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蒸發器是制冷系統的主要換熱部件之一.經節流降壓后的低溫低壓制冷劑液體在其內蒸發(沸騰)變為制冷劑蒸氣。在蒸發器內吸收被冷卻物體的熱量而蒸發成制冷劑蒸氣,從而使物體溫度下降,達到制冷的目的。在電冰箱和空調器中,制冷劑通過蒸發器冷卻周圍的空氣,達到對空氣降溫、除濕的作用。蒸發器內制冷劑的蒸發溫度越低,被冷卻物體的溫度也越低。在電冰箱中一般制冷劑的蒸發溫度調整在-20—-26℃,在空調器中調整在5~8℃,制冷劑蒸發過程中會呈現復雜的兩相流狀態,圖3.41所示僅為制冷劑在蒸發器中的變化示意圖.
蒸發器的傳熱量和換熱面積、傳熱溫差及傳熱系數有關。對已選定的蒸發器而言,換熱面積一定,因此除適當提高蒸發器的傳熱溫差外,主要應設法提高蒸發器的傳熱系數,因此應了解影響蒸發器傳熱的因素。
(l)制冷劑特性對蒸發器傳熱的影響.制冷劑的許多物理特性,如導熱系數、黏度、密度、表面張力、汽化潛熱等都對蒸發器的傳熱有著影響。當導熱系數增大、黏度下降、密度增大、汽化潛熱增大時,都能使制冷劑側的傳熱系數增大。
(2)被冷卻介質的特性對蒸發器傳熱的影響。空氣、水和鹽水是制冷裝置中常見的被冷卻介質,蒸發器的傳熱性能除與其物理性質有關外,還與其流動速度、流動途徑(如管內、管外、自由空間流動等)及流動的幾何形狀等外界因素有關。流速大,流動的幾何形狀和流動的途徑合理,則傳熱系數增大,但相應的動力消耗及基本設施費用也增大。應通過技術經濟分析、比較確定最佳流速與流體通道的布局.
(3)換熱面狀況對蒸發器傳熱的影響.制冷劑液體在潤濕的表面上汽化時,汽化形成的氣泡容易離開加熱表面上升,顯然潤濕的換熱表面有利于蒸發器傳熱。當換熱面上形成油膜時,顯然增大了傳熱熱阻而不利于蒸發器傳熱.
(4)蒸發器結構形式對蒸發器傳熱的影響。蒸發器的結構形式很多,在設計和制作時應使制冷劑蒸氣能很快離開傳熱表面和保持合理的液面高度,有效地充分利用傳熱表面。另外,在蒸發器換熱管制冷劑側的管壁上加肋,可增大換熱面積,提高換熱效果。