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,专业冷水机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。这种冷水机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。
能源是当前人类面临的重要问题之一,能源开发及转换利用已成为各国的重要课题,而换热器是能源利用过程中必不可少的设备,是化工、冶金、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备。无论是从上述各种工业的发展,还是从能源的有效利用,专业冷水机蒸发器的选型、合理设计、制造和操作都有非常重要的意义。近年来,由于工艺要求、能源危机和环境保护等诸多因素,传热强化技术和换热器的现代研究、设计方法获得了飞速发展,设计人员已经开发了多种新型的换热器,以满足各行各业的要求。在国外,美国传热研究公司HTRI在传热机理、两相流及测试技术方面取得进展。该公司所开发的网络优化软件、各种冷水机蒸发器工艺设计软件计算精度准确。
蒸发器是制冷系统四大部件之一,是制冷效果和效率的最终体现。冷水机蒸发器一般是冷水机组生产厂家设计,选配好的用户不用操心。但为了更好的维护制冷系统,保证其高效运行,冷水机组蒸发器使用中应注意以下几点:液面高度对蒸发温度的影响。由于制冷剂液柱高度的影响,满液式蒸发器底部的蒸发温度要高于液面的蒸发温度。不同的制冷剂,在不同的液面蒸发温度受静液高度的影响不同。无论哪一种制冷剂,液面的蒸发温度越低。静液高度对蒸发温度的影响也就越大。因此,只有在蒸发压力较高时,可以忽略。也就是说,此时使用冷水机蒸发器就变得不经济了。
换热器温度控制过程有如下特点:冷水机蒸发器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象组成的闭合回路。被调参数经检测元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号,测量值与给定值的差值送入调节器,调节器对偏差信号进行运算处理后输出控制作用。冷水机蒸发器温度控制系统的工艺流程如下:冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程,通过热传导,从而使冷流体的出口温度升高。冷流体通过循环泵流经换热器的壳程,出口温度稳定在设定值附近。热流体通过多级泵流经换热器的管程,与冷流体热交换后流回蓄水池,循环使用。从控制任务要求可知,换热器温度控制系统是单点、恒值控制。且题目要求用单回路控制系统,控制范围和控制精度要求一般,功能上无特殊要求,采用广泛使用的PID控制。
换热器管有会结垢是因为冷水机蒸发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品析出,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。初期冷水机蒸发器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,并牢固地附着于换热管表面上。此外,如同水垢一样,当换热器的工作条件适合溶液析出品体时,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。
关于专业冷水机蒸发器的优势:1.相较于传统蒸发技术,热泵蒸发技术在能耗上可以节约90%以上;2.其唯一的热源为电。无需任何蒸汽供热或者作为辅助热源,因而大大节省设备的配套设施的投资及消耗;3.由于热泵其自身可以同时输出冷媒对物料产生的蒸汽进行冷凝,所以无需任何外部的冷却水供应,因而大大节省设备的配套设施及冷却水和电的消耗;4.模块化设计。设备结构更加紧凑,占地面积小,组装运行快速方便;5.超低温蒸发。真空度达45mbar,蒸发温度最低可达32℃。更加适合热敏性物料。对于腐蚀性物料对冷水机蒸发器的腐蚀程度降到最低,延长设备的寿命;6.全自动化控制及运行。7.相较于MVR蒸发器,其操作简单,控制点少,自动化程度更高,故障率低,运行稳定,维修及保养成本极低。
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