1. 冷却液体型干式蒸发器这类蒸发器按其管组的排列方式又可分为直管式和U形管式,直管式干式蒸发器如图9-7所示。制冷剂在管内流动,载冷剂在管外流动。机器运转时制冷剂从左端盖的下部进人,在管内经一次(或多次)往返后汽化,全部汽化后的蒸气由端盖上部的导管引出。由于制冷剂在汽化过程中蒸气量逐渐增多,比体积不断增大,因此在多流程的蒸发器中,每流程的管子数也依次增加。载冷剂从蒸发器的左端进人,右端流出。为了提高载冷剂的流速,并使载冷剂更好地与管外壁接油,在来发器志本内装有折流板。折流板的形状多为圆缺形,如图9一8所示
折流板的数量取决于载冷剂的流速,一般载冷剂横向流过管簇时的速度为0.7~1.2m/s。
折流板用拉杆固定,相邻两块折流板之间装有定距管,以保证折流板的间距。U形管式干式蒸发器如图9-9所示。这种蒸发器的壳体,折流板以及载冷剂在壳侧的流动方式和直管式干式蒸发器相同。两者的不同之处在于U形管式是由许多根不同弯曲半径的U形管组成。U形管的开口端胀接在管板上,制冷剂液体从U形管的下部进人,蒸气从上部引出。U形管组可预先装配,而且可以抽出来清除管外的污垢。此外,还可消除传热管热胀冷缩所造成的内应力。制冷剂在流动过程中始终沿同一管道内流动,分配比较均匀,不会出现多流程的气、液分层现象,因而传热效果较好。其缺点是:由于每根传热管的弯曲半径不同,制造时需采用不同的加工模具:不能采用纵向内肋片管,当管组的管子损坏时不易更换。
2. 冷却空气型干式蒸发器这类蒸发器(简称空气冷却器)广泛应用于冰箱,冷藏柜、空调
器和冷库中。多做成蛇管式,制冷剂在管内蒸发,空气在管外流过而被冷却。按空气在管外的流动方式可分为自然对流和强制对流两种。
(1)自然对流空气冷却器根据蒸发器结构形式的不同,自然对流蒸发器主要有以下几种。
①管板式。管板式蒸发器有两种典型结构,见图9-10和图9-11.图9-10(a)示出的无搁架式蒸发器是将直径为6~8mm的紫铜管贴焊在铝板或薄钢板制成的方盒上,这种蒸发器制造工艺简单,不易损坏泄漏,常用于冰箱的冷冻室。在立式冷冻箱中,此类蒸发器常做成多层搁架式,将蒸发器兼作搁架,如图9-10(b)所示,具有结构紧凑,冷冻效果好等优点。
图9-11是另一种管板式蒸发器结构,管子装在两块四边相互焊接的金属板之间,管子和金属板之间充填共晶盐溶液并抽真空,使金属板在大气压力的作用下,紧压在管子外壁,保证管和板的良好接触。充填的共晶盐溶液用于储蓄冷量。这种蒸发器常用作冷藏车的顶板及侧板,也可用作冷冻食品的陈列货架。
②吹胀式。吹张式蒸发器是利用预先以铝一锌一铝三层金属板冷轧而成的铝复合板,平放在刻有管路通道的模具上,加压加热使复合板中间的锌层熔化后,再用高压氮气吹胀形成管形,冷却后锌层和铝层粘合,并可根据需要弯曲成各种形状,如图9一12所示。这种蒸发器传热性能好,管路分布合理,广泛应用于家用冰箱中。
③冷却排管。冷却排管主要应用于低温实验箱及冷库的冷藏库房中。图9-13所示为光滑管式冷却排管,这种蒸发器的结构简单,是一组沿天花板或墙壁安装的光滑管组。制冷剂从管组的一端进入,蒸气从另一瑞排出。氨制冷机使用的光滑管是无缝钢管,氟里昂制冷机用的光滑管是紫铜管。为了提高传热效率,也有采用肋片管的。
肋片管式蒸发器是在光滑管上套上金属片(整体套片式)或绕金属带(绕片式)后制成的。由于肋片的作用,提高了蒸发器外侧的传热效果,肋片应和管壁接触良好,以保证良好的导热性能。对于换热管为钢管的蒸发器,肋片多采用绕片式,即用薄钢带绕在钢管外侧,并点焊固定而成:对于换热管为铜管的蒸发器,肋片则采用整体套片式或L型肋片,即将整张的铝箔肋片冲出很多管孔,然后换热管从管孔中穿过,可以使用高压流体或机械方法将管经扩张:随着铝制品的应用和机械加工技术的进步,也有采用铝管整体轧制的肋片,图9一14示出了四种肋片管的形式。
图9-15所示为铝合金翼片管蒸发器。每根翼片管翅片与管一体挤压成型,耐压高,强度好,并可配置电热化霜装置。具有换热效果好,重量轻、化霜方便等优点。可应用于氟里昂系统和氨系统,适于在冷库使用。
(2)强制对流空气冷却器强制对流空气冷却器又常称为表面式蒸发器,广泛用于冷库、空调器及低温试验装置中。冷库中使用的强制对流式空气冷却器,习惯上又称冷风机。
表面式蒸发器的结构如图9-16所示,一般做成蛇管式,并在管外装有各种类型的肋片,以强化空气侧的换热,蒸发器外面的肋片主要也是绕片式和整体套片式两种,形式及胀紧方式与冷却排管相同。此类蒸发器需配置风机,实现空气的强制对流。
绕片式肋片管虽不需要复杂的胀管设备,但它消耗金属多,工艺复杂,换热效果差,空气流动阻力大,除霜困难,现已较少采用与冷却排管相比,强制对流式空气冷却器具有结构紧凑、体积小、换热效果好、安装简便、金属消耗量少、库温均匀、易于调节、传热温差小等一系列优点,因而被广泛采用。缺点是采用了风机,不仅消耗电能,增加了库房热负荷,而且噪声较大,同时由于库内风速较大,食品干耗增加。
空气冷却器无论是自然对流式还是强制对流式,均有干式和湿式之分。所谓干式空气冷却器是指空气被冷却后其温度仍高于相应条件下的露点温度,空气中的水蒸气不析出。湿式空气冷却器是指空气被冷却过程中,其温度降低到相应条件下的露点温度,空气中的水蒸气在蒸发器表面上凝结,水分被析出。这种现象通常称为凝露,当蒸发器表面温度低于凝固温度时,析出的水分还会冻结成霜.