在蒸發式冷凝器中,制冷劑蒸氣在管內冷凝,冷凝時放出的熱量同時被水和空氣帶走。圖為蒸發式冷凝器的示意圖。它的傳熱部分是一個由光管或肋片管組成的蛇形管組,管組裝在一個由型鋼或鋼板焊制成的立式箱體內。箱體的底部作為貯水的水盤。制冷劑蒸汽由蒸汽分配管進入每根蛇形管,冷凝后由下部集液管流入貯液器中。
水盤內保持一定的水位,冷卻水被循環水泵壓送到冷凝管的上方,經噴頭噴淋到蛇形盤管的外表面,一部分冷卻水吸收管內制冷劑蒸汽的熱量而蒸發,未蒸發的噴淋水仍流進水盤內。蒸發式冷凝器裝設有風機,使箱體內的空氣自下而上地流經蛇形管組,并由上方排出。空氣的作用主要是將箱內的水蒸氣帶走,加速噴淋水的蒸發。為防止未蒸發的水滴被空氣帶走,在箱體上部還裝有擋水板,以減少水量的吹散損失。
風機可設在盤管的上部,吸入來自管組下部的空氣,此為吸入式蒸發冷凝器;風機也可設在盤管下部的側面,空氣在風機的壓送下,從盤管外部流過,此為鼓風式,又稱壓送式。兩者各有優缺點。吸入式由于空氣均勻地流過冷凝盤管,箱體內保持負壓,因而水的蒸發溫度較低,傳熱效果好。但風機在高溫和潮濕條件下運轉,容易發生故障。鼓風式的情況正好相反,風機電動機工作條件好,但空氣流過冷凝盤管不太均勻。我國目前生產的多為鼓風式蒸發冷凝器。
蒸發式冷凝器基本上是利用水的汽化潛熱,帶走氣體制冷劑冷凝過程放出的冷凝熱量,所以冷卻水的用量要比水冷式冷凝器少得多。因為水的汽化潛熱約為2450kJ/kg,而冷卻水在水冷式冷凝器中溫升只有6~8℃,即每kg水只能帶走25~35kJ的熱量,所以理論上蒸發式冷凝器消耗的水量只是水冷式的1/70~1/100。由于擋水板的效率不能達到100%,以及空氣中的灰塵對水的污染,經常需要更新部分循環水等原因,實際上補充的水量約為水冷式的1/25~1/50。
蒸發式冷凝器特別適用于缺水的地區,尤其是當氣候較干燥時,應用效果更好。這種冷凝器一般可裝在廠房的屋頂上,因而可以節省建筑面積。應該說明的是,水在冷凝器管外汽化時,將其中的礦物質完全留在管子的外表面上,水垢層增長較快,因此蒸發式冷凝器應使用軟水或經過軟化處理的水。在結構上,在蒸發式冷凝器的擋水板上部增加一或兩排肋管,使高壓氣態制冷劑首先在此部分冷卻至接近飽和溫度,再進入盤管冷凝成液態。這樣,一方面可充分利用空氣帶走的霧狀水滴進行冷卻,同時還可以減輕盤管上的結垢現象。總之,蒸發式冷凝器的主要缺點是管外易結水垢,易腐蝕,且維修困難。
淋激式冷凝器的工作原理與蒸發式冷凝器相同,只是冷卻水在管外汽化,產生的水蒸氣被自由運動的空氣帶走,傳熱效果較差。由于金屬耗量大,占地面積大,所以淋激式冷凝器目前已很少使用和生產。
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