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(guò)程卻完全不同,工業(yè)蒸發(fā)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(duì)制冷劑的流動(dòng)有折返作用,制冷劑在流動(dòng)蒸發(fā)過(guò)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。這種蒸發(fā)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(guò)程中全部變成氣體,為保持冷庫(kù)制冷機(jī)吸氣過(guò)熱度不變,制冷劑的供液量由膨脹閥自動(dòng)控制。
干式蒸發(fā)器的制冷劑在管內(nèi)流動(dòng),水在管簇外流動(dòng)。制冷劑流動(dòng)通常有幾個(gè)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(cè)換熱,在工業(yè)蒸發(fā)器內(nèi)傳熱管的外側(cè)設(shè)有若干個(gè)折流板,使水多次橫掠管簇流動(dòng)干式蒸發(fā)器的優(yōu)點(diǎn):(1)潤(rùn)滑油隨制冷劑進(jìn)入壓縮機(jī),一般不存在積油問(wèn)題;(2)充灌的制冷劑少,一般只有滿液式的1/3左右;(3)蒸發(fā)溫度t0在0℃附近時(shí),水不會(huì)凍結(jié)。使用這種工業(yè)蒸發(fā)器必須注意:(1)制冷劑有多個(gè)流程,在端蓋轉(zhuǎn)彎處如處理不好會(huì)產(chǎn)生積液,從而使進(jìn)入下一個(gè)流程的液體分配不均勻,影響傳熱效果;(2)水側(cè)存在泄漏問(wèn)題,由于折流板外緣與殼體間一般有1~3mm間隙,與傳熱管之間有2mm左右的間隙,因而會(huì)引起水的泄漏。實(shí)踐證明,水的泄漏會(huì)引起水側(cè)換熱系數(shù)降低20%~30%。
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。按供液方式可講蒸發(fā)器分為殼管式蒸發(fā)器和干式蒸發(fā)器兩種。臥式殼管式蒸發(fā)器是滿液式蒸發(fā)器。即蒸發(fā)器載冷劑以1~ms的速度在管內(nèi)流動(dòng),管外的管束間大部分充滿制冷劑體,二者通過(guò)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(guò)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(guò)低會(huì)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(duì)于氨蒸發(fā)器其充滿高度一般為筒體直徑的70~80%,對(duì)于氟利昂蒸發(fā)器充滿高度一般為筒體直徑的55~65%。
換熱器溫度控制過(guò)程有如下特點(diǎn):蒸發(fā)器溫度控制系統(tǒng)是由溫度變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器和被控對(duì)象組成的閉合回路。被調(diào)參數(shù)經(jīng)檢測(cè)元件測(cè)量并由溫度變送器轉(zhuǎn)換處理獲得測(cè)量信號(hào),測(cè)量值與給定值的差值送入調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理后輸出控制作用。蒸發(fā)器溫度控制系統(tǒng)的工藝流程如下:冷流體和熱流體分別通過(guò)換熱器的殼程和管程,通過(guò)熱傳導(dǎo),從而使冷流體的出口溫度升高。冷流體通過(guò)循環(huán)泵流經(jīng)換熱器的殼程,出口溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。熱流體通過(guò)多級(jí)泵流經(jīng)換熱器的管程,與冷流體熱交換后流回蓄水池,循環(huán)使用。從控制任務(wù)要求可知,換熱器溫度控制系統(tǒng)是單點(diǎn)、恒值控制。且題目要求用單回路控制系統(tǒng),控制范圍和控制精度要求一般,功能上無(wú)特殊要求,采用廣泛使用的PID控制。
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