乾式蒸発器①

構造･伝熱作用

• 吸熱遷移
  • 膨張弁の減圧に因り気体･液体の混合冷媒が流入
  • 冷却対象からの吸熱に伴い冷媒蒸気を生成
  • 多少の過熱状態にて圧縮機へ流出

• 要項
  温度自動膨張弁の付設に因り蒸発器出口に対し下記を実現
  • 冷媒温度･圧力を検出
  • 冷媒温度に対する多少の過熱

• 特徴
  • 冷媒所要量に応じた供給が可能
  • 満液式に対し冷媒充填量が少量
  • 過熱状態への遷移に対し所要伝熱面積が拡大
  • 冷媒混入潤滑油に対し気体状態での
    送出に因り油戻し装置が付設不要
  • 冷却管内の冷媒循環に因る圧力降下に併せ下記を誘引
    • 圧力降下の増加に伴い冷媒飽和温度差が増加
    • 蒸発圧力の低下に伴い冷媒飽和温度差が増加
    • 冷媒蒸発温度の上昇に伴い冷却対象の冷却不良を誘引

冷媒の状態遷移･蒸気過熱管における特徴

• 冷媒
  • 乾き度の上昇に対し熱伝達率が上昇
  • 過熱に際し熱伝達率が急激に低下

• 蒸気過熱管
  冷却管全長にて過熱蒸気の流路区間増加に対し下記を誘引
  蒸発･ 過熱区間の平均熱伝達率は蒸発区間に対し低下

• 改善措置
  冷媒･冷却対象の流路方向を逆とし温度差に因り過熱区間を低減

• 平均熱伝達率例
  • α_Oe=7.544[kW/m²K]:蒸発区間の平均熱伝達率
  • α_Os=0.2324[kW/m²K]:過熱区間の平均熱伝達率
    • 蒸発･過熱区間比率7:3
      算出式:
      
    • 蒸発･過熱区間比率5:5
      算出式:
      

熱通過率

• 基準･確定要因
  • 熱通過率の基準伝熱面は冷却管の外表面
  • 蒸発器の構造･冷却対象･使用条件に依存

• 用途別熱通過率
  • 冷却対象が気体
    • 自然対流
      0.006～0.010[kW/m²K]
    • 強制対流
      • 冷房(別:空調)用:0.045～0.080[kW/m²K]
      • 冷凍用:0.018～0.035[kW/m²K]
  • 冷却対象が液体
    • ブライン:0.23～0.70[kW/m²K]
    • 水:0.23～0.70[kW/m²K]

熱伝達率

• 循環空気の熱伝達率特性
  • ρ_a[m²K/kW]:循環空気の熱伝達率逆数
  • α_a[kW/m²K]:循環空気側熱伝達率
    算出式:
    

• 循環空気の熱伝達率特性例
  損失を加味した空気の熱伝達率:λ=0.045～0.08[kW/m²K]
  算出式: