制冷量1000kw满液式蒸发器设计及制冷机组的匹配(2)
5.5 经济器和储罐 38
5.6 油分离器 39
5.7 油冷却器 40
结 论 42
致 谢 44
参考文献45
附录A 强度计算书节选 46
图1 满液式蒸发器设计图 53
1 引言
1.1 满液式蒸发器的应用背景
制冷技术最早应用于食品工业方面，但冷库设施、冷藏船、冷藏汽车以及末端的冷柜冰箱的应用不仅局限于食品行业，逐渐扩大到了药材、花卉、医疗卫生等领域，同时中低温制冷在工业生产也得到广泛应用，如化工生产、工艺冷却、空气调节等。如今制冷机组已经越来越大，传统的干式蒸发器无论从制冷量还是效率上已经无法满足要求，满液式机组逐渐走进大家的视野并且越来越受欢迎。满液式蒸发器常与离心机或螺杆机配合使用，制冷剂在管外蒸发，制冷剂液面会覆盖大部分换热管，实现更高的满负荷效率和部分负荷效率。
1.2 满液式蒸发器与干式蒸发器的区别
在满液式蒸发器中，制冷剂液体节流后进入筒体内的壳程空间，与管内冷冻水通过管壁换热。液态制冷剂吸热气化经上升管进入气液分离器，气液分离后的饱和蒸气被螺杆压缩机吸走，液态制冷剂回流到筒体。
1) 结构上的区别：传统干式蒸发器，壳程内是水，换热管内是制冷剂；满液式机组虽然一般都很高很大，特别是复叠型的，但其结构比较紧凑，且在工厂内都已拼装好，客户现场接入冷冻水冷却水即可使用。
2）换热方面：满液式蒸发器中的换热管表面淹没在制冷剂液体中，表面传热系数高；干式蒸发器则是部分润湿，表面传热系数低。满液式蒸发器中制冷剂分布均匀，蒸发器温度得到大幅提高，可实现更小的换热温差，提升了机组的换热效率。满液式冷水机组能效比一般能达到国家一、二级，而一般干式冷水机组只能达到四、五级，因而满液式冷水机组能节省20%左右的运行费用。
3）充液量：满液式蒸发器的制冷剂充液量一般是2~3倍，日益低廉的制冷剂缩小了运行成本，制冷剂在筒体浸没管束，设计排管时一般在会在容器中留出适当的气体空间。
满液机组系统示意图见图1.1，红蓝黄线分别表示制冷剂、水、润滑油的管路与流向。
图1.1 满液机组系统示意图
1.3 满液式冷水机组运行过程中需要注意的地方
1.3.1 冷冻水防冻结冰保护
防冻保护一般用在水循环的蒸发器上，水温过低或流速过慢都会使换热管冻结，一般是采用水流报警或低温报警。防冻保护分为水侧防冻和制冷剂侧防冻，从运行和文护的角度上看，制冷剂侧防冻需要监控容器内部的制冷剂压力，所以一般厂家更倾向于水侧防冻。从水侧进行防冻时,干式蒸发器可仅从水温进行防冻;满液式和板式蒸发器需从水流量和水温两方面进行防冻保护。若有多个蒸发器并联，可对其进行水温和流量检测，同时在最不利环路安装温度控制器和流量开关，并在总出水管处加设流量开关的方法进行防冻。[1]
1.3.2 油平衡问题
油平衡技术对满液机组稳定运行和效率起关键作用，其重要性甚至大于换热器。在机组实际运转中，很多异常和故障都和油平衡问题有着直接或者间接的联系，即压缩机内润滑油的“开源节流”问题。回油技术设法回收压缩机失去的油，其实质是“开源”；油分离技术设法压缩机失油量降到最低，即“节流”。[2]