第三章 制冷輔助設備第一節 傳熱設備1. 冷凝器冷凝器是蒸氣壓縮式制冷系統的四大部件之一，是將壓縮機排放的高溫制冷劑氣體冷凝成飽和或過冷液體的設備。通過冷凝器，將熱負荷（制冷場所、電機功耗）傳遞給環境介質（水或空氣）。(1) 冷凝器的傳熱a. 制冷劑側油膜的影響：氟利昂系統中，油和制冷劑在冷凝器中互溶，對傳熱沒有影響；在氨系統中，油膜會嚴重影響換熱，必須及時排放冷凝器底部的存油。不凝性氣體的影響：會占據一定的換熱空間并提高冷凝壓力，應及時排放。氨系統必須通過空氣分離器排放，氟系統可以通過冷凝器上部的放空氣閥排放。 制冷劑充注量：過多的制冷劑充注量會減少冷凝空間，導致冷凝壓力升高，應控制。b. 冷卻介質側（水或空氣）冷卻介質流速的影響：適當的流速會提高放熱系數并降低污垢的沉積。水為冷卻介質的，水的流速為0.81.2m/s（氨，鋼管），或小于2.5m/s（氟，銅管）；空氣為冷卻介質的，空氣流速為24m/s。污垢的影響：污垢的導熱系數比較小，會影響熱量的傳遞，應當盡量避免并及時排除。水冷式冷凝器水側污垢包括水垢、銹蝕、泥沙等。對水質較差的，應采取軟化處理或用水池沉積泥沙。冷凝器的水路一般走管程，可以采取機械式清洗或化學方法清洗。風冷式冷凝器空氣側的污垢主要有灰塵、油污和銹蝕物等。要采取防塵、防腐處理。(2) 冷凝器的結構冷凝器的類型很多，按其帶走熱量的方式，可分為三類：a. 水冷式冷凝器水冷式冷凝器由于采用水作為冷卻介質，而水溫通常又比較低，所以可以獲得較低的冷凝溫度，有利于提高制冷能力，降低運行費用，應用十分廣泛。水冷式冷凝器又分為立式和臥式兩種。立式冷凝器：.立式冷凝器.doc冷凝器頂部裝有配水箱，可以將水均勻地分配給各個管口的分水頭，沿管內壁螺旋狀流下，與管外的高溫氣體進行熱交換。制冷劑蒸氣放出熱量后，冷凝成液體后沿管外壁流下沉積在冷凝器底部，經液體管路流入貯液器。冷凝器底部裝有放油閥。立式冷凝器的優點是：占地面積小，可以安裝在室外；易清洗，且不必停止工作；不易堵塞，對水質要求不高。缺點是：耗水量大，水泵功率大；管子易腐蝕，且泄漏不易被發現。臥式冷凝器.臥式冷凝器.doc：臥式冷凝器的兩端管板外面用端蓋封閉，端蓋上鑄有分水隔板，把全部管束分隔成幾個管組（或流程）。冷卻水從一端的端蓋進入后，順序流過每個流程，最后從同一端蓋上部流出。這樣可提高管內水的流速，提高水側的放熱系數。冷凝器端蓋上部和下部分別設有放空氣和放水絲阻。臥式冷凝器的優點是傳熱系數高，用水量小，進出水溫容易控制，可以安裝在室內。缺點是冷卻水流動阻力較大，對水質要求高，清洗時需停止工作，泄漏不易發現。常用于水質較好、水溫較低、水量充足的地區，適用于中小型制冷系統。b. 空冷式冷凝器.風冷冷凝器.doc以空氣為冷卻介質。制冷劑在管內流動過程中逐步冷卻、冷凝直至最后成為過冷液體。換熱管一般用紫銅管。空氣在風機的強迫作用下橫向掠過管外，帶走熱量并散發到周圍環境中。為了強化空氣側的傳熱，通常在管外加肋片，增加傳熱面積。空冷式冷凝器最大特點是不需要水。因此，適用于缺水地區和氟利昂系統。空冷式冷凝器受環境溫度影響很大。夏季環境溫度如果很高，冷凝壓力就會很高；而冬季運行時應防止冷凝壓力過低，導致蒸發器供液不足，制冷能力降低。（冰箱、空調）c. 蒸發式冷凝器蒸發式冷凝器是以水和空氣共同作為冷卻介質，主要是利用部分水蒸發時吸收制冷劑氣體的熱量實現制冷劑的冷凝。主要由冷凝管組、淋水裝置、擋水柵、集水盤、循環水泵及風機等組成。（敘述工作過程）擋水柵的作用是防止未蒸發的水滴被氣流帶走，減少水的消耗；水盤內的浮球閥是隨著水的消耗、水位降低時自動打開補充冷卻水。蒸發式冷凝器的優點是傳熱系數高，冷卻水消耗少，適用于缺水地區，運行管理費用較水冷式冷凝器低。缺點是維護比較麻煩，清洗困難；對水質要求高，應進行軟化處理；空氣濕度大時冷凝壓力會升高。2. 蒸發器是制冷系統的主要熱交換設備。利用制冷劑液體在較低溫度下蒸發，吸收被冷卻介質的熱量使之溫度降低。(1) 蒸發器中的傳熱 影響蒸發器傳熱系數的因素主要有：a. 制冷劑的物理特性、沸騰狀態、蒸發器結構；b. 被冷卻介質流動狀態、傳熱表面幾何特性；c. 傳熱表面污染程度，主要是油、鐵銹、霜層。(2) 蒸發器的形式和結構a. 冷卻液體的蒸發器主要用于載冷劑系統，用來冷卻水或鹽水等載冷劑，再由載冷劑去冷卻被冷卻物體。根據蒸發器外形可以分為立管（螺旋管）式蒸發器和臥式殼管式蒸發器。立管（螺旋管）式蒸發器.立式蒸發器.doc是制冷劑在管內蒸發，蒸發器沉浸在載冷劑箱內。這兩種蒸發器只能用于開式循環系統，載冷劑必須是非揮發性的，如鹽水和水等。為保證載冷劑在箱內以一定的速度循環，箱內焊有縱向隔板并裝有螺旋攪拌器。載冷劑流速為0.30.7m/s，以增強換熱。這種系統因為載冷劑容易和空氣接觸，蒸發管容易腐蝕，鹽水易吸潮變稀。水箱應采取必要的密封措施。臥式殼管式蒸發器根據制冷劑的蒸發方式不同，又分為干式蒸發器和滿液式蒸發器。干式蒸發器.干式蒸發器.doc是液體制冷劑經節流后從蒸發器一端的端蓋進入管程，端蓋上鑄有隔板，制冷劑經過兩個或多個流程蒸發并吸收載冷劑的熱量后從同一個端蓋出來后進入壓縮機。如果端蓋隔板墊片泄漏，會使制冷劑短路，造成回液及制冷能力下降。這種蒸發器制冷劑在管內完全蒸發并過熱成為過熱氣體。這有利于使用熱力膨脹閥自動調節供液量。因為制冷劑管內蒸發，只要管內流速超過4m/s，就可以把管內的潤滑油帶回壓縮機，回油方便 。滿液式蒸發器結構與干式蒸發器相似，只不過載冷劑走管程，制冷劑走殼程。制冷劑液體從筒體下部進入，從上部的氣液分離器（或回氣包）回氣，分離的液滴仍流回蒸發器。滿液式蒸發器的充液量大，傳熱溫差小，相同的冷媒溫度蒸發溫度高，制冷量大。為防止過高的液面會使未汽化的液體隨沸騰的氣泡帶出蒸發器，進入壓縮機引起液擊，通常采用液位控制器來控制蒸發器內液面的高度。制冷劑為氨時，液位為筒體的7080%；制冷劑為氟利昂時，液位為筒體的5565%。滿液式蒸發器的缺點是回油困難，尤其是制冷劑為氟利昂時。b. 冷卻空氣的蒸發器：排管、冷風機排管：通過排管內沸騰的制冷劑或流動的載冷劑與管外側的溫度和濕度較高的空氣進行熱濕交換，使空氣降溫和出濕。排管不宜采用大管徑，以免制冷劑充入量過大，影響傳熱效果。氨系統一般采用382.5mm的無縫鋼管；氟系統一般采用19221.5mm紫銅管或252.5mm的無縫鋼管。冷風機：屬于強制循環的空氣冷卻設備，主要有落地式和吊頂式兩種類型。它們都是由空氣冷卻排管、風機、除霜裝置組成。為增大冷卻排管傳熱面積，排管通常作成繞片式或套片式。第二節 分離設備1. 油分離器油分離器的基本工作原理：利用油和制冷劑密度不同，當通道截面突然增大，流速驟降（由1025m/s降至0.81m/s）,重量較大的油滴在重力作用下落下；在油分內部使氣體流動方向改變或利用離心作用，使密度較大的油滴分離；利用制冷劑液體或冷卻水管，使混合氣體冷卻，使其中夾帶的油蒸氣凝結成較大顆粒的油滴；利用過濾設備過濾。從外觀結構來分，分為立式油分和臥式油分。從分油方式不同，油分主要有以下幾種： 洗滌式油分：主要適用于氨系統。工作時，桶內保持一定高度的氨液（通常由浮球閥控制），壓縮機排出的氨氣通過桶體上部封頭處、伸入桶內的進氣管進入氨液中洗滌降溫，油蒸汽溫度降低凝結成滴沉入桶底。氨氣離開液面時改變了方向，且流速大大降低。桶體上部的傘形孔板不僅可以使油進一步分離，還可以擋住被被氣體吹起的氨液滴。 填料式油分：圖2-21所示的是填料式油分的結構示意圖。鋼板卷焊的桶體內裝有填料層。填料層上、下用兩塊多孔管板固定。填料可以是陶瓷、金屬切屑或金屬絲網，以金屬絲網效果最好。這種油分的分油效率較高，可達95%左右。 過濾式油分：.油分離器.doc目前大量的螺桿壓縮機都采用過濾式油分。利用氣體進入油分后，流速突然降低、流動方向突然改變、濾網層對油蒸汽的吸附作用，把潤滑油分離出來。2. 汽液分離器汽液分離器的作用是為防止蒸發器中沒有蒸發的液滴隨氣流進入壓縮機，造成液擊。其結構與油分離器相似，也是利用速度的變化使重力較大的液滴沉落下來。低壓循環桶也是汽液分離器的一種，是重力供液系統和泵供液系統的重要設備。運行時，必須保持一定的液位。不同蒸發溫度的系統應當分別設置汽液分離器。3. 空氣分離器.空氣分離器.doc空氣分離器是氨系統中的重要設備，是用來排放系統中空氣等不凝性氣體，尤其對于經常在低溫或低于大氣壓下運行的系統。對于中小型氟利昂系統通常不加空氣分離器，而是直接從冷凝器等高壓設備直接排放。這樣做，系統比較簡單但不可避免會造成制冷劑的浪費。空氣分離器就是在冷凝壓力下將混合氣體冷卻到接近蒸發溫度，使混合氣體的大部分制冷劑凝結成液體，并把空氣等不凝性氣體分離出來，達到回收混合氣體中制冷劑的目的，減少制冷劑對大氣的污染。最常用的是臥式空氣分離器，見圖2-22。臥式空氣分離器在安裝時應使進液端稍高，便于分離出來的制冷劑液體能流進旁通管、空氣排出放空氣管。第三節 貯存設備1. 貯液器貯液器在制冷系統中用來貯存冷凝器冷凝的制冷劑液體；調節冷凝器與蒸發器之間制冷劑液體的供需關系；防止高壓系統的制冷劑氣體竄到低壓系統（液封），稱為高壓貯液器。對于小型制冷系統經常把冷凝器和貯液器和在一起，稱為“冷凝貯液器”。貯液器結構比較簡單，主要有桶體、液面指示裝置、液體進出口、放空氣閥等部件組成。貯液器的液面高度應在其桶徑的30%70%之間。2. 排液桶 主要用于重力供液系統,用來容納熱氣沖霜時排回的制冷劑液體。其結構與高壓貯液器相同。3. 低壓循環桶