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蒸発器の種類と動作原理

2024-01-31

エバポレーターは冷蔵庫の冷却出力装置です。冷媒は蒸発器で蒸発し、低温の熱源媒体(水または空気)の熱を吸収して冷凍の目的を達成します。


蒸発器は、その冷却媒体に応じて、冷却空気蒸発器、冷却液(水またはその他の液体冷媒)蒸発器に分けられます。


冷却空気用蒸発器:


空気が自然対流する光ディスクの管構造を採用


空気を強制対流させる場合はフィン付きチューブ構造を採用


冷却液体 (水またはその他の液体媒介冷却剤) 用の蒸発器:


シェルアンドチューブタイプ


浸漬型


冷媒液の供給方法によると、


全液蒸発器


ドライエバポレーター


循環蒸発器

スプレーエバポレーター


全液蒸発器


その構造に応じて、水平シェルアンドチューブタイプ、直管タイプの水槽、水槽タイプおよびその他の構造タイプに分けられます。


共通の特徴は、蒸発器内に液体冷媒が充填されており、運転中に吸熱蒸発により発生する冷媒蒸気が常に液体から分離されていることです。冷媒が伝熱面に完全に接触しているため、沸騰熱伝達率が高くなります。




ただし、封入冷媒量が多く、液柱静圧が蒸発温度に悪影響を及ぼすという欠点があります。冷媒が潤滑油に可溶な場合、潤滑油が圧縮機に戻りにくくなります。


シェルアンドチューブ式フルリキッドエバポレーター


一般に水平構造です。図を参照してください。冷媒はシェルチューブの外側で蒸発します。キャリア冷却剤はチューブ内を流れ、通常はマルチプログラムです。冷媒の入口と出口はエンドカバーに配置されており、入口と出口の方向は廃止されています。


冷媒液はシェルの底部または側面からシェルに入り、蒸気は上部から吸引されてコンプレッサーに戻ります。シェル内の冷媒は常にシェル直径の約 70% ~ 80% の静水面高さを維持します。


シェルアンドチューブ式フルリキッドエバポレーターでは、次の問題に注意する必要があります。


①冷媒が水の場合、蒸発温度が0℃以下になるとチューブが凍結し、伝熱管の膨張を引き起こす可能性があります。同時に、蒸発器の水容量が小さく、動作中の熱安定性が劣ります。


蒸発圧力が低い場合、シェル内の液体の静水柱により底部の温度が上昇し、熱伝達の温度差が減少します。


(3)冷媒が潤滑油と混和する場合、全液蒸発器による油の返却が困難となる。


④ 冷媒が大量に封入されている。同時に、機械が動いている状況で動作するのは適しておらず、液面の揺れはコンプレッサーシリンダーの事故につながります。


全液蒸発器では冷媒のガス化により多量の気泡が発生し液面が上昇するため、熱交換面の全てに冷媒が浸み込まない量の冷媒を充填する必要がある。


タンクエバポレーター


タンク蒸発器は、平行な直管または螺旋管で構成できます (縦型蒸発器とも呼ばれます)。

撹拌機の役割により、それらは液体冷媒の中に浸漬され、液体冷媒はタンク循環流に流れ、完全な液体蒸発器ではありません。


非満液蒸発器


乾式蒸発器は、液体冷媒を伝熱管内で完全に蒸発させることができる蒸発器の一種です。


伝熱管の外側の冷却媒体は冷媒(水)または空気で、冷媒は伝熱管内で蒸発し、その時間流量は伝熱管体積の約20~30%になります。


冷媒の質量流量を増加すると、パイプ内の冷媒液の濡れ面積が増加します。同時に、入口と出口の圧力差が増加し、流動抵抗が増加するため、冷凍係数が減少します。


熱伝達効果を高めるため。配管内で冷媒液が蒸発して熱を吸収し、配管外の冷媒を冷却します。


コンデンサーの動作原理


ガスは長いチューブ(通常はソレノイドに巻かれている)を通過し、熱を周囲の空気に逃がします。銅などの熱を伝導する金属は、蒸気の輸送によく使用されます。凝縮器の効率を高めるために、配管に熱伝導性能に優れたヒートシンクを取り付けて放熱面積を増やして放熱を促進したり、ファンを通じて空気の対流を促進して熱を奪ったりすることがよくあります。


一般的な冷蔵庫の冷凍原理は、圧縮機で作動媒体を低温・低圧のガスから高温・高圧のガスに圧縮し、凝縮器を経て中温・高圧の液体に凝縮し、低温・高圧の液体になります。スロットルバルブを絞った後の低圧液体。低温低圧の液体作動媒体は蒸発器に送られ、蒸発器で熱を吸収して蒸発して低温低圧の蒸気となり、再び圧縮機に送られて冷凍サイクルが完了します。


単段蒸気圧縮冷凍システムは、冷凍圧縮機、凝縮器、絞り弁、蒸発器の 4 つの基本構成要素で構成され、これらが順次配管で接続されて密閉システムを形成し、冷媒がシステム内を常に循環し、状態を変化させ、交換します。外界との熱。


蒸発器の仕組み


加熱室は垂直な管束で構成され、中央に直径の大きな循環管があり、その他の直径の小さな加熱管は沸騰管と呼ばれます。中央循環管が大きいため、単位体積の溶液が占める伝熱表面は、沸騰管内の単位溶液が占める伝熱表面よりも小さくなります。つまり、中央循環管と他の加熱管の溶液は異なる温度で加熱されます。そのため、沸騰管内の気液混合物の密度は、中央循環管内の溶液の密度よりも小さくなります。


上昇する蒸気の上向きの吸引と相まって、蒸発器内の溶液は中央の循環管から下へ、沸騰管から上へ循環流を形成します。このサイクルは主に溶液の密度差によって引き起こされるため、自然サイクルと呼ばれます。この効果は、蒸発器内の熱伝達効果の向上に役立ちます。

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