应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。从这个角度来说,冷水机蒸发器顺流式就优于逆流式,因为顺流式进出口端的温度比较平均不像逆流式那样,热、冷流体的高温段都集中在一端,低温部分集中于另一端,易于因两端收缩不同而产生热应力。 流量小而粘度大(331.510~2.510Pas)的流体一般以壳程为宜,因在壳程Re>100即可达到湍流。但这不是的,如流动阻力损失允许,将这类流体通入冷水机蒸发器管内并采用多管程结构,亦可得到较高的表面传热系数。对于有的介质或气体介质,必使其不泄露,应特别注意其密封,密封不仅要可靠而且还要求方便和简单。应尽量避免采用,以降低其成本。以上这些原则有的是相互矛盾的,所以在具体设计时应综合考虑,决定哪一种流体走管程,哪一种流体走壳程。
干式壳管式蒸发器为全部制冷剂在管内蒸发的壳管式蒸发器,多为卧式,主要用于氟利昂制冷装置。干式壳管式蒸发器与满液式蒸发器(壳管式)结构基本相同,但工作过程却完全不同,专业冷水机蒸发器的制冷剂在冷却管内流动蒸发,载冷剂在管外流动被冷却。载冷剂由蒸发器前端的筒体下部进入,经折流板折流后,从另一端上部流出。制冷剂由前端盖下部进入,往返2~4个流程后由前端盖上部流出。由于端盖对制冷剂的流动有折返作用,制冷剂在流动蒸发过程中比容不断增大,所以每个流程中的冷却管数也依次增多。出于载冷剂被折流上下流动,而制冷剂则前后往返流动,所以液体载冷剂与冷却管接触良好,传热系数较大。这种冷水机蒸发器的制冷剂充填量很少,大约为管组容积的35~40%。制冷剂在管内流动过程中全部变成气体,为保持冷库制冷机吸气过热度不变,制冷剂的供液量由膨胀阀自动控制。
关于专业冷水机蒸发器的优势:1.相较于传统蒸发技术,热泵蒸发技术在能耗上可以节约90%以上;2.其唯一的热源为电。无需任何蒸汽供热或者作为辅助热源,因而大大节省设备的配套设施的投资及消耗;3.由于热泵其自身可以同时输出冷媒对物料产生的蒸汽进行冷凝,所以无需任何外部的冷却水供应,因而大大节省设备的配套设施及冷却水和电的消耗;4.模块化设计。设备结构更加紧凑,占地面积小,组装运行快速方便;5.超低温蒸发。真空度达45mbar,蒸发温度最低可达32℃。更加适合热敏性物料。对于腐蚀性物料对冷水机蒸发器的腐蚀程度降到最低,延长设备的寿命;6.全自动化控制及运行。7.相较于MVR蒸发器,其操作简单,控制点少,自动化程度更高,故障率低,运行稳定,维修及保养成本极低。
干式壳管式蒸发器的优点:(1)充液量少,为管内容积的40%左右;(2)受制冷剂液体静压力的影响较少;(3)排油方便(4)载冷剂结冰不会胀裂管子;(5)制冷剂液面容易控制;(6)结构紧凑。冷水机蒸发器缺点:制冷剂在冷水机蒸发器换热管束内供液不易均匀;弓形折流板制造与装配比较麻烦;载冷剂在折流板孔和换热管间、折流板外周与筒体间容易产生泄漏旁流,从而降低传热效果。 板式换热器具有如下特点:1)体积小,结构紧凑,比同样传热面积的壳管式换热器体积小60%;2)总传热系数高,约为2000~3000W/(m2K);3)流速小,流动阻力损失小;4)能适应流体间的小温差传热,可降低冷凝温度,提高制冷压缩机性能;5)制冷剂充注量少;(6)质量轻,热损失小。
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