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吸附式制冷系统蒸发器的设计

吸附式制冷系统按所采用的工质对可分为真空系统与压力系统两类。若以甲醇与水作为制冷剂的系统作为制冷剂的系统为真空系统,而以氨为制冷的系统为压力系统。由于吸附式制冷系统的冷量输出不均匀,因此通常采用简介方式输出冷量。对于压力系统来说,蒸发器的设计方法与普通压缩式制冷系统的蒸发器设计相同,可采用满液式蒸发器。蒸发器的结构与尺寸根据系统的制冷量来确定。

位于蒸发器中的冷剂通过磁力泵泵入液盘中,液盘底部有许多滴液小孔,与冷媒排管设计相对应,滴下的冷剂与冷媒水管进行热交换,吸收管中水的热量蒸发,形成蒸发冷却。制冷剂蒸气通过蒸发器顶部的管道不断被吸附剂吸收,从而使制冷过程持续进行。吸附床吸附过程的流动阻力主要产生于吸附床道蒸发器的管道之间,因此流阻较小。

蒸发器的工作原理见下图:

 

对喷淋式蒸发器换热性能的估算借鉴于溴化锂吸收式机组中水在管表面蒸发换热的方法,具体如下:

冷媒水和制冷剂间的全部热阻包括:水侧热阻,污垢系数,管子导热热阻及制冷剂侧热阻。总的传热系数Uc可表达为:

1/Uc=1/hw+γ+r0+1/(hrS)

其中,hw为水侧的换热系数;hr为制冷剂侧的换热系数;γ、r0分别为污垢系数和管子的热阻;S为表面积比(管外面积与管内面积)。

管内水侧的换热系数采用下式计算:

hw=0.023λ/d Re0.8(cwater/λ)0.4

喷淋在管子上的液体,润湿管子后形成薄膜滴下,蒸发仅在管子外围的薄膜表面进行,这样薄膜可考虑成热阻,其传热机理类似于降膜型蒸发器。采用水在管表面蒸发的经验公式:

hr(δ/λ)=CePr1/3

其中,Ce为根据蒸发器型式决定的比例系数;δ为降膜厚度;λ为液体导热系数;Pr为普朗特数5)