水箱式蒸发器优化设计方案：沉浸式蒸发器

水箱型蒸发器的特点是蒸发管组沉浸于淡水或盐水箱中，制冷剂在管内蒸发，水或盐水在搅拌器的作用下，在箱内流动，以增强传热。这类蒸发器热稳定性好，但只能用于开式循环系统，载冷剂必须是非挥发性物质。水箱型蒸发器分为直管式、螺旋管式和蛇管（盘管）式等型式。

1.直管式蒸发器

直管式蒸发器用于氨制冷装置，其结构如图8-22所示。直管式蒸发器全部由无缝钢管焊制而成，蒸发器管以组为单位，根据不同容量要求，蒸发器可由若干管组组合而成。蒸发管组安装在矩形金属水箱中。每组蒸发管组由上下两根水平管及焊在其间许多根端部微弯的立管所组成。在管组的一端，上集管接气液分离器，下集管接集油器。氨液从中间的供液管进入。供液管由上面一直伸入到下集管，这样使液体从下部进入下集管后，均匀地进入各立管中去。制冷剂液体在管内吸收载冷剂的热量后，不断蒸发汽化。汽化后的制冷剂通过上集管，经气液分离器分离后，蒸汽从上面引出，被压缩机吸入，液体返回下集管。集油器上端有一根管子与吸气管接通，以便将冷冻机油中的制冷剂抽走，积存的润滑油定期从放油管放出。

为了提高直管式蒸发器的传热效果，在水箱内装有搅拌机。搅拌机有卧式和立式两种。由于卧式搅拌机安装时需要密封措施，并且维修较困难，故目前采用立式搅拌机较多。水流速一般保持在0.3～0.7m/s。水箱上部设有溢流管，底部设有泄水口。

为了控制蒸发器排管中的氨液面，在水箱上装有浮球阀或电子液位控制装置。

立管式蒸发器由于上部开启，便于操作人员观察和维修。载冷剂容量较大，所以用淡水作载冷剂时，不会有结冰损坏设备的危险。当用盐水作载冷剂时，由于盐水和空气接触，水箱腐蚀较严重，需在盐水中加入缓蚀剂。且盐水易吸收空气中水分而使浓度降低，需经常检查盐水的相对密度，向盐水补充加入固体盐。

2.螺旋管式蒸发器

螺旋管蒸发器结构如图8-23所示。其工作原理和直管式蒸发器相同。结构上主要区别是蒸发管采用螺旋形盘管代替直立管。因此当传热面积相同时，螺旋管式蒸发器的外形尺寸比直管式小，结构紧凑，减少焊接工作量，制造方便。为使产品结构更紧凑，缩小体积，在管组的弹簧状盘管中，套入直径较小的盘管，两个盘管均焊于上下总管上，组成双头螺旋管组。外螺旋管采用φ38mm×3.5mm无缝钢管绕制而成，内螺旋管采用φ27mm×3mm无缝钢管绕制。

上海第一冷冻机厂曾对直管式、螺旋管式蒸发器进行试验，结果列于表8-4。

从试验结果分析，直管式、单头螺旋管式、双头螺旋管式氨蒸发器，在流速相同时，传热效果十分相近。日本冷冻协会推荐的氨水箱型蒸发器（包括直立管式、人字形等）的传热系数见表8-5。

图8-22 直管式蒸发器

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图8-23 螺旋管式蒸发器结构

表8-4 直管式、螺旋管式蒸发器的试验结果

表8-5 日本冷冻协会推荐的氨水箱型蒸发器的传热系数

国内生产螺旋管式蒸发器的企业很多，蒸发面积为8～320m²。

3.蛇管（盘管）式蒸发器

蛇管（盘管）式蒸发器是小型开式循环制冷装置中常用的一种水冷却器。其结构如图8-24所示，它是由若干组铜管盘绕成蛇形管组成。蛇形管用纯铜管弯制。制冷剂液体经液体分液器从蛇形管的上部进入，蒸发产生的蒸气由下部导出。蛇形管组整体地沉浸在水（或盐水）箱中，水在搅拌器作用下，在箱内循环流动。蛇管式蒸发器由于蛇管布置较密、流速较小，以及蛇管下部的传热面积未得到充分利用，因此传热效果较差。

图8-24 蛇管式蒸发器

1—水箱 2—搅拌器 3—蛇形管组 4—蒸气集管 5—分液器