷卻空氣的蒸發(fā)器。這類蒸發(fā)器有冷卻排管和冷風(fēng)機(jī)。
以下主要介紹空調(diào)系統(tǒng)中常用的冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器。
一、臥式蒸發(fā)器 臥式蒸發(fā)器又稱為臥式殼管式蒸發(fā)器。其與臥式殼管式冷凝器的結(jié)構(gòu)基本相似。按供液方式可分為殼管式蒸發(fā)器和干式蒸發(fā)器兩種。
1、臥式殼管式蒸發(fā)器 臥式殼管式蒸發(fā)器是滿液式蒸發(fā)器。即載冷劑以1～2m/s的速度在管內(nèi)流動，管外的管束間大部分充滿制冷劑體，二者通過管壁進(jìn)行充分的熱交換。吸熱蒸發(fā)的制冷劑蒸汽，經(jīng)蒸發(fā)器上部的液體分離器，進(jìn)入壓縮機(jī)。 為了保證制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行，這種蒸發(fā)器中制冷劑的充滿高度應(yīng)適中。液面過高可能使回氣中夾帶液體而造成壓縮機(jī)發(fā)生液擊；反之，液面過低會使得部分蒸發(fā)管露出液面而不起換熱作用，從而降低蒸發(fā)器的傳熱能力。因此，對于氨蒸發(fā)器其充滿高度一般為筒體直徑的70～80％，對于氟利昂蒸發(fā)器充滿高度一般為筒體直徑的55～65％。 臥式殼管式蒸發(fā)器廣泛使用于閉式鹽水循環(huán)系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，液體與傳熱表面接觸好，傳熱系數(shù)高。但是它需要充入大量制冷劑，液柱對蒸發(fā)溫度將會有一定的影響。且當(dāng)鹽水濃度降低或鹽水泵因故停機(jī)時，鹽水在管內(nèi)有被凍結(jié)的可能。若制冷劑為氟利昂，則氟利昂內(nèi)溶解的潤滑油很難返回壓縮機(jī)。此外清洗時需停止工作。
2、干式氟利昂蒸發(fā)器 這種蒸發(fā)器的外形和結(jié)構(gòu)與臥式殼管式蒸發(fā)器基本一樣，它們之間的主要區(qū)別在于：制冷劑在管內(nèi)流動，而載冷劑在管外流動。節(jié)流后的氟利昂液體從一側(cè)端蓋的下部進(jìn)入蒸發(fā)器，經(jīng)過幾個流程后從端蓋的上部引出，制冷劑在管內(nèi)隨著流動而不斷蒸發(fā)，所以壁面有一部分為蒸氣所占有，因此，它的傳熱效果不如滿液式。但是它無液柱對蒸發(fā)溫度的影響，且由于氟利昂流速較高(≥4m/s)，則回油較好。此外，由于管外充入的是大量的載冷劑，從而減緩了凍結(jié)的危險。 這種蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的充注量只需滿液式的1/2～l/3或更少，故稱之為“干式蒸發(fā)器”。為了提高載冷劑的流速并使其橫向沖刷管束，在殼體內(nèi)裝有多塊折流板，以提高傳熱效果。干式氟利昂蒸發(fā)器常用于冷卻淡水，水的流速一般為0.5～1.5m/s，銅管時一般取1.0m/s。
二、立管式和螺旋管式蒸發(fā)器 立管式和螺旋管式蒸發(fā)器的共同點(diǎn)是制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)，整個蒸發(fā)器管組沉浸在 盛滿載冷劑的箱體內(nèi)(或池、槽內(nèi))，為了保證載冷劑在箱內(nèi)以一定速度循環(huán)，箱內(nèi)焊有縱向隔板和裝有螺旋攪拌器。載冷劑流速一般為0.3～0.7m/s，以增強(qiáng)傳熱。 這兩種蒸發(fā)器只能用于開式循環(huán)系統(tǒng)，故載冷劑必須是非揮發(fā)性物質(zhì)，常用的是鹽水和水等。如用鹽水，蒸發(fā)器管子易被氧化，且鹽水易吸潮而使?jié)舛冉档?。這兩種蒸發(fā)器可以直接觀察載冷劑的流動情況，廣泛用于以氨為制冷劑的鹽水制冷系統(tǒng)。
1、立管式蒸發(fā)器 立管式蒸發(fā)器全部由無縫鋼管焊制而成。蒸發(fā)器的列管以組為單位，按照不同的容量要求，蒸發(fā)器可由若干組列管組合而成。每一組列管由兩個直徑較大的水平集管，上面的稱為蒸氣集管，下面稱為液體集管。和在集管上焊接兩頭彎曲的細(xì)立管及粗立管組成。 上、下水平集管的管徑一般為D108×4或D121×4，細(xì)立管的直徑一般為D57×3.5或D38×3，粗立管的直徑一般D76×4。上集管的一端接汽液分離器，分離回汽中夾帶的液滴。下集管的一端與集油器相連。來自貯液器的高壓、常溫液體制冷劑經(jīng)節(jié)流后從上集管中部的進(jìn)液管進(jìn)入蒸發(fā)器，進(jìn)液管位于粗立管中并往下伸至下集管。這樣就保證液體能較均勻地分配到各根立管中。由于細(xì)立管的相對換熱面積較粗立管大，所以在細(xì)立管內(nèi)液體先蒸發(fā)產(chǎn)生大量的蒸氣并引帶液體上升。汽液混合物進(jìn)入上集管后，其中大部分液體又經(jīng)粗立管返回下集管，形成了內(nèi)部循環(huán)。而夾帶的部分液滴的蒸汽進(jìn)入汽液分離器，分離出來的液體再次返回下集管，蒸汽被壓縮機(jī)吸走。蒸發(fā)器的潤滑油沉積在集油器中，以便定期放出。
2、螺旋管式蒸發(fā)器 螺旋管式蒸發(fā)器是對立管式蒸發(fā)器改進(jìn)后的一種變型。其總結(jié)構(gòu)與立管式相似。二者的不同是螺旋管式蒸發(fā)器在上、下集管之間焊接的是用兩排螺旋管取代了立管。在集管距離相等時，使傳熱面積增大，因此結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，且焊接頭較少，加工制造容易。 在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)又開發(fā)生產(chǎn)了雙頭螺旋管式蒸發(fā)器，它的螺旋管是由螺徑不同的內(nèi)外兩圈組合而成。這樣使得蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)更為緊湊。