冷卻塔4-冷凝器與蒸發(fā)器

制冷裝置的換熱設(shè)備2蒸發(fā)器和冷凝器的重要性制冷系統(tǒng)四大部件之中的兩大部件吸熱設(shè)備（蒸發(fā)器）放熱設(shè)備（冷凝器）制冷系統(tǒng)換熱器的特殊性（與其他熱力換熱器相比）工作壓力和溫度范圍比較窄介質(zhì)間的傳熱溫差小換熱器與壓縮機需要匹配（對系統(tǒng)冷凝溫度和蒸發(fā)溫度有決定性作用）決定制冷系統(tǒng)冷重比(制冷量/重量)的關(guān)鍵3本章的主要內(nèi)容介紹冷凝器與蒸發(fā)器的種類、形式、結(jié)構(gòu)，適用范圍明確換熱器設(shè)計的基本思想和需要注意的問題傳熱溫差（換熱面積、空氣與水流速選擇）主要熱阻（管內(nèi)外換熱系數(shù)的計算公式）壓力損失（最佳流速的確定）認真看書，了解換熱器的熱力計算方法（課堂上不講）4第一節(jié)冷凝器的種類和工作原理

水冷冷凝器

臥式殼管冷凝器立式殼管冷凝器套管式冷凝器焊接板式冷凝器風(fēng)冷冷凝器蒸發(fā)式冷凝器（淋水式冷凝器）5一.水冷式冷凝器冷卻水來源冷卻塔應(yīng)用最廣泛深井水海水或河水特點冷凝溫度低相同換熱面積排熱量大（換熱系數(shù)大）多用于大中型制冷機組要求有冷卻水源61.臥式殼管冷凝器管外

制冷劑

管內(nèi)

冷卻水材料：氨鋼光管

氟利昂低肋螺紋銅管氣體制冷劑液體制冷劑冷卻水放油孔(氨)安全閥71.臥式殼管式冷凝器的特點使用最廣泛，多用于大、中、小型制冷機組，結(jié)構(gòu)緊湊冷媒為氨或氟利昂傳熱系數(shù)高水側(cè)多管程，冷卻水溫升一般為4~6℃冷卻水耗量少對冷卻水水質(zhì)要求高，清洗不方便水側(cè)流動阻力大82.立式殼管冷凝器管外：制冷劑管內(nèi)：冷卻水廣泛用于氨制冷系統(tǒng)進氣管出液管放空氣管平衡管放油管安全閥提高傳熱性能的措施導(dǎo)流管嘴進氣管接在中上部92.立式殼管式冷凝器的特點一般用于大、中型氨制冷系統(tǒng)傳熱系數(shù)低于臥式，傳熱溫差4~6℃可安裝在室外容易清水垢，故對冷卻水水質(zhì)要求不高占地面積小，但體積大冷卻水耗量大，冷卻水溫升2~3℃需要高的操作平臺103.套管式冷凝器外套管為55mm無縫鋼管,內(nèi)套管為銅管外套管：冷卻水 內(nèi)套管：制冷劑外套管：制冷劑 內(nèi)套管：冷卻水113.套管式冷凝器的特點多用于冷量小于40kW的氟利昂制冷機組傳熱效果好結(jié)構(gòu)簡單，易加工可套在全封閉壓縮機上，結(jié)構(gòu)緊湊冷卻水流動阻力大金屬耗量大124.板式冷凝器的特點可以兼做蒸發(fā)器（廣泛應(yīng)用于風(fēng)冷熱泵機組，制冷時為蒸發(fā)器，制熱時為冷凝器）優(yōu)點：傳熱效率高，體積小缺點：易堵塞，價格昂貴進水出水出制冷劑進制冷劑135.

水冷式冷凝器的傳熱溫差14風(fēng)冷式冷凝器的特點適用于中、小型氟利昂制冷機組、缺水環(huán)境和汽車空調(diào)傳熱系數(shù)低氣溫高時冷凝壓力高不需要配冷卻水系統(tǒng)露天布置，不需要機房翅片清洗不便15風(fēng)冷式冷凝器的傳熱溫差（R22）16三、蒸發(fā)式冷凝器17蒸發(fā)式冷凝器的特點

兼?zhèn)渌涫胶惋L(fēng)冷式的優(yōu)點適用于中、小型氨和氟利昂制冷機組傳熱系數(shù)比較高，冷凝溫度低耗水量少露天布置，不需要機房造價高清洗、維修均較麻煩18蒸發(fā)式冷凝器的傳熱溫差19

2.影響冷凝器傳熱性能的因素（1）機理制冷劑側(cè)凝結(jié)換熱冷卻介質(zhì)側(cè)風(fēng)冷/水冷式：對流換熱蒸發(fā)冷凝式：蒸發(fā)換熱202.影響冷凝器傳熱性能的因素（2）冷卻介質(zhì)側(cè)冷卻介質(zhì)流速流速高：換熱增強，減少積垢流速低：流動阻力小，泵/風(fēng)扇能耗小最佳流速水：0.8~1.2m/s(氨),<2.5m/s(氟利昂)空氣：2～4m/s（再大起不了作用?。├鋮s介質(zhì)傳熱面積垢水冷式：水垢、銹蝕風(fēng)冷式：灰塵、銹蝕212.影響冷凝器傳熱性能的因素（3）制冷劑側(cè)流態(tài)：過熱蒸氣－飽和蒸氣－兩相－飽和液態(tài)－過冷液凝結(jié)形式膜狀凝結(jié)：換熱系數(shù)小珠狀凝結(jié)：換熱系數(shù)大立式冷凝器下部液膜增厚，傳熱系數(shù)降低冷凝壁面的表面狀態(tài)壁面粗糙會使液膜積聚變厚，熱阻增大222.影響冷凝器傳熱性能的因素（3）制冷劑側(cè)傳熱面油膜的影響氨冷凝器會沉積潤滑油膜不凝氣體的影響制冷劑蒸汽中含有空氣等不凝性氣體時，冷凝溫度升高聚集的氣膜會降低傳熱系數(shù)占據(jù)換熱空間，減小傳熱面積232.影響冷凝器傳熱性能的因素（4）冷凝器熱阻的大致分配R總＝R介質(zhì)＋R管壁＋R制冷劑＋R污垢R總：臥0.0008立0.0013套管0.0009風(fēng)冷0.036蒸發(fā)0.0014冷卻介質(zhì)側(cè)水冷式冷凝器R污垢=0.00018~0.0005風(fēng)冷式冷凝器R污垢=0.0001~0.0003制冷劑側(cè)氨冷凝器R污垢=0.00035~0.0006242.影響冷凝器傳熱性能的因素（4）冷凝器熱阻的大致比例25第三節(jié)冷凝器的設(shè)計計算已知條件：傳熱介質(zhì)流量及其進出口溫度計算內(nèi)容：確定傳熱面積和結(jié)構(gòu)尺寸傳熱公式：26一、冷凝器熱負荷的確定1.對于開啟式壓縮機2.對于全封閉式壓縮機經(jīng)驗公式：27二、傳熱平均溫差三、傳熱系數(shù)1.計算公式2.推薦值28第四節(jié)蒸發(fā)器的種類冷水器(cooler)：以水作載冷劑殼管式

滿液式干式水箱式直接蒸發(fā)式空氣冷卻器：直接冷卻空氣強制通風(fēng)式自然對流式（冰箱蒸發(fā)器等）29一、滿液式蒸發(fā)器

1.臥式殼管蒸發(fā)器管外：制冷劑管內(nèi)：冷凍水液面高度氨：70～80％氟利昂：55%~65%30臥式殼管蒸發(fā)器的特點廣泛用于氨制冷系統(tǒng)，近年來也漸漸用于R22制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小載冷劑可采用閉式循環(huán)，可采用易揮發(fā)的載冷劑易積油載冷劑易發(fā)生凍結(jié)。冷卻普通淡水時，出水溫度應(yīng)控制在2℃以上采用浮球閥供液312.水箱式蒸發(fā)器：立管式水箱管內(nèi)：制冷劑 管外：冷凍水322.水箱式蒸發(fā)器：螺旋管式水箱管內(nèi)：制冷劑 管外：冷凍水332.水箱式蒸發(fā)器：盤管式水箱管內(nèi)：制冷劑管外：冷凍水342.水箱式蒸發(fā)器的特點占地面積大，結(jié)構(gòu)不緊湊，用于非整體機組的系統(tǒng)直立管和螺旋管式適用于氨制冷系統(tǒng)，盤管式適用于氟利昂系統(tǒng)有蓄冷能力只能使用非揮發(fā)性載冷劑易積油35二、非滿液式蒸發(fā)器

1.干式蒸發(fā)器管內(nèi)：制冷劑

管外：冷凍水36干式殼管蒸發(fā)器管內(nèi)：制冷劑

管外：冷凍水直管式37干式殼管蒸發(fā)器U型管式38干式殼管蒸發(fā)器的特點適用于氟利昂系統(tǒng)(易于回油)結(jié)構(gòu)緊湊，可用于冷水機組載冷劑不易凍結(jié)制冷劑充注量少(系統(tǒng)可不設(shè)貯液器)可用熱力膨脹閥供液裝配工藝較復(fù)雜39直接蒸發(fā)器的特點適用于冷庫和空調(diào)設(shè)備家用空調(diào)器組合式空調(diào)機組小型風(fēng)系統(tǒng)戶式中央空調(diào)系統(tǒng)不需要載冷劑，冷損失少結(jié)構(gòu)緊湊控制方便40第五節(jié)蒸發(fā)器的熱工性能

1.不同蒸發(fā)器的傳熱性能比較蒸發(fā)器形式K(W/m2K)滿液式臥式殼管式氨－水550－650氟利昂－水500－600干式干式殼管式氟利昂－水450－550直接蒸發(fā)空氣冷卻氟利昂－空氣30－45冷排管（自然對流）氟利昂－空氣（以空氣側(cè)為準）約14412.影響蒸發(fā)器傳熱性能的因素（1）機理制冷劑側(cè)蒸發(fā)換熱冷卻介質(zhì)側(cè)冷水器：水或載冷劑直接蒸發(fā)式：空氣，強制和自然對流422.影響蒸發(fā)器傳熱性能的因素（2）冷卻介質(zhì)側(cè)冷卻介質(zhì)流速流速高：換熱增強，減少積垢流速低：流動阻力小，泵/風(fēng)扇能耗小最佳流速水：0.8~1.2m/s(氨),<2.5m/s(氟利昂)空氣：2～4m/s冷卻介質(zhì)傳熱面積垢冷水器：水垢、銹蝕直接蒸發(fā)式：灰塵、銹蝕432.影響蒸發(fā)器傳熱性能的因素（3）制冷劑側(cè)蒸發(fā)過程中的流型層狀流環(huán)狀流霧狀流強化傳熱措施小徑化氣化核心（微型溝槽蒸發(fā)器）442.影響蒸發(fā)器傳熱性能的因素（4）蒸發(fā)器熱阻的大致比例R總＝R介質(zhì)＋R管壁＋R制冷劑＋R污垢R總：臥0.0008套管0.0009風(fēng)冷0.036冷卻介質(zhì)側(cè)水冷式蒸發(fā)器R污垢=0.00018~0.0005風(fēng)冷式蒸發(fā)器R污垢=0.0001~0.0003制冷劑側(cè)氨蒸發(fā)器R污垢=0.00035~0.000645第七節(jié)其他換熱設(shè)備一、再冷器46二、回?zé)崞髯饔茫?）提高制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)2）使節(jié)流前的制冷劑液體再冷以免氣化3）提高壓縮機容積效率和防止壓縮機液擊47思考題1.制冷劑在冷凝器與蒸發(fā)器內(nèi)的換熱機理有何不同？2.制冷劑在滿液式蒸發(fā)器內(nèi)是完全充滿的嗎？3.為什么空冷式蒸發(fā)器多是翅片管，較少采用光滑管？48作業(yè)1.某制冷能力為55kW的R22系統(tǒng)，采用水冷冷凝器放熱。已知壓縮機為全封閉式，在蒸發(fā)溫度為5℃下運行時，制冷系統(tǒng)的能效比EER＝3，如果冷凝器換熱系數(shù)K=450W