冷冻式干燥机的蒸发器.doc

冷冻式干燥机的蒸发器

蒸发器
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蒸发器是冷干机主要的换热部件。压缩空气在蒸发器中被强制冷却，其中大部分水蒸气冷却而凝结成液态水排出机外，从而使压缩空气得到干燥。在蒸发器中进行的是空气和冷媒低压蒸汽之间的对流热质交换，通过节流装置后的低压冷媒液体，在蒸发器进而发生变发成为低压冷媒蒸汽，在蒸发过程中吸收周围热量，从而使压缩空气降温。
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计算蒸发器热负荷是设计冷干机制冷系统的依据，是冷干机热工计算的重要一环。要计算蒸发器热负荷，必须先确定下列三个参量：
①被处理的压缩空气质量流量 m(通常按空气标准状态时 1Nm3/min 计算)；
②压缩空气进入蒸发器时的温度 t1(℃)；
③空气在蒸发器里最终将冷却到
的温度 t2(℃)，在实际计算中，t2 往往用“压力露点”期望值来代替。饱和压缩空气在蒸发器里温度从 t1 降到 t2 放出的热量（也即吸收的冷量）由下列三部分组成：
①温度从 t1 降至 t2 时，压缩空气中干空气所放出的热量 q1；
②温度从 t1 降至 t2 时压缩空气中所含的水蒸气所放出的热量 q2；
③温度从 t1 降至 t2 时凝结水量的相发潜热 q3。蒸发器的热负荷 Q 就是上述三者之和。
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来自冷干机预冷器的压缩空气（已绊被预先脱掉了一部分水，但含水量还相当大）进入蒸发器后在壳程中运动，曲折前进过程中和蒸发器管程内的低温冷媒蒸汽进行对流热交换。管内冷媒液体吸热沸腾（通称蒸发）成冷媒蒸汽是蒸发过程，在冷媒液体完全蒸发成气体之
前，蒸发压力保持不变，蒸发温度也保持不变，压缩空气在热交换过程中温度会越来越接近冷媒液体的蒸发温度。但由于受到冷干机结构限制蒸发器换热面积不可能无限增大，压缩空气和冷媒蒸气之间的传热温差总是存在的。因此压缩空气所能达到的冷却温度，在任何时间也不可能等于或低于蒸发温度。
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由于冷干机蒸发器里进行的是热力学性质截然不同的压缩空气和冷媒蒸汽之间的对流热交换，这两种气体的放热系数相差十多倍；为了尽可能获得较高的传热效果，必须加大放热系数小的介质一侧（这里是压缩空气）的换热面积。因此在冷干机蒸发器筒管外壁（即和压缩空气接触一侧）要采用加大面积、强化换热的措施，采用轧齿铜管或肋片管等就是为了达到这个目的的有效办法。
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蒸发器是冷干机里温度最低的地方。且蒸发温度和蒸发压力相对应，蒸发压力低，蒸发温度也低。压缩空气在蒸发器里和管内冷媒的蒸发温度进行对流热交换，由于管内低压冷媒液体在蒸发过程中作等温吸热因此管外压缩空气在流动过程中温度是逐步降低的；空气最终冷却到的温度取决于多种因素，例如：冷媒液体的蒸发温度、蒸发器换热面积、压缩空气流线形态（平流还是紊流）、空气流速等。这些都是在设计中一一确定。在蒸发温度一定条件下，蒸发器的换热面积对压缩空气最终温度的影响最大。换热面积大，空气最终温度不蒸发温度的温