载冷剂冻结的可能性。如果蒸发温度低于载冷剂凝固温度,则载冷剂就有冻结的可能性。在载冷剂的最后一个流程中,载冷剂的温度最低其冻结的可能性最大,当用水作为载冷剂时,从理论上来说,管内壁温度可以低到0℃。但为了安全起见,通常使最后一个流程出口端的管内壁温度保持在0.5℃以上。对于盐水作载冷剂的情况,根据同样的道理,应该使管内壁温度比载冷剂的凝固温度高1℃以上。制冷剂在水冷冷凝器中的压力损失。制冷剂流经水冷冷凝器时引起压力损失,必然使蒸发器出口处制冷剂的压力P2低于入口处的压力P1,从而降低了压缩机的吸气压力,致使制冷能力下降。
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,专业水冷冷凝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。这种水冷冷凝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。
卧式蒸发器又称为卧式壳管式蒸发器,其与卧式壳管式冷凝器的结构基本相似。按供液方式可讲水冷冷凝器分为壳管式蒸发器和干式蒸发器两种。卧式壳管式蒸发器是满液式蒸发器。即水冷冷凝器载冷剂以1~ms的速度在管内流动,管外的管束间大部分充满制冷剂体,二者通过管壁进行充分的热交换。吸热蒸发的制冷剂蒸汽,经蒸发器上部的液体分离器,进入压缩机。为了保证制冷系统正常运行,这种蒸发器中制冷剂的充满高度应适中。液面过高可能使回气中夹带液体而造成压缩机发生液击;反之,液面过低会使得部分蒸发管露出液面而不起换热作用,从而降低蒸发器的传热能力。因此,对于氨蒸发器其充满高度一般为筒体直径的70~80%,对于氟利昂蒸发器充满高度一般为筒体直径的55~65%。
蒸发器传热基本方式:水冷冷凝器换热设备的工作原理是热流体和冷流体同时在换热器传热面两侧流动,热量通过壁面从热流体传给冷流体。水冷冷凝器传热有三种基本方式,即热传导、热对流和热辐射。热传导是指静止物体(如气体、液体、固体),由于分子、原子、电子的运动,使热量从物体内由高温处向低温处的传递。热对流或称对流传热是指气、液流体流动引起的热量传递,又分为强制对流和自然对流两种°特点:加快液体或气体的流动速度,能加快对流传热。对流是液体和气体特有的传热方式。热辐射是指物体发出辐射能,通过电磁波产生能量传递。当温度较高时才能发生。制冷换热设备的传热情况,往往是热传导、热对流、热辐射两种或三种传热方式组合作用的结果。
换热器选型时需要考虑的因素很多,主要是流体的性质;压力、温度及允许压力降得范围;对清洗、维修的要求;材料价格;使用寿命等。本项目选用目前应用广泛的水冷冷凝器。水冷冷凝器中常用的是固定管板式和浮头式两种。一般要根据物流的性质.流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。从经济角度看,只要工艺条件允许,应该优先选用固定管板式换热器。但遇到以下两种情况时,应选用浮头式换热器。①壳壁与管壁的温差超过 70C;壁温相差50~70C。而壳程流体压力大于0.6MPa时,不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。②壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。综合考虑本次设计任务及制造、经济等个方面,本次设计主要采用浮头式和固定管板式换热器。
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