蒸發(fā)器與冷凝器講課資料

制冷裝置的換熱設(shè)備空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)制冷裝置的換熱設(shè)備原理冷凝器蒸發(fā)器膨脹閥壓縮機(jī)氣液分離器制冷劑壓縮機(jī)核心裝置工質(zhì)換熱設(shè)備冷凝器蒸發(fā)器制冷裝置的換熱設(shè)備制冷裝置中的換熱設(shè)備區(qū)別于其他熱力裝置中的換熱設(shè)備的特點(diǎn)：壓力、溫度變化范圍比較窄介質(zhì)之間的傳熱溫差較小要與制冷壓縮機(jī)匹配制冷裝置的換熱設(shè)備換熱設(shè)備的選用與其用途、傳熱介質(zhì)的類型、流動方式和傳熱特性有關(guān)冷凝器蒸發(fā)器再冷卻器回?zé)崞髦虚g冷卻器冷凝-蒸發(fā)器1冷凝器的種類和工作原理水冷式冷凝器

空冷式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器淋水式冷凝器

第一節(jié)分類根據(jù)冷卻劑種類不同立式殼管式臥式殼管式套管式焊接板式吸入式壓送式1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondensers冷卻水來源冷卻塔—應(yīng)用最廣泛深水井海水或河水

特點(diǎn)冷凝溫度低相同換熱面積排熱量大多用于大中型制冷機(jī)組要求有冷卻水源

第一節(jié)1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondensers第一節(jié)1.1水冷式冷凝器第一節(jié)臥式殼管式冷凝器1.1水冷式冷凝器第一節(jié)臥式殼管式冷凝器1.1水冷式冷凝器第一節(jié)臥式殼管式冷凝器優(yōu)點(diǎn)1結(jié)構(gòu)緊湊，空間高度低，有利于機(jī)組化2進(jìn)出水溫差一般為4～6℃，傳熱效果較好3冷卻水循環(huán)使用，耗水量少4操作方便，運(yùn)行可靠缺點(diǎn)1冷卻水流動阻力大，水泵耗電多2對水質(zhì)要求較高，清洗不方便3清洗水垢不方便，且需要停止運(yùn)行1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser立式殼管冷凝器管外：制冷劑管內(nèi)：冷卻水優(yōu)點(diǎn)1占地面積小，可露天安裝2對水質(zhì)要求較低3冷卻水所需壓頭低，水泵耗電少4清洗水垢比較方便，可不必停止冷凝器地工作5冷卻能力大，適用于大、中型氨制冷系統(tǒng)缺點(diǎn)1冷卻水用量大，耗水量多2進(jìn)出水溫差比臥式?。ɡ鋮s水溫升為2~3℃），傳熱效率較低3操作維護(hù)不及臥式方便4安裝在室外時，水花飛濺對周圍的環(huán)境有影響第一節(jié)1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser立式殼管冷凝器1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser套管式冷凝器外套管為：無縫鋼管外套管：制冷劑內(nèi)套管：冷卻水特點(diǎn)多用于冷量小于25kW的氟利昂制冷機(jī)組傳熱效果好結(jié)構(gòu)簡單，易加工可套在全封閉壓縮機(jī)上，結(jié)構(gòu)緊湊冷卻水流動阻力大金屬耗量大第一節(jié)1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser套管式冷凝器1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser焊接板式冷凝器1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser焊接板式冷凝器特點(diǎn)體積小、重量輕、傳熱效率高、可靠性好、加工過程簡單內(nèi)容積小、難以清洗、內(nèi)部滲漏不易修復(fù)1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser水冷式冷凝器的傳熱溫差1.2風(fēng)冷式冷凝器Air-cooledCondenser1.2風(fēng)冷式冷凝器Air-cooledCondenser

自然對流式

自然對流空氣冷卻式冷凝器a－平板式b－百葉窗式c－鋼絲式第一節(jié)1.2風(fēng)冷式冷凝器Air-cooledCondenser1.2風(fēng)冷式冷凝器Air-cooledCondenser

強(qiáng)迫對流式

強(qiáng)迫對流式

強(qiáng)迫對流空冷式冷凝器1－肋管束2－貯液筒3－氣態(tài)制冷劑入口第一節(jié)1.2風(fēng)冷式冷凝器Air-cooledCondenser特點(diǎn)（與水冷式的比較）1適用于中、小型氟利昂制冷機(jī)組、缺水環(huán)境和汽車空調(diào)2傳熱系數(shù)低，傳熱溫差大3氣溫高時冷凝壓力高4不需要配冷卻水系統(tǒng)（氨制冷系統(tǒng)一般不采用空冷式）5露天布置，不需要機(jī)房6翅片清洗不便第一節(jié)1.2風(fēng)冷式冷凝器Air-cooledCondenser風(fēng)冷式冷凝器的傳熱溫差第一節(jié)1.2風(fēng)冷式冷凝器Air-cooledCondenser1.3蒸發(fā)式冷凝器1.3蒸發(fā)式冷凝器第一節(jié)1.3蒸發(fā)式冷凝器小型機(jī)組的室外機(jī)

吸入式第一節(jié)1.3蒸發(fā)式冷凝器

壓送式第一節(jié)1.3蒸發(fā)式冷凝器特點(diǎn)（兼?zhèn)渌涫胶惋L(fēng)冷式的優(yōu)點(diǎn)）適用于中、小型氨和府兩制冷機(jī)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(jī)房造價高清洗、維修均較麻煩第一節(jié)1.3蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器的傳熱溫差第一節(jié)1.3蒸發(fā)式冷凝器不同冷凝器的傳熱性能比較第二節(jié)2冷凝器中的傳熱過程2冷凝器中的傳熱過程影響冷凝器傳熱性能的因素機(jī)理制冷劑側(cè)凝結(jié)換熱冷卻劑側(cè)風(fēng)冷/水冷式：對流換熱蒸發(fā)冷凝式：蒸發(fā)換熱2冷凝器中的傳熱過程影響冷凝器傳熱性能的因素冷卻劑側(cè)冷卻介質(zhì)流速流速高：換熱增強(qiáng)，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)傳熱面積垢水冷式：水垢、銹蝕風(fēng)冷式：灰塵、銹蝕2冷凝器中的傳熱過程影響冷凝器傳熱性能的因素制冷劑側(cè)流態(tài)：過熱蒸汽—飽和蒸汽—兩相—液態(tài)—過冷液凝結(jié)形式冷凝壁面的表面狀態(tài)壁面粗糙會使液膜積聚變厚，熱阻增大傳熱面油膜的影響氨冷凝器會沉積潤滑油膜不凝器體的影響制冷劑蒸汽中含有空氣等不凝性氣體時，聚集的氣膜會降低傳熱系數(shù)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2冷凝器中的傳熱過程影響冷凝器傳熱性能的因素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=0.00035～0.0006冷凝器設(shè)計的要點(diǎn)第三節(jié)3冷凝器的設(shè)計計算首先根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件確定采用冷凝器的類型總換熱面積應(yīng)滿足最大負(fù)荷要求并有裕量冷凝器臺數(shù)一般應(yīng)與壓縮機(jī)對應(yīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較大中型系統(tǒng)蒸發(fā)式冷凝器與水冷冷凝器+冷卻水塔基本相等，但運(yùn)行費(fèi)低維護(hù)費(fèi)蒸發(fā)式冷凝器最高冷凝器的排熱量有多少壓縮機(jī)散熱量是多少3冷凝器的設(shè)計計算水冷冷凝器主要設(shè)計內(nèi)容1設(shè)計條件壓縮機(jī)、制冷劑、工況、額定負(fù)荷（可變）2主要參數(shù)選擇冷凝器結(jié)構(gòu)型式冷卻水的流速冷卻水進(jìn)出口溫度及其與冷凝溫度之差冷卻水的溫升選擇污垢熱阻的選取3冷卻水的流動阻力臥式冷凝器：冷卻水溫升4~8℃（2~3℃）立式殼管式冷凝器：冷卻水溫升2~4℃冷卻水出水溫度與冷凝溫度之差：2~3℃3冷凝器的設(shè)計計算空氣冷卻式冷凝器主要設(shè)計內(nèi)容1設(shè)計條件壓縮機(jī)、制冷劑、工況、額定負(fù)荷（可變）2主要參數(shù)選擇冷凝器結(jié)構(gòu)型式空氣進(jìn)出口溫升選擇冷凝溫度的選擇管排數(shù)的選擇迎面風(fēng)速的選擇3空氣的流動阻力4風(fēng)機(jī)需用功率空氣入口溫度與冷凝溫度之差：10~15℃通常小于8℃3冷凝器的設(shè)計計算假設(shè)、迭代求解

假設(shè)熱流密度值Ψ

確定結(jié)構(gòu)后假設(shè)一熱流密度值，進(jìn)而得出傳熱系數(shù)值，從而又可求得新的熱流密度值。將所求得的熱流密度與假設(shè)值相比較，若在誤差范圍內(nèi)則繼續(xù)求出傳熱面積，否則，重新假設(shè)Ψ重復(fù)以上步驟計算分類第四節(jié)4蒸發(fā)器的種類和工作原理按制冷劑的供液方式劃分

滿液式

循環(huán)式

非滿液式淋激式

4蒸發(fā)器的種類和工作原理滿液式蒸發(fā)器

臥式殼管式 水箱式

第四節(jié)4蒸發(fā)器的種類和工作原理滿液式蒸發(fā)器

臥式殼管式 水箱式

第四節(jié)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單檢修方便。管子內(nèi)側(cè)易于清洗去垢缺點(diǎn)制冷劑充注量多由于液柱靜壓力的影響，使蒸發(fā)器下部制冷劑的蒸發(fā)溫度升高當(dāng)使用淡水或使用的鹽水濃度過低，熱負(fù)荷突降時，載冷劑有可能在管內(nèi)凍結(jié)而造成管子凍裂易積油。對于氟利昂用蒸發(fā)器，易溶于液體制冷劑中的油很難隨蒸氣一起從上部排出4蒸發(fā)器的種類和工作原理滿液式蒸發(fā)器

臥式殼管式

水箱式

第四節(jié)立管式水箱

管內(nèi)：制冷劑管外：冷凍水4蒸發(fā)器的種類和工作原理滿液式蒸發(fā)器

臥式殼管式

水箱式

第四節(jié)盤管式水箱

管內(nèi)：制冷劑管外：冷凍水4蒸發(fā)器的種類和工作原理滿液式蒸發(fā)器

臥式殼管式

水箱式

第四節(jié)特點(diǎn)：占地面積大，結(jié)構(gòu)不緊湊，用于非整體機(jī)組系統(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4蒸發(fā)器的種類和工作原理非滿液式蒸發(fā)器

干式殼管式蒸發(fā)器

直接蒸發(fā)式空氣冷卻器

第四節(jié)管內(nèi)：制冷劑管外：載冷劑4蒸發(fā)器的種類和工作原理非滿液式蒸發(fā)器

干式殼管式蒸發(fā)器

直接蒸發(fā)式空氣冷卻器

第四節(jié)直管式管內(nèi)：制冷劑管外：載冷劑4蒸發(fā)器的種類和工作原理非滿液式蒸發(fā)器

干式殼管式蒸發(fā)器

直接蒸發(fā)式空氣冷卻器

第四節(jié)U形管管內(nèi)：制冷劑管外：載冷劑4蒸發(fā)器的種類和工作原理非滿液式蒸發(fā)器

干式殼管式蒸發(fā)器

直接蒸發(fā)式空氣冷卻器

第四節(jié)優(yōu)點(diǎn)1制冷劑充注量少，可不設(shè)置高壓貯液桶2制冷劑的流速高，蒸發(fā)器內(nèi)不易積油3載冷劑的流速較高，不易凍結(jié)4蒸發(fā)管簇多采用肋片管，且殼體內(nèi)設(shè)有折流板，故傳熱系數(shù)較大缺點(diǎn)1折流板的裝配工藝較復(fù)雜，檢修較困難2折流板與殼體及管簇之間容易泄漏3管子外側(cè)清洗去垢較困難，一般只能采用化學(xué)清洗法4蒸發(fā)器的種類和工作原理非滿液式蒸發(fā)器

干式殼管式蒸發(fā)器

直接蒸發(fā)式空氣冷卻器

第四節(jié)4蒸發(fā)器的種類和工作原理非滿液式蒸發(fā)器

干式殼管式蒸發(fā)器

直接蒸發(fā)式空氣冷卻器

第四節(jié)典型分液器示意圖a－離心式b、c－碰撞式d、e－降壓式4蒸發(fā)器的種類和工作原理非滿液式蒸發(fā)器

干式殼管式蒸發(fā)器

直接蒸發(fā)式空氣冷卻器

第四節(jié)特點(diǎn)：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(jī)組不需要載冷劑，冷損失少結(jié)構(gòu)緊湊控制方便5蒸發(fā)器內(nèi)的傳熱過程影響蒸發(fā)器傳熱性能的因素第五節(jié)機(jī)理制冷劑側(cè)蒸發(fā)換熱冷卻介質(zhì)側(cè)載冷劑：水等載冷劑對流換熱直接蒸發(fā)式：空氣自然或強(qiáng)迫對流6蒸發(fā)器的設(shè)計計算冷卻液體型干式殼管式蒸發(fā)器主要設(shè)計內(nèi)容1給定設(shè)計條件壓縮機(jī)、制冷劑、工況、額定負(fù)荷2主要參數(shù)選擇制冷劑質(zhì)量流速的選擇制冷劑與載冷劑相對流向的選擇制冷劑側(cè)的流程數(shù)選擇載冷劑溫降選擇載冷劑折流板型式及數(shù)量的選擇載冷劑側(cè)污垢熱阻傳熱管型式3液體流動阻力4管內(nèi)換熱系數(shù)的確定冷水或鹽水蒸發(fā)器的出口溫度是根據(jù)空調(diào)或工藝要求提出的。一般，蒸發(fā)溫度比冷水出口溫度低2~4℃，冷水進(jìn)出口溫差：4~6℃第六節(jié)6蒸發(fā)器的設(shè)計計算冷卻空氣型干式蒸發(fā)器主要設(shè)計內(nèi)容1給定設(shè)計條件壓縮機(jī)、制冷劑、工