在大型楼宇,如写字楼、大型商场等,常常采用中央空调和热泵机组进行供冷和供热。在制冷系统中,冷水机组是其最重要的组成部分,顾名思义,冷水机组就是用来将水冷却,进而为降低空气温度提供冷源的设备。而在冷水机组中直接用来冷却水的换热设备叫做蒸发器,蒸发器是一种管壳式换热器,其传热过程主要包括管侧载冷剂(通常为水或者乙二醇溶液)的对流传热,管壁的导热以及壳侧(管外)的相变对流传热。传统的蒸发器多以池沸腾蒸发为主,近些年降膜蒸发技术在冷水机组蒸发器中的应用逐渐得到重视,如图1所示。蒸发器顶部的分配器将液态制冷剂均匀的分布到传热管外表面,制冷剂在重力的作用下,边流动边蒸发,对管内的载冷剂起到冷却的作用。相比于满液式蒸发器,降膜蒸发器具有制冷剂充罐量小,传热系数高以及回油性能良好等优势。工程中常常应用三维肋片强化管外的传热过程,而对于降膜蒸发很少有为其专门设计的强化结构,因此需要通过实验手段比较不同强化结构下的传热系数,进而选择最为优良的强化结构。本文实验对比了一根光管、三根沸腾强化管和一根冷凝强化管,结果显示强化管管外传热系数的强化倍率在1.2-1.8之间,对于两种工质,冷凝强化管均的表现均优于沸腾强化管。
图1 降膜式蒸发器结构简图
(1)R32
(2)R410A
图2 R32和R410A在不同传热管外的传热系数随液膜雷诺数变化图