第三章制冷系统辅助设备.doc

第三章 制冷辅助设备第一节 传热设备1. 冷凝器冷凝器是蒸气压缩式制冷系统的四大部件之一，是将压缩机排放的高温制冷剂气体冷凝成饱和或过冷液体的设备。通过冷凝器，将热负荷（制冷场所、电机功耗）传递给环境介质（水或空气）。(1) 冷凝器的传热a. 制冷剂侧油膜的影响：氟利昂系统中，油和制冷剂在冷凝器中互溶，对传热没有影响；在氨系统中，油膜会严重影响换热，必须及时排放冷凝器底部的存油。不凝性气体的影响：会占据一定的换热空间并提高冷凝压力，应及时排放。氨系统必须通过空气分离器排放，氟系统可以通过冷凝器上部的放空气阀排放。 制冷剂充注量：过多的制冷剂充注量会减少冷凝空间，导致冷凝压力升高，应控制。b. 冷却介质侧（水或空气）冷却介质流速的影响：适当的流速会提高放热系数并降低污垢的沉积。水为冷却介质的，水的流速为0.81.2m/s（氨，钢管），或小于2.5m/s（氟，铜管）；空气为冷却介质的，空气流速为24m/s。污垢的影响：污垢的导热系数比较小，会影响热量的传递，应当尽量避免并及时排除。水冷式冷凝器水侧污垢包括水垢、锈蚀、泥沙等。对水质较差的，应采取软化处理或用水池沉积泥沙。冷凝器的水路一般走管程，可以采取机械式清洗或化学方法清洗。风冷式冷凝器空气侧的污垢主要有灰尘、油污和锈蚀物等。要采取防尘、防腐处理。(2) 冷凝器的结构冷凝器的类型很多，按其带走热量的方式，可分为三类：a. 水冷式冷凝器水冷式冷凝器由于采用水作为冷却介质，而水温通常又比较低，所以可以获得较低的冷凝温度，有利于提高制冷能力，降低运行费用，应用十分广泛。水冷式冷凝器又分为立式和卧式两种。立式冷凝器：.立式冷凝器.doc冷凝器顶部装有配水箱，可以将水均匀地分配给各个管口的分水头，沿管内壁螺旋状流下，与管外的高温气体进行热交换。制冷剂蒸气放出热量后，冷凝成液体后沿管外壁流下沉积在冷凝器底部，经液体管路流入贮液器。冷凝器底部装有放油阀。立式冷凝器的优点是：占地面积小，可以安装在室外；易清洗，且不必停止工作；不易堵塞，对水质要求不高。缺点是：耗水量大，水泵功率大；管子易腐蚀，且泄漏不易被发现。卧式冷凝器.卧式冷凝器.doc：卧式冷凝器的两端管板外面用端盖封闭，端盖上铸有分水隔板，把全部管束分隔成几个管组（或流程）。冷却水从一端的端盖进入后，顺序流过每个流程，最后从同一端盖上部流出。这样可提高管内水的流速，提高水侧的放热系数。冷凝器端盖上部和下部分别设有放空气和放水丝阻。卧式冷凝器的优点是传热系数高，用水量小，进出水温容易控制，可以安装在室内。缺点是冷却水流动阻力较大，对水质要求高，清洗时需停止工作，泄漏不易发现。常用于水质较好、水温较低、水量充足的地区，适用于中小型制冷系统。b. 空冷式冷凝器.风冷冷凝器.doc以空气为冷却介质。制冷剂在管内流动过程中逐步冷却、冷凝直至最后成为过冷液体。换热管一般用紫铜管。空气在风机的强迫作用下横向掠过管外，带走热量并散发到周围环境中。为了强化空气侧的传热，通常在管外加肋片，增加传热面积。空冷式冷凝器最大特点是不需要水。因此，适用于缺水地区和氟利昂系统。空冷式冷凝器受环境温度影响很大。夏季环境温度如果很高，冷凝压力就会很高；而冬季运行时应防止冷凝压力过低，导致蒸发器供液不足，制冷能力降低。（冰箱、空调）c. 蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器是以水和空气共同作为冷却介质，主要是利用部分水蒸发时吸收制冷剂气体的热量实现制冷剂的冷凝。主要由冷凝管组、淋水装置、挡水栅、集水盘、循环水泵及风机等组成。（叙述工作过程）挡水栅的作用是防止未蒸发的水滴被气流带走，减少水的消耗；水盘内的浮球阀是随着水的消耗、水位降低时自动打开补充冷却水。蒸发式冷凝器的优点是传热系数高，冷却水消耗少，适用于缺水地区，运行管理费用较水冷式冷凝器低。缺点是维护比较麻烦，清洗困难；对水质要求高，应进行软化处理；空气湿度大时冷凝压力会升高。2. 蒸发器是制冷系统的主要热交换设备。利用制冷剂液体在较低温度下蒸发，吸收被冷却介质的热量使之温度降低。(1) 蒸发器中的传热 影响蒸发器传热系数的因素主要有：a. 制冷剂的物理特性、沸腾状态、蒸发器结构；b. 被冷却介质流动状态、传热表面几何特性；c. 传热表面污染程度，主要是油、铁锈、霜层。(2) 蒸发器的形式和结构a. 冷却液体的蒸发器主要用于载冷剂系统，用来冷却水或盐水等载冷剂，再由载冷剂去冷却被冷却物体。根据蒸发器外形可以分为立管（螺旋管）式蒸发器和卧式壳管式蒸发器。立管（螺旋管）式蒸发器.立式蒸发器.doc是制冷剂在管内蒸发，蒸发器沉浸在载冷剂箱内。这两种蒸发器只能用于开式循环系统，载冷剂必须是非挥发性的，如盐水和水等。为保证载冷剂在箱内以一定的速度循环，箱内焊有纵向隔板并装有螺旋搅拌器。载冷剂流速为0.30.7m/s，以增强换热。这种系统因为载冷剂容易和空气接触，蒸发管容易腐蚀，盐水易吸潮变稀。水箱应采取必要的密封措施。卧式壳管式蒸发器根据制冷剂的蒸发方式不同，又分为干式蒸发器和满液式蒸发器。干式蒸发器.干式蒸发器.doc是液体制冷剂经节流后从蒸发器一端的端盖进入管程，端盖上铸有隔板，制冷剂经过两个或多个流程蒸发并吸收载冷剂的热量后从同一个端盖出来后进入压缩机。如果端盖隔板垫片泄漏，会使制冷剂短路，造成回液及制冷能力下降。这种蒸发器制冷剂在管内完全蒸发并过热成为过热气体。这有利于使用热力膨胀阀自动调节供液量。因为制冷剂管内蒸发，只要管内流速超过4m/s，就可以把管内的润滑油带回压缩机，回油方便 。满液式蒸发器结构与干式蒸发器相似，只不过载冷剂走管程，制冷剂走壳程。制冷剂液体从筒体下部进入，从上部的气液分离器（或回气包）回气，分离的液滴仍流回蒸发器。满液式蒸发器的充液量大，传热温差小，相同的冷媒温度蒸发温度高，制冷量大。为防止过高的液面会使未汽化的液体随沸腾的气泡带出蒸发器，进入压缩机引起液击，通常采用液位控制器来控制蒸发器内液面的高度。制冷剂为氨时，液位为筒体的7080%；制冷剂为氟利昂时，液位为筒体的5565%。满液式蒸发器的缺点是回油困难，尤其是制冷剂为氟利昂时。b. 冷却空气的蒸发器：排管、冷风机排管：通过排管内沸腾的制冷剂或流动的载冷剂与管外侧的温度和湿度较高的空气进行热湿交换，使空气降温和出湿。排管不宜采用大管径，以免制冷剂充入量过大，影响传热效果。氨系统一般采用382.5mm的无缝钢管；氟系统一般采用19221.5mm紫铜管或252.5mm的无缝钢管。冷风机：属于强制循环的空气冷却设备，主要有落地式和吊顶式两种类型。它们都是由空气冷却排管、风机、除霜装置组成。为增大冷却排管传热面积，排管通常作成绕片式或套片式。第二节 分离设备1. 油分离器油分离器的基本工作原理：利用油和制冷剂密度不同，当通道截面突然增大，流速骤降（由1025m/s降至0.81m/s）,重量较大的油滴在重力作用下落下；在油分内部使气体流动方向改变或利用离心作用，使密度较大的油滴分离；利用制冷剂液体或冷却水管，使混合气体冷却，使其中夹带的油蒸气凝结成较大颗粒的油滴；利用过滤设备过滤。从外观结构来分，分为立式油分和卧式油分。从分油方式不同，油分主要有以下几种： 洗涤式油分：主要适用于氨系统。工作时，桶内保持一定高度的氨液（通常由浮球阀控制），压缩机排出的氨气通过桶体上部封头处、伸入桶内的进气管进入氨液中洗涤降温，油蒸汽温度降低凝结成滴沉入桶底。氨气离开液面时改变了方向，且流速大大降低。桶体上部的伞形孔板不仅可以使油进一步分离，还可以挡住被被气体吹起的氨液滴。 填料式油分：图2-21所示的是填料式油分的结构示意图。钢板卷焊的桶体内装有填料层。填料层上、下用两块多孔管板固定。填料可以是陶瓷、金属切屑或金属丝网，以金属丝网效果最好。这种油分的分油效率较高，可达95%左右。 过滤式油分：.油分离器.doc目前大量的螺杆压缩机都采用过滤式油分。利用气体进入油分后，流速突然降低、流动方向突然改变、滤网层对油蒸汽的吸附作用，把润滑油分离出来。2. 汽液分离器汽液分离器的作用是为防止蒸发器中没有蒸发的液滴随气流进入压缩机，造成液击。其结构与油分离器相似，也是利用速度的变化使重力较大的液滴沉落下来。低压循环桶也是汽液分离器的一种，是重力供液系统和泵供液系统的重要设备。运行时，必须保持一定的液位。不同蒸发温度的系统应当分别设置汽液分离器。3. 空气分离器.空气分离器.doc空气分离器是氨系统中的重要设备，是用来排放系统中空气等不凝性气体，尤其对于经常在低温或低于大气压下运行的系统。对于中小型氟利昂系统通常不加空气分离器，而是直接从冷凝器等高压设备直接排放。这样做，系统比较简单但不可避免会造成制冷剂的浪费。空气分离器就是在冷凝压力下将混合气体冷却到接近蒸发温度，使混合气体的大部分制冷剂凝结成液体，并把空气等不凝性气体分离出来，达到回收混合气体中制冷剂的目的，减少制冷剂对大气的污染。最常用的是卧式空气分离器，见图2-22。卧式空气分离器在安装时应使进液端稍高，便于分离出来的制冷剂液体能流进旁通管、空气排出放空气管。第三节 贮存设备1. 贮液器贮液器在制冷系统中用来贮存冷凝器冷凝的制冷剂液体；调节冷凝器与蒸发器之间制冷剂液体的供需关系；防止高压系统的制冷剂气体窜到低压系统（液封），称为高压贮液器。对于小型制冷系统经常把冷凝器和贮液器和在一起，称为“冷凝贮液器”。贮液器结构比较简单，主要有桶体、液面指示装置、液体进出口、放空气阀等部件组成。贮液器的液面高度应在其桶径的30%70%之间。2. 排液桶 主要用于重力供液系统,用来容纳热气冲霜时排回的制冷剂液体。其结构与高压贮液器相同。3. 低压循环桶 低压循环桶是泵供液系统的关键设备。其作用是贮存并保持一定的液体、稳定的给循环泵所需的低压制冷剂液体，同时又起到汽液分离器的作用，必要时可兼做排液桶。结构与汽液分离器基本相似。4. 集油器.集油器.doc如图2-23是集油器的示意图。集油器由桶体、进油阀、放油阀、回气阀、视油镜及压力表组成。集油器是氨系统中的重要设备，用于回收及排放系统中各设备存积的润滑油。严禁从带有压力的设备中直接放油。第 11 页 共 11 页