Na indústria de refrigeração e ar condicionado, o evaporador é um dos componentes mais importantes, responsável por converter o refrigerante líquido de baixa pressão em um estado gasoso, absorvendo assim o calor e alcançando um efeito de resfriamento. De acordo com a posição relativa e o padrão de fluxo entre o refrigerante e o tubo de troca de calor, o evaporador é dividido principalmente em duas categorias: evaporador seco e evaporador inundado.
1. Evaporador seco
O evaporador seco consiste em uma concha com vários tubos de troca de calor dispostos em paralelo ou em série. Defles ou placas guia podem ser fornecidas na parte externa do tubo de troca de calor para guiar a direção do fluxo de água, garantir que a água de resfriamento possa cobrir uniformemente todas as superfícies do tubo de troca de calor e melhorar a eficiência da transferência de calor. Um espaço de separação de gás é frequentemente fornecido na parte superior para separar o refrigerante gasoso do refrigerante líquido para garantir que apenas o refrigerante gasoso seja enviado ao compressor.
Processo de trabalho: O líquido refrigerante entra no tubo de troca de calor do fundo do evaporador e começa a absorver o calor da água de resfriamento do lado de fora do tubo. À medida que o calor é absorvido, o refrigerante evapora gradualmente em um estado gasoso, e a pressão e a temperatura do refrigerante permanecem relativamente constantes durante esse processo. O gás refrigerante evaporado sobe para o topo do evaporador, onde é removido ainda mais pelo dispositivo de separação de gás e depois sugado para o compressor.
Ao mesmo tempo, a água de resfriamento na circulação externa retira continuamente o calor para manter as condições de diferença de temperatura necessárias para o processo de evaporação. Como o evaporador seco usa convecção natural para transferir o calor, sua eficiência geral de troca de calor é menor que a do evaporador inundado; Mas isso também significa que é necessário um preenchimento menos refrigerante para atender aos requisitos de trabalho, reduzindo custos e riscos potenciais.
Vantagens: bom desempenho de retorno de óleo, óleo lubrificante pode ser retornado diretamente ao compressor com o refrigerante, e a quantidade de preenchimento de refrigerante é pequena, apenas cerca de um terço do evaporador inundado.
Desvantagens: Comparado com o evaporador inundado, a eficiência da transferência de calor é baixa, cerca do dobro do coeficiente de transferência de calor do tubo nu.
2. Evaporador inundado
O evaporador inundado é um equipamento de troca de calor de alta eficiência, amplamente utilizado em sistemas de refrigeração e ar condicionado. Sua principal característica é que a água fria flui dentro dos tubos de troca de calor, enquanto o refrigerante mergulha completamente esses tubos de troca de calor e fervura e evapora fora dos tubos.
Características estruturais: o evaporador inundado consiste em uma concha fechada contendo um grande número de tubos de troca de calor de alta eficiência dispostos em paralelo. Esses tubos de troca de calor podem ser suaves ou terem tratamentos de superfície especiais ou estruturas internas (como saliências espirais) para aumentar a eficiência da transferência de calor. Em alguns projetos, os tubos de troca de calor também podem ter furos ou outras formas de recursos de superfície para promover o processo de ebulição do refrigerante.
Há uma porta de suprimento de líquido na parte inferior da concha e um dispositivo de separação a gás-líquido na parte superior para garantir que apenas o refrigerante gasoso seja enviado ao compressor. Para melhorar o efeito de troca de calor no lado da água de resfriamento, às vezes os defletores são definidos entre os tubos de troca de calor para tornar o caminho do fluxo de água mais tortuoso, aumentando assim a área de contato e a perturbação.
Processo de trabalho: o refrigerante líquido entra na concha a partir do fundo do evaporador e mergulha completamente os tubos de troca de calor. Aquecimento e evaporação do refrigerante: Quando a baixa temperatura e o refrigerante líquido de baixa pressão entra em contato com os tubos de troca de calor de temperatura mais alta, começa a absorver o calor da água fria nos tubos e evapora gradualmente em um estado gasoso. Nesse processo, como o refrigerante está em contato direto com a superfície da troca de calor, uma eficiência de transferência de calor muito alta pode ser alcançada.
À medida que mais evapora o refrigerante, a mistura sobe para o topo do evaporador. Aqui, as gotículas de líquido não evaporadas são removidas por um separador de gás-líquido especialmente projetado para garantir que apenas o refrigerante gasoso seja enviado ao compressor para o próximo ciclo. Ao mesmo tempo, a água fria que passa pelo tubo de troca de calor esfria devido à liberação de calor e depois flui para fora do evaporador para continuar participando do ciclo de resfriamento do sistema. Como uma certa quantidade de óleo lubrificante se acumulará durante todo o processo de troca de calor, são necessárias medidas efetivas de retorno de óleo, como o uso de uma bomba ejetora ou gravidade para descarregar regularmente o óleo lubrificante acumulado na parte inferior para garantir a operação normal do sistema.
Vantagens: alto coeficiente de transferência de calor, controle simples e operação e gerenciamento convenientes.
Desvantagens: Quando a temperatura de evaporação é menor que 0 grau, há um risco de congelar a água no tubo. O volume de preenchimento de refrigerante é grande, cerca de 55% ~ 65% do volume efetivo do cilindro. Afetado pela altura da coluna de líquido refrigerante, a temperatura de evaporação no fundo do cilindro é alta, o que reduz a diferença geral de temperatura de transferência de calor. A parte inferior do cilindro é propensa ao acúmulo de petróleo e são necessárias medidas efetivas de retorno de óleo para garantir uma operação segura.
