Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt, thu nhiệt từ mụi trường làm lạnh tuần hoàn giữa thiết bị bay hơi và đối tượng làm lạnh để nhận nhiệt và làm lạnh đối tượng làm lạnh. Cũng cú trường hợp đối tượng làm lạnh thải nhiệt trực tiếp cho mụi chất làm lạnh trong thiết bị bay hơi ( làm lạnh trực tiếp ). Trong trường hợp làm lạnh giỏn tiếp , mụi trường trung gian gọi là chất tải lạnh .
éặc điểm của thiết bị:
- Cỏc thiết bị trao đổi nhiệt cú ảnh hưởng rất lớn tới cỏc đặc tớnh năng lượng của mỏy lạnh . Nhiệt độ bay hơi t0 lại luụn nhỏ hơn nhiệt độ của mụi trường bị làm lạnh ( hay của đối tượng làm lạnh khi làm lạnh trực tiếp )
- éể làm giảm tổn thất năng lượng ở cỏc thiết bị trao đổi nhiệt thỡ phải vận hành cỏc thiết bị này ở cỏc độ chờnh lệch nhiệt độ kể trờn với giỏ trị nhỏ nhất cú thể được .
- Do cú những đặc điểm riờng về ỏp suất , nhiệt độ làm việc tớnh chất mụi chỏt và sự cú mặt dầu bụi trơn trong mụi chất nến cỏc thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh khụng thể được tớnh toỏn theo cỏch thụng thường tớnh cho cỏc thiết bị bay hơi của nước trong cỏc hệ thống cụng nghiệp , mà phải theo cỏc phương phỏp và quan hệ tớnh toỏn riờng .
Cú nhiều cỏch phõn loại thiết bị bay hơi như phõn loại theo mụi trường cần làm lạnh , theo mức độ choỏn chỗ của mụi chất làm lỏng , theo điều kiện tuần hoàn của chất tải .
1 - Dựa vào tớnh chất của mụi trường làm lạnh :
- Thiết bị bay hơi để làm lạnh chất tải lạnh lỏng như nước , nước muối hay những chất lỏng giọt khụng đúng cứng khỏc như sữa , bia , rượu vang ( thiết bị bay hơi chuyờn dụng ) .
- Thiết bị bay hơi để làm lạnh khụng khớ . Trong loại này người ta thường chia làm hai nhúm : Bộ lạnh bay hơi trực tiếp ( khụng khớ tuần hoàn tự nhiờn ) và thiết bị làm lạnh khụng khớ bay hơi trực tiếp ( khụng khớ tuần hoàn cưỡng bức ).
2 - Theo mức độ choỏn chỗ của mụi chất lạnh lỏng trong thiết bị người ta phõn thành hai loại : ngập và khụng ngập
- Ở loại thiết bị bay hơi kiểu ngập thỡ mụi chất lạnh lỏng bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt .
- Ở loại thiết bị bay hơi kiểu khụng ngập thỡ mụi chất lạnh lỏng khụng bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt mà một phần của bề mặt này đuợc dựng để làm tăng độ quỏ nhiệt mụi chất lạnh .
Sự phõn loại này thực chất chỉ dựng cho cỏc thiết bị bay hơi kiểu chựm ống cú vỏ bọc nằm ngang . Tuy nhiờn cỏc thiết bị bay hơi kiểu ống vỏ ống xoắn cấp lỏng từ trờn xuống khụng thuộc loại ngập .
+
Thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng 1- Thiết bị bay hơi ống vỏ kiểu ngập :
Hỡnh 20. Bỡnh bay hơi ống vỏ amụniăc kiểu ngập
1 - Amụniăc lỏng vào ; 2 - Thõn ; 3.12 - Nắp ; 4 - Xả nước muối 5,6 - ống nước muụớ vào và ra ; 7 - Xả khụng khớ ; 8 - Mặt sàng
9 - ống bỡnh bay hơi ; 10 - ỏp kế ; 11 - Bao hơi ; 13 - Bầu lắng 14 - Xả dầu
éõy là loại thiết bị bay hơi được dựng phổ biến nhất trong cỏc hệ thống lạnh cụng suất lớn và trung bỡnh . Nguyờn lý cấu tạo và quỏ trỡnh truyền nhiệt trong loại thiết bị này khỏ giống với bỡnh ngưng tụ làm mỏt bằng nước , nhưng ở đõy chất lỏng được làm lạnh chảy trong ống cũn mụi chất sụi ở bề mặt ngoài trong khụng gian giữa cỏc ống .
Khụng cú sự khỏc nhau về nguyờn lý giữa bỡnh bay hơi ống vỏ kiểu ngập Amụniăc với loại dựng cho frờụn . Sự khỏc nhau ở loại này chỉ do kết cấu của bề mặt truyền nhiệt và vật liệu sử dụng .
Hỡnh 20trờn trỡnh bày cấu tạo của bỡnh bay hơi ống vỏ amụniăc kiểu ngập Trờn một nắp ống lắp ống dẫn nước muối ( chất lỏng đợc làm lạnh ) vào ( ở dưới ) và ra ( ở trờn ) và cỏc ống xả khụng khớ ( ở trờn ) và nước muối ( ở dưới ) , trong cỏc nắp cũng cú cỏc tấm chắn phõn dũng để kộo dài hành trỡnh của nước muối tăng hiệu quả truyền nhiệt số hành trỡnh thường từ 4 đến 12 .
Trờn bỡnh bay hơi amụniăc cũn lắp bao hơi ( ở phớa trờn ) và bỡnh tụ dầu ( ở phớa dưới ) Chựm ống truyền nhiệt khụng lắp kớn khụng gian trong bỡnh mà chừa một khoảng trống phớa trờn . Mụi chất lạnh được đưa vào từ phớa dưới và hơi được dẫn ra ở phớa trờn từ bao hơi. ở cỏc bỡnh bay hơi cụng suất lớn lỏng được đưa từ ống gúp theo một số ống dẫn vào bỡnh phõn bố theo chiều dài, hơi cũng được dẫn ra bằng cỏc ống nhỏnh và ống gúp để mụi chất phõn bố đều trong khụng gian.
Cỏc ống trong bỡnh bay hơi amụniăc là ống thộp nhẵn , cũn trong bỡnh bay hơi frờụn là cỏc ống đồng cú cỏnh .
2 - Thiết bị bay hơi ống vỏ kiểu khụng ngập :
Hỡnh 21. Bỡnh bay hơi ống vỏ chựm ống thẳng mụi chất sụi trong ống 1- Mụi chất lạnh vào ; 2 - Nắp trước ;3,7 - Lối ra , vào của chất tải lạnh
4- Tấm chắn ; 5 - ống chứa mụi chất sụi ; 6 - Van xả khớ 8 - Mặt sàng ; 9 - Mụi chất lạnh đi ra ; 10 - Xả chất tải lạnh
Hiện nay thiết bị bay hơi ống vỏ loại này được sử dung khỏ rụng rói trong cỏc hệ thúng làm lạnh chất lỏng trong vũng tuần hoàn kớn vỡ chất lỏng chuyển động phớa ngoài ống nờn loại trừ đựoc sự cố nước đúng băng trong cỏc ống truyền nhiệt gõy nổ ống .
Thiết bị loại này cú thể là cỏc kiểu bỡnh bay hơi ống vỏ chựm ống thẳng , chựm ống chữ U hoặc thiết bị bay hơi kiểu ống đứng và kiờủ panen nhưng mụi chất lạnh lưu động , sụi và bay hơi ở phớa bờn trong .
Hỡnh 21 là sơ đồ bỡnh bay hơi ống vỏ chựm ống thẳng mụi chất sụi trong ống . Cỏc tấm chắn thẳng đứng đặt trong khụng gian giữa cỏc ống bờn trong vỏ để tăng tốc độ chuyển động của chất tải lạnh . Tốc đọ chất tải lạnh đi trong bỡnh khoảng 0,3 đến 0,8 m/s .Toàn bộ thõn nắp và đường ống hơi được cỏch nhiệt .
Hỡnh 22. Bỡnh bay hơi ống vỏ ống xoắn chữ U mụi chất sụi trong ống 1,2 - Mụi chất lạnh đi ra ; 3 - Nắp bỡnh ; 5 - ống sụi ; 6 - Tấm chắn ;
4,9 - ống vào , ra của chất tải lạnh ; 7 - xả khớ ; 8 - Thõn bỡnh 10 - Xả chất tải lạnh ; 11 - éường ziczăc chất tải lạnh Hỡnh 22 là sơ đồ bỡnh bay hơi ống vỏ ống xoắn chữ U .
Thiết bị bay hơi loại này đựoc sử dụng để làm lạnh chất tải lạnh , hạ nhiệt độ của nú đi khoảng 2-3 K . Khỏc với loại chựm ống thẳng , ở đõy ống được uốn hỡnh chữ U và như vậy bỡnh ngưng chỉ cú một mặt sàng .
3- Dàn làm lạnh khụng khớ bằng nước và nước muối
éể làm lạnh khụng khớ, người ta cũn dựng cỏc chất tải lạnh như nước hay nứoc muối. Cỏc chất tải lạnh này lưu động trong cỏc ống trao đổi nhiệt dạng ống xoắn hay ống thẳng cú ống gúp ở hai đầu . Khi dựng cỏc ống thẳng với ống gúp thỡ hơi tạo thành được dẫn ra nhanh khỏi ống trao đổi nhiệt nờn cú khả năng tăng được cụng suất và hiệu qủa truyền nhiệt . éể tăng cường truyền nhiệt thỡ cỏc ống cũng thường là ống cú cỏnh ngoài .
Hỡnh 23. Bộ lạnh amụniăc một hàng ống cú cỏnh treo tường 1 - ống nối ; 3,5 - Giỏ treo ; 2,6 - ống gúp ; 4 - ống cú cỏnh
Vỡ nước muối gõy ăn mũn kim loại , dễ bỏm bẩn nhưng lại cú thể truyền nhiệt ở nhiệt độ thấp hơn nờn nú được dựng trong cỏc phũng lạnh nhiệt độ thấp . Chất tải lạnh là nước thuờng đựoc dựng trong cỏc hệ thống điều hoà nhiệt độ để làm lạnh và làm khụ khụng khớ . Do vậy cỏc dàn lạnh nước muối thường là cú cỏnh thưa để giảm tuyết bỏm trờn bề mặt mà ống lớp tuyết dầy sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt .
Bộ lạnh cú cỏnh cũn cú tỏc dụng giảm tiờu hao kim loại do giảm số lượng ống đồng thời cũng làm cho thiết bị nhỏ gọn hơn . Cỏc bộ lạnh khụng khớ có thể là loại treo tường hoặc treo trần cú một hoặc hai dàn ống cú cỏc ống gúp hai đầu hay loại ống xoắn liờn tục .
Dàn lạnh khụng khớ dựng nước làm mỏt thưũng được dựng trong cỏc hệ thống điều hoà khụng khớ cú maý lạnh làm lạnh nước .