答：嚴(yán)格講來，預(yù)冷器并不是冷凍干燥機(jī)的必備部件，但它在冷干機(jī)運(yùn)行中又起很大的作用。預(yù)冷器在冷干機(jī)里的主要作用是“回收”被蒸發(fā)器冷卻后的壓縮空氣所攜帶的冷量(對絕大多數(shù)用戶來講這部分冷量屬“廢冷”)，并用這部分冷量來冷卻攜帶大量水蒸氣的較高溫度的壓縮空氣．從而減輕了冷干機(jī)制冷系統(tǒng)的熱負(fù)荷，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

另一方面，低溫壓縮空氣在預(yù)冷器里溫度得到回升，使排氣管道外壁不致因溫度過低而出現(xiàn)討厭的掛露現(xiàn)象。此外，壓縮空氣溫度升高后，降低了管道內(nèi)空氣的相對濕度(可達(dá)φ=5—10％)。根據(jù)金屬銹蝕理論，當(dāng)環(huán)境相對濕度低于臨界點(diǎn)(φ=40％)時(shí)，金屬管道生銹現(xiàn)象便會(huì)停止。所以，現(xiàn)在冷干機(jī)中都設(shè)有預(yù)冷器。

答： 有些用戶需要含水量低而且溫度也低的壓縮空氣，這時(shí)冷干機(jī)就可不再設(shè)置預(yù)冷器了。由于不設(shè)置預(yù)冷器，冷空氣的冷量得不到回收利用，蒸發(fā)器熱負(fù)荷會(huì)增加很多。在這種情況下，不僅需要大制冷壓縮機(jī)的功率來進(jìn)行能量補(bǔ)償，而且對整個(gè)制冷系統(tǒng)的其它部件(蒸發(fā)器、冷凝器及節(jié)流元器件)都需要進(jìn)行核算。

答：在預(yù)冷器中，冷、熱壓縮空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換，所交換的總熱量是相等的。但飽和熱氣流在降溫過程中發(fā)生相變，出現(xiàn)凝結(jié)水這個(gè)過程要消耗一部分冷量。而冷氣流在熱交換過程中所吸收到的熱量全部用于升溫，因此冷、熱氣流的溫度變化幅度是不相同的，其規(guī)律是熱氣流降溫幅度比冷氣流升溫幅度要小。譬如在某種工況下，熱空氣由40℃降至28℃，降幅為12℃，而冷空氣可由5℃升至24℃，升幅可到達(dá)19℃。

答：從能量利用角度講，我們總希望冷干機(jī)排氣溫度越高越好，最好能與進(jìn)氣溫度相同，此時(shí)“廢冷”為零。但實(shí)際上是達(dá)不到這一點(diǎn)的，冷干機(jī)進(jìn)、出氣溫相差15℃以上的情況并不鮮見。這是因?yàn)椋?/p>

①能量在傳遞、交換過程中，不可避免會(huì)有損失；

②本身溫度不高、溫差不大的同質(zhì)氣體在間壁對流傳熱中(特別在順流傳熱時(shí))傳熱系數(shù)不大；

③在熱交換過程中飽和熱氣流的降溫必然伴隨產(chǎn)生相變，其所吸收到的全部冷量中必有一部分用來支付相變潛熱，從而熱氣流溫度降幅受到限制。這反過來又限制了冷氣流溫度的升高(在順流傳熱時(shí)尤其如此)。

答：冷干機(jī)排氣溫度過高有時(shí)是不正常的，引起原因有：

①壓縮空氣進(jìn)行溫度過高或流量過大；

②制冷系統(tǒng)工況發(fā)生變化，引起玲媒蒸發(fā)溫度升高，使壓縮空氣在蒸發(fā)器量得不到足夠冷卻;

③預(yù)冷器管道外壁散熱量太大。

答：冷干機(jī)排氣溫度過低原因有：

①預(yù)冷器熱變換面積不夠而蒸發(fā)器制冷量有余；

②壓縮空氣進(jìn)氣溫度較低或流量太小；

③制冷系統(tǒng)工況發(fā)生變化，使冷媒蒸發(fā)壓力低于正常值。

答：在預(yù)冷器里飽和濕熱空氣在降溫過程有凝結(jié)水析出。而且由于進(jìn)人預(yù)冷器的壓縮空氣溫度較高．含水量也多，所以在熱交換過程中預(yù)冷器中有很多凝結(jié)水析出。因此在預(yù)冷器上單獨(dú)設(shè)置一只自動(dòng)排水器讓一部分凝結(jié)水先行排出機(jī)外，可以減輕蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，在大型冷干機(jī)中尤其應(yīng)當(dāng)這樣做。

答：在冷干機(jī)的預(yù)冷器里，都設(shè)置有數(shù)量不等的折流擋板，作用有四個(gè)：

①用以改變進(jìn)入冷干機(jī)的壓縮空氣流線，使之由平流變?yōu)槲闪?。以增?qiáng)冷熱氣流間的對流換熱強(qiáng)度；

②在氣流運(yùn)動(dòng)過程中，細(xì)小的凝結(jié)水滴由于不斷碰撞擋板而集聚長大，又由于運(yùn)動(dòng)方向的反復(fù)改變而產(chǎn)生離心效應(yīng)。水珠在重力和慣性的雙重作用下得以與空氣分離；

③可以延長冷、熱空氣在預(yù)冷器星的運(yùn)動(dòng)路徑，延長接觸時(shí)間。從而使熱交換更充分；

④可以改變冷熱流對流方向，使順向?qū)α髯兂烧巯驅(qū)α?，提高對流換熱系數(shù)。

答：預(yù)冷器管程、殼程內(nèi)流過的都是壓縮空氣，兩者除了含水量不同外，其余物理性質(zhì)特別是放熱系數(shù)完全相同。沒有必要通過增加單側(cè)換熱面積(如采用套翅片銅管)來提高傳熱系數(shù)．所以冷干機(jī)一般都采用內(nèi)外表面積基本相同的光營或波紋管來作預(yù)冷器的換熱管。

答：在預(yù)冷器里，熱濕空氣沿殼程流入蒸發(fā)器，而由蒸發(fā)器出來的冷干空氣經(jīng)預(yù)冷器管程排出。壓縮空氣經(jīng)過預(yù)冷器和蒸發(fā)器后會(huì)產(chǎn)生壓力降，上游熱濕空氣的壓力比下游冷干空氣的壓力高。如果銅管發(fā)生破裂，壓力較高、含水量較大的熱濕壓縮空氣就會(huì)直接從破裂處進(jìn)入冷干空氣管道．并在管內(nèi)結(jié)露，所產(chǎn)生的凝結(jié)水會(huì)沿捷徑排出機(jī)外，出現(xiàn)排氣帶水現(xiàn)象。

答：蒸發(fā)器是冷干機(jī)主要的換熱部件。壓縮空氣在蒸發(fā)器中被強(qiáng)制冷卻，其中大部分水蒸氣冷卻而凝結(jié)成液態(tài)水排出機(jī)外，從而使壓縮空氣得到干燥。在蒸發(fā)器中進(jìn)行的是空氣與冷媒低壓蒸汽之間的對流熱質(zhì)交換，通過節(jié)流裝置后的低壓冷媒液體，在蒸發(fā)器里發(fā)生相變成為低壓冷媒蒸汽，在相變過程中吸收周圍熱量，從而使壓縮空氣降溫。

答：計(jì)算蒸發(fā)器熱負(fù)荷是設(shè)計(jì)冷干機(jī)制冷系統(tǒng)的依據(jù)，是冷干機(jī)熱工計(jì)算重要的一環(huán)。要計(jì)算蒸發(fā)器熱負(fù)荷，必須先確定下列三個(gè)參量：

①被處理的壓縮空氣質(zhì)量流量m(通常按空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)1Nm3／min計(jì)算)；

②壓縮空氣進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的溫度t1(℃)；

③空氣在蒸發(fā)器里最終將冷卻到的溫度t2(℃)，在實(shí)際計(jì)算中，t2往往用“壓力露點(diǎn)”期望值來代替。

飽和壓縮空氣在蒸發(fā)器里溫度從t1降到t2放出的熱量(也即吸收的冷量)由下列三部分組成：①溫度從tl降至t2時(shí)，壓縮空氣中干空氣所放出的熱量q1；②溫度從t1至t2時(shí)壓縮空氣中所含的水蒸氣所放出的熱量q2；③溫度從t1降至t2時(shí)凝結(jié)水量的相變潛熱q3。蒸發(fā)器的熱負(fù)荷Q就是上述三者之和。

答：來自冷干機(jī)預(yù)冷器的壓縮空氣(已經(jīng)被預(yù)先脫了一部分水，但含水量還相當(dāng)大)進(jìn)入蒸發(fā)器后在殼程中運(yùn)動(dòng)，曲折前進(jìn)過程中與蒸發(fā)器管程內(nèi)的低溫冷媒蒸汽進(jìn)行對流熱交換。管內(nèi)冷媒液體吸熱沸騰(通稱蒸發(fā))成冷媒蒸汽是相變過程，在冷媒液體完全相變成氣體之前，蒸發(fā)壓力保持不變。蒸發(fā)溫度也保持不變，壓縮空氣在熱交換過程中溫度會(huì)越來越接近冷媒液體的蒸發(fā)溫度。但由于受到冷干機(jī)結(jié)構(gòu)限制蒸發(fā)器換熱面積不可能無限增大，壓縮空氣與冷媒蒸汽之間的傳熱溫差總是存在的。因此壓縮空氣所能達(dá)到的冷卻溫度，在任何時(shí)候也不可能等于或低于蒸發(fā)溫度。

答：由于冷干機(jī)蒸發(fā)器里進(jìn)行的是熱力學(xué)性質(zhì)截然不同的壓縮空氣與冷媒蒸汽之間的對流熱交換。這兩種氣體的放熱系數(shù)相差十多倍；為了盡可能獲得較高的傳熱效果，必須加大放熱系數(shù)小的介質(zhì)一側(cè)(這里是壓縮空氣)的換熱面積。

因此在冷干機(jī)蒸發(fā)器銅管外壁(即與壓縮空氣接觸一側(cè))要采用加大面積、強(qiáng)化換熱的措施．采用軋齒銅管或肋片管等就是為了達(dá)到這個(gè)且的的有效辦法。

答：蒸發(fā)器是冷干機(jī)里溫度最低的地方。且蒸發(fā)溫度與蒸發(fā)壓力相對應(yīng)，蒸發(fā)壓力低，蒸發(fā)溫度也低。壓縮空氣在蒸發(fā)器里與管內(nèi)冷媒的蒸發(fā)溫度進(jìn)行對流熱交換，由于管內(nèi)低壓冷媒液體在蒸發(fā)過程中作等溫吸熱，因此管外壓縮空氣在流動(dòng)過程中溫度是逐步降低的；空氣最終冷卻到的溫度取決于多種因素，例如：冷媒液體的蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器換熱面積、壓縮空氣流線形態(tài)(平流還是紊流)、空氣流速等。這些都是在設(shè)計(jì)中一一確定。在蒸發(fā)溫度一定條件下，蒸發(fā)器的換熱面積對壓縮空氣最終溫度的影響最大。換熱面積大，空氣最終溫度與蒸發(fā)溫度的溫差就小。

從理論上講，只要蒸發(fā)器的換熱面積足夠大，壓縮空氣的最終冷卻溫度可以無限接近管內(nèi)冷媒液體的蒸發(fā)溫度，但實(shí)際上是不可能做到的。在冷干機(jī)現(xiàn)實(shí)條件下，壓縮空氣的最終冷卻溫度(即理論“壓力露點(diǎn)”)比蒸發(fā)溫度高3～5℃是經(jīng)常有的。

答：蒸發(fā)溫度是隨蒸發(fā)壓力增高而升高的。引起蒸發(fā)壓力增高的原因有：

①冷干機(jī)負(fù)荷超過額定值；

②壓縮空氣的工作壓力過低；

③進(jìn)入冷干機(jī)的壓縮溫度過高；

④冷媒系統(tǒng)有問題，如：膨脹閥開啟過大冷媒液體充入量過多、冷凝器散熱不良導(dǎo)致冷凝壓力過高等；

⑤壓縮機(jī)有問題。蒸發(fā)溫度過高，將導(dǎo)致壓縮空氣露點(diǎn)升高，出現(xiàn)除水不盡、排氣帶水等現(xiàn)象。

答：蒸發(fā)溫度過低．反映在蒸發(fā)壓力低于正常數(shù)值。如果排除設(shè)計(jì)制作中固有的弊病(如蒸發(fā)器換熱面積太小，壓縮機(jī)選得太大或系統(tǒng)冷媒灌注不足等)，運(yùn)行中引起的原因的：

①毛細(xì)管或膨脹閥有堵塞現(xiàn)象或開啟太小，使冷媒供液量不足；

②冷干機(jī)負(fù)荷太??；

③蒸發(fā)器銅管表面結(jié)霜影響傳熱；

④壓縮空氣含油量過大，在銅管表面蒙上一層油垢影響傳熱；

⑤冷媒系統(tǒng)有慢性泄漏。

答：冷干機(jī)在正常情況下。蒸發(fā)器表面有一層膜狀冷凝水存在。在計(jì)算蒸發(fā)器冷負(fù)荷時(shí)已經(jīng)考慮到這一情況。如果蒸發(fā)溫度降得很低，使換熱銅管表面溫度在零度以下，水蒸氣就會(huì)在銅管表面凝結(jié)成霜，由此產(chǎn)生的問題是：

①水蒸氣“升華為霜”比“凝結(jié)為霜”要多吸收約15％的冷量；

②霜的熱導(dǎo)率只有水的1／4，使管外空氣不能充分冷卻，而同時(shí)管內(nèi)蒸發(fā)溫度卻有進(jìn)一步降低的趨勢。如此循環(huán)的結(jié)果，必將給制冷系統(tǒng)帶來許多不良后果(譬如產(chǎn)生“液壓縮”)；

③從空氣流通途徑講,霜的存在會(huì)使空氣阻力增加．使供氣壓力降低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)箽饴范氯?/p>

④從系統(tǒng)能耗來講．蒸發(fā)溫度過低導(dǎo)致壓縮機(jī)制冷系數(shù)大幅下降，能耗增加。

所以含濕量很大的壓縮空氣進(jìn)入冷干機(jī)工作時(shí)，冷媒在管內(nèi)蒸發(fā)溫度至少應(yīng)保證蒸發(fā)器銅管表面溫度在零度以上。試圖通過定時(shí)化霜的辦法來降低蒸發(fā)溫度，冷干機(jī)是不能接受的。

答：為了防止蒸發(fā)溫度過低，冷干機(jī)里設(shè)置了能量旁路保護(hù)。當(dāng)冷媒蒸發(fā)壓力低到一定值時(shí)，作熱量補(bǔ)充用的熱氣旁路閥自動(dòng)打開(開度增大)，將冷凝器中的高壓高溫冷媒蒸汽直接注入蒸發(fā)器使蒸發(fā)壓力提升到正常水平。

答：可用下式來確定蒸發(fā)器和預(yù)冷器的凝結(jié)水量

Q=m(dt-d2)·φ·60

Q-凝結(jié)水水量g／h

d1一壓縮空氣在進(jìn)入蒸發(fā)器和預(yù)冷器時(shí)溫度下的飽和含水量g／m3 

d2一壓縮空氣在離開蒸發(fā)器和預(yù)冷器時(shí)溫度下的飽和含水量g／m3

φ-空壓機(jī)吸氣環(huán)境下的相對濕度(一般按100%計(jì)算) 

m一冷干機(jī)的處理氣量Nm3／min

附錄列出了壓縮空氣在各種工況下的吉水量值，可直接用來計(jì)算凝結(jié)水量。

答：冷干機(jī)里，壓力較高的壓縮空氣(一般在0.7MPa左右)走的是蒸發(fā)器殼程，壓力較低的冷媒蒸汽(一般為0.4MPa左右)走的是蒸發(fā)器管程，殼程壓力比管程壓力高。冷干機(jī)在運(yùn)行中如果發(fā)生蒸發(fā)器銅管破裂，壓縮空氣就會(huì)從破裂處侵入銅管，并隨同冷媒蒸汽吸人壓縮機(jī)，空氣是一種不凝性氣體，它存在于冷媒系統(tǒng)會(huì)使系統(tǒng)冷凝壓力在很短時(shí)間內(nèi)快速上升(但冷凝溫度又不很高)，導(dǎo)致冷干機(jī)跳閘，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使壓縮機(jī)損壞。

冷干機(jī)停止工作時(shí)，管內(nèi)冷媒壓力升高到與環(huán)境溫度相對應(yīng)的值，而蒸發(fā)器殼體中因無壓縮空氣通過，僅保持為大氣壓力。此時(shí)高壓冷媒會(huì)很快從銅管破裂處泄漏。

在實(shí)際工作中，蒸發(fā)器銅管發(fā)生破裂的現(xiàn)象并不罕見(通常由焊接不良、銅管本身缺陷、運(yùn)輸震動(dòng)、脈沖氣流沖擊等原因引起的)，是冷干機(jī)的一種嚴(yán)重的內(nèi)部故障，隱蔽性很強(qiáng)，現(xiàn)場又很難處理。所以，在制作、運(yùn)輸及使用過程中要特別當(dāng)心。

答：有資料介紹，在空氣一氟里昂對流換熱中，不同空氣流速下的傳熱系數(shù)與空氣流速比的0.8次方成正比,空氣流速高，傳熱系藪也大。因此適當(dāng)增加壓縮空氣在蒸發(fā)器里的流速對傳熱是有利的。但流速增大后。會(huì)導(dǎo)致空氣壓降增大．所以在選取蒸發(fā)器筒體直徑時(shí)，應(yīng)當(dāng)兼顧兩者的關(guān)系。

答：蒸發(fā)器折流擋板所起的作用如同預(yù)冷器(見題5—9)。

答：在冷干機(jī)里，蒸發(fā)器是吸收壓縮空氣熱量(使之降溫)的主要換熱部件。同時(shí)它又以冷卻后的壓縮空氣作載體，將部分冷量提供給預(yù)冷器，用來冷卻溫度更高的上游壓縮空氣，結(jié)果又使本身熱負(fù)荷得以減輕。這種彼此串接供冷的最終效果是減少了系統(tǒng)對外界的能量需求。由于工質(zhì)冷損的存在(以排出凝結(jié)水為主)，蒸發(fā)器不可能將所吸收到的冷量完全提供給預(yù)冷器；而預(yù)冷器里由于飽和熱空氣冷凝相變的存在也不可能將所吸收的冷量全部轉(zhuǎn)化為熱空氣顯溫的降低。與其他制冷設(shè)備相比，這種復(fù)雜的冷量供需關(guān)系，是冷干機(jī)所特有的。這也說明，在冷干機(jī)中制冷并不是工作的目的，而是為了達(dá)到減少空氣含水量的中間手段。

答：因?yàn)槔涓蓹C(jī)中進(jìn)行的是壓縮空氣的冷凝換熱。在水蒸氣冷凝成水滴的過程中，首先要在銅管外壁形成一層水膜，臥式布置可使水膜成珠狀下滴迅速更新?lián)Q熱表面。如果立式布置水滴就會(huì)沿銅管表面成簾狀流動(dòng)，簾狀流動(dòng)使水膜變厚影響傳熱，所以冷干機(jī)中蒸發(fā)器銅管多采用臥式布置。  

答：根據(jù)制冷劑“內(nèi)回路”的使用情況，臥式蒸發(fā)器可分“干式蒸發(fā)器”和“滿液式蒸發(fā)器”兩種。前者冷媒在管內(nèi)沸騰(蒸發(fā))，空氣在管外流動(dòng)，在冷干機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。滿液式蒸發(fā)器中，冷媒液體在管外沸騰(蒸發(fā))，被冷卻的壓縮空氣在管內(nèi)流動(dòng)；冷媒液面將換熱銅管全部浸沒。滿液式蒸發(fā)器在冷干機(jī)中用得較少，原因是：

①不能通過采用外套片等方法來增加放熱系數(shù)較小一側(cè)的換熱面積來增強(qiáng)換熱效果；

②冷媒氟里昂易溶于冷凍機(jī)油，且不易排除，會(huì)影響傳熱效果且影響回油，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致壓縮機(jī)缺油運(yùn)行；

③不能設(shè)置折流擋板來阻攔、集聚凝結(jié)水；

④從銅管的受力來看，管內(nèi)氣體壓力高于管外冷媒的蒸發(fā)壓力，銅管容易張裂