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,优质耐腐蚀换热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。这种耐腐蚀换热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。
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耐腐蚀换热器。耐腐蚀换热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。
纯钛蒸发器选用优质工业钛精工制作,钛的纯度达99.7%,耐腐蚀性强,具有高导电性,耐热性能好,适用于低浓度,酸性液体的加工与冷却;表面不易产生氧化层,不污染介质,环保无毒,不结垢,不易堵塞。优质耐腐蚀换热器经过专业工艺焊接,焊接接口紧密牢固,不易泄漏。耐腐蚀换热器结构简单,耐高压,采用沉浸式结构,安装在待换热的容器内,可根据容器做成单层或多层。应用范围广泛,纯钛蒸发器凭借工业纯钛的各种优良性质,广泛应用于各类海鲜养殖,海水换热,盐水换热,化工,食品,医药,冶金,制冷,轻工,电镀行业、铝氧化槽、制盐、造纸、超声波、电子通讯、集中供热等行业和领域。
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。按供液方式可讲耐腐蚀换热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。即耐腐蚀换热器载冷剂以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%。
应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。从这个角度来说,耐腐蚀换热器顺流式就优于逆流式,因为顺流式进出口端的温度比较平均不像逆流式那样,热、冷流体的高温段都集中在一端,低温部分集中于另一端,易于因两端收缩不同而产生热应力。 流量小而粘度大(331.510~2.510Pas)的流体一般以壳程为宜,因在壳程Re>100即可达到湍流。但这不是的,如流动阻力损失允许,将这类流体通入耐腐蚀换热器管内并采用多管程结构,亦可得到较高的表面传热系数。对于有的介质或气体介质,必使其不泄露,应特别注意其密封,密封不仅要可靠而且还要求方便和简单。应尽量避免采用,以降低其成本。以上这些原则有的是相互矛盾的,所以在具体设计时应综合考虑,决定哪一种流体走管程,哪一种流体走壳程。
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