翅片式蒸发器
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家用空调用铜管翅片式换热器制造工艺简介作者:毛锡韶来源:《商品与质量·消费视点》2013年第04期摘要:本文主要对家用空调用铜管翅片式换热器(包括蒸发器和冷凝器,俗称“两器”)的主要生产制造工艺进行简述,重点阐述关键工序的工艺、参数和控制方法等。
关键词:两器;工艺流程;重点关键工序;简介两器的主要生产流程主要包括弯制长U管→冲床→胀管→烘干→自动焊接→氦检六个主要工序。
以下对重点关键工序进行介绍。
二、重点关键工序介绍(三)自动焊接工序(关键工序)1.此工序的加工内容为采用自动焊接机,把小弯头焊接到两器的喇叭口上面2.关键控制点说明自动焊接过程的核心质量问题为防止焊漏,为了有效保证焊接质量,生产过程中需要从以下几个方面进行控制,简介如下:①小弯头和喇叭口的配合间隙根据钎焊原理,为了保证在焊接的过程中有良好的毛细管作用,理想的配合间隙一般推荐为0.05-0.1mm。
在生产过程中的主要控制点有喇叭口的内径尺寸、小弯头的跨度P值以及小弯头的管口圆度。
②清洁度主要为喇叭口和小弯头的清洁度。
要避免喇叭口在前工序受到润滑油、铝粉、手套上的毛线等的污染,小弯头清洁度采用套完环后再进行二次清洗的工艺实现。
③焊接参数A.助燃方式:根据采用助燃气体的不同,分空气助燃和氧气助燃两种方式,气体的气压(或流量)有比较大的区别;温度场方面,空气助燃火力比较猛烈,加热区域大,均匀性差,相反,氧气助燃火力比较柔和,加热区域小,均匀性较好。
(四)氦检工序(关键工序)(1)常用的氦检方法有:吸枪式检漏、喷氦式检漏和真空法检漏,目前普遍采用的是真空法检漏。
(2)基本过程:将两器工件充满氦气后,放到氦检机真空箱里面进行抽真空,若工件有泄漏,工件内的氦气将泄漏到真空箱中。
氦质谱仪通过测试口吸入真空箱内的气体,再将所有气体电离,利用各离子的电荷数和质量数的不同在同一个磁场的旋转半径是不同的原理,将氦离子导入收集极,再经放大极放大以获得氦气离子的“数量”,从而判断氦气量是否超标,最终判定工件是否有泄漏。
一、海尔风冷冰箱不化霜故障,相关解决方法介绍如果冰箱已正常使用一段时间后,出现不化霜情况,首先检测化霜回路,如未发现问题,则有可能与使用和偶然原因有关。
未找到确切原因,最好不要轻易更换配件。
如:将化霜感温探头移至结霜很厚的地方。
根据经验,冰箱质量可能的问题有:1)制冷剂不足、漏会造成蒸发器上的霜不能化。
2)化霜回路故障(恒温器、熔断器)。
3)化霜感温头位置不好、坏、阻值漂移会造成蒸发器上的霜不能化。
4)冷藏、冷冻感温头阻值飘移。
其使用可能的问题有:1)潮湿食物放入过多,造成蒸发器结霜过多,化霜能力有限而不化霜。
2)门未关严1天或更长,化霜能力有限而不化霜。
3)县城地区电压波动较大,低于192V压机难以启动或既使启动其制冷效果很差,也会引起化霜不完全。
特别强调:所有W/HC风冷冰箱,其配件必须使用防爆配件(有EX标志),万万不可用其它配件乱代替。
二、海尔冰箱不化霜是什么原因这是特殊故障,应该分别应对。
按照普通情况来分析:外壳发烫,说明压缩机效率高,内部循环正常,制冷效果最好。
但特殊故障时会有这样的现象:间冷式冰箱风扇或化霜电路故障(化霜加热管、保险丝、定时器、双金属开关坏了)。
间冷、直冷式冰箱外部散热差(未按要求留有散热空间或距离热源太近,不易散热)。
三、海尔冰箱怎样化霜?无霜冰箱化霜:霜冰箱,使用翅片式蒸发器,并将蒸发器隐蔽起来,通过风扇将冷风通过各个风道将冷风送入各个部位以达到降温目的。
无霜冰箱有机械和电子的化霜定时器,不管采用哪一种定时器、原理都是一样的;无霜冰箱在翅片式蒸发器下端安装有电加热管;电加热管和化霜定时器及双金属温控器及温度保险(温度超过设定值,温度保险熔断、切断电加热管电源)组成自动化霜系统。
当压缩机工作一段时间后(8-10小时左右)翅片蒸发器表面也会结霜,如不进行化霜,霜会越结越厚,到时会将翅片蒸发器结满而将风道堵死,致使冷风不能循环、制冷效果下降。
化霜定时器工作8-10小时候,自动切断压缩机电源,接通电加热管,加热管加热使翅片蒸发器所接的霜融化,当温度上升到一定温度后双金属温控器断开、切断了电加热管电源,化霜结束后。
蒸发器的设计计算蒸发器设计计算已知条件:工质为R22,制冷量为3kW,蒸发温度为7℃。
进口空气的干球温度为21℃,湿球温度为15.5℃,相对湿度为56.34%;出口空气的干球温度为13℃,湿球温度为11.1℃,相对湿度为80%。
当地大气压力为Pa。
1.蒸发器结构参数选择选择φ10mm×0.7mm紫铜管,厚度为0.2mm的铝套片作为翅片,肋片间距为2.5mm,管排方式采用正三角排列,垂直于气流方向的管间距为25mm,沿气流方向的管排数为4,迎面风速为3m/s。
2.计算几何参数翅片为平直套片,考虑套片后的管外径为10.4mm,沿气流方向的管间距为21.65mm,沿气流方向套片的长度为86.6mm。
设计结果为每米管长翅片表面积为0.3651m²/m。
每米管长翅片间管子表面积为0.03m²/m。
每米管长总外表面积为0.3951m²/m。
每米管长管内面积为0.027m²/m。
每米管长的外表面积为0.m²/m。
肋化系数为14.63.3.计算空气侧的干表面传热系数1)空气的物性空气的平均温度为17℃。
空气在下17℃时的物性参数为:密度为1.215kg/m³,比热容为1005kJ/(kg·K)。
2)空气侧传热系数根据空气侧传热系数的计算公式,计算得到空气侧的干表面传热系数为12.5W/(m²·K)。
根据给定的数据,蒸发器的尺寸为252.5mm×1mm×10.4mm。
空气在最窄截面处的流速为5.58m/s,干表面传热系数可以用小型制冷装置设计指导式(4-8)计算得到,计算结果为68.2W/m2·K。
在确定空气在蒸发器内的变化过程时,根据进出口温度和焓湿图,可以得到空气的进出口状态点1和点2的参数,连接这两个点并延长与饱和气线相交的点w的参数为hw25kJ/kg。
dw6.6g/kg。
tw8℃。
余热锅炉蒸发器翅片管更换施工方案一、运行现状我公司余热锅炉于**年**月投入运行,该锅炉蒸发器翅片管因长期运行风蚀磨损严重,运行至今蒸发器翅片管出现沙眼、破损、磨损严重等现象。
二、目的为了确保发电设备的稳定运行,降低锅炉爆管风险,计划对锅炉蒸发器翅片管(共324根)进行更换安装。
三、工具、辅材备件四、人员组织及时间安排1、时间安排:24小时/天,两班倒作业,晚班主要工作是打磨、倒角等辅助性工作。
计划10天。
2、施工节点安排序号日期作业项目1第1天准备工序,外包板拆除,保温棉拆除2第2天壳体前后割除,蒸发器内清灰,蒸发器拆除3第3天蒸发器拆除,准备更换翅片管的准备工作4第4-5天蒸发器拆除,新换翅片管的打磨5第6-9天蒸发器吊装,焊接6第10天水压试验、特检院验收,整体恢复五、施工方案1、停窑前搭设好脚手架,拆除壳体保温;2、停窑后等AQC锅炉完全冷却,关闭阀门,放清管内积水;3、拆除蒸发器前后护板及壳体面板,清理蒸发器翅片管焊缝处污垢灰尘,用氧、乙炔将管子原焊缝处割除,用倒角机或磨光机对管端进行倒角、打磨,使管子对接处坡口符合图纸及工艺要求;4、蒸发器翅片管焊接安装焊接前对翅片进行检验,如出现较深划痕等缺陷(超过标准规定),应予以修复后再进行使用;5、用角向磨光机清除翅片管端及联箱管孔周围20mm范围内油污及铁锈,将打磨好的蒸发器器翅片管用起重机吊起运送进入炉膛与联箱及翅片管之间进行装配,定位焊;6、所有管道焊接完成后,对所有焊缝进行检查,上水进行水压试验;7、水压试验合格后恢复壳体、保温等附件,工具、材料回收并清场。
六、技术要求1、焊接后根据GB/T16507《水管锅炉》对焊缝外观质量进行检验,对所焊对接焊缝按RT10%进行无损检测,如现场没条件进行无损检测,由相同焊接人员,相同材料,相同施工条件焊接相应试样,带至公司进行无损检测。
要求II级合格;2、水压试验时应有特种设备检测部门参加,水压试验按GB/T16507《水管锅炉》,实验室进水温度保持在20℃-70℃左右,温度过低易使锅炉外壁有露水,与发生渗水等不严密情况会混淆不清,增加检查困难,温度过高则易引起热化或过大的温差应力;3、水上满后,缓慢升高压力至0.4Mpa,即进行一次严密性检查;水压应缓慢上升,当水压上升到设计压力(0.92MPa)时,应暂停升压,检查有无漏水或异常现象。
管板式和吹胀式蒸发器的设计方法冰箱中常见的管板式和吹胀式蒸发器,可以看作是一种复杂的翅片式换热器,其肋化系数仍可定义为蒸发器外表面积与管内表面积之比。
一般电冰箱的管板式蒸发器,其肋化系数在3. 5~4,5之间,而吹胀式蒸发器的肋化系数在4.5~6.O 之同。
为了精确计算蒸发器外表面的自然对流换热和辐射换热,必须首先计算出外表面(翅片表面)的温度分布,而翅片表面的温度分布又与局部表面传热系数相耦台,因此,迄今为止尚无通用的计算方法,对特定几何结构和几何参数的蒸发器能用大规模数值计算的方法进行计算,这不仅计算工作量大,而且由于计算对象本身的复杂性,不得不引入许多简化假设,使计算精度受限。
因此这是一种正在发展的极有前途的设计方法。
对于工程设计,目前主要仍依赖经验数据,一般家用冰箱采用的管板式与吹胀式蒸发器其表面传热系数a o 在11~14W/(m 2.K)之间(未结霜状态)。
对于家用冰箱的管板式蒸发器和吹胀式蒸发器可以用下列方法估算所需传热面积。
传热面积A (单位为m 2)为:])100()100[(5.67)(4040T T t t k Q A a o a -+-=εR c Q Q Q +=0)(0t t kA Q a c -=])100()100[(5.67404T T A Q a R -=ε i i os o A a A a k +=η11 )(15210ηηA A A s += mhmh th )(f =η210A A A +=l d A 01π=hl A 22=式中:Q o —蒸发器所需的制冷量,单位为W ;Q c —通过对流换热的传热量,单位为W ;Q R —通过辐射换热的传热量,单位为W ;k —传热系数,单位为W/(m 2.K),管板式蒸发器一般在8~11.7W /(m 2.K); a o —空气侧表面传热系数,一般取11.6W /(m 2.K);a i —管内制冷剂侧表面传热系数,单位为W /(m 2.K);ηs —表面效率;ηf —翅片效率;A 1—管表面积(一次表面),单位为m 2;A 2—翅片表面积(二次表面),单位为m 2;h —单脊翅片的翅片高度,单位为n ;m —翅片参数,f f a m δλ02=λf -翅片热导率,单位为W /(m.K);δf —翅片厚度,单位为m ;l —翅片沿管轴线方向的长度,单位为m ;t a —冷冻室温度,单位为℃;t 0—蒸发温度,单位为℃;ε—霜层表面黑度,一般可取ε=0.96;T a 、T 0—以热力学温度表示的冷冻室温度和蒸发温度,单位为K 。
制冷设备蒸发器的工作原理
制冷设备蒸发器的工作原理是通过蒸发冷却的过程实现制冷效果。
其基本原理如下:
1. 制冷剂进入蒸发器:制冷剂从压缩机出口进入蒸发器,此时处于高压高温状态。
2. 进行蒸发:制冷剂进入蒸发器后,与外部的空气接触。
在蒸发器内部,存在着一组管道或翅片结构,这些结构提高了接触面积并加速了热量的传输。
由于蒸发器内部的压力较低,制冷剂从液态转变为气态,同时吸收大量的热量。
3. 热量吸收:在制冷剂蒸发的过程中,大量的热量被吸收到制冷剂中。
这个过程导致蒸发器的温度降低。
4. 完成制冷:经过蒸发器后,制冷剂成为低压、低温状态的气体。
然后再次返回压缩机,进行下一轮的压缩循环。
通过这个循环,制冷剂不断在压缩机和蒸发器之间循环,并通过蒸发器中的蒸发过程来吸收热量,从而实现冷却的效果。
蒸发器的工作原理主要基于热力学的原理,通过改变制冷剂的压力和温度来实现制冷效果。
制冷剂系统翅片式换热器设计及计算制冷剂系统的换热器的传热系数可以通过一系列实验关联式计算而得,这是因为在这类换热器中存在气液两相共存的换热过程,所以比较复杂,现在多用实验关联式进行计算。
之前的传热研究多对于之前常用的制冷剂,如R12,R22,R717,R134a等,而对于R404A和R410A的,现在还比较少。
按照传热过程,换热器传热量的计算公式为:Q=KoFΔtm (W)Q—单位传热量,WKo—传热系数,W/(m2.C)F—传热面积,m2Δtm—对数平均温差,CΔtmax—冷热流体间温差最大值,对于蒸发器,是入口空气温度—蒸发温度,对于冷凝器,是冷凝温度—入口空气温度。
Δtmin—冷热流体间温差最小值,对于蒸发器,是出口空气温度—蒸发温度,对于冷凝器,是冷凝温度—出口空气温度。
传热系数K值的计算公式为:K=1/(1/α1+δ/λ+1/α2)但换热器中用的都是圆管,而且现在都会带有肋片(无论是翅片式还是壳管式),换热器表面会有污垢,引入污垢系数,对于蒸发器还有析湿系数,在设计计算时,一般以换热器外表面为基准计算传热,所以对于翅片式蒸发器表述为:Kof--以外表面为计算基准的传热系数,W/(m2.C)αi—管内侧换热系数,W/(m2.C)γi—管内侧污垢系数,m2.C/kWδ,δu—管壁厚度,霜层或水膜厚度,mλ,λu—铜管,霜或水导热率,W/m.Cξ,ξτ—析湿系数,考虑霜或水膜使空气阻力增加系数,0.8-0.9(空调用亲水铝泊时可取1)αof—管外侧换热系数,W/(m2.C)Fof—外表面积,m2Fi—内表面积,m2Fr—铜管外表面积,m2Ff—肋片表面积,m2ηf—肋片效率,公式分析:从收集的数据(见后表)及计算的结果来看,空调工况的光滑铜管内侧换热系数在2000-4000 W/(m2.C)(R22取前段,R134a取后段,实验结果表明,R134a的换热性能比R22高)之间。
因为现在蒸发器多使用内螺纹管,因此还需乘以一个增强因子1.6-1.9。
翅片式换热器结构特点概述说明以及解释1. 引言1.1 概述翅片式换热器是一种广泛应用于工业、航空航天和汽车行业的换热设备。
它通过利用翅片的大面积来增加热交换效果,实现了高效传热。
其结构紧凑、体积小、重量轻的特点使得它在许多领域中成为首选的换热器类型。
1.2 文章结构本文主要围绕翅片式换热器的结构特点展开阐述,目录分为五个部分。
除引言外,第二部分将介绍翅片式换热器的定义与原理,以及其主要组成部分和工作原理。
第三部分将详细介绍该类型换热器的优势和特点,包括高效传热能力、压力损失小以及结构紧凑等方面。
第四部分将通过实际案例来探讨该类型换热器在工业、航空航天和汽车行业中的应用领域。
最后,在结论部分将对全文进行总结,并展望未来该领域的发展方向或提出相关建议。
1.3 目的本文的目的是全面概述和解释翅片式换热器的结构特点以及其在不同领域中的应用案例。
通过深入了解该类型换热器的工作原理和优势,读者将能够更好地了解并选择合适的换热设备。
此外,本文还致力于提供对未来发展趋势的展望,以帮助读者把握该领域的发展方向。
2. 翅片式换热器结构特点:2.1 翅片式换热器的定义与原理:翅片式换热器是一种常见的紧凑型换热器,通过将许多薄翅片堆叠在一起形成的结构来增加传热面积。
其工作原理基于将流体通过散热片进行对流传热,通过散热片间隙之间的流动路径,实现了高效率的换热过程。
2.2 翅片式换热器的主要组成部分:(1)壳体:壳体是一个容纳内部组件并为流体提供流动通道的外部固定结构。
(2)平板:平板是位于壳体内部、用于支撑和连接散热片的平面元件。
(3)散热片:散热片是由金属材料制成的薄板,其表面具有大量纵横交错排列的细小褶皱或齿条,并负责传递和散发余温。
(4)进出口管道:进出口管道用于引导工作介质进入和离开换热器。
(5)夹层背板:夹层背板连接着相邻的散热片,形成夹层,使热量在片之间循环传递。
2.3 翅片式换热器的工作原理:当介质通过进出口管道流入换热器后,首先被引导到散热片之间的空隙中。
风冷式蒸发器换热计算一、设计计算流程图二、 设计计算(以HLR45S 为例)1、已知参数换热参数:冷凝负荷:Q e =31000W 蒸发温度:t k =-1℃回风干球温度:t a1=7℃,湿球温度t s1=6℃ 送风干球温度:t a1=4℃,湿球温度t s1=3.6℃ 工质质量流速:g =140 kg/(m 2*s) 冷凝器结构参数:铜管排列方式:正三角形叉排 翅片型式:开窗片,亲水膜 铜管型式:光管铜管竖直方向间距:S 1=25.4mm 铜管水平方向间距:S 2=22mm 紫铜光管外径:d 0=9.52mm 铜管厚度:δt =0.35mm 翅片厚度:δf =0.115mm 翅片间距:S f =1.8mm 冷凝器尺寸参数排数:N C =3排 每排管数:N B =52排2、计算过程1)冷凝器的几何参数计算翅片管外径:f b d d δ20+== 9.75 mm 铜管内径:t i d d δ-=0=8.82 mm 当量直径:)()(2))((4411f f b f f b eq S d S S d S U Ad δδ-+---===3.04 mm单位长度翅片面积:322110/)4(2-⨯-=f b f S d S S f π=0.537 m 2/m单位长度翅片间管外表面积:310/)(-⨯-=f f f b b s S d f δπ=0.0286 m 2/m 单位长度翅片管总面积:b f t f f f +==0.56666 m 2/m 翅片管肋化系数:it i t d ff f πβ===20.46 2)确定空气在蒸发器内的状态变化过程:进风点:h1=20.74kJ/kg ,d1=5.5g/kg 出风点:h2=16.01kJ/kg ,d2=4.8g/kg在湿空气焓湿图上连接状态点1和2,并延长与饱和空气线相交于饱和点4,如图:饱和点:h4=11.65kJ/kg ,d4=4.2g/kg ,t4=1.2℃ 在蒸发器中空气的平均焓:)42ln(2143h h h h h h --+==18.09 kJ/kgd3=5.1g/kg ,t3=5.3℃ 析湿系数:434346.21t t d d --+=ξ=1.5493) 空气侧换热系数迎面风速假定:f w =2.1 m/s最窄截面处风速:))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ=3.64m/s 蒸发器空气入口干球温度为:t a1=7℃ 蒸发器空气出口干球温度为:t a2=4℃确定空气物性的温度为:2/)(21a a m t t t +==5.5℃ 在t m =5.5℃下,空气热物性:v f =13.75×10-6m 2/s ,λf =0.02477W/mK ,ρf =1.268kg/m 3,C Pa =1.005kJ/(kg*℃) 空气侧的雷诺数:f eq f v d w /Re max = =805.73由《制冷原理与设备》中公式(7-36),空气侧换热系数meq eq nf f O d d C ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=γλαRe '=47.98 W/m 2K 其中:362)(103)(000425.0)(02315.0518.0eqeqeqd d d A γγγ-⨯-+-==0.1852⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-=1000Re 24.036.1f A C =0.216 eq d n γ0066.045.0+==0.59311000Re 08.028.0f m +-==-0.2155铜管差排的修正系数为1.1,开窗片的修正系数为1.3,则空气侧换热系数为:(开窗片、波纹片的修正系数有待实验验证)'oo αα=×1.1×1.3=68.62 W/m 2K 对于叉排翅片管簇:fd s 1=ρ=25.4/9.75=2.6051 3.027.121'-=l l ρρ=2.7681 式中:21,l l 为正六边形对比距离,21l l =翅片当量高度:)'ln 35.01)(1'(5.0'ρρ+-=f d h =0.01169 mδλαa om 2==75.4 m -1翅片效率:')'(mh mh tgh f =η =0.802 表面效率:)1(1f tf s f f ηη--==0.812空气侧当量换热系数为:s o f ηξαα==85.81 W/m 2K 4)冷媒侧换热系数设R22进入蒸发器的干度x 1=0.16,出口蒸发器时x 2=1.0,则R22的总流量为:)(12x x r Q G er -== 0.17901 kg/sR22的总流通截面:gG A r==12.7866×10-4 每根管子的有效流通截面:42i i d A π==6.1067×10-5蒸发器的分路数:iA AZ ==20.9 取Z =21 每一分路的R22流量:ZG G rd ==0.008524 kg/s R22在管内蒸发时换热系数可按下式计算:343.02.02.0i 6.0g 7.2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=cr c ii P P d q α=8.3766q i 0.6(如果是内螺纹管,换热系数则需乘以系数1.2)由于R22与润滑油能相互溶解,可忽略管内侧污垢。
翅⽚式冷凝器的技术特点
翅⽚式冷凝器材料特点:
1、翅⽚类型:波纹⽚和平⽚
2、铜管:采⽤⾼纯度⽆缝紫铜管,寿命长,不易破裂腐蚀
3、盘管外框端板采⽤优质镀锌板,强度⾼,耐腐蚀,装配组合容易
翅⽚式冷凝器结构特点:
1、独特的交叉管⽅式可保证整个盘管迎风⾯积分液均匀
2、翅⽚与铜管经机械涨管或超⾼压液压涨管,确保接触紧密,发挥最佳换热效果
3、套⽚间距选择性⼤,减少了低温系统盘管积霜的影响
4、盘管内回路依据设计流速需要,采⽤单、双回流系统,⽔阻⼩,热交换性能好
5、冷媒盘管经⾼温加热真空⼲燥作业,确保腔内⽆杂质⽔份存在
翅⽚式冷凝器结构参数:
铜管直径:(Φ9.52mm和Φ15.88mm)孔距:(25mm和38mm)排距:(21.65mm和33mm)翅⽚规格:采⽤铝翅⽚⽚距:(2mm-3mm间可调)另可加⼯⽣产不锈钢冷凝器,不锈钢蒸发器!
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蒸发器主要构成部件
蒸发器是一种用于将液体转变为气体的设备,常见于空调、冰
箱等设备中。
蒸发器的主要构成部件包括:
1. 冷凝管/蒸发管,这是蒸发器中最重要的部件之一,它是一
个细长的管道,通常由铜或铝制成。
在蒸发器中,冷凝管用来传递
制冷剂,使其在管内蒸发或凝结,从而吸收或释放热量。
2. 散热片/换热器,散热片是蒸发器中用来增大表面积以加快
热量传递的部件。
它通常由铝制成,具有许多细小的凹槽或翅片,
这样可以增加与周围空气的接触面积,提高散热效果。
3. 冷媒,蒸发器中的冷媒是起着至关重要的作用,它是用来吸
收热量并在管内蒸发的物质。
常见的冷媒包括氨、氟利昂等。
4. 管道和阀门,蒸发器中还包括一系列管道和阀门,用来控制
冷媒的流动和压力,确保蒸发器的正常运行。
5. 其他辅助部件,如压缩机、蒸发风扇等,这些部件虽然不直
接构成蒸发器的核心,但却是确保蒸发器正常运行的重要组成部分。
总的来说,蒸发器的构成部件主要包括冷凝管、散热片、冷媒、管道和阀门等,它们共同协作,完成液体向气体的转变过程,从而
实现制冷或者除湿的功能。
翅片式蒸发器蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件,低温的冷凝“液”体通过蒸发器,与外界的空气进行热交换,“气”化吸热,达到制冷的效果。
中央循环管式蒸发器蒸发器evaporator & vaporizer蒸发器分为循环型和膜式两大类。
主要由加热室和蒸发室两部分组成。
加热室向液体提供蒸发所需要的热量,促使液体沸腾汽化;蒸发室使气液两相完全分离。
加热室中产生的蒸气带有大量液沫,到了较大空间的蒸发室后,这些液体借自身凝聚或除沫器等的作用得以与蒸气分离。
通常除沫器设在蒸发室的顶部。
蒸发器按操作压力分常压、加压和减压3种。
按溶液在蒸发器中的运动状况分有:①循环型。
沸腾溶液在加热室中多次通过加热表面,如中央循环管式、悬筐式、外热式、列文式和强制循环式等。
②单程型。
沸腾溶液在加热室中一次通过加热表面,不作循环流动,即行排出浓缩液,如升膜式、降膜式、搅拌薄膜式和离心薄膜式等。
③直接接触型。
加热介质与溶液直接接触传热,如浸没燃烧式蒸发器。
蒸发装置在操作过程中,要消耗大量加热蒸汽,为节省加热蒸汽,可采用多效蒸发装置和蒸汽再压缩蒸发器。
蒸发器广泛用于化工、轻工等部门。
医学中蒸发器vaporizer挥发性吸入麻醉药在室温下均呈液态。
蒸发器能有效地将挥发性麻醉药液蒸发为气体,并能精确地调节麻醉药蒸气输出的浓度。
麻醉药的蒸发需要热量,蒸发器周围的温度是决定挥发性麻醉药蒸发速度的主要因素。
当代的麻醉机广泛采用了温度一流量补偿型蒸发器,即在温度或新鲜气流量发生变化时,能通过自动补偿机制来保持挥发性吸入麻醉药蒸发速度恒定,从而保证吸入麻醉药离开蒸发器的输出浓度稳定。
由于不同挥发性吸入麻醉药的沸点和饱和蒸气压等物理特性不同,因此,蒸发器具有药物专用性,如恩氟烷蒸发器、异氟烷蒸发器等,相互不能通用。
现代麻醉机的蒸发器多放置在麻醉呼吸环路之外,有单独的氧气气流与之连接,蒸发出的吸入麻醉药蒸气与主气流混合后再供病人吸入。
工业应用蒸发就是用加热的方法,将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况,使部分溶剂汽化并被移除,从而提高溶剂中溶质浓度的单元操作。
工业生产中应用蒸发操作有以下几种场合:1.浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理(如冷却结晶)制取固体产品,例如电解烧碱液的浓缩,食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等2.同时浓缩溶液和回收溶剂,例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯,中药生产中酒精浸出液的蒸发等3.为了获得纯净的溶剂,例如海水淡化等。
总之,在化学工业、食品工业、制药等工业中,蒸发操作被广泛应用。
升膜式蒸发器产品特点蒸发器1、蒸发器内径为φ200mm、高度约为100 mm的金属圆盆。
2、蒸发器为金属圆形结构、内壁应圆滑,蒸发器刃口不得有毛刺或碰伤等缺陷。
3、所有与水接触的部位应光滑,其相互配合或连接部焊缝应严密、牢固、不得有渗漏水现象。
4、蒸发器各零、部件的装配应正确,不得有松脱、变形及其它影响使用的缺陷。
5、蒸发器各零、部件所敷保护层应牢固、均匀、光洁,不得有脱层、锈蚀等缺陷。
6、蒸发器与安装框架应安装方便,并能使蒸发器在正常使用中不会因风力影响而脱开。
7、附件:带刻度量杯一只、储水器一个、安装框架一个、金属丝网罩一个(防鸟饮水,用户可自选)。
分类1.按蒸发方式分:自然蒸发:即溶液在低于沸点温度下蒸发,如海水晒盐,这种情况下,因溶剂仅在溶液表面汽化,溶剂汽化速率低。
沸腾蒸发:将溶液加热至沸点,使之在沸腾状态下蒸发。
工业上的蒸发操作基本上皆是此类。
2.按加热方式分:直接热源加热它是将燃料与空气混合,使其燃烧产生的高温火焰和烟气经喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中来加热溶液、使溶剂汽化的蒸发过程。
间接热源加热容器间壁传给被蒸发的溶液。
即在间壁式换热器中进行的传热过程。
3.按操作压力分:可分为常压、加压和减压(真空)蒸发操作。
很显然,对于热敏性物料,如抗生素溶液、果汁等应在减压下进行。
而高粘度物料就应采用加压高温热源加热(如导热油、熔盐等)进行蒸发4.按效数分:可分为单效与多效蒸发。
若蒸发产生的二次蒸汽直接冷凝不再利用,称为单效蒸发。
若将二次蒸汽作为下一效加热蒸汽,并将多个蒸发器串联,此蒸发过程即为多效蒸发。
特点常用的间壁传热式蒸发器,按溶液在蒸发器中停留的情况,大致可分为循环型和单程型两大类。
一、循环性蒸发器这一类型的蒸发器,溶液都在蒸发器中作循环流动。
由于引起循环的原因不同,又可分为自然循环和强制循环两类。
1.中央循环管式蒸发器这种蒸发器又称作标准式蒸发器。
它的加热室由垂直管束组成,中间有一根直径很大的中央循环管,其余管径较小的加热管称为沸腾管。
由于中央循环管较大,其单位体积溶液占有的传热面,比沸腾管内单位溶液所占有的要小,即中央循环管和其它加热管内溶液受热程度不同,从而沸腾管内的汽液混合物的密度要比中央循环管中溶液的密度小,加之上升蒸汽的向上的抽吸作用,会使蒸发器中的溶液形成由中央循环管下降、由沸腾管上升的循环流动。
这种循环,主要是由溶液的密度差引起,故称为自然循环。
这种作用有利于蒸发器内的传热效果的提高。
为了使溶液有良好的循环,中央循环管的截面积一般为其它加热管总截面积的40~100%;加热管高度一般为1~2m;加热管直径在25~75mm之间。
这种蒸发器由于结构紧凑、制造方便、传热较好及操作可靠等优点,应用十分广泛。
但是由于结构上的限制,循环速度不大。
加上溶液在加热室中不断循环,使其浓度始终接近完成液的浓度,因而溶液的沸点高,有效温度差就减小。
这是循环式蒸发器的共同缺点。
此外,设备的清洗和维修也不够方便,所以这种蒸发器难以完全满足生产的要求。
2.悬筐式蒸发器为了克服循环式蒸发器中蒸发液易结晶、易结垢且不易清洗等缺点,对标准式蒸发器结构进行了更合理的改进,这就是悬筐式蒸发器。
加热室4象个篮筐,悬挂在蒸发器壳体的下部,并且以加热室外壁与蒸发器内壁之间的环形孔道代替中央循环管。
溶液沿加热管中央上升,而后循着悬筐式加热室外壁与蒸发器内壁间的环隙向下流动而构成循环。
由于环隙面积约为加热管总截面积的100至150%,故溶液循环速度比标准式蒸发器为大,可达1.5m/s。
此外,这种蒸发器的加热室可由顶部取出进行检修或更换,而且热损失也较小。
它的主要缺点是结构复杂,单位传热面积的金属消耗较多。
3.列文式蒸发器上述的自然循环蒸发器,其循环速度不够大,一般均在1.5m/s 以下。
为使蒸发器更适用于蒸发粘度较大、易结晶或结垢严重的溶液,并提高溶液循环速度以延长操作周期和减少清洗次数。
其结构特点是在加热室上增设沸腾室。
加热室中的溶液因受到沸腾室液柱附加的静压力的作用而并不在加热管内沸腾,直到上升至沸腾室内当其所受压力降低后才能开始沸腾,因而溶液的沸腾汽化由加热室移到了没有传热面的沸腾室,从而避免了结晶或污垢在加热管内的形成。
另外,这种蒸发器的循环管的截面积约为加热管的总截面积的2~3倍,溶液循环速度可达2.5至3 m/s以上,故总传热系数亦较大。
这种蒸发器的主要缺点是液柱静压头效应引起的温度差损失(意义详见6.3.1)较大,为了保持一定的有效温度差要求加热蒸汽有较高的压力。
此外,设备庞大,消耗的材料多,需要高大的厂房等。
除了上述自然循环蒸发器外,在蒸发粘度大、易结晶和结垢的物料时,还采用强制循环蒸发器。
在这种蒸发器中,溶液的循环主要依靠外加的动力,用泵迫使它沿一定方向流动而产生循环。
循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制,一般在2.5m/s以上。
强制循环蒸发器的传热系数也比一般自然循环的大。
但它的明显缺点是能量消耗大,每平方米加热面积约需0.4~0.8kW。
二、单程型蒸发器这一大类蒸发器的主要特点是:溶液在蒸发器中只通过加热室一次,不作循环流动即成为浓缩液排出。
溶液通过加热室时,在管壁上呈膜状流动,故习惯上又称为液膜式蒸发器。
根据物料在蒸发器中流向的不同,单程型蒸发器又分以下几种。
1.升膜式蒸发器其加热室由许多竖直长管组成。
常用的加热管直径为25~50mm,管长和管径之比约为100~150。
料液经预热后由蒸发器底部引入,在加热管内受热沸腾并迅速汽化,生成的蒸汽在加热管内高速上升,一般常压下操作时适宜的出口汽速为20~50m/s,减压下操作时汽速可达100至160m/s或更大些。
溶液则被上升的蒸汽所带动,沿管壁成膜状上升并继续蒸发,汽、液混合物在分离器2内分离,完成液由分离器底部排出,二次蒸汽则在顶部导出。
须注意的是,如果从料液中蒸发的水量不多,就难以达到上述要求的汽速,即升膜式蒸发器不适用于较浓溶液的蒸发;它对粘度很大,易结晶或易结垢的物料也不适用。
2.降膜式蒸发器降膜式蒸发器和升膜式蒸发器的区别在于,料液是从蒸发器的顶部加入,在重力作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中蒸发增浓,在其底部得到浓缩液。
由于成膜机理不同于升膜式蒸发器,故降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大(例如在0.05~0.45Ns/m2范围内)、热敏性的物料。
但因液膜在管内分布不易均匀,传热系数比升膜式蒸发器的较小,仍不适用易结晶或易结垢的物料。
由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动,因而对流传热系数大为提高,使得溶液能在加热室中一次通过不再循环就达到要求的浓度,因此比循环型蒸发器具有更大的优点。
溶液不循环带来好处有:(1)溶液在蒸发器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料的蒸发;(2)整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度,因而这种蒸发器的有效温差较大。
其主要缺点是:对进料负荷的波动相当敏感,当设计或操作不适当时不易成膜,此时,对流传热系数将明显下降。
3.刮板式蒸发器蒸发器外壳内带有加热蒸汽夹套,其内装有可旋转的叶片即刮板。
刮板有固定式和转子式两种,前者与壳体内壁的间隙为0.5~1.5mm,后者与器壁的间隙随转子的转数而变。
料液由蒸发器上部沿切线方向加入(亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的)。
由于重力、离心力和旋转刮板刮带作用,溶液在器内壁形成下旋的薄膜,并在此过程中被蒸发浓缩,完成液在底部排出。
这种蒸发器是一种利用外加动力成膜的单程型蒸发器,其突出优点是对物料的适应性很强,且停留时间短,一般为数秒或几十秒,故可适应于高粘度(如栲胶、蜂蜜等)和易结晶、结垢、热敏性的物料。
但其结构复杂,动力消耗大,每平方米传热面约需1.5~3kW。
此外,其处理量很小且制造安装要求高。
三、直接接触传热的蒸发器实际生产中,有时还应用直接接触传热的蒸发器。
它是将燃料(通常为煤气和油)与空气混合后,在浸于溶液中的燃烧室内燃烧,产生的高温火焰和烟气经燃烧室下部的喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中。
高温气体和溶液直接接触,同时进行传热使水分蒸发汽化,产生的水汽和废烟气一起由蒸发器顶部排出。
其燃烧室在溶液中的浸没深度一般为0.2~0.6m,出燃烧室的气体温度可达1000℃以上。