蒸发式冷凝器分析

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1、蒸发式冷凝器蒸发式冷凝是效率最高的冷凝方式----美国ASHARE系统与设备手册，第35章1蒸发冷凝技术的研究状况2蒸发式冷凝器的分类3板式蒸发式冷凝器传热性能分析4蒸发式冷凝器与风冷、水冷机组及蒸发冷却对比5蒸发式冷凝在实际中的应用6总结蒸发冷凝技术的发展自上世纪70年代板式换热器在制冷装置中得到应用以来,已经日益受到人们的重视,特别是许多发达国家,如澳大利亚、美国、日本以及欧洲各国等都非常重视制冷用板式换热器的研究和应用,世界上一些著名的制冷公司如约克、开利及日立等也相继在制冷装置中采用板式换热器。在我国,制冷用板式换热器的研究及应用尚处于起步阶段,与国外相比,我国

2、在这一领域的研究相对比较滞后。蒸发式冷凝器的分类蒸发式冷凝器按风机的操作不同可分为鼓风式和吸风式(目前大多数采用此类风机),从其换热的核心部件的结构分为管式蒸发式冷凝器和板式蒸发式冷凝器两大类。管式蒸发式冷凝器又可以分为水平管式与立管式两类,目前工业上应用最多是水平管式蒸发式冷凝器,通过改变换热盘管管型结构以达到强化传热的蒸发式冷凝器称之为异型管蒸发式冷凝器;将换热盘管与其他换热单元体结合起来构成的蒸发式冷凝器还有填料蒸发式冷凝器与鼓泡蒸发式冷凝器。目前,在传统的换热器研究及应用中,已形成了一种“以板代管”的趋势。蒸发式冷凝器板管蒸发式冷凝技术示意图及工作原理（1）蒸发

3、式冷凝器是以水和空气作冷却介质，利用水的蒸发带走汽态制冷剂的冷凝热。（2）工作时冷却水由水泵送至冷凝管组上部喷嘴，均匀地喷淋在冷凝排管外表面，形成一层很薄的水膜，高温汽态制冷剂由冷凝排管组上部进入，被管外的冷却水吸收热量冷凝成液体从下部流出，吸收热量的水一部分蒸发为水蒸汽，其余落在下部集水盘内，供水泵循环使用，风机强迫空气以3-5m/s的速度掠过冷凝排管促使水膜蒸发，强化冷凝管外放热，并使吸热后的水滴在下落的进程中被空气冷却，蒸发的水蒸汽随从空气被风机排出，未被蒸发的水滴被脱水器阻挡猪落回水盘。（3）水盘中设浮球阀，自动补充冷却水量。冷却水用循环水泵压送到竖直排列的冷凝

4、板束的上方,经喷嘴或其他喷淋装置喷洒到板束上,当制冷压缩机排出的过热蒸汽进入冷凝换热板内时,冷却循环水连续不断地喷淋在换热板外侧,在冷凝板片的外表面形成水膜而流下,水膜从冷凝板壁吸取制冷剂的热量后,在蒸发作用下,部分水蒸发为蒸汽,被快速流动的空气带走,这样就有效地利用水的蒸发潜热,以较少的水达到板内制冷剂气体冷凝冷却的目的,增强传热效果。空气的作用主要是将冷凝板片外面受热蒸发的水蒸汽带走,当空气的温度低于水温时,它还可以起一定的冷却作用,空气自下而上或者与喷淋水成交叉流动从水膜表面吹过时,除把水蒸气带走外,还夹带一部分小水滴。为了减少水的吹散损失,在冷凝板束与风机之间加

5、装挡水板,它的作用是尽量把空气中夹带的水滴分离下来。板式蒸发式冷凝器传热性能分析液体在重力作用下薄层形式沿壁面向下流动，称为液体薄膜流。它具有小流量、小温差、高传热、传质系数、高热流密度、结构简单、动力消耗小等优点，其传热传质的特点：效率高，强度大，温度或浓度梯度小；流量小，消耗功率少；液-固、气-液相之间的接触面积大，传热传质充分，过程时间短等。利用液膜进行传热传质已经成为动力、化工、食品等工业中最重要的单元操作之一。板式蒸发式冷凝器是基于液体薄膜流传热传质理论和蒸发冷凝换热机理开发出来的一种高效节能节水冷却设备,其工作过程可分为:板内工艺流体冷凝后通过板壁将热量传至

6、薄水膜所覆盖的板外,板外水膜经过蒸发将热量传给空气,最后空气将这部分热量和水汽排出,这是一次典型的以传质带动传热的过程。影响板式蒸发式冷凝器传热性能的主要因素：喷淋水流量、风速、汽液流向以及工艺流体进出口位置。就其中一个影响因素喷淋水流量来分析板式换热器的传热性能。为了研究各项因素的影响实验装置主要包括蒸汽发生器、冷凝器(换热板束)、水循环系统及风机四部分,其中冷凝器板束间装有PVC填料,板内工艺流体是水蒸汽。冷却水用循环水泵压送到竖直排列的冷凝板束的上方,经喷嘴喷洒到板束上,当蒸汽发生器排出的片外受热蒸发的水蒸气被快速流动的空气带走,这样就有效的利用水的蒸发潜热,以较

7、少的水达到板内蒸汽冷凝冷却的目的,增强传热效果。图2为在风速u为3.5m/s下板外空气-水两相逆流、并流、错流时热流密度qf随冷却水喷淋密度变化的情况。如图可以看出,3种不同的汽液流向操作,冷凝器板间的热流密度均是随冷却喷淋密度的增大而先增大后减小,且都有一个最高点,这说明在板式蒸发式冷凝器中存在一个最佳的喷淋密度。在喷淋密度较小时,传热板表面没有被喷淋水完全覆盖,局部板表面温度较高而形成‘‘干斑”,这一局部表面的传热过程由“蒸发冷”变成“风冷”,传热效果稍差,随着喷淋密度的增大,直至板表面刚好被喷淋水完全覆盖,并形成一层非常薄的水膜,