Thiết bị bay hơi trong hệ thống Chiller là gì

Thiết bị bay hơi là thành phần của hệ thống lạnh, nơi xảy ra quá trình hấp thụ nhiệt quan trọng. Được bố trí một cách chiến lược ở phía áp suất thấp, nó đóng vai trò là cầu nối giữa thiết bị giãn nở và máy nén. Vai trò của nó là tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi chất làm lạnh từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí bằng cách hấp thụ nhiệt từ môi trường dự định làm mát.

Chức năng cốt lõi của thiết bị bay hơi

Cốt lõi hoạt động của thiết bị bay hơi là truyền nhiệt từ không gian hoặc sản phẩm được làm lạnh vào chất làm lạnh. Khi chất làm lạnh dạng lỏng thoát ra khỏi van giãn nở, nó đi vào thiết bị bay hơi và bắt đầu “sôi sôi”, thuật ngữ mô tả sự bay hơi của chất làm lạnh. Sự thay đổi pha này, được thúc đẩy bởi môi trường áp suất thấp của thiết bị bay hơi, cho phép chất làm lạnh hấp thụ nhiệt hiệu quả, khiến nó bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của không gian làm mát.

Quá trình bay hơi không chỉ hút nhiệt ẩn từ chất làm lạnh mà còn làm giảm nhiệt độ của nó một cách đáng kể. Điều này dẫn đến một cuộn dây bay hơi được làm lạnh, sau đó đóng vai trò là giao diện làm mát cho hệ thống làm lạnh. Hiệu quả của quá trình này rất quan trọng để duy trì nhiệt độ mong muốn trong không gian lạnh và đảm bảo hệ thống hoạt động theo các thông số thiết kế.

Các loại thiết bị bay hơi

Dựa trên các loại thiết bị bay hơi và phương thức truyền nhiệt được liệt kê, rõ ràng là thiết kế và hoạt động của thiết bị bay hơi được chọn để phù hợp nhất với các yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Dưới đây là tổng quan ngắn gọn về các loại được đề cập:

Theo loại công trình

Thiết bị bay hơi cuộn ống trần: Thiết kế đơn giản, chúng được sử dụng trong các ứng dụng có nguy cơ tắc nghẽn thấp. Chúng bao gồm các cuộn dây được làm từ các ống trần và thường truyền nhiệt kém hiệu quả hơn so với các loại khác.

thiết bị bay hơi dạng tấm: Bao gồm một loạt các tấm kim loại với chất làm lạnh chảy giữa chúng. Loại này được biết đến với hiệu suất truyền nhiệt cao và thường được sử dụng trong các hệ thống nhỏ gọn.

Thiết bị bay hơi vỏ và cuộn: Bao gồm một lớp vỏ lớn với một ống cuộn bên trong, qua đó chất làm lạnh chảy qua. Chất lỏng thứ cấp bao quanh cuộn dây trong vỏ.

Thiết bị bay hơi ống có vây: Có các ống có các cánh tản nhiệt gắn vào bề mặt bên ngoài để tăng bề mặt tiếp xúc với không khí, nâng cao hiệu quả truyền nhiệt. Chúng thường được tìm thấy trong các hệ thống điều hòa không khí.

Thiết bị bay hơi vỏ và ống: Loại được sử dụng rộng rãi nhất, đặc biệt là trong các ứng dụng công nghiệp, bao gồm một vỏ chứa nhiều ống mà chất làm lạnh chảy qua, như đã thảo luận trước đó.

Thiết bị bay hơi ống trong ống: Bao gồm một ống bên trong một ống khác với chất làm lạnh chảy vào ống bên trong và chất lỏng thứ cấp ở khoảng trống giữa ống trong và ống ngoài.

Theo phương thức truyền nhiệt

Sự đối lưu tự nhiên: Dựa vào sự tuần hoàn tự nhiên của chất làm lạnh do sự khác biệt về mật độ phát sinh do thay đổi nhiệt độ. Chế độ này không yêu cầu máy bơm hoặc quạt bên ngoài để di chuyển chất làm lạnh.

đối lưu cưỡng bức: Sử dụng các phương tiện bên ngoài như máy bơm hoặc quạt để luân chuyển chất làm lạnh và tăng tốc độ truyền nhiệt. Phương pháp này hiệu quả hơn và thường được sử dụng khi cần tốc độ trao đổi nhiệt cao hơn.

Tối ưu hóa hiệu suất thiết bị bay hơi trong điện lạnh

Để thiết bị bay hơi hoạt động với hiệu suất cao nhất trong hệ thống lạnh, phải đáp ứng một số điều kiện lý tưởng nhất định:

1. Diện tích bề mặt tối đa: Thiết bị bay hơi phải có diện tích bề mặt lớn nhất có thể để có thể làm mát ổn định. Việc tối đa hóa này đảm bảo có nhiều không gian để hấp thụ nhiệt, từ đó nâng cao hiệu quả chuyển pha của chất làm lạnh từ lỏng sang hơi.
2. Tăng cường lưu thông không khí (chất lỏng): Sự lưu thông không khí (chất lỏng) nhanh chóng và hiệu quả xung quanh thiết bị bay hơi là điều cần thiết. Giữ cho bề mặt của thiết bị bay hơi sạch sẽ và không bị đóng băng sẽ đảm bảo rằng thiết bị có thể trao đổi nhiệt mà không có bất kỳ rào cản cách nhiệt nào có thể cản trở hiệu suất.
3. Chênh lệch nhiệt độ tối ưu: Duy trì chênh lệch nhiệt độ từ 8°C đến 10°C giữa chất làm lạnh và không khí xung quanh thiết bị bay hơi sẽ tạo điều kiện truyền nhiệt hiệu quả mà không làm hệ thống bị quá tải.
4. Áp suất hút tăng cao: Áp suất hút cao hơn trong thiết bị bay hơi tương ứng với công suất tăng và hiệu suất cao hơn từ bộ ngưng tụ, cho phép hệ thống hoạt động tối ưu.
5. Quản lý độ ẩm được kiểm soát: Thiết bị bay hơi phải được thiết kế để giảm thiểu việc thoát hơi nước. Bằng cách đó, hệ thống sẽ duy trì mức độ ẩm cao hơn, điều này rất quan trọng để bảo quản hình thức, độ ẩm và trọng lượng của hàng hóa dễ hỏng, chẳng hạn như thực phẩm.

Thiết bị bay hơi trong hệ thống làm lạnh

Các hệ thống làm lạnh, không thể thiếu trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại khác nhau, phụ thuộc rất nhiều vào hiệu suất của thiết bị bay hơi. Trong số các loại phổ biến, có hai loại chính là thiết bị bay hơi vỏ và ống và thiết bị bay hơi vỏ và cuộn - loại thứ hai thường được sử dụng trong một số thiết bị làm lạnh làm mát bằng không khí.

Thiết bị bay hơi vỏ và ống

Thuận lợiÁp suất dầu bôi trơn cần phải lớn hơn áp suất hút để dầu bôi trơn đi ra khỏi ổ trục.

• Chúng thể hiện khả năng truyền nhiệt vượt trội nhờ vào diện tích bề mặt rộng lớn được cung cấp bởi các ống.
• Mạnh mẽ là một tính năng quan trọng, cho phép chúng xử lý chênh lệch áp suất đáng kể và điều kiện vận hành khắc nghiệt.
• Việc bảo trì, bao gồm làm sạch và kiểm tra, được tạo điều kiện thuận lợi nhờ thiết kế, thường có các bó ống có thể tháo rời.

Nhược điểmÁp suất dầu bôi trơn cần phải lớn hơn áp suất hút để dầu bôi trơn đi ra khỏi ổ trục.

• Những thiết bị bay hơi này có thể cồng kềnh, cần nhiều không gian hơn, điều này có thể không lý tưởng cho các thiết lập nhỏ gọn.
• Khoản đầu tư ban đầu có thể cao hơn, phản ánh mức độ phức tạp và chi phí vật liệu của thiết kế.
• Có khả năng bị đóng cặn và bám bẩn nên cần phải bảo trì định kỳ để đảm bảo hoạt động tối ưu.

Thiết bị bay hơi vỏ và cuộn

Thuận lợiÁp suất dầu bôi trơn cần phải lớn hơn áp suất hút để dầu bôi trơn đi ra khỏi ổ trục.

• Thiết kế nhỏ gọn giúp chúng phù hợp với các thiết bị làm lạnh làm mát bằng không khí nơi không gian hạn chế.
• Thường tiết kiệm hơn về mặt chi phí trả trước khi so sánh với thiết kế vỏ và ống.
• Có thể có hiệu quả trong các ứng dụng đòi hỏi lượng chất làm lạnh thấp hơn.

Nhược điểmÁp suất dầu bôi trơn cần phải lớn hơn áp suất hút để dầu bôi trơn đi ra khỏi ổ trục.

• Hiệu suất truyền nhiệt thường thấp hơn so với thiết kế vỏ và ống.
• Có thể không dễ dàng để làm sạch và bảo trì do thiết kế dạng cuộn.
• Có thể kém bền hơn, đặc biệt nếu cuộn dây không được bảo vệ đầy đủ hoặc được làm từ vật liệu đàn hồi.

Các loại máy làm lạnh phù hợp

• Đối với thiết bị bay hơi vỏ và cuộn: Thiết kế nhỏ gọn và mức nạp môi chất lạnh thấp hơn khiến chúng thích hợp cho các thiết bị làm lạnh cỡ nhỏ. Máy làm lạnh làm mát bằng không khí thường sử dụng các thiết bị bay hơi này, được hưởng lợi từ các thuộc tính tiết kiệm không gian và hiệu quả chi phí của chúng.

• Đối với thiết bị bay hơi vỏ và ống: Với hiệu suất và độ bền cao, các thiết bị bay hơi này rất phù hợp cho các ứng dụng quy mô từ trung bình đến lớn hơn, khiến chúng trở thành lựa chọn phù hợp cho các máy làm lạnh làm mát bằng nước cần làm mát ổn định, công suất cao.

Phần kết luận

Trong chu trình làm lạnh, việc lựa chọn thiết bị bay hơi là rất quan trọng. Thiết bị bay hơi vỏ và ống là xương sống của thiết bị làm lạnh làm mát bằng nước trong các ứng dụng lớn hơn, mang lại khả năng truyền nhiệt cao và độ bền cao. Mặt khác, thiết bị bay hơi dạng vỏ và cuộn được thiết kế phù hợp với yêu cầu nhỏ gọn của thiết bị làm lạnh làm mát bằng không khí nhỏ hơn. Việc lựa chọn giữa chúng phụ thuộc vào quy mô của hệ thống, nhu cầu hiệu quả và hạn chế về không gian, nhấn mạnh vai trò quan trọng của thiết bị bay hơi trong hiệu suất của hệ thống làm lạnh.