冷水机组干式蒸发器中制冷剂沸腾换热与节能途径分析

    1 前言

    在大型集中宾馆空调制冷系统中,冷水机组干式蒸发器中制冷剂在管内流动,吸收金属管外被冷却物体载冷剂水的热量,载冷剂水获得的冷量,是通过低温低压的液体制冷剂在蒸发器中蒸发吸热而得到的。制冷剂的蒸发过程是制冷剂在蒸发压力、蒸发温度下的沸腾过程。制冷剂液体在干式蒸发器中的沸腾是属于非均质沸腾中的流动沸腾,既是液体的沸腾过程,又是两相流体的流动过程,这两个过程相互联系又相互影响。通过大量气泡的形成、成长和运动将工质由液态转换到汽态的一种剧烈蒸发过程,在这个沸腾过程中,沸腾换热伴随着液、汽相变的热量传递。两相流可分为绝热两相流和非绝热两相流。干式蒸发器中的制冷剂在流动过程中,与外界有热量交换,所以是非绝热两相流过程。这在流动和能量交换方面更为复杂。本文针对冷水机组干式蒸发器中制冷剂沸腾换热过程的热量传递机理进行分析,并对冷水机组干式蒸发器节能途径进行研究。

    2 干式蒸发器中制冷剂两相流的流型及特点

    由于蒸发器中制冷剂两相并存且分布状态多变,所以其流型有多种形式。按照含汽量的多少和汽、液相分布状况,可分为泡状流、弹状流、环状流、雾状流等。但在实际空调制冷系统的冷水机组干式蒸发器中,管内制冷剂两相流的流型基本上是这四种基本流型的组合与变形。制冷剂两相流混合物中含汽量随流程不断变化;流速持续增加,流型变化多;流动呈非均匀性,在弹状流区或环状流区的近壁面薄液层中均可能形成小气泡。

    干式蒸发器中制冷剂两相流的特点如下:

    (1)制冷剂经过膨胀阀节流降压后流出,进入蒸发器的制冷剂,已经是汽、液共存了。制冷剂在传热管内的流动,就是两相流体的沸腾和流动过程。在沸腾和流动的过程中,流体的各流型的边界线都有位移和变化。这种变化与制冷系统的蒸发

器中的压力、制冷剂的流动速率、入口温度、热流密度及管道长度等有关。在饱和泡态沸腾区内,随着蒸汽干度的增加,从泡状流动变到环状流动之后“沸腾”过程被“蒸发”过程代替。随着蒸发压力的升高,泡状流,弹状流之间及弹状流、环状流之间的分界线都向两相流的高焓区域移动;随着制冷剂的流动速率的升高,流型之间的分界线向两相流的低焓区域移动;随着制冷剂进口温度的降低,流型之间的分界线向两相流的低焓区域移动;随着热流密度的升高,流型之间的分界线向两相流的低焓区域移动;制冷剂流动的距离愈远,流型之间的分界线愈向两相流的高焓区域移动。在流动过程中,可能由于分界线的位移,弹状流将完全消失,或者仅以一个弹状气泡的形式短暂地出现在泡状流与环状流之间。