详解干式满液式降膜式蒸发器

1、详解干式、满液式、降膜式蒸发器干式蒸发器干式蒸发器制冷剂在换热管内通过，冷水在高效换热管外运行，这样得换热 器换热效率相对较低，其换热系数仅为光管换热系数得2倍左右，但就是其优点 就是便于回油，控制较为简便,而制冷剂得充注量大约就是满液式机组充注量得 1 / 21/3左右。满液式蒸发器满液式蒸发器与干式蒸发器得运行方式恰好相反，冷水在换热管内通过，制 冷剂完全将换热管浸没，吸热后在换热管外蒸发。满液式蒸发器得传热管表面上 有许多针形小孔,管内表面上还有螺旋形凸起强化冷水侧得换热。这种同时强化 管外沸腾与管内传热得高效传热管，使其传热系数较光管提高了 5倍左右、降膜式蒸发器降膜式蒸发器，也称之为

2、喷淋式蒸发器，这种换热器与满液式蒸发器相似.但 就是它又与满液式蒸发器有区别。这种蒸发器得制冷剂就是从换热器得上部喷淋 到换热管上，制冷剂只就是在换热管上形成一层薄薄得冷剂液膜,这样冷剂在沸 腾蒸发时便减少了静液位压力,从而提高了换热效率，其换热效率较满液式机组 提高了 5左右。降膜蒸发就是流动沸腾，由于管外表面得液膜层厚度小，没有静压产生得沸 点升高，传热系数高。而满液式蒸发（也就就是沉浸式蒸发）产生得气泡易于集聚 在换热管得表面，导致换热效率下降，其换热效果不如降膜蒸发。总得来说降膜蒸 发属于小温差情况下，但要防止结垢，影响传热效率。“冷水机组"，就是对一种制冷机组得习惯命名法，

3、这种“冷水机组” 一般用 于中央空调得冷源,或者空调工况得制冷，输出得就是低温得冷水，通常叫做“冷 冻水”，故而得名。一般把只能制冷得叫做冷水机组，而能同时制热得，我们叫做 “热泵”机组。而“满液式”就是指机组所用得“壳管式蒸发器”采用了 “满液式蒸发器” 得形式，这就是区别于“干式”、“降膜式”得一种壳管式蒸发器。它得“壳程" 内走制冷剂循环，“管程”内走冷冻水循环，从剖面上瞧，就好像就是筒体里有大半筒制冷剂，而走水得管束浸泡在制冷剂里。它与“干式蒸发器”刚好相反，干式 得就是“管程”走制冷剂，“壳程”走水，好比制冷剂管束浸泡在水里。满液式蒸发器，以及满液式机组，比起干式蒸发器/干

4、式机组来说传热效率更 高，出水温度与蒸发温度得趋近温差小，沿程阻力小，适合循环量大得机组（比如 离心机），制冷效果好。但就是制冷剂充注量要求大，并且需要专用得回油系统. 帮助压缩机回油。如果在机组名字前再加上“水冷”，则就是指机组得冷凝器形式，采用水冷却 还就是空气冷却，分为风冷、水冷。如果再加上压缩机得形式“活塞式、螺杆式、 离心式”，那么就就是完整得机组命名了、比如“水冷螺杆满液式冷水机组"。在大部分场合，为了简略，会省却其中一 两个部件得名称，只提与上下文相关得名称，比如“满液式冷水机组”（可能就是 只为了强调“满液式、满液式就就是冷媒在铜管与壳管之间，而冷冻水在铜管里面流动，

5、干式就就 是她两相反、冷媒在铜管里蒸发，水在铜管与壳管之间流动,她们主要用于热泵空 调上。在工业低温冷水机一般都就是用普通那种干式得蒸发器。干式与满液式蒸发器得优缺点满液式壳管蒸发器在管内走水，制冷剂在管簇外面蒸发，所以传热面基本上都与 液体制冷剂接触。一般壳体内充注得制冷剂量约为筒体有效容积得55%65 %, 制冷剂液体吸热气化后经筒体顶部得液体分离器.回入压缩机。其优点就是结构紧凑，操作管理方便传热系数较高。其缺点就是： 制冷系统蒸发温度低于0C时，管内水易冻结,破坏蒸发管； 制冷剂充灌量大； 受制冷剂液柱高度影响，筒体底部得蒸发温度偏高，会减小传热温差； 蒸发器筒体下部会积油，必须有可靠

6、得回油措施,否则影响系统得安全运行。 干式壳管式即非满液式蒸发器得制冷剂在管内流动，水在管簇外流动。制冷剂流 动通常有几个流程,由于制冷剂液体得逐渐气化，通常越向上，其流程管数越多。 为了増加水侧换热，在筒体传热管得外侧设有若干个折流板.使水多次横掠管簇 流动、其优点就是： 润滑油随制冷剂进入压缩机,一般不存在积油问题 充灌得制冷剂少，一般只有满液式得1 /3左右； tO在0°C附近时，水不会冻结。但使用这种蒸发器必须注意：制冷剂有多个流程.在端盖转弯处如处理不好会产生积液，从而使进入下一个 流程得液体分配不均匀，影响传热效果；水侧存在泄漏问题，由于折流板外缘与壳体间一般有13血间隙

7、与传热管之 间有2 mm左右得间隙，因而会引起水得泄漏。实践证明，水得泄漏会引起水侧换 热系数降低2 0%30%.总得传热系数降低类别干式蒸发器满液式蒸发器流体布垃制冷剂走管程冷冻水走壳程制冷剂走壳程冷冻水走管程充液屋制冷剂充注呈少其充液屋只为管内容积得40% 左右即可二为相同制冷呈满液式蒸发器得三分 之一制冷剂充注屋多一般液面高度为筒径得5 5$65%.上部留广2排换热管露出液面、 （制冷剂充注液面过高蒸汽中易夹杂液滴. 若分离不完全易造成压缩机液击:液面过 低传热面积不能充分利用）冷冻水呈】冷冻水需求屋相对较大在保持同等效率前提下，满液式传热温差较 干式小水需求呈大幅减少过热度/蒸发温度有

8、一定过热度蒸发温度相对较低无需过热度蒸发温度可大幅提升°回油性能由于制冷剂走管内流速较大故无需回油装直 就能将润滑油带回压缩机"回油难且不稳定因此必须靠可靠得回油措 施.（专门得分油措施与回油管路就是满液 式机组得关键技术）气液分离器由于有一定得过热度一般不需气液分离器大多设這气液分离器分离气态与液态冷 媒以免造成液压缩分液现象容易造成各管子制冷剂分配流量不均匀现象尤 其多流程不存在气液分相不均现象冻结危险被冷却液体在管外冷呈损失少可缓解冻结危 险当蒸发温度过低或载冷剂流速过慢载冷剂 可能结冰而冻坏管子换热性能换热管表面部分液体润湿表面传热系数略低“ 折流板与壳体等泄露降低

9、水侧换热效果11换热管表面液体润湿表面传热系数较高11 当壳体直径较大时受液体静压力得影响. 底部液体得蒸发温度有所提高减少了传热 温差，尤其就是氟利昂密度大影响更显著“制冷剂侧阻力相对较大相对较小结垢性能壳侧冷冻水结垢易附着在换热管外表面不易淸 洗冷冻水结垢在换热管内表面，相对容易清洗膨胀阀大都以感温式膨胀阀（电磁或热力膨胀阀）热力 膨胀阀通过压缩机吸气过热度调节开度控制性 能良好电子膨胀阀通过液位传感器与压缩机排气 过热度控制阀得开度（成本太高）；或蒸发箔 换热温差与排气过热度控制开度COPCOP相对较低性能一般COP较高性能较好可靠性可靠性一般维护方便.可靠性高）冷媒替换干式蒸发器一般可

10、直接更换冷媒无法替换冷媒只能更换制冷机组结构结构紧凑制造加工较难（折流板等）结构紧凑占地面积小制造安装方便备注：1潘丽君满液式蒸发器与干式蒸发器得区别J制冷Vol 30（3）.2011. 09:80-83.2彦启森' 制冷技术及其应用M。中国建筑工业岀版社、2006、06:210.3吴亚正制冷原理及设备M.第一版、西安交通大学出版社、1987、09:200。未标注岀处得比较基本上就是参照百度文库或其她论坛查询。国家能源效率标准类型额定制冷»(CC)/kW能效等级(C0P)/(W/W)12345风冷式或蒸 发冷却式CCW503. 203、002、802、602o 40CC>

11、;503o 403、203. 002.802. 60水冷式CCW52 85o 004o 704.404。103、8052 8CCW1 1 635、505、1 04. 704o 304。00CC> 11636o 105、605v 104、604 v 20回油得原因由于润滑油沸点远高于制冷剂得,所以润滑油随制冷剂进入蒸发器后不会同 制冷剂一起蒸发，此时若不采取适当措施，润滑油势必在蒸发器中越积越多，一方 面在换热器得壁面上形成一层油膜，这样就大大降低了传热效果与制冷效率;另 一方面压缩机缺油,这对机组得安全高效运行极为不利。因此，需要有合适得技术 措施与控制程序处理润滑油，否则不能保证满液式

12、蒸发器传热性能，机组得安全 运行也会成问题。油分离器当螺杆式压缩机排出得高压气体与油得混合物进入油分离器时，由于油分离器容 积大.气体得流速突降,加上气体得流动方向改变.依靠惯性作用使油分离沉降下 来，大量得油聚集在分离器底部。这种分离被称为级分禺。为了进一步提高分 离精度，一般要进行级分离。一级分离后，利用特制得充填物，将细小得雾状油 滴通过捕集作用，使油滴聚集变大,在流经填充物时被进一步分离出来。有得高效 型油分离器还有三级分离:再通过一个组合过滤器进行分离。一级分离得方式主 要有:降速式分离、撞击式分离、离心式分离或以上几种组合式分离;二级分离得 方式主要有:金属丝滤网分离、玻璃纤维分离

13、、聚酯纤维分离、微孔陶瓷分离等、 从油分离器得结构形式上分，有压缩机内置油分离器、外置卧式油分离器、外養 立式油分离器、冷凝器内置式油分离器。虽然结构各异，但分离都就是以上一种 或多种分离方式得组合。图1冷水机组得回油技术研究1、取油位置在冷水机组运行时，虽然蒸发器内部制冷剂始终处于剧烈沸腾状态，但由于液态 制冷剂汽化后都要向上升，因此蒸发器筒体内得气液混合物得整体运动趋势都就 是向上得。随着制冷剂汽化后被吸回压缩机，而润滑油得密度小于液态制冷剂（如 R22与R 134a等）得密度，润滑油会在蒸发器内形成下稀上浓得浓度差异。不同 得就是，R 2 2之类得制冷剂在较低温度下因与矿物润滑油互溶性较

14、差而在靠近 液面上部形成较明显得富油区，并且R 22蒸发器中得富油区不但在机组不运行 或机组 停止时存在，就就是在冷水机组运行过程中也就是存在得;而R134a之类得制冷 剂由于与酯类润滑油在低温下得互溶性良好而无法形成明显得富油区，只能自下 而上形成大致均匀得浓度差并且各点得润滑油浓度在停机一段时间后就趋于平 衡、为了能取到浓度尽量高得润滑油，并适当考虑液位得波动，对于R22与R 1 34a冷水机组,蒸发器取油口得位置均设置于实际液面下150mm左右就是比较合 适得，有人曾做过将取油口设在液面下2 00mm以下得试验,结果不就是很理想， 主要问题 就是排气温度降低较多.很明显就是回油携带得制冷

15、剂量过多所致。而回油孔得 位置如果偏高，可能导致冷水机组部分负荷时无法回油、1o 2回油方法1、2、1 力回油重力回油得一般做法就是将蒸发器位置提高，再将富油液态制冷剂从蒸发器 适当位置引出，借助高度差，使富油制冷剂向下流入一个回油热交换器，与来自冷 凝器得高温液态制冷剂进行热交换，这样一方面可提高液态制冷剂得过冷度，有 助于机组冷量得提升，另一方面可将富油液态制冷剂中液态制冷剂蒸发.使之成 为气态进入压缩机。其系统示意图如图2所示。图2重力回油示意图图中有部分阀没有注明具体名称,主要就是因为这些阀有多种可能得搭配。 这种回油方式也可称为曲虹吸式回油|。从制冷剂流量控制装置得角度来瞧.重力回油

16、系统由于在蒸发器内取油得位 置将会影响其回油得成功与否,而实际运转中得液位能否与之适应更就是决定回 油成功与否得关键、因此，液位得控制（即制冷剂流量得控制）便显得更加重要。 与重力回油系统相匹配得制冷剂流量控制方法主要有用高压或低压浮球阀与以 冷凝器或蒸发器液位传感器为控制信号得电子膨胀阀。另外，从蒸发器得回油量 也要控制否则进入回油换热器得混合液体过多将降低冷水机组得制冷能力，也 会因制冷剂无法完全蒸发而吸入压缩机引起液压缩、由于蒸发器与回油换热器得 高度差就是使油回流得动力若在相同得管路摩擦损失下.高度差越大流量越大， 所以一般得回油管路只需设置一个固定开度得角阀,只需在样机测试阶段调整角

17、 阀开度就能够满足机组正常运行所需得回油量。蒸发器得回油总就是会含有或多或少得液态制冷剂这些液态制冷剂因未能 与换热管接触而未能带走水得热量，并且它进入压缩机经过电机腔后被电机绕组 得散热汽化后会占用部分蒸发器回气所应占有得压缩机吸气体积、因此,回油中 所含制冷剂越多，机组得制冷能力损失越严重。也就就是说.回油并非越多越好， 即保证冷水机组得运行过程中不失油并且使回油所引起得制冷量损失最小得回 油量应该等于压缩机排气经过油分后所携带得润滑油量。这样，根据质量守恒原 理不难推导出润滑油得质量平衡方程式而估算出实际所需得回油量。1o 2。2引射器回油引射器就是一种利用高压高速得驱动流（或称一次流）

18、去引射、抽吸另一种流体 （二次流）得流体机械装置，其外形如图3所示，引射器回油得冷水机组系统示意 图如图4所示、由图4可知，自压缩机排气侧引出高压制冷剂蒸气进入引射器， 由于引射器得特殊构造.此时即可将富含润滑油与液态制冷剂得混合液体从蒸发 器得适当位置抽吸出来，再混合进入压缩机或吸气管。引射器回油得动力源即排 气压力与吸气压力得压差产生得抽吸作用.这样蒸发器得位置就无需再提高。图3引射器结构示意图必图4引射器回流得冷水机组系统示意图由于该引射器一般利用压缩机排气作为驱动流，当外界温度较低时，主机开 机较长时间高压也不易建立，此时引射器得驱动力就不足，引射效率就可能受影 响,润滑油就很难回到压

19、缩机，可能造成失油、而相同得问题也存在于重力回油系 统，由于冬天气温较低，相对得液管温度也较低.尤其在低负荷得情况下,液管制 冷剂流量也相应减小，此时回油中得液态制冷剂可能无法完全蒸发而被吸入压缩 机,使得压缩机排气过热度降低，也容易失油。可利用旁通冷却水得方法维持一定 得冷凝压力,从而克服上述困难。采用引射器回油得冷水机组，除了在其动力源管路中设置电磁阀外，也可设一角 阀，通过控制一次流流量调节所需得回油量。而在蒸发器得取油管路上，可设置一 干燥过滤器防止蒸发器中可能存在得焊渣、铁锈随回油进入压缩机内部对压缩机 造成损坏,另需设置视液镜以便观察回油状况。引射器回油得勘力澜不但可用压缩机高压排

20、气.而且可用冷凝器底部得高压液态 制冷剂或一次油分底部得高压润滑油，甚至还可用吸气作为引射动力源，具体接 管方式与图4稍有不同，见图5 o以吸气为动力源得引射器回油示意图它就是利用蒸发器回气主管中内置得一个类似喷嘴得渐缩渐扩管实现得。当高速 得蒸发器回气流经该渐缩渐扩管时，由于其流通截面积缩小，因而速度提升，此时 回气部分静压转化为动压，静压降低，以致在喉部（渐缩渐扩管最窄处）产生一个 比蒸发器内部压力更低得压力，由于回油取自蒸发器筒体内部，此时便有足够得 压差将油一制冷剂混合物自蒸发器抽吸回来,然后混合物经过喉部与一次流混合 后在渐扩管内减速，静压升高，至渐缩渐扩管出口时压力升至蒸发压力，因流动摩 擦阻力与引射流体得影响,此混合流体得速度有所降低，但已足够将管内得混合 物带到回气主管中，最后回到压缩机、但如果回油完全就是从蒸发器内引出，回油 中得液态制冷剂恐怕就更容易导致液压缩了、不过这种方法因避免了高压制冷剂 得损失，因而可有效地提高冷水机组效率,也不失为一种比较新