《制冷压缩机与设备 教学课件 ppt 作者 朱立 第九章 冷凝器与蒸发器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制冷压缩机与设备 教学课件 ppt 作者 朱立 第九章 冷凝器与蒸发器（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/5/22,1,第 九 章,冷凝器与蒸发器,2019/5/22,2,冷凝器与蒸发器均属于热交换设备。,热交换器： 指实现两种或两种以上温度不同的流体之间相互传热的设备。,在制冷系统中的热交换设备： 冷凝器() 蒸发器() 中间冷却器氟利昂双级压缩系统 冷凝蒸发器复叠式系统 过热冷却器复叠式系统 气气热交换设备复叠式系统,2019/5/22,3,第一节 冷凝器的传热分析,传热学原理分析,冷凝器中的传热过程是制冷剂流体将热量通过间壁式热交换器传向冷却介质（水或空气）,再通过冷却介质传向环境。在冷凝器中的放热液化过程中，由于制冷过热蒸气放出热量后被冷却、冷凝成液体，因此其放热量应包括气体冷却
2、热、 凝结热，这就是冷凝器热负荷。其中，凝结热占总负荷的80%以上。,2019/5/22,4,位置： 制冷循环中，冷凝器在制冷压缩机后（高温高压制冷剂蒸气从压缩机出来后进入冷凝器）。,作用： 使用不同的冷却介质，将制冷压缩机出口的高温高压制冷剂气体等压冷却成制冷剂液体。,冷凝器的位置及作用,2019/5/22,5,一、影响制冷剂侧蒸气凝结放热的因素,1.制冷剂蒸气的流速和流向,当蒸气与凝结的液膜做同向运动时，气流能促使冷凝液膜减薄和较快地与冷却壁面脱开，使放热系数增大。而当气流与液膜层流向相反时,放热系数的大小取决于制冷剂蒸气的流速。,考虑到制冷剂蒸气的流速和流向对传热的影响，立式壳管式冷凝器
3、的蒸气进口一般总是设在冷凝器高度2/3处的筒体侧面，以便不使冷凝液膜太厚而影响传热。,2019/5/22,6,2.传热壁面粗糙度的影响,壁面光滑、清洁，液膜流动阻力小，凝结的液体能较快流出，使液膜层减薄，放热系数相应增大。如果壁面粗糙，液膜的流动阻力增大，使液膜层增厚，放热系数也就降低，严重时放热系数下降20%30%。,因而冷凝管表面应保持光滑和清洁，以保证有较大的凝结传热系数。,2019/5/22,7,3.制冷剂蒸气中含油时对凝结放热 的影响,制冷剂蒸气中混有大量润滑油时，油将沉积在冷却壁面上形成导热系数很低的油膜，形成附加热阻，使制冷剂侧的传热系数降低。 因而，油在制冷剂中的溶解量不得超过
4、规定范围，否则，会使传热系数降低。,在冷凝器的设计和运行中，应设置高效的油分离器，以减少制冷剂蒸气中的含油量，从而降低其对凝结放热的不良影响。,2019/5/22,8,4.制冷剂蒸气中含有空气或其他不凝性气体的影响,制冷系统中存在空气或其它不凝性气体是难以避免的。这些气体随制冷剂蒸气进入冷凝器，附着在凝结液膜附近，使制冷剂蒸气的分压力减低，不及时排除会使制冷剂放热系数大大下降、影响制冷剂蒸气的凝结放热。,5.冷凝器结构形式的影响,无论何种结构的冷凝器，都应设法使冷凝液体迅速地从冷却壁面离开。,2019/5/22,9,二、影响冷却介质侧放热的因素,通常采用水或空气，由于水的热容量大于空气的热容量
5、，因此用水作冷却介质的冷凝器的传热性能要优于用空气作冷却介质的冷凝器。另外，用水作冷却介质时，制冷系统的冷凝压力明显低于用空气作冷却介质的，这有利于制冷系统的安全工作。,冷却介质,在冷凝器传热壁的冷却介质一侧，流动的冷却水或空气的流速对冷却介质一侧的放热系数有很大的影响。,2019/5/22,10,第二节 冷凝器的种类、结构和工作原理,冷却介质带走热量的介质（如空气、水） 被冷却介质制冷剂 冷却方式水冷、空气冷却（风冷）、水 与空气联合冷却,按其冷却介质和冷却方式的不同，可以分为水冷却式、空气冷却式和蒸发式三种类型。,2019/5/22,11,一、水冷却式冷凝器,冷却介质为水利用水吸收制冷剂放
6、出的冷凝热量。,1) 立式壳管式水冷冷凝器。 2) 卧式壳管式水冷冷凝器。 3) 套管式水冷冷凝器。,构造型式：壳管式、套管式、螺旋板式。 外形型式：立式、卧式。,分类：,2019/5/22,12,1. 立式壳管式冷凝器,工作原理 立式冷凝器广泛用于制冷系统中。在其中，冷却水从上部进入冷凝器，在分水器的作用下以螺旋状流过管程，与壳程的高温、高压氨气换热，使过热氨气等压冷凝成氨液。,2019/5/22,13,2019/5/22,14,特点：传热系数高，冷却冷凝能力大，可以安装在室外，节省机房面积，对冷却水要求不高。 用水量大，水泵消耗功率加大，比较笨重，搬运安装不方便，制冷剂泄露不易发现，易于结
7、水垢，需要经常清洗。 适用范围：水质差，水温较高而水量充足的大、中型氨制冷系统。 制作材料：外壳用钢板；管子用无缝钢管。,2019/5/22,15,2. 卧式壳管式冷凝器,卧式冷凝器是一种壳管式换热器，来自压缩机的高温高压氨蒸气，由冷凝器壳体的顶部进气口进入冷凝器的壳程，在固定于管板上的冷凝管束上放热冷凝成液体，氨液由壳体的底部出液口流出。冷却水从端盖下法兰口进入，受端盖内的分程隔板的导向，在冷凝器的换热管内呈多流程来回流动。吸收热量后从端盖上法兰排出。 冷凝器圆筒上还设有安全阀接口、放空气口、压力表接口、平衡口，在端盖上还设有放气口和放水口。,2019/5/22,16,氨用卧式壳管式冷凝器,
8、2019/5/22,17,氟用卧式壳管式冷凝器,2019/5/22,18,2019/5/22,19,特点：传热系数高，冷却水用量比立式冷凝器少，结构紧凑，占空间高度小，便于机组化，运行可靠。 制作难度较大，金属材料耗量较大，冷却水水质要求高，水温要求低，清洗时要停止工作。,适用：水质较好的地区，以及要求占地位置小的地方。,制作材料：,氨用：管用无缝钢管，外壳采用钢板。 氟用：管用无缝钢管或紫铜管（可用外螺纹管），外壳采用钢板。,2019/5/22,20,3.套管式冷凝器,工作原理： 冷却水在内管内由下至上流动，制冷剂在内管外由上至下流动冷凝。,2019/5/22,21,氨用套管式冷凝器,201
9、9/5/22,22,氟用套管 式冷凝器,2019/5/22,23,特点：冷液体的流速较大，冷热两流体呈逆向流动，热交换效果较好。排数和程数可根据需要增加或拆除，机动性大。 金属耗用量较大，接头多，容易泄露，占地较大，若套管过长，流动阻力加大，耗费输送功率。 适用：氨用的仅适用于传热面积不大的氨制冷装置中。氟用的适用于全封闭式小型制冷机组中。 制作材料: 氨用：内、外均采用标准无缝钢管 氟用：外管采用无缝钢管，内管采用铜管（光管或外肋管）。,2019/5/22,24,4. 螺旋板式冷凝器,工作原理 两块45mm厚的钢板螺旋成筒体，两种流体逆向螺旋流动进行热交换，流动通道较大。,2019/5/22
10、,25,2019/5/22,26,特点：流速较快，换热效率高，结构紧凑，制造简单，不易堵塞，污垢不易沉积。承压能力受限制，水侧阻力较大。 适用范围：大型氨制冷系统。 制作材料：钢板。,2019/5/22,27,二、空气冷却式冷凝器,冷却介质为空气（用空气将冷凝热量吸收）。 空气冷却式冷凝器：空气自然对流 空气强制对流,工作原理：制冷剂蒸气从冷凝器上端 的分配器进入蛇形管盘管中，自上而下地 通过管壁与管外的空气进行热交换，冷凝 后的制冷剂液体从管下端流出。,2019/5/22,28,特点：不需要冷却水，对供水困 难的地方比较适用。 冷凝器的冷却介质是空气，制冷 剂的冷凝温度和压力都会比以水为冷
11、却介质的冷凝器要高。 制造材料：采用铜管弯制成蛇形 盘管，管外套铜或铝片作肋片。,2019/5/22,29,蛇形肋片管,2019/5/22,30,螺纹铜管,2019/5/22,31,三、蒸发式冷凝器,1. 蒸发式冷凝器,2019/5/22,32,工 作 原 理：主要利用部分水的蒸发带走气态制冷剂冷凝过程放出的热量。工作时冷却水由水泵送至冷凝管组上部喷嘴，均匀地喷淋在冷凝排管外表面，形成一层很薄的水膜，高温气态制冷剂由冷凝排管组上部进入，被管外的冷却水吸收热量冷凝成液体从下部流出，吸收热量的水一部分蒸发为水蒸气，其余落到下部集水盘内，供水泵循环使用。风机强迫空气以 3 5m/s 的速度掠过冷凝排
12、管促使水膜蒸发，强化冷凝管外放热，并使吸热后的水滴在下落的进程中被空气冷却，下落的水滴经疏水换热层被分流，在换热层填料表面形成很薄的水膜，二次冷却后落回水槽，蒸发的水蒸气随从空气被风机排出，空气中夹带的水滴被脱水器阻挡住落回水盘。水盘中设有浮球阀，自动补充冷却水量。,2019/5/22,33,蒸发式冷凝器,2019/5/22,34,特点：,2019/5/22,35,适用范围：,制作材料：,管束部分可根据制冷剂选择， 风机一般用铝制或玻璃钢， 外壳采用钢板。,大型工业制冷系统； 缺水且气候凉爽的地区。,2019/5/22,36,2019/5/22,37,2. 淋水式冷凝器,2019/5/22,3
13、8,氨蒸气由进气总管自蛇形管下部进入，在管内从下而上流动，凝结的液体分别从蛇形管一端的支管及时导出，经下液管流入贮液器。冷却水由配水箱分别流入备组配水槽后沿锯齿形缺口溢出，沿斜形挡板往下流，淋浇在蛇彩管外表面上，自上往下以水膜的形式流过每根管子壁面，吸收管内制冷剂的热量，最后流入水池。氨蒸气冷凝时放出的热量主要是由冷却水吸收，约有占总放出热量13%的热量被冷却水蒸发时吸收。,工作原理,2019/5/22,39,特点：结构比较简单，制造、运输、安装均较方便，也可就地加工制作，便于清洗水垢和检修，检修时分组进行不必停产，对水质要求低。但有占地面积较大，易受气候条件影响，金属耗用量较大等缺点。,适用
14、范围：气温与湿度较低，水源一般，水质较差的地区。,2019/5/22,40,第三节 蒸发器的传热分析,蒸发器是制冷系统中制冷剂与低温热源（被冷却系统）间进行热交换的设备，和冷凝器一样也属于间壁式换热器的一种。其传热量和热交换面积、传热温差和传热系数有关。,影响蒸发器传热的因素：,1）制冷剂特性对蒸发器的影响。 2）制冷剂液体润湿能力的影响。 3）换热面状况对蒸发器传热的影响。 4）蒸发器构造对蒸发器传热的影响。,2019/5/22,41,第四节 蒸发器的种类、结构和工作原理,分类：,三、接触式蒸发器 平板式,2019/5/22,42,一、冷却液体载冷剂的蒸发器,1.壳管式蒸发器,2019/5/
15、22,43,满液式蒸发器在管内走水，制冷剂在管簇外面蒸发，所以传热面基本上都是与液体制冷剂接触。一般壳体内充注的制冷剂量约为筒体的有效容积的55%65%，制冷剂液体吸热气化后经筒体顶部的液体分离器，回入压缩机。,2019/5/22,44,2.干式壳管式蒸发器,2019/5/22,45,干式蒸发器即非满液式蒸发器的制冷剂在管内流动，水在管簇外流动。制冷剂流动通常有几个流程，由于制冷剂液体的逐渐气化，通常越向上，其流程管数越多。为了增加水侧换热，在筒体传热管的外侧设有若干个折流板，使水多次横掠管簇流动。,其特点是： 1）润滑油随制冷剂进入压缩机，一般不存在积油问题。 2）充灌的制冷剂少，一般只有满
16、液式的1/3左右。 3）t0在0附近时，水不会冻结。,2019/5/22,46,U型管式干式蒸发器,2019/5/22,47,U形管干式壳管式蒸发器特点,2019/5/22,48,使用干式蒸发器必须注意：,1）制冷剂有多个流程，在端盖转弯处如处理不好会产生积液，从而使进入下一个流程的液体分配不均匀，影响传热效果。 2）水侧存在泄露问题，由于折流板外缘与壳体间一般有13mm间隙，与传热管之间有2mm左右的间隙，因而会引起水的泄露。实践证明，水的泄露会引起水侧换热系数降低20%30%，总的传热系数降低5%15%。 3）水在蒸发器内流动会产生水垢易覆在蒸发器铜管表面，而且不易清洗。,2019/5/22,49,2. 立管式蒸发器,用在制冷系统中使氨液蒸发，吸收热量以冷却水、盐水等介质。,2019/5/22,50,3. 螺旋管式蒸发器,2019/5/22,51,螺旋管式蒸发器,2019/5/22,52,4. 蛇管式蒸发器,2019/5/22,53,二、冷却空气的蒸发器,1.冷却排管,2019/5/22
