《热能与动力机械制造工艺学 教学课件 ppt 作者 陶正良 张华第四篇 制冷机制造工艺 第12章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热能与动力机械制造工艺学 教学课件 ppt 作者 陶正良 张华第四篇 制冷机制造工艺 第12章（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第12章 制冷换热器加工工艺,本章讲述以下几个问题：,12.1 制冷换热器的分类、结构和选材 12.2 壳管式换热器的加工 12.3 整张套片管式换热器的加工,12.1 制冷换热器的分类、结构和选材,12.1.1 蒸发器 12.1.2 冷凝器 12.1.3 经济器 12.1.4 中间冷却器 12.1.5 冷却器,12.1.1 蒸发器,1干式蒸发器,图12-1 干式壳管蒸发器 1，7-端盖 2-筒体 3-蒸发管 4-螺塞 5-支座 6-折流板 7-端盖,主要特点是制冷剂在离开换热器时是过热气体，制冷剂安排在换热管内蒸发，进口为气液混合物，出口为过热气体，通常使用的制冷剂有R22、R134a、R4
2、07C、R410A等。 干式蒸发器的壳程一般走水、乙二醇溶液、盐水等载冷剂； 壳程采用GB151或TEMA规定的E型结构（折流板的形式），折流板的缺口大小根据载冷剂的物理性质与流量大小开15%50%的缺口。,2满液蒸发器,图12-2 满液蒸发器,主要特点是制冷剂在换热器的壳程沸腾，制冷剂液体或气液混合物从壳程的底部进入，蒸发后的饱和气体从壳程的上部出来，通常使用的制冷剂有R717、R22、R134a、R407C、R410A等。管程一般走水、乙二醇溶液、盐水、海水等载冷剂，壳程采用GB151或TEMA规定的X型结构（管束采用少数支撑板支撑），制冷剂的进口设有均液板，用来平均分配掠过管束的制冷剂，
3、壳程上部一般留有一定的沸腾空间与气液分离空间，对一些大型满液蒸发器，为了减小筒径，仅仅留有少量的沸腾空间，同时在蒸发器上部配备一个气液分离器。,3虹吸蒸发器 虹吸蒸发器采用立式或卧式结构，对于卧式虹吸蒸发器，蒸发的制冷剂一般安排在壳侧，载冷剂或需要冷却的介质放在管侧，但是对于一些需要冷却高粘度流体的场合，蒸发的制冷剂也可以安排在管内；对立式虹吸蒸发器而言，蒸发的制冷剂一般安排在管侧，载冷剂或需要冷却的介质放在壳侧。立式虹吸蒸发器的管程一般设计为1个流程，卧式虹吸蒸发器的管程可以为多流程。,12.1.2 冷凝器,1水冷冷凝器 制冷用水冷冷凝器的壳程一般采用GB151或TEMA规定的E型或X型结构
4、。,图12-3 水冷冷凝器,2蒸发式冷凝器,图12-4 蒸发式冷凝器 1-风机及其电动机 2-挡水板 3-喷淋管 4-冷却管组 5-箱体 6-进风格栅 7-水箱 8-水泵,蒸发式冷凝器主要由PVC热交换层、挡水板、风扇、循环水泵、集水槽、盘管等部件组合而成。 运行原理： 盘管内的高温气态制冷剂与盘管外的喷淋水和空气进行热交换，由气态逐渐被冷凝为液态。引风机的超强风力使喷淋水完全覆盖在盘管表面，水借风势，换热效果显著增高。喷淋水与空气吸收热量后温度升高，部分水由液态变成水蒸汽，蒸发潜热带走大量的热，热空气中的水被档水板截住收集到PVC热交换层中。PVC热交换层中的水被流过的空气冷却，温度降低，进
5、入集水槽中，再由循环水泵送入喷淋水系统中，继续循环。散失到空气中的水分由水位调节器控制补充。,3风冷冷凝器,图12-5 风冷冷凝器 1-蒸发集管 2-翅片管组 3-液体管组 4-风机扩散器,风冷冷凝器在空调、热泵方面应用比较广泛，比较有代表性的是翅片管换热器，在热泵机组中使用的翅片管换热器主要有三种形式，即L形、平直形和V形。L形和平直形使用容量较小（小于70KW）的热泵机组。这两种形式的换热器适用于侧向吸风或向上斜吹风。而V形翅片管换热器则适用于中型热泵机组（70700KW），换热器分左右两个成V形布置，制冷时由压缩机排出的高压气体分两路分别进入左右换热器的汇总管，再分别进入各分路，在管内冷
6、凝，冷凝后的液体再进入分配器后流出。,12.1.3 经济器,经济器一般应用在螺杆单级压缩系统中，用来过冷节流以后的制冷剂液体，提高制冷量，在低温情况下经济器的作用特别明显，制冷剂液体在进入经济器前分成两路，一小部分节流后的制冷剂进入换热器的管程或壳程来冷却大部分进入壳程或管程的制冷剂液体。 经济器也分满液与干式两种，结构与干式与满液蒸发器的结构完全一样，设计与制造过程中要注意的事项请参考蒸发器，使用哪种形式主要由管程与壳程的热阻分配情况来决定。,12.1.4 中间冷却器,中间冷却器应用在双级或多级压缩系统中，主要用来冷却中间制冷剂的温度，中间冷却器有完全冷却和不完全冷却两种方式，采用两级节流的
7、中间冷却器为完全冷却，其结构仅仅是个容器，因此主要谈不完全冷却的用于一级节流循环的中间冷却器。,12.1.5 冷却器,冷却器的主要作用是对单相流体进行冷却，例如油冷却器、天然气冷却器等，冷却器一般做成GB151或TEMA规定的E型或X型结构。,12.1.6 液化器,液化器主要应用在工业制冷中，主要用来液化天然气中含碳高的烃类、氯气、氯甲烷等，通常情况下把液化气体放到换热管侧，液化器的壳程做成GB151或TEMA规定的U型结构（U型管换热器），壳侧采用制冷剂沸腾的型式，换热管根据温度、介质的腐蚀性等因素可以采用碳钢、紫铜T2、高磷紫铜TP2、镍铜BFe10-1-1、锡铜HSn70-1、铝铜HAl
8、77-2、钛TA2等材料。,12.2 壳管式换热器的加工,12.2.1壳管式换热器的结构工艺特点 12.2.2主要零件的加工工艺 12.2.3卧式冷凝器的组装工艺 12.2.4壳管式蒸发器的制作工艺,壳管式换热器是应用最广泛的结构型式。大型氨冷凝器常做成立式，可以置于室外并利用水的重力在管内流过，使壳侧氨蒸汽冷凝。卧式壳管式换热器既可做成冷凝器，也可做成蒸发器。氨或氟利昂卧式冷凝器均是冷却水在管内受迫流动，使壳侧蒸汽得到冷凝。氨卧式蒸发器亦是冷媒水在管内受迫流动，氨工质在壳侧沸腾吸热。活塞式氟利昂制冷系统中，卧式蒸发器常由于工质中的回油问题多设计成冷媒水在壳侧受迫流动，工质在管内沸腾吸热。,1
9、2.2.1壳管式换热器的结构工艺特点,图12-6 壳管式换热器的基本结构,卧式壳管式换热器的基本结构如图12-6所示，由传热管、筒体、管板和端盖等组成。端盖上的水筋将管内流体分成几个流程，使流体在管内往返几次，提高其流速，然后流出换热器。壳侧若是相变传热过程，则一般不予分隔，但常用支承板将管簇撑起，以防止因传热管较长产生下垂而影响传热管与管板间的连接性能。如果壳侧只是无集态变化的流体流动， 则常用折流板将其隔开，以提高其流速。图127示出了两种折流板在筒体内的布置型式，图（a）是圆缺形折流板，（b）是环盘形折流板。圆缺形折流板是常用的结构型式，它是将圆板去掉一块弓形，故也称为弓形折流板，这种折
10、流板有上下之分，且相间装配。折流板的数目取决于设计中壳侧流体流速的大小，一般为20左右且常取奇数，以便流体的进出口接管可布置在筒体的同一侧。,图12-7 折流板 (a) 圆缺形 (b)环盘形,传热管与管板之间常用的连接方式分为胀接法和焊接法，如图12-8所示。,图12-8 管子与管板的连接方式 （a）胀管法 (b)焊接法,胀接法是较早被使用的一种连接方法，目前对铜管及小口径钢管，仍广泛采用此法。采用胀接法时，管孔与管外径间的间隙较小，常为0.20.4mm，管孔表面粗糙度为2.55m。 焊接法适用于直径较大的无缝钢管。因为钢管材质较硬，以胀接法较困难，并且用直径较大的无缝管作传热管时多为大型壳管
11、式换热器，本身自重大，焊接可较好地保证其在运输途中不松动。焊接法对管板的加工要求较低，只要准确地钻孔，倒角即可。但采用焊接法后，管板的强度会降低，焊接处易被腐蚀，管子损坏后不易更换。,12.2.2主要零件的加工工艺,1. 筒体 筒体是壳管式换热器中最重要的承压零件。按我国劳动人事部发布的标准，依照容器的工作压力、介质种类、容器性质（分离、换热、储运或反应容器）、容积大小而将它们划分为、类，各类容器有不同的设计、制造、检验的技术要求和规程。制冷壳管式换热器属类容器。 对于较小直径的筒体，可用无缝钢管替代，筒体直径大于570mm的，常以多节筒体拼接而成。,2管板 管板是壳管式换热器中的主要部件。管
12、板上面钻有许多连接传热管的管孔，传热管与管孔间的连接部位是冷热两侧流体间最易产生泄漏的地方。管板都与筒身焊接在一起，且有些管板直径比筒身外径大以兼作法兰。兼作法兰的管板与端盖间用螺钉连换。管板与端盖间还有密封垫片。管簇上常装有折流板或支撑板，管簇的弯曲挠度受到抑制，它也会影响管板的受力情况。管板上管孔的个数、位置和大小、管子与管板的连接方式、是否兼作法兰、管板与端盖的连接情况、垫片的材料和宽窄等使管板中的应力分布情况很复杂。,壳管式换热器中管板与筒身的连接情况如图12-10所示 ：,图12-10 管板与筒体的连接 （a）法兰式1 （b）法兰式2 （c）焊接式,图12-11 管板零件图,3封头
13、焊接在筒身两端的零件称为封头，如高压贮液筒、油分离器、集油器等的筒体的两端。而壳管式换热器两端可拆卸的部件称为端盖，端盖也是由封头状零件与法兰焊接而成的。,图12-12 椭圆形封头,4传热管 壳管式换热器中所用传热管的结构型式由制冷系统时传热设计而定，根据两侧流体的放热性能的好坏确定的传热管应用情况大致是：氨制冷系统中壳管式冷凝器或蒸发器多用无缝光钢管；离心式制冷系统中的冷凝器或蒸发器以及活塞式氟利昂制冷系统中的冷凝器多用铜滚轧翅片管，少数用铜光管；活塞式氟利昂制冷系统中的壳管式干式蒸发器多用铜内翅片管，少量用光铜管。,图12-13 强化蒸发管表面结构 （a）低肋管 (b) T形肋管 (c)
14、TX肋管 (d)TXY肋管 (e) 烧结蒸发管 (f)多孔E管,5支撑板或折流板 由于壳管式换热器的传热管较长，筒体内管簇上总设计有几块支承板将管簇承起。,图12-14 螺纹管的轧制,图12-15 干式蒸发器的高效内翅片管的剖面图 整体式 (b)(e) 内翅插入式 (f) 波纹管 (g) 波纹状螺旋管 1-内壁多头细微内肋 2-外壁螺旋管,12.2.3卧式冷凝器的组装工艺,图12-16 冷凝器结构示意图 1-进水管 2-出水管 3-试水锥牙接头 4-左端盖 5-左垫片 6-左管板 7-压力表锥牙接头 8-液面指示器 9-过冷管架组 10-进气管 11-筒体 12-支撑板 13-安全阀锥牙接头
15、14-出液管 15-右板板 16-右垫片 17-右端盖,卧式壳管式换热器的总体组装制作工艺。 1钳工 2电焊 3检查 15油漆 16检查，装钉产品铭牌。 以上是带过冷装置的氟利昂卧式冷凝器的组装工艺全过程，其它型式冷凝器组装工艺基本与其相同，如氨卧式冷凝器，不带过冷装置的氟利昂卧式冷凝器等。,12.2.4壳管式蒸发器的制作工艺,壳管式蒸发器由于结构上与卧式冷凝器基本相同，故其主要零件的制作工艺如筒体、管板、端盖等与冷凝疑完全一样。但是由于活塞式氟利昂制冷系统中，工质中的润滑油不易分离和回收而常设计成干式蒸发器，它也是卧式壳管式换热器，只是氟利昂工质在管内流过而沸腾吸热，载冷剂水或盐水在壳侧管间
16、流过，为提高载冷剂侧的放热性能而安装了许多块（通常20块左右）折流板。,12.3 整张套片管式换热器的加工,12.3.1主要零件的加工工艺 12.3.2整张套片管式换热器的组装工艺 12.3.3翅片管换热器的生产流水线,12.3.1主要零件的加工工艺,表面式换热器由翅片、传热管、半圆形管接头、四周面框板、集流管等组成，其中翅片和传热管是数量最多的基本零件。 图12-17是几种常见的片型，其中(a)是波纹片，(b)是条形片，(c)是百叶窗片，它们都比平片的换热效果好。图12-18是用套片制作的蒸发器芯，外加罩板和风机就可组成类似家用空调的室内机。,图12-17 常见套片形状,图12-18 表面式蒸发器,图12-19 二次翻边翅边工艺简图,1翅片加工工艺 按翅片图纸要求而先制成管簇孔中心距和管孔外径的模具，用冲床在整张铝片上冲孔。用多套模具高速冲制的翅片工艺程序是：一次拉伸二次拉伸一次翻边并冲孔二次翻边切断。冲制过程中，翅片的变化情况如图12-19，最多的可24排孔一
