冷却排管是用来冷却空气的一种蒸发器。长期以来广泛地应用于低温冷藏库中,制冷剂在冷却排管内流动并蒸发,管外作为传热介质的被冷却空气作自然对流。
冷却排管的型式繁多。按管组在库房中的安装位置可分为三种:墙排管、顶排管和搁架式排管。若按结构分也可分为竖管式、横管式和盘管式三类。
冷却排管最大的优点是结构简单,便于制作,对库房内贮存的非包装食品造成的干耗较少。但排管的传热系数较低,且融霜时操作困难,不利于实现自动化。对于氨直接冷却系统用无缝钢管焊制,采用光管或绕制翅片管;对于氟利昂系统,大都采用绕片或套片式铜管翅片管组。
1、立管式墙排管 这种冷却排管通常用于冻结物的冷藏间靠墙布置,故称为墙排管。立管式墙排管只适用于重力供液的氨制冷系统。其结构如下图示。
立管式墙排管由上、下各一根直径为D76×3.5或D89×3.5的水平集管与数十根直径为D38×2.2或D57×3.5mm,高度为2.5~3.5m的立管焊接而成。相邻两立管之间的中心距为100~130mm,立管的高度和根数可根据所需的传热面积及库内净高而定。
立管式墙排管工作时,氨液由下集管进入,产生的蒸汽由上集管排出,因而蒸汽能很容易地排出,传热效果较好,除霜也方便。它的缺点是:焊接接头多,制作工作量大,排管充液量大,通常为排管容积的60%~80%。且当排管的高度较大时,由于静液柱的影响,使排管下部管段内的的氨液饱和蒸发温度显著增高,从而使传热温差降低,传热量减少,尤其当系统的蒸发温度较低时更突出,故在较低蒸发温度(低于—33℃)时不宜采用。
2、蛇管式排管 蛇管式排管多是用D38×2.2mm的无缝钢管弯制而成,如图b所示。可以是单排的也可以是双排的,每排由一根或两根光管组成,如当库房的热负荷较大,所需的传热面积较大时,可用两根单排或双排的盘管式排管,因为这种排管的结构比较紧凑,与单根单排相比,可以获得较大的传热面积,但不管
是单排还是双排,每一供液回路的总长度不应超过一定值,否则后段盘管为蒸气所充满传热效果很差。此外,在垂直方向上盘管的管数应为偶数,使制冷剂在同一侧进入和引出,便于安装连接。
蛇管式排管的适用范围较广。蛇管式顶管重力供液或氨泵供液均可;单排和双排蛇管式墙排管可用于下进上出式的氨泵供液系统及重力供液系统,对单根蛇管式排管还可用于氨泵上进下出供液系统和热力膨胀阀供液系统。氟利昂系统所采用的蛇管式排管通常为单排式,其可以是D25×2.25钢管或D19×1.5~D22×1.5紫铜管及黄铜管。
蛇管式排管的优点是结构简单,易于制作,存液量较小,适用性强。其主要缺点为排管下段产生的蒸气不能及时引出,必须经过排管的全长后才能排出,故传热系数小,汽液二相流动阻力大。为此设计蛇管式排管时应限制单管的总管长,对于重力供液系统,每一供液回路的总长度不宜大于120m,对于氨泵供液系统则可达350m。
3、U形排管,常用的U形排管由两层或四层光滑无缝钢管构成,如图c所示。
每组排管各有上、下两根集管,下集管(D57×3.5)供液,上集管(D76×3.5)回汽,上、下两根集管间焊接数十根U形管,一般排管水平方向的管子中心距为120mm,U 形管的中心距单排为180mm,双排为200mm。因其吊装在距库房顶板或楼板下300mm 处作顶排管使用,故常称为集管式顶排管。通常应用于低温冷藏间和冰库;对于小型的不用冷风机的冻结间也常采用。
U形顶排管优点是结霜比较均匀,制作和安装较方便,充液量小,约占其容积的50%,适用重力供液系统和氨泵下进上出氨制冷系统,在冷库中获得较广泛的应用。但其占据库房的有效空间较多,且上层排管不易除霜。
4、搁架式排管,搁架式排管多用于冻结室中冷冻加工食品的设备。它是由许多组蛇形盘管组合而成。
搁架式排管一般采用D38×2.2或D57×3.5 的无缝钢管制作。目前这种排管也有采用矩形无缝钢管焊制的,冷冻加工时将食品置于冻盘中放在搁架上进行冻结。由于排管与食品近乎直接接触,所以其传热效能较高。适用于冻结鱼类、家禽等食品。整个冻结装置结构紧凑,空间利用率高,而且可省掉许多辅助设备。其缺点是钢材消耗量大,且不利于机械化,连续化和自动化操作,故目前仅用于小型的冻结间。
搁架式排管一般来说不送风,既采取空气自然对流换热。但为了提高传热系数,可在库内设置风机采用强制送风循环,这对老设备的改造也是一个可取的方向。