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,优质废水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。这种废水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。
干式蒸发器的主要特点是:制冷剂在管内完全蒸发并过热成为过热气体,这有利于使用热力膨胀阀自动调节供液量。通常使用的制冷剂有R22、R134a、R407c、R4l0a等。因为制冷剂在废水蒸发器内蒸发,只要优质废水蒸发器管内流速超过4m/s,就可以把管内的润滑油带回压缩机,回油方便。在设计当中,壳程采用GB151或TEMA规定的E型结构(折流板型式),折流板的缺口大小根据载冷剂的物理性质与流量大小开15%~50%的缺口,通常情况下,折流板缺口的流速与载冷剂横向掠过管束的流速大致相等,为了保证换热效果,折流板与壳体内壁的间隙、换热管与折流板的间隙要小于或等于GB151或TEMA规定的小间隙,特别是在低温情况下,这些间隙显得尤为重要,由于在低温情况下,载冷剂一般为高粘度流体,流速慢,热阻相对增大,间隙泄漏更加明显。
在蒸发生产中,二次蒸气的产量较大,且含大量的潜热,故应将其回收加以利用,若将二次蒸气通入另一蒸发器的加热室,只要后者的操作压强和溶液沸点低于原蒸发器中的操作压强和沸点,则通入的二次蒸气仍能起到加热作用,这种操作方式即为多效蒸发。多效蒸发中的每一个废水蒸发器称为一效。凡通入加热蒸汽的蒸发器称为第一效,用第一效的二次蒸气作为加热剂的废水蒸发器称为第二效,依此类推。采用多效蒸发器的目的是为了节省加热蒸气的消耗量。理论上,1kg加热蒸气大约可蒸发1kg水。但由于有热损失,而且分离室中水的汽化潜热要比加热室中的冷凝潜热为大,因此,实际上蒸发1kg水所需要的加热蒸气超过1kg。
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。制冷剂在废水蒸发器中的压力损失。制冷剂流经废水蒸发器时引起压力损失,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。
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