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降膜式表冷器降膜式表冷器和升膜式表冷器的区别在于,料液是从表冷器的顶部加入,在重力作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中蒸发增浓,在其底部得到浓缩液。由于成膜机理不同于升膜式表冷器,故降膜式表冷器可以蒸发浓度较高、同城粘度较大(例如在0.05~0.45Ns/m2范围内)、同城热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀,传热系数比升膜式表冷器的较小,仍不适用易结晶或易结垢的物料。由于溶液在单程型表冷器中呈膜状流动,因而对流传热系数大为提高,使得溶液能在加热室中不再循环就达到要求的浓度,因此比循环型表冷器具有更大的优点。溶液不循环带来好处有:(1)溶液在表冷器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料的蒸发;(2)整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度,因而这种表冷器的有效温差较大。其主要缺点是:对进料负荷的波动相当敏感,当设计或操作不适当时不易成膜,此时,对流传热系数将明显下降。
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表冷器的热湿交换是在主体空气与紧贴换热器外表面的边界层空气之间的温差和水蒸气分压力差作用下进行的。它可以实现两种空气处理过程:当边界层空气温度低于主体空气的露点温度时,将发生减湿冷却过程或称湿冷过程(湿工况);当边界层空气温度虽低于主体空气温度,但尚高于其露点温度时将发生等湿冷却过程(干工况)。
减湿冷却过程中,由于边界层空气与主体空气之间不但存在温差,也存在水蒸气分压力差,所以通过换热器表面不但有显热交换,也有伴随湿交换的潜热交换。由此可知,湿工况下的表冷器比干工况下有更大的热交换能力,或者说对同一台表冷器而言,在被处理的空气干球温度和水温保持不变时,空气湿球温度越高,表冷器的冷却减湿能力越大。
表冷器的必要性基于热力学第二定律——根据热力学第二定律,封闭系统内部热能自发的流动方向是单向的,即只能从高热流向低热,在微观世界表现为承载热能的微观粒子只能由有序变成无序。所以,一个热机在有能量输入做功的同时,下游也必须有能量放出,这样上下游才会有热能差距,热能的流动才会成为可能,循环才会继续下去。所以,如果想让承载物重新做功,就必须先把没有完全释放的热能释放干净,这时候就需要用到表冷器。如果周围的热能比表冷器中的温度还要高的话,为了使得表冷器降温,就必须人为做功(一般来说是使用压缩机)。冷凝后的流体重新回归高有序、本地低热能的状态,可以重新做功。表冷器的选择包括形式和型号的选择,并确定流经表冷器的冷却水或空气的流量和阻力。表冷器型式的选择要考虑当地的水源、本地水温、本地气候条件,以及制冷系统总制冷量的大小和制冷机房的布置要求。在确定表冷器型式的前提下,根据冷凝负荷和表冷器单位面积的热负荷来计算表冷器的传热面积,以此来选定具体的表冷器的型号。
液体制冷剂在表冷器中吸收被冷却的物体热量之后,汽化成高温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热,冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入表冷器吸热汽化,达到循环制冷的目的。这样,制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。表冷器主要部件有压缩机、冷凝器、表冷器、膨胀阀(或毛细管、过冷却控制阀)、四通阀、复式阀、单向阀、电磁阀、压力开关、熔塞、输出压力调节阀、压力控制器、贮液罐、热交换器、集热器、过滤器、干燥器、自动开闭器、截止阀、注液塞以及其它部件组成。