干式和满液式蒸发器的区别
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满液式蒸发器与干式蒸发器的区别潘丽君【摘要】随着国家对节能产品的提倡,满液式机组也越来越受到欢迎.满液式机组与普通冷水机组的区别就在于蒸发器采用了满液式蒸发器,而普通冷水机组采用干式蒸发器.满液式蒸发器与干式蒸发器二者的明显区别在于制冷剂流程的不同,满液式蒸发器制冷剂走壳程,制冷剂从壳体下部进入,在传热管外流动并受热沸腾,蒸汽从壳体上部排出.干式蒸发器中制冷剂走管程,即制冷剂从端盖下部进入传热管束,在管内流动受热蒸发,蒸汽从端盖上部排出.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2011(030)003【总页数】4页(P80-83)【关键词】满液式蒸发器;干式蒸发器;传热;节能;回油【作者】潘丽君【作者单位】广州联合冷热设备有限公司,广东广州510530【正文语种】中文【中图分类】TQ051.6+21 前言在离心式和螺杆式冷水机组中,蒸发器的型式主要是满液式蒸发器和干式蒸发器两种。
满液式蒸发器中,液体制冷剂经过节流装置进入蒸发器,蒸发器内的液位保持一定。
蒸发器内的传热管浸没在制冷剂液体中。
吸热蒸发后的气液混合物中仍含有大量液体,故从蒸发器内逸出的湿蒸气经气液分离后再回入压缩机。
干式蒸发器则由热力膨胀阀或电子膨胀阀直接控制液体制冷剂进入蒸发器的管程,制冷剂液体在管内完全转变为气体,而被冷却的介质则在传热管外的管程中流动。
此外,干式蒸发器载冷剂 (冷媒水)走壳程,干式蒸发器中有数量不等的折流板。
下面本文从结构、设计条件、流动传热设计、传热系数、端差、冷却水量、安装及检修方面逐一进行介绍分析。
1 满液式蒸发器与干式蒸发器的结构满液式蒸发器与卧式管壳式冷凝器相似,如图1示。
图1中,冻水在换热铜管内 (管程)运行,制冷剂在换热管铜管外 (壳程)运行。
满液式蒸发器由端盖、管板、筒体、管束及各附件组成。
其中端盖是由封头与容器法兰、接管组焊,接管与管法兰组焊而成;管板与筒体密封焊,管束与管板胀接而成。
筒体上有若干与其它设备相连的管接头及各安全附件组成。
干式、满液式、降膜式的区别?
“满液式冷水机组”,是对一种制冷机组的习惯命名法,这种“冷水机组”一般用于中央空调的冷源,或者空调工况的制冷,输出的是低温的冷水,通常叫做“冷冻水”,故而得名。
一般把只能制冷的叫做冷水机组,而能同时制热的,我们叫做“热泵”机组。
而“满液式”是指机组所用的“壳管式蒸发器”采用了“满液式蒸发器”的形式,这是区别于“干式”、“降膜式”的一种壳管式蒸发器。
它的“壳程”内走制冷剂循环,“管程”内走冷冻水循环,从剖面上看,就好像是筒体里有大半筒制冷剂,而走水的管束浸泡在制冷剂里。
它和“干式蒸发器”刚好相反,干式的是“管程”走制冷剂,“壳程”走水,好比制冷剂管束浸泡在水里。
满液式蒸发器,以及满液式机组,比起干式蒸发器/干式机组来说传热效率更高,出水温度与蒸发温度的趋近温差小,沿程阻力小,适合循环量大的机组(比如离心机),制冷效果好。
但是制冷剂充注量要求大,并且需要专用的回油系统,帮助压缩机回油。
如果在机组名字前再加上“水冷”,则是指机组的冷凝器形式,采用水冷却还是空气冷却,分为风冷、水冷。
如果再加上压缩机的形式“活塞式、螺杆式、离心式”,那么就是完整的机组命名了。
比如“水冷螺杆满液式冷水机组”。
在大部分场合,为了简略,会省却其中一两个部件的名称,只提和上下文相关的名称,比如“满液式冷水机组”(可能是只为了强调“满液式”)。
希望选为满意答案,谢谢。
干式、满液式、降膜式蒸发器工作原理与结构干式蒸发器干式蒸发器制冷剂在换热管内通过,冷水在高效换热管外运行,这样的换热器换热效率相对较低,其换热系数仅为光管换热系数的2倍左右,但是其优点是便于回油,控制较为简便,而制冷剂的充注量大约是满液式机组充注量的1/2~1/3左右。
满液式蒸发器满液式蒸发器与干式蒸发器的运行方式恰好相反,冷水在换热管内通过,制冷剂完全将换热管浸没,吸热后在换热管外蒸发。
满液式蒸发器的传热管表面上有许多针形小孔,管内表面上还有螺旋形凸起强化冷水侧的换热。
这种同时强化管外沸腾和管内传热的高效传热管,使其传热系数较光管提高了5倍左右。
降膜式蒸发器降膜式蒸发器,也称之为喷淋式蒸发器,这种换热器与满液式蒸发器相似,但是它又与满液式蒸发器有区别。
这种蒸发器的制冷剂是从换热器的上部喷淋到换热管上,制冷剂只是在换热管上形成一层薄薄的冷剂液膜,这样冷剂在沸腾蒸发时便减少了静液位压力,从而提高了换热效率,其换热效率较满液式机组提高了5左右。
降膜蒸发是流动沸腾,由于管外表面的液膜层厚度小,没有静压产生的沸点升高,传热系数高。
而满液式蒸发(也就是沉浸式蒸发)产生的气泡易于集聚在换热管的表面,导致换热效率下降,其换热效果不如降膜蒸发。
总的来说降膜蒸发属于小温差情况下,但要防止结垢,影响传热效率。
“冷水机组”,是对一种制冷机组的习惯命名法,这种“冷水机组”一般用于中央空调的冷源,或者空调工况的制冷,输出的是低温的冷水,通常叫做“冷冻水”,故而得名。
一般把只能制冷的叫做冷水机组,而能同时制热的,我们叫做“热泵”机组。
而“满液式”是指机组所用的“壳管式蒸发器”采用了“满液式蒸发器”的形式,这是区别于“干式”、“降膜式”的一种壳管式蒸发器。
它的“壳程”内走制冷剂循环,“管程”内走冷冻水循环,从剖面上看,就好像是筒体里有大半筒制冷剂,而走水的管束浸泡在制冷剂里。
它和“干式蒸发器”刚好相反,干式的是“管程”走制冷剂,“壳程”走水,好比制冷剂管束浸泡在水里。
干式蒸发器干式蒸发器制冷剂在换热管内通过,冷水在高效换热管外运行,这样得换热器换热效率相对较低,其换热系数仅为光管换热系数得2倍左右,但就是其优点就是便于回油,控制较为简便,而制冷剂得充注量大约就是满液式机组充注量得1/2~1/3左右。
ﻫ满液式蒸发器满液式蒸发器与干式蒸发器得运行方式恰好相反,冷水在换热管内通过,制冷剂完全将换热管浸没,吸热后在换热管外蒸发。
满液式蒸发器得传热管表面上有许多针形小孔,管内表面上还有螺旋形凸起强化冷水侧得换热。
这种同时强化管外沸腾与管内传热得高效传热管,使其传热系数较光管提高了5倍左右。
ﻫ降膜式蒸发器降膜式蒸发器,也称之为喷淋式蒸发器,这种换热器与满液式蒸发器相似,但就是它又与满液式蒸发器有区别。
这种蒸发器得制冷剂就是从换热器得上部喷淋到换热管上,制冷剂只就是在换热管上形成一层薄薄得冷剂液膜,这样冷剂在沸腾蒸发时便减少了静液位压力,从而提高了换热效率,其换热效率较满液式机组提高了5左右。
ﻫ降膜蒸发就是流动沸腾,由于管外表面得液膜层厚度小,没有静压产生得沸点升高,传热系数高。
而满液式蒸发(也就就是沉浸式蒸发)产生得气泡易于集聚在换热管得表面,导致换热效率下降,其换热效果不如降膜蒸发。
总得来说降膜蒸发属于小温差情况下,但要防止结垢,影响传热效率。
“冷水机组”,就是对一种制冷机组得习惯命名法,这种“冷水机组”一般用于中央空调得冷源,或者空调工况得制冷,输出得就是低温得冷水,通常叫做“冷冻水”,故而得名。
一般把只能制冷得叫做冷水机组,而能同时制热得,我们叫做“热泵”机组。
而“满液式”就是指机组所用得“壳管式蒸发器”采用了“满液式蒸发器”得形式,这就是区别于“干式”、“降膜式”得一种壳管式蒸发器。
它得“壳程”内走制冷剂循环,“管程”内走冷冻水循环,从剖面上瞧,就好像就是筒体里有大半筒制冷剂,而走水得管束浸泡在制冷剂里。
它与“干式蒸发器”刚好相反,干式得就是“管程”走制冷剂,“壳程”走水,好比制冷剂管束浸泡在水里。
水冷机组的换热器分类压缩循环冷水机组中常用的蒸发器主要有板式换热器及壳管式换热器而壳管式换热器中又有干式、满液式、降膜式等型式。
满液式及降膜式壳管换热器因其较高的换热性能及简便的维护性等优点在冷水机组(特别是大冷量冷水机组)中得到了广泛应用。
第四代螺杆式冷水机组及齿轮传动离心式冷水机组上均采用了降膜式蒸发技术。
一干式壳管式换热器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,干式壳管式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。
二满液式壳管蒸发器满液式壳管蒸发器的特点. 广泛用于氨制冷系统,也可用于氟利昂系统. 结构紧凑,占地面积小. 载冷剂可采用闭式循环,可采用易挥发的载冷. 剂. 易积油.载冷剂易发生冻结;制冷剂走壳程,水走管程。
换热过程中始终是液态制冷剂与液态水之间的换热,产生的制冷剂气体直接从压缩机吸气进入压缩机,换热面积被有效利用,提高了机组的换热效率。
满液式蒸发器虽然有一系列优点,但还存在下列缺点⏹制冷剂冲灌量大。
对价格较贵的氟利昂,这个缺点显得更为突出。
⏹当蒸发器壳体的直径较大时,受液体静压力的影响,底部液体的蒸发温度将有些提高,减少了蒸发器的传热温差。
蒸发温度越低,这种影响越大。
制冷装置用两种蒸发器的设计比较发布时间:2021-04-26T10:29:28.897Z 来源:《科学与技术》2021年1月3期作者:曹凡[导读] 制冷系统中蒸发器是其重要组成部分曹凡武汉麦克维尔空调制冷(武汉)有限公司 430000摘要:制冷系统中蒸发器是其重要组成部分,蒸发器效果的好坏影响整个系统的换热效率。
根据不同工况,不同需求合理正确选择蒸发器型式,是制冷系统设计的重要一环。
随着行业发展,各种型式的蒸发器在结构性能方面均有改善。
但仍有些不足之处,需要继续探讨。
在制冷系统中,蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件,这当中蒸发器是输送冷量的设备。
液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后,汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热,冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化,达到循环制冷的目的。
这样,制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。
在制冷循环中,蒸发器的作用是通过制冷剂蒸发,吸收载冷剂的热量,从而达到制冷目的。
在实际设计过程中需要注意设计工况、工作介质、结构型式等方面。
按制冷剂的供液方式,蒸发器可分为满液式、干式、循环式及淋激式四种类型。
这里主要讨论满液式蒸发器和干式蒸发器。
一、结构型式在设计和制造方面,干式蒸发器比满液式蒸发器复杂。
主要体现在筒体内筒体与折流板或支撑板间的间隙、管箱或水盖与管板的密封以及制冷剂的均液三个个方面。
干式蒸发器内的折流板作用是增加载冷剂扰动,增加液体横掠管束的流速,以增强换热。
在设计过程中,需要考虑筒体与折流板之间的间隙产生的流路损失、折流板管孔与换热管间的流路损失、最外边缘换热管与筒体内壁的流路损失等,多流程的还需考虑流程间的损失。
而满液式蒸发器内的支撑板主要作用是对换热管的支撑。
基于以上考虑,干式蒸发器的折流板外圆与筒体内壁的间距相比满液式蒸发器更小,公差要求更严;干式蒸发器折流板管孔外径公差同样严格规定;这无疑增加了制造过程中的难度。
离心式冷水机组的回油系统解析摘要:冷水机组包括四个主要组成部分:压缩机、冷凝器、蒸发器、节流部件(膨胀阀、节流孔板),从而实现机组制冷效果。
冷水机组所用的合成冷冻机油在冷凝器和蒸发器中都是互溶的,少量带入满液式蒸发器中的冷冻油,在蒸发器回油不理想的情况下,逐渐在满液式蒸发器中积聚,严重影响蒸发器的换热效果。
根据国内外的试验结果,满液式蒸发器中合成冷冻机油含量达到1%时,制冷量会降低18%,达到5% 时会降低28%;另一方面满液式蒸发器中积聚冷冻机油还会造成压缩机失油过多,严重时候会引起压缩机故障甚至烧毁,因此研究回油系统非常重要。
关键词:冷水机组;满液式蒸发器;回油冷水机组停机状态下,冷冻油中溶入大量制冷剂,启动时油箱压力降低,制冷剂汽化引起发泡现象,随制冷剂循环被带到蒸发器中;机组运行过程中,被带离油箱或从轴封间隙泄露到其他腔室,从而造成油箱中的油不断减少。
一、满液式蒸发器与干式蒸发器的比较与区别满液式蒸发器由端盖、管板、筒体、管束及各附件组成。
其中端盖是由封头与容器法兰、接管组焊,接管与管法兰组焊而成;管板与筒体密封焊,管束与管板胀接而成。
筒体上有若干与其它设备相连的管接头及各安全附件组成。
管束整体布置在满液式蒸发器筒体下半部,上部留有一定的气相空间。
满液式蒸发器壳程走制冷剂,管程走水(可根据设计条件需要进行调整水路流程数)。
干式蒸发器由端盖、管板、筒体、管束及各附件组成。
其中端盖是由封头与容器法兰、接管组焊而成;管板与筒体密封焊,管束与管板胀接而成。
筒体上开设有进出水管口,进出水接管与筒体组焊。
冷冻水在换热铜管外(壳程)运行,制冷剂在换热管铜管内(管程)运行。
满液式蒸发器比干式蒸发器传热效率高,提高了能效比(EER),减小了机组尺寸和重量。
满液式蒸发器壳侧通制冷剂,沸腾传热;管侧通水,紊流对流传热。
因为换热系数大,过热小。
蒸发温度高,采用双侧强化的换热管,传热温差仅为2℃。
干式蒸发器中壳侧为水,清垢困难,折流板孔和换热管有水泄漏现象,影响换热;管侧为制冷剂,而且每管程的换热管数目很大,而低压制冷剂的供应量是一定的,会出现供液不均匀和制冷剂分层现象。
一文搞懂干式蒸发器和满液式蒸发器
蒸发器是空调系统的重要组成部分,主要由加热室和蒸发室组成,负责使液体沸腾汽化,达到制冷效果。
根据制冷剂在蒸发器中的状态,蒸发器主要分为干式蒸发器和满液式蒸发器两种类型。
1.干式蒸发器:
1)制冷剂走管内,水或空气走管外。
2)制冷剂流过热膨胀装置(如热力膨胀阀),雾化成细小的液滴进
入蒸发器管内。
细小液滴的表面积很大,从管外的冷冻水或空气中吸收热量。
有温度滑差的非共沸制冷剂在管内分馏,沸点低的组份先蒸发,接着是其他组份。
干式蒸发器所具有大过热度将确保所有制冷剂组份蒸发变成气体,使得制冷剂各组份的比例保持不变。
3)干式蒸发器的制冷剂走管内,水(制冷机)或空气(直膨盘管)
走管外。
2.满液式蒸发器:
1)满液式蒸发器的制冷剂走壳程,水走管内。
2)所有换热管浸泡壳程的制冷剂液体中。
管内冷冻水的热量使
制冷剂蒸发。
满液式蒸发器的传热管表面有许多针孔,管内表面有螺旋凸起,以加强冷水侧的热交换。
这种高效的传热管同时加强了管外沸腾和管内传热,使其传热系数比光管高5倍左右。
3)满液蒸发器和干蒸发器形状相似,但制冷剂工艺明显不同。
满液蒸发器中的制冷剂从壳体下部进入,在换热管外流动沸腾,沸腾的蒸汽从壳体上部排出。
1、热泵循环的供热系数与制冷循环的制冷系数有何区别,二者有无联系由于热泵能将低温热能转换为高温热能,提高能源的有效利用率,因此是回收低温余热、利用环境介质(地下水、地表水、土壤和室外空气等)中储存的能量的重要途径。
制冷循环是通过制冷工质(也称制冷剂)将热量从低温物体(如冷库等)移向高温物体(如大气环境)的循环过程,从而将物体冷却到低于环境温度,并维持此低温,这一过程是利用制冷装置来实现的。
制冷循环和热泵循环原理是差不多的,制冷循环是将热量从低温物体移向高温物体;热泵循环是将低温热源吸热送往高温热源,是逆卡诺循环的。
供热系数,是指单位功耗所能放出的热量。
制冷系数,,是指单位功耗所能获得的冷量。
供热系数=制冷系数+1,因此供热系数永远大于1,而制冷系数可以大于、等于、小于1,一般情况下也大于1。
像一般市场空调的制冷系数都在~5左右,它反映了输入功率与输出功率的比值,也就是cop。
2、分析说明提高蒸汽压缩式制冷装置性能系数的方法和途径。
COP=h1-h4/(h2-h1)提高蒸发温度:蒸发温度主要取决于制冷对象的温度要求,不能随意变动,但在制冷对象允许情况下,取较高的温度有利于提高循环的制冷系数。
一般温度比冷库温度低5~~10摄氏度,以保证传热温差需要。
增加过冷度:过冷度越大,制冷系数增加越多。
制冷剂离开冷凝器的温度取决于冷却介质的温度,过冷度一般很小。
降低冷凝温度:冷凝温度取决于冷却介质的温度,不能随意变动。
但在允许选择冷却介质的温度时,比如,冰箱、冰柜从提高制冷出发,应放置在房间温度较低的地方。
一般冷凝温度要高于介质温度低5~~7摄氏度,以保证传热温差需要。
调整适当的冷媒量、增大蒸发面积、3、制冷剂的命名方法(1)无机化合物无机化合物的简写符号规定为R7(), 括号代表一组数字,这组数字是该无机物分子量的整数部分。
(2)卤代烃和烷烃类: 烷烃类化合物的分子通式为CmH2m+2; 卤代烃的分子通式为CmHnFxClyBrz(2m+2 = n+x+y+z) ,它们的简写符号规定为R(m-1)(n+1)(x)B(z)。
蒸发器的确定1.蒸发器的结构形式1.1蒸发器的分类蒸发器在制冷系统中是产生冷效应的低压换热器,它在制冷系统中的作用是对外输出冷量。
根据被冷却介质的不同,蒸发器分为两种主要类型:一种是冷却液体载冷剂或液体工艺产品的蒸发器;另外一种是冷却空气或者其他气体的蒸发器。
按制冷剂在蒸发器内的充满程度及蒸发情况可分为干式蒸发器、再循环式蒸发器、满液式蒸发器。
干式和在再环式蒸发器中,制冷剂在管内进行沸腾换热,而满液式蒸发器中,制冷剂在管间的大空间沸腾。
1.2常用蒸发器1.2.1满液式蒸发器在这类蒸发器中,壳体与管子间都充满制冷剂液体,满液式蒸发器的结构型式有立式列管式、立式螺管式、卧式壳管式等。
满液式卧式蒸发器结构紧凑,操作方便。
由于充满了液态制冷剂,受热沸腾产生的气态制冷剂直接从液体中分离出来,使传热面与液体制冷剂充分接触,传热系数K值较高。
1.2.2干式蒸发器制冷剂在管内一次完全汽化的蒸发器,主要有用于冷却液体的干式壳管式蒸发器和板式换热器,以及形式多样的冷却空气的蒸发器。
1.2.2.1干式壳管式蒸发器干式壳管式蒸发器用于对液体的冷却,按管组的排列方式又可分为直列式和U 型管式两种,直列式是制冷剂在管内流动沸腾,载冷剂在管外流动。
制冷剂从一端进入,经过一次或多次往返汽化后,产生蒸汽从另一端出去。
U型管干式蒸发器的壳体、折流板以及载冷剂在壳测的流动方式与直管式干式蒸发器向东,两种的不同之处在与U型管式室友许多不同弯曲的U型管组成。
1.2.2.2板式换热器板式换热器是近几十年得到发展和广泛应用的新型高效、紧凑的换热器,他由一系列相互平行、具有波纹表面的薄金属板相叠而成。
1.2.2.3冷却空气型干式蒸发器冷却空气的蒸发器广泛用于冰箱、冷藏柜、空调器及冷藏库中。
此类蒸发器多做成蛇形管式,制冷剂在管内流动沸腾,空气在管外流过而冷却。
1.2.3再循环式蒸发器再循环式蒸发器中制冷剂需经过几次循环才能完全汽化。
由蒸发管出来的两相混合物进入气液分离器,分离出来的蒸气被吸入压缩机内,液体再次进入蒸发管中沸腾。
满液式、干式空调机组的区别
“满液式冷水机组”,是对一种制冷机组的习惯命名法,这种“冷水机组”一般用于中央空调的冷源,或者空调工况的制冷,输出的是低温的冷水,通常叫做“冷冻水”,故而得名。
一般把只能制冷的叫做冷水机组,而能同时制热的,我们叫做“热泵”机组。
而“满液式”是指机组所用的“壳管式蒸发器”采用了“满液式蒸发器”的形式,这是区别于“干式”、“降膜式”的一种壳管式蒸发器。
它的“壳程”内走制冷剂循环,“管程”内走冷冻水循环,从剖面上看,就好像是筒体里有大半筒制冷剂,而走水的管束浸泡在制冷剂里。
它和“干式蒸发器”刚好相反,干式的是“管程”走制冷剂,“壳程”走水,好比制冷剂管束浸泡在水里。
满液式蒸发器,以及满液式机组,比起干式蒸发器/干式机组来说传热效率更高,出水温度与蒸发温度的趋近温差小,沿程阻力小,适合循环量大的机组(比如离心机),制冷效果好。
但是制冷剂充注量要求大,并且需要专用的回油系统,帮助压缩机回油。
如果在机组名字前再加上“水冷”,则是指机组的冷凝器形式,采用水冷却还是空气冷却,分为风冷、水冷。
如果再加上压缩机的形式“活塞式、螺杆式、离心式”,那么就是完整的机组命名了。
比如“水冷螺杆满液式冷水机组”。
在大部分场合,为了简略,会省却其中一两个部件的名称,只提和上下文相关的名称,比如“满液式冷水机组”(可能是只为了强调“满液式”)。
干式和满液式蒸发器的优缺点满液式壳管蒸发器在管内走水,制冷剂在管簇外面蒸发,所以传热面基本上都与液体制冷剂接触。
一般壳体内充注的制冷剂量约为筒体有效容积的55%~65%,制冷剂液体吸热气化后经筒体顶部的液体分离器,回入压缩机。
其优点是结构紧凑,操作管理方便,传热系数较高。
其缺点是:①制冷系统蒸发温度低于0℃时,管内水易冻结,破坏蒸发管;②制冷剂充灌量大;③受制冷剂液柱高度影响,筒体底部的蒸发温度偏高,会减小传热温差;④蒸发器筒体下部会积油,必须有可靠的回油措施,否则影响系统的安全运行。
干式壳管式即非满液式蒸发器的制冷剂在管内流动,水在管簇外流动。
制冷剂流动通常有几个流程,由于制冷剂液体的逐渐气化,通常越向上,其流程管数越多。
为了增加水侧换热,在筒体传热管的外侧设有若干个折流板,使水多次横掠管簇流动。
其优点是:①润滑油随制冷剂进入压缩机,一般不存在积油问题②充灌的制冷剂少,一般只有满液式的1/3 左右;③t0在0℃附近时,水不会冻结。
但使用这种蒸发器必须注意:①制冷剂有多个流程,在端盖转弯处如处理不好会产生积液,从而使进入下一个流程的液体分配不均匀,影响传热效果;②水侧存在泄漏问题,由于折流板外缘与壳体间一般有1~3mm间隙,与传热管之间有2mm左右的间隙,因而会引起水的泄漏。
实践证明,水的泄漏会引起水侧换热系数降低20%~30%,总的传热系数降低5%~15%。
一种螺旋式油分离器在满液式螺杆冷水机组中的应用研究-李进杨回油的原因由于润滑油沸点远高于制冷剂的,所以润滑油随制冷剂进入蒸发器后不会同制冷剂一起蒸发,此时若不采取适当措施,润滑油势必在蒸发器中越积越多,一方面在换热器的壁面上形成一层油膜,这样就大大降低了传热效果和制冷效率;另一方面压缩机缺油,这对机组的安全高效运行极为不利。
因此,需要有合适的技术措施和控制程序处理润滑油,否则不能保证满液式蒸发器传热性能,机组的安全运行也会成问题。
油分离器当螺杆式压缩机排出的高压气体和油的混合物进入油分离器时,由于油分离器容积大,气体的流速突降,加上气体的流动方向改变,依靠惯性作用使油分离沉降下来,大量的油聚集在分离器底部。
这种分离被称为一级分离。
为了进一步提高分离精度,一般要进行二级分离。
一级分离后,利用特制的充填物,将细小的雾状油滴通过捕集作用,使油滴聚集变大,在流经填充物时被进一步分离出来。
有的高效型油分离器还有三级分离:再通过一个组合过滤器进行分离。
一级分离的方式主要有:降速式分离、撞击式分离、离心式分离或以上几种组合式分离;二级分离的方式主要有:金属丝滤网分离、玻璃纤维分离、聚酯纤维分离、微孔陶瓷分离等。
从油分离器的结构形式上分,有压缩机内置油分离器、外置卧式油分离器、外置立式油分离器、冷凝器内置式油分离器。
虽然结构各异,但分离都是以上一种或多种分离方式的组合。
冷水机组的回油技术研究、张为民1、取油位置在冷水机组运行时,虽然蒸发器内部制冷剂始终处于剧烈沸腾状态,但由于液态制冷剂汽化后都要向上升,因此蒸发器筒体内的气液混合物的整体运动趋势都是向上的。
随着制冷剂汽化后被吸回压缩机,而润滑油的密度小于液态制冷剂(如R22和R134a等)的密度,润滑油会在蒸发器内形成下稀上浓的浓度差异。
不同的是,R22之类的制冷剂在较低温度下因与矿物润滑油互溶性较差而在靠近液面上部形成较明显的富油区,并且R22蒸发器中的富油区不但在机组不运行或机组停止时存在,就是在冷水机组运行过程中也是存在的;而R134a之类的制冷剂由于与酯类润滑油在低温下的互溶性良好而无法形成明显的富油区,只能自下而上形成大致均匀的浓度差,并且各点的润滑油浓度在停机一段时间后就趋于平衡。
为了能取到浓度尽量高的润滑油,并适当考虑液位的波动,对于R22和R134a冷水机组,蒸发器取油口的位置均设置于实际液面下150mm左右是比较合适的。
有人曾做过将取油口设在液面下200mm以下的试验,结果不是很理想,主要问题是排气温度降低较多,很明显是回油携带的制冷剂量过多所致。
而回油孔的位置如果偏高,可能导致冷水机组部分负荷时无法回油。
回油方法1.3.1重力回油重力回油的一般做法是将蒸发器位置提高,再将富油液态制冷剂从蒸发器适当位置引出,借助高度差,使富油制冷剂向下流入一个回油热交换器,与来自冷凝器的高温液态制冷剂进行热交换,这样一方面可提高液态制冷剂的过冷度,有助于机组冷量的提升,另一方面可将富油液态制冷剂中液态制冷剂蒸发,使之成为气态进入压缩机。
其系统示意图如图2所示。
重力回油示意图图中有部分阀没有注明具体名称,主要是因为这些阀有多种可能的搭配。
这种回油方式也可称为热虹吸式回油。
从制冷剂流量控制装置的角度来看,重力回油系统由于在蒸发器内取油的位置将会影响其回油的成功与否,而实际运转中的液位能否与之适应更是决定回油成功与否的关键。
因此,液位的控制(即制冷剂流量的控制)便显得更加重要。
与重力回油系统相匹配的制冷剂流量控制方法主要有用高压或低压浮球阀和以冷凝器或蒸发器液位传感器为控制信号的电子膨胀阀。
另外,从蒸发器的回油量也要控制,否则进入回油换热器的混合液体过多将降低冷水机组的制冷能力,也会因制冷剂无法完全蒸发而吸入压缩机引起液压缩。
由于蒸发器与回油换热器的高度差是使油回流的动力,若在相同的管路摩擦损失下,高度差越大流量越大,所以一般的回油管路只需设置一个固定开度的角阀,只需在样机测试阶段调整角阀开度就能够满足机组正常运行所需的回油量。
蒸发器的回油总是会含有或多或少的液态制冷剂,这些液态制冷剂因未能与换热管接触而未能带走水的热量,并且它进入压缩机经过电机腔后被电机绕组的散热汽化后会占用部分蒸发器回气所应占有的压缩机吸气体积。
因此,回油中所含制冷剂越多,机组的制冷能力损失越严重。
也就是说,回油并非越多越好,即保证冷水机组的运行过程中不失油并且使回油所引起的制冷量损失最小的回油量应该等于压缩机排气经过油分后所携带的润滑油量。
这样,根据质量守恒原理,不难推导出润滑油的质量平衡方程式而估算出实际所需的回油量。
1.3.2引射器回油引射器是一种利用高压高速的驱动流(或称一次流)去引射、抽吸另一种流体(二次流)的流体机械装置,其外形如图3所示,引射器回油的冷水机组系统示意图如图4所示。
由图4可知,自压缩机排气侧引出高压制冷剂蒸气进入引射器,由于引射器的特殊构造,此时即可将富含润滑油和液态制冷剂的混合液体从蒸发器的适当位置抽吸出来,再混合进入压缩机或吸气管。
引射器回油的动力源即排气压力与吸气压力的压差产生的抽吸作用,这样蒸发器的位置就无需再提高。
引射器结构示意图引射器回流的冷水机组系统示意图由于该引射器一般利用压缩机排气作为驱动流,当外界温度较低时,主机开机较长时间高压也不易建立,此时引射器的驱动力就不足,引射效率就可能受影响,润滑油就很难回到压缩机,可能造成失油。
而相同的问题也存在于重力回油系统,由于冬天气温较低,相对的液管温度也较低,尤其在低负荷的情况下,液管制冷剂流量也相应减小,此时回油中的液态制冷剂可能无法完全蒸发而被吸入压缩机,使得压缩机排气过热度降低,也容易失油。
可利用旁通冷却水的方法维持一定的冷凝压力,从而克服上述困难。
采用引射器回油的冷水机组,除了在其动力源管路中设置电磁阀外,也可设一角阀,通过控制一次流流量调节所需的回油量。
而在蒸发器的取油管路上,可设置一干燥过滤器防止蒸发器中可能存在的焊渣、铁锈随回油进入压缩机内部对压缩机造成损坏,另需设置视液镜以便观察回油状况。
引射器回油的动力源不但可用压缩机高压排气,而且可用冷凝器底部的高压液态制冷剂或一次油分底部的高压润滑油,甚至还可用吸气作为引射动力源,具体接管方式与图4稍有不同,见图5。
它是利以吸气为动力源的引射器回油示意图用蒸发器回气主管中内置的一个类似喷嘴的渐缩渐扩管实现的。
当高速的蒸发器回气流经该渐缩渐扩管时,由于其流通截面积缩小,因而速度提升,此时回气部分静压转化为动压,静压降低,以致在喉部(渐缩渐扩管最窄处)产生一个比蒸发器内部压力更低的压力,由于回油取自蒸发器筒体内部,此时便有足够的压差将油-制冷剂混合物自蒸发器抽吸回来,然后混合物经过喉部与一次流混合后在渐扩管内减速,静压升高,至渐缩渐扩管出口时压力升至蒸发压力,因流动摩擦阻力和引射流体的影响,此混合流体的速度有所降低,但已足够将管内的混合物带到回气主管中,最后回到压缩机。
但如果回油完全是从蒸发器内引出,回油中的液态制冷剂恐怕就更容易导致液压缩了。
不过这种方法因避免了高压制冷剂的损失,因而可有效地提高冷水机组效率,也不失为一种比较新颖的应用。
1.3.3直接回油直接回油,顾名思义,不像前述2种方式那样有驱动力,而是使制冷剂与润滑油的泡沫直接通过一些处理后吸入压缩机。
因为压缩机一旦吸入过多泡沫将造成液压缩,因此回油量的控制尤其重要。
这种作法国内已有厂家尝试过,国外也有厂家采用此方法。
因为这种方法较上述2种方法简单,而且对机组的能力影响较少,因此也是一种比较有前途的回油方案。
其系统示意图见图6,图6中有部分阀没有注明具体名称,也是因为这些阀有多种搭配方式。
采用直接回油法的冷水机组系统示意图基本上,与它配合的制冷剂流量控制方式有节流孔板以及混合式节流等方式,但不管怎样,制冷剂的充注量及机组的冷凝器和蒸发器的相对位置都是比较重要的。
以混合式节流为例,即在节流孔板之外再加一只电子膨胀阀,它直接检测压缩机的排气温度,当压缩机吸入过多液态制冷剂时,其排气温度会下降,此时即为液位太高,制冷剂供过于求。
若排气温度高,则液位下降,应使蒸发器的供液量增加。
这就是在节流孔板之外再加一套监控系统,更增加直接回油系统的可靠性。
前2种方法都存在浪费本该用于制冷的液态制冷剂的问题,引射回油还要消耗高压制冷剂的能量,如果用直接回油法,则上述损失都不会发生,可把压缩机的排气完全用于制冷,若再辅之以中间补气口以及良好的换热器设计,机组的性能可有较大的提高。
直接回油的一大关键点就是要把过大的液滴隔离开,这需要对蒸发器包括挡液板在内的内部结构设计进行优化,在此不详细讨论。
干式蒸发器喷液位置喷液位置在吸入口喷液位置在中间视液镜带经济器的风冷热泵机组。