冷凝器和蒸发器.doc

冷凝器
　　作用：将压缩机升压排出的制冷剂过热蒸汽冷却冷凝成液体。 按冷却介质不同，可分为水冷式、风冷式、蒸发式。
一、水冷式冷凝器
　　冷却介质：水，常用江水、河水、自来水、循环水（冷却塔）
　　常用：壳管式、套管式、螺旋板式
1. 立式壳管式（★图5-1）
　　◆ 使用范围： 多用于氨制冷系统中
　　◆ 水在管内走，氨在管外走。
　　导流管嘴 ：使冷却水呈膜状流动，即沿钢管内壁形成薄膜层作螺旋状向下流动，从而延长冷却水流的路程和时间。
　　平衡管：与贮液器上的平衡管相通，以保持两个密闭容器间的压力均衡，保证凝结的氨液及时流往贮液器。
　　 放空气管：若混有不凝性气体，需经放空气管通往空气分离器放出。
　　◆优点：传热系数高，冷却冷凝能力大；垂直安装，占地面积小，可安装在室外，节省机房面积；对水质要求不高，且在清洗时不需要停止制冷系统工作；
　　 ◆缺点：用水量大，相应水泵耗功率增加；金属消耗量大，比较笨重，搬运安装不方便；制冷剂泄露不易发现；易于结垢，需经常清洗。
2. 卧式壳管式 （★图 5-3 ）
　　◆ 使用范围： 普遍地应用于大中小型氨、氟利昂制冷系统中，尤其在船舶制冷和空调制冷用冷凝机组、冷水机组中应用广泛。
　　◆ 优点： 传热系数高、冷却用水比立式壳管式少、占空间高度小、有利于有限利用空间的利用，结构紧凑、操作方便等。
　　◆ 缺点： 水质要求好，水垢清洗不便，需要停止工作，卸下端盖才能进行、材料消耗大、造价较高等。
3. 套管式（★图5-4）
　　◆ 使用范围： 一般用于小型氟利昂机组
　　◆ 优点： 结构紧凑，便于制造、传热性能好。
　　◆ 缺点： 金属耗用量大，冷却水流动阻力大。
二、风冷式冷凝器（★图5-5）
　　可分为自然对流式和强制对流式
　　放热系数：自然 7 ～ 9W/ （㎡·℃），强制 24 ～ 28 W/ （㎡·℃）
　 ◆ 优点： 冷却系统简单，不会产生腐蚀
　 ◆ 缺点： 冷凝温度受环境影响大。
三、蒸发式冷凝器（★图5-6）
　◆ 使用范围： 适用于缺水地区，中小型氨制冷系统
　◆ 原理： 冷却水喷淋时蒸发吸热，吸收高压制冷剂蒸汽的热量，同时使空气从 下　　　　　　向上在 水膜表面吹过。
　◆优点： 循环水量与耗水量较少，水泵耗功率低；冷凝温度低。
　◆缺电： 盘管易腐蚀，管外易结垢，且维修困难；消耗水泵和风机功率。

四、冷凝器的选用
1. 选用原则：
　　取决于当地的水温、水质、水量、气候等自然条件和制冷剂的种类。实际工程中要根据工艺要求和各种类型冷凝器的特点及适用范围，综合比较衡量后来决定较合理的选用方案。
2. 传热面积的计算
基本传热方程式：
传热面积 Ψ为冷凝器的热流密度（W/㎡）
冷凝负荷
传热系数K见78页公式5-5、5-6
传热温差计算公式见5-7
　冷却水流量

可用地表水（江河湖海），也可用地下水

多用于水源较丰富的地区和制冷装置需要固定安装的场合

壳体上部有进汽管、安全管、放空气管等接头；中部有均压管、压力表管和混合气体管等管接头；下部有出液管和放油管接头。

一般当冷却水温升高2～3℃时，单位面积冷却水量约为1～1.7m3/（㎡·h）

蒸发器
作用 ：制取和输出冷量。
　　　按制冷剂供液方式可分为四种：
　　 ◆ 满液式 ：其内充入大量制冷剂液体，并且保持一定液面，有立管式、螺旋管式和卧式壳管式蒸发器等。用于大型氨、氟利昂制冷系统，氨系统一般采用满液式。
　　 ◆ 非满液式 ：制冷剂节流后直接进入蒸发器，在蒸发器内处于气液共存状态，边流动边汽化，蒸发器中无稳定制冷剂液面。
　　 ◆ 循环式 ：依靠泵强迫制冷剂在蒸发器中循环，制冷剂循环量是蒸发量的 4～6倍。目前多用于大、中型冷藏库。
　　 ◆ 淋激式 ：利用泵把制冷剂喷淋在换热面上，因此蒸发器中制冷剂充灌量很少，且不会产生液柱高度对蒸发温度的影响。
　　按被冷却介质可分为：
　　 ◆ 冷却液体： 直立管式、螺旋管式、卧式壳管式、盘管式等
　　 ◆ 冷却空气： 冷却排管、冷风机、直接蒸发式空气冷却器。
一、冷却液体的蒸发器
1. 水箱式蒸发器（直立管式、螺旋管式）
　 使用： 氨制冷系统
　 工作原理： 蒸发管组浸在水或盐水箱中。制冷剂在管内蒸发，水或盐水在搅拌器的作用下在箱内流动，以增强换热。
　 特点 ：换热性能好；水箱充水量大，热稳定性好，冻结危险小；缺点是体积庞大，厂房高度要求大，且水或盐水敞开于空气中，对金属腐蚀较为严重，令盐水做载冷剂时需经常加盐。
2. 卧式壳管式蒸发器（满液式）
　 使用： 氨（满液式，广泛用来冷却盐水）和氟利昂制冷系统（干式）。
　 优点： 换热性能好，结构紧凑。以盐水做载冷剂时，可以实现盐水系统的封闭循环，减轻盐水对系统管路及设备的腐蚀，并避免因低温盐水吸湿而引起浓度的降低。
　 缺点： 制冷剂充灌量大，液体静压力对蒸发温度的影响较大。
3.干式卧式壳管式蒸发器： 制冷剂在管内流动。
二、冷却空气的蒸发器
　原理： 制冷剂在管内蒸发直接来冷却空气；
　分类： 冷却排管、冷风机。
1. 冷却排管
　 ◆应用 ：多用于冷库及试验用制冷装置中；
　 ◆原理 ：制冷剂在管内蒸发，管外空气自然对流。
　 ◆分类 ：按室内安装方式分为墙排管、顶排管、搁架式排管
　 ◆特点 ：都是下集管进液，上集管回气；
2. 冷风机
　 ◆应用 ：广泛用于冷藏库及低温试验箱用的各种形式的冷风机，也可用于各种空调机组。
　 ◆特点 ：冷风机的蒸发器一般由许多串连的蛇形管组成，在供液前，应加装分液器和毛细管，保证液态制冷剂能均匀地分配给各路蛇形管。
3. 直接蒸发式空气冷却器
三、蒸发器的选用
　 1. 选型：依据制冷剂、载冷剂的种类、供冷方式。
　 2. 传热面积的确定：
四、提高蒸发器传热效率
　 1.氨制冷系统，应定期排油；
　 2.适当提高载冷剂流速；
　 3.及时清除载冷剂侧水垢；
　 4.冷库中应定期除霜；
　 5.防止蒸发温度过低，避免结冰。
满液式换热面与液体制冷剂充分接触，换热效果好；缺点是制冷剂充液量大，液柱对蒸发温度产生一定影响。另外，当采用与润滑油互溶的制冷剂时，润滑油难以返回压缩机。
非满液式有干式壳管蒸发器、直接蒸发式空气冷却器和冷却盘管等，主要用于中小型氟利昂制冷系统。换热效果比满液式差；优点是充液量少，润滑油容易返回压缩机。
循环式沸腾放热系数较高，且润滑油不易在蒸发器内积存。缺点是设备费及运行费用较高。
溴化锂吸收式制冷机中采用淋激式蒸发器。

冷却排管分为墙排管、顶排管、搁架排管
氨系统蒸发器筒内氨液高度约为筒径的 70 ％～ 80 ％，传热管采用光滑钢管；氟利昂系统充液高度为筒径的 55 ％～ 65 ％，传热管采用低肋铜管。
采用水作为载冷剂时，一般只能冷却到 4 ～ 5 ℃，以防由于冷却不均衡而在有些管中