干式殼管式蒸發(fā)器為全部制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)的殼管式蒸發(fā)器,多為臥式,主要用于氟利昂制冷裝置。干式殼管式蒸發(fā)器與滿液式蒸發(fā)器(殼管式)結(jié)構(gòu)基本相同,但工作過程卻完全不同,工業(yè)海水冷凝器的制冷劑在冷卻管內(nèi)流動(dòng)蒸發(fā),載冷劑在管外流動(dòng)被冷卻。載冷劑由蒸發(fā)器前端的筒體下部進(jìn)入,經(jīng)折流板折流后,從另一端上部流出。制冷劑由前端蓋下部進(jìn)入,往返2~4個(gè)流程后由前端蓋上部流出。由于端蓋對制冷劑的流動(dòng)有折返作用,制冷劑在流動(dòng)蒸發(fā)過程中比容不斷增大,所以每個(gè)流程中的冷卻管數(shù)也依次增多。出于載冷劑被折流上下流動(dòng),而制冷劑則前后往返流動(dòng),所以液體載冷劑與冷卻管接觸良好,傳熱系數(shù)較大。這種海水冷凝器的制冷劑充填量很少,大約為管組容積的35~40%。制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)過程中全部變成氣體,為保持冷庫制冷機(jī)吸氣過熱度不變,制冷劑的供液量由膨脹閥自動(dòng)控制。
臥式殼管式蒸發(fā)器廣泛使用于閉式鹽水循環(huán)系統(tǒng)。海水冷凝器主要特點(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)溫度將會有定的影響。且當(dāng)鹽水濃度降低或鹽水泵因故停機(jī)時(shí),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(shí)需停止工作。干式氟利昂海水冷凝器主要區(qū)別在于:制冷劑在管內(nèi)流動(dòng),而載冷劑在管外流動(dòng)。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(gè)流程后從端蓋的上部引出,制冷劑在管內(nèi)隨著流動(dòng)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。
換熱器管有會結(jié)垢是因?yàn)?a href="/tag/%E6%B5%B7%E6%B0%B4%E5%86%B7%E5%87%9D%E5%99%A8" target="_blank">海水冷凝器大多是以水為載熱體的換熱系統(tǒng),由于某些鹽類在溫度升高時(shí)從水中結(jié)品析出,附著于換熱管表面,形成水垢。在冷卻水中加入聚磷酸鹽類緩沖劑,當(dāng)水的PH值較高時(shí),也可導(dǎo)致水垢析出。初期海水冷凝器形成的水垢比較松軟,但隨著垢層的生成,傳熱條件惡化,水垢中的結(jié)晶水逐漸失去,垢層即變硬,并牢固地附著于換熱管表面上。此外,如同水垢一樣,當(dāng)換熱器的工作條件適合溶液析出品體時(shí),換熱管表面上即可積附由物料結(jié)晶形成的垢層;當(dāng)流體所含的機(jī)械雜質(zhì)有機(jī)物較多、而流體的流速又較小時(shí),部分機(jī)械雜質(zhì)或有機(jī)物也會在換熱器內(nèi)沉積,形成疏松、多孔或膠狀污垢。
干式蒸發(fā)器的主要特點(diǎn)是:制冷劑在管內(nèi)完全蒸發(fā)并過熱成為過熱氣體,這有利于使用熱力膨脹閥自動(dòng)調(diào)節(jié)供液量。通常使用的制冷劑有R22、R134a、R407c、R4l0a等。因?yàn)橹评鋭┰?a href="/tag/%E6%B5%B7%E6%B0%B4%E5%86%B7%E5%87%9D%E5%99%A8" target="_blank">海水冷凝器內(nèi)蒸發(fā),只要工業(yè)海水冷凝器管內(nèi)流速超過4m/s,就可以把管內(nèi)的潤滑油帶回壓縮機(jī),回油方便。在設(shè)計(jì)當(dāng)中,殼程采用GB151或TEMA規(guī)定的E型結(jié)構(gòu)(折流板型式),折流板的缺口大小根據(jù)載冷劑的物理性質(zhì)與流量大小開15%~50%的缺口,通常情況下,折流板缺口的流速與載冷劑橫向掠過管束的流速大致相等,為了保證換熱效果,折流板與殼體內(nèi)壁的間隙、換熱管與折流板的間隙要小于或等于GB151或TEMA規(guī)定的小間隙,特別是在低溫情況下,這些間隙顯得尤為重要,由于在低溫情況下,載冷劑一般為高粘度流體,流速慢,熱阻相對增大,間隙泄漏更加明顯。
在蒸發(fā)生產(chǎn)中,二次蒸氣的產(chǎn)量較大,且含大量的潛熱,故應(yīng)將其回收加以利用,若將二次蒸氣通入另一蒸發(fā)器的加熱室,只要后者的操作壓強(qiáng)和溶液沸點(diǎn)低于原蒸發(fā)器中的操作壓強(qiáng)和沸點(diǎn),則通入的二次蒸氣仍能起到加熱作用,這種操作方式即為多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)中的每一個(gè)海水冷凝器稱為一效。凡通入加熱蒸汽的蒸發(fā)器稱為第一效,用第一效的二次蒸氣作為加熱劑的海水冷凝器稱為第二效,依此類推。采用多效蒸發(fā)器的目的是為了節(jié)省加熱蒸氣的消耗量。理論上,1kg加熱蒸氣大約可蒸發(fā)1kg水。但由于有熱損失,而且分離室中水的汽化潛熱要比加熱室中的冷凝潛熱為大,因此,實(shí)際上蒸發(fā)1kg水所需要的加熱蒸氣超過1kg。
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