干式壳管蒸发器的外形和结构,与满液式壳管蒸发器基本相同。主要不同点在于:干式壳管蒸发器中制冷剂在换热管内汽化吸热,制冷剂液体的充注量很少,大约为管组内容积的35%~40%,而且制冷剂在汽化过程中,不存在自由液面,所以称为“干式蒸发器”。图3-37所示为一种氟里昂干式蒸发器的构造。在干式蒸发器中,液体载冷剂在管外流动,为了提高载冷剂的流速,在筒体内横跨管束装有多块折流板。图3-38所示为氟里昂U形管干式蒸发器,换热管安装在同一块管板上。换热管可先行安装后再装入壳体,制冷剂可始终在一根管子内流动和汽化,不会出现多流程时气液分层现象。但由于每根换热管的弯曲半径不同,制造时需采用不同的加工模具。
氟里昂干式壳管蒸发器的换热管一般用铜管制造,可以用光管,也可以用具有纵向翅片的内翅片管。内翅片钢管的传热系数较大,流程数可减少。但光管比内翅片管加工制造容易,价格便宜,特别是近年来多采用小管径(例如ɸ12mmX 1mm)光管密排的方法,使光管的传热系数接近于内翅片管的传热系数。根据国外资料介绍,当采用一般的铜光管时,传热系数K为523~580W/(m·℃);如果采用小口径光管密排时,其传热系数K可达1000~1160W/(m·℃)。
干式壳管式蒸发器不仅克服了满液式壳管式蒸发器的一些缺点,而且由于临沂制冷剂在管内汽化,管外被水或盐水包围,冷量损失较小。管外空间的充水量较大,有一定的热稳定性,而且不会发生管子结冻而胀裂的现象。但是干式壳管式蒸发器的装配工艺较复杂,管外(水垢)清洗比较困难,而且折流板与壳体及管予之间存在间除,影响载冷剂的正常流动及传热效果。
为了在氨制冷系统中减少氨的充注量,近年来研制了氨干式蒸发器,使充氨量只有原来使用满液式蒸发器时的5%~10%。换热管采用钢与铜双金属管。其接触氨一侧用钢管,外包铜管,既耐氨腐蚀又耐水腐蚀。在氨制冷系统中,采用了与氨互溶的聚二醇(PAG)作为冷冻机油,在活塞式氨压缩机制冷系统中运行2000h,传热及回油情况良好。