换热器种类很多,按热量交换原理和方式,可将壳管式蒸发器分为混合式、蓄热式和问壁式三类。其中间壁式壳管式蒸发器按传热面的形状和结构可分为:管壳式、板式、管式、液膜式、板壳式与热管。目前,在换热设备中,使用量最大的是管壳式换热器。管壳式换热器又称列管式换热器,该类换热器具有可靠性高、适应性广等优点,在各工业领域中得到最广泛的应用。近年来,尽管受到了其他新型换热器的挑战,但反过来也促进其自身的发展。在换热器向高参数、大型化发展的今天,管壳式换热器仍占主导地位。列管式换热器可根据其结构特点,分为固定管板式、浮头式、U形管式、填料函式和釜式重沸器五类。
满液式蒸发的基本方式是蒸发器内的内外强化传热管浸没在制冷剂液体中,制冷剂吸收管内水的热量后蒸发,它所进行的是一种池沸腾换热。工业工业常被设计成在运行时有1~3排管子露在液面以上,以防止液滴带出,液体沸腾时这几排管子会被蒸气带上来的液体润湿,仍能起传热管的作用。降膜式壳管式蒸发器的基本方式是制冷剂通过设计在满液式蒸发器顶部的分配器被均匀分配喷淋到蒸发器内的内外传热管上,吸收管内的热量蒸发。相对满液式蒸发器而言,降膜式蒸发具有如下显著优点。①提高换热性能:降膜式蒸发器具有极好的换热性能,特别是在部分负载情况下。主要表现在两方面:一方面充分利用了所有高效传热管的换热面积;另一方面在蒸发压力较低时,满液式蒸发器中液体的静液柱使底部饱和蒸发温度升高(局部饱和压力升高导致饱和温度升高),传热温差减小,导致传热性能下降,降膜式蒸发则不存在这种情况。
化工废水壳管式蒸发器的结构型式很多,不管哪种,在设计和制作时一定要使制冷剂蒸汽能很快离开传热 表面和保持合理的液面高度,有效的充分利用传热表面。制冷剂液体节流时产生的少量蒸汽可通过汽液分离设备使汽体与液体分离,只将分离掉汽体的液体送人蒸发器内吸热,以提高壳管式蒸发器的传热效果。液体如能在润湿的加热表面上汽化沸腾,则汽泡根部细小,形成汽泡的体积不大,汽泡容易离开加热表面而上升。若液体不能在润湿的加热表面上汽化沸腾,则形成的汽泡体积较大、 根部也较大,汽化核心数目将减少。这时产生的汽泡就会聚集在加热表面上,并沿着加热表面 发展产生汽膜,致使热阻增大,放热系数下降。常用的一些制冷剂液体均具有良好的润湿性 能,因此具有良好的放热性能。氨比氟里昂的润湿性能更好。
换热器大多是以水为载热体的换热系统,由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出,附着于换热管表面,形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂,当水的PH值较高时,也可导致水垢析出。初期形成的水垢比较松软,但随着垢层的生成,传热条件恶化,水垢中的结晶水逐渐失去,垢层即变硬,并牢固地附着于壳管式蒸发器表面上。此外,如同水垢一样,当壳管式蒸发器的工作条件适合溶液析出晶体时,换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层;当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时,部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积,形成疏松、多孔或胶状污垢。
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,工业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。这种壳管式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。
蒸发器传热基本方式:壳管式蒸发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。壳管式蒸发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。
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