1、第四章冷凝器與蒸發器第一節冷凝器第二節蒸發器返回第一節冷凝器一、 冷凝器的種類、 構造及特點根據冷卻介質的種類不同,冷凝器可分為水冷式、空冷式(風冷式)、水 - 空氣冷卻式三類.水冷式冷凝器水冷式冷凝器是以水作為冷卻介質,用水的溫升帶走冷凝熱量.常用的冷卻水有井水、河水、自來水等.冷卻水可以一次使用,也可以循環使用.當冷卻水循環使用時,需配置冷卻塔或涼水池.水冷式冷凝器不受氣象條件變化的影響,且冷凝溫度較低,是目前應用最為廣泛的冷凝器.根據結構形式的不同,水冷式冷凝器可分為立式殼管式、臥式殼管式、套管式和釬焊板式等幾種.下一頁返回第一節冷凝器( )立式殼管式冷凝器.立式殼管式冷凝器的構造如圖

2、- 所示.其外殼是由鋼板卷焊而成的圓筒,圓筒兩端各焊一塊多孔管板,板上用脹管法或焊接法固定著許多無縫鋼管.冷凝器頂部裝有配水箱,箱內設有均水板.冷卻水自頂部進入水箱后,被均勻地分配到各個管口,每根鋼管的管口上頂端裝有一個帶斜槽的導流管嘴,如圖 - 所示.冷卻水經導流斜槽沿,以螺旋線狀沿管內壁向下流動,則會在管內壁形成一層水膜,其不但可以提高冷凝器的冷卻效果,還可以節省水量.吸熱后的冷卻水匯集于冷凝器下面的水池中.氣態制冷劑從筒體中部進入筒體內鋼管之間的空間,與冷卻水換熱后在管外呈膜狀凝結,凝液沿管外壁流下,積于冷凝器的底部,經出液管流出.此外,筒體上還設有液面指示器、壓力表、安全閥、放空氣閥、

3、平衡管、放油管等管接頭,以便與相應的設備和管路相連接.上一頁下一頁返回第一節冷凝器( )臥式殼管式冷凝器.臥式殼管式冷凝器分氨用和氟利昂用兩種,它們在結構上大體相同,只是在局部細節和金屬材料的選用上有差異.氨用臥式殼管式冷凝器的結構如圖 - 所示.其外殼是由鋼板卷焊而成的圓筒,圓筒兩端各焊一塊多孔管板,板上用脹管法或焊接法固定著許多根傳熱管.筒體兩端管板的外面有端蓋,端蓋內部設有隔板,從而將全部管束分成幾個管組.冷卻水在管內流動,從一端封蓋的下部進入,按順序通過每個管組,最后從同一端封蓋上部流出.這樣可以提高冷卻水的流動速度,增強傳熱效果,同時延長了冷卻水在冷凝器內的延續時間,增大了進出口的溫

4、差,可以減少冷卻水量.在另一側的端蓋上,上部裝有放氣旋塞,以便在充水時排出空氣,下部裝有放水旋塞,可在長期停止使用時放盡冷卻水,以免冬季凍裂管子.氣態制冷劑從上部進入筒體傳熱管間,與管內冷卻水充分發生熱量交換后,凝液從下部排出.此外,筒體上設有安全閥、平衡管、放空氣管和壓力表、冷卻水進出口等管接頭.此外,在封蓋上還設有若干個與相應的管路和設備連接的管接頭.上一頁下一頁返回第一節冷凝器( )套管式冷凝器.套管式冷凝器的構造如圖 - 所示.它的外管通常采用 mm 的無縫鋼管,管內套有一根或若干根紫銅管或低肋銅管,內外管套在一起后,用彎管機彎成螺旋形.冷卻水在內管中流動,流向為下進上出,制冷劑在大管

5、內小管外的管間流動,流向為上進下出.制冷劑與冷卻水呈逆流換熱,傳熱效果好.( )釬焊板式冷凝器.釬焊板式冷凝器的構造如圖 - 所示.它是由一組不銹鋼波紋金屬板疊裝焊接而成,板上的四孔分別為冷熱兩種流體的進出口,在板四周的焊接線內,形成傳熱板兩側的冷、熱流體通道,在流動過程中通過板壁進行熱交換.當釬焊板式冷凝器作為冷凝器使用時,冷卻水下進上出,制冷劑的蒸汽從上面進入,冷凝后的制冷劑液體從下面流出.釬焊板式冷凝器也可用作蒸發器.上一頁下一頁返回第一節冷凝器.空冷式冷凝器空冷式冷凝器又稱風冷式冷凝器,它是以空氣作為冷卻介質,靠空氣的溫升帶走冷凝熱量.根據空氣流動產生的原因不同,空冷式冷凝器可分為自然

6、對流式和強迫對流式兩種.自然對流式空冷式冷凝器的傳熱效果差,只用在電冰箱等微型制冷裝置中,強迫對流式的空冷式冷凝器廣泛應用于中、小型氟利昂制冷裝置中.強迫對流式的空冷式冷凝器的結構如圖 - 所示.氣態制冷劑從進氣口進入各列傳熱管中,凝液從下部排出.空氣以 m / s 的迎面流速橫向掠過管束,帶走制冷劑的冷凝熱量.為了強化空氣側的傳熱,傳熱管均采用肋片管.肋片管常采用銅管鋁片,肋片大多為連續整片.上一頁下一頁返回第一節冷凝器.水 - 空氣冷卻式冷凝器水 - 空氣冷卻式冷凝器是以水和空氣作為冷卻介質.根據排除冷凝熱量的方式不同,水空氣冷卻式冷凝器分為蒸發式和淋水式兩種.蒸發式冷凝器主要是靠水在空氣

7、中蒸發帶走冷凝熱量;淋水式冷凝器主要是靠水的溫升帶走冷凝熱量.( )蒸發式冷凝器.蒸發式冷凝器的結構如圖 - 所示.氣態制冷劑從盤管上部進入管內,凝液從盤管下部流出.水盤內的冷卻水由水泵送到噴水管,經噴嘴噴淋在盤管的外表面,一部分冷卻水吸收制冷劑的熱量而蒸發,其余的落入水盤內.空氣在風機的作用下掠過盤管,不斷地帶走蒸發形成的水蒸氣,以加速水分的蒸發.為了防止未蒸發的水滴被空氣帶走,在噴水管的上部應裝有擋水板.上一頁下一頁返回第一節冷凝器根據風機安裝位置的不同,蒸發式冷凝器可分為吸入式和壓送式兩種.風機安裝在上部,冷凝盤管位于風機吸氣端的是吸入式蒸發式冷凝器,如圖 - ( a )所示;風機安裝在

8、下部,冷凝盤管位于風機壓出端的是壓送式蒸發式冷凝器,如圖 - ( b )所示.吸入式由于空氣均勻地通過盤管,所以傳熱效果好,但風機電機的工作條件惡劣,易發生故障.壓送式則與之相反.( )淋水式冷凝器.淋水式冷凝器的結構如圖 - 所示.氣態制冷劑從下面進入蛇形管,凝液從蛇形管的一端經排液管流入貯液器.冷卻水從配水箱流入水槽中,經水槽下面的縫隙流至蛇形管的外表面,最后流入水池.上一頁下一頁返回第一節冷凝器二、 冷凝器的選擇與計算.冷凝器形式的選擇冷凝器形式的選擇主要取決于當地的水源條件、氣象條件、制冷劑種類等因素.水冷式冷凝器是目前應用最為廣泛的冷凝器,凡是水源條件較好的場所均應優先考慮選用水冷式

9、冷凝器;對于冷卻水水質較差、水溫較高、水量充足的地區宜選用立式殼管式冷凝器.對于水質較好、水溫較低的地區宜選用臥式殼管式冷凝器;小型制冷裝置可選用套管式冷凝器;對于水源不足或空氣相對濕度較低的地區,可選用蒸發式冷凝器;氟利昂制冷裝置在供水不便或無法供水的場所,可選用風冷式冷凝器;氨制冷裝置切忌選用風冷式冷凝器.上一頁下一頁返回第一節冷凝器.冷凝器傳熱面積的計算冷凝器傳熱面積的計算公式為.冷卻介質流量的計算冷卻介質(水或空氣)流量的計算公式為上一頁返回第二節 蒸 發 器一、 蒸發器的種類、 構造及特點根據被冷卻介質種類的不同,蒸發器可分為冷卻液體的蒸發器和冷卻空氣的蒸發器兩大類.冷卻液體的蒸發器

10、根據結構形式的不同,冷卻液體的蒸發器分為水箱式、臥式殼管式和板式三類.根據蒸發管組的形式不同,水箱式蒸發器分為立管式、螺旋管式、盤管式等;根據供液方式的不同,臥式殼管式蒸發器分為滿液式和干式兩種.( )立管式蒸發器.立管式蒸發器的結構如圖 - 所示.箱體由鋼板焊接而成,箱體內裝有兩排或多排蒸發管組,每排蒸發管組又由上集管、下集管和許多焊在兩集管之間的末端微彎的立管所組成.下一頁返回第二節 蒸 發 器( )螺旋管式蒸發器.螺旋管式蒸發器是立管式蒸發器的一種變型產品,它的總體結構以及兩種流體的流動情況與立管式蒸發器相似,不同之處是其以螺旋管代替兩集管之間的立管.與立管式蒸發器相比,螺旋管式蒸發器外

11、形尺寸小,結構緊湊,焊接工作量少,傳熱系數大.螺旋管式蒸發器廣泛應用于氨制冷裝置中.( )滿液式殼管式蒸發器.滿液式殼管式蒸發器的構造如圖 - 所示.它的構造與臥式殼管式冷凝器相似.制冷劑在管外空間汽化,載冷劑在管內流動.液態制冷劑從筒體的下部進入,保證一定的充液高度.( )干式殼管式蒸發器.干式殼管式蒸發器的結構如圖 - 所示.制冷劑在管內流動,載冷劑在管外空間流動.為了提高載冷劑的流速以增強傳熱,筒體內裝有若干塊圓缺形的折流板.上一頁下一頁返回第二節 蒸 發 器.冷卻空氣的蒸發器冷卻空氣的蒸發器可分為兩大類,一類是空氣作自然對流的蒸發排管;另一類是空氣被強制流動的冷風機.( )蒸發排管.蒸

12、發排管根據排管放置位置的不同,可分為墻排管、頂排管、擱架式排管;根據排管的結構形式不同,可分為立管式排管、蛇形管排管、 U 形管排管;根據管束形式的不同,可分為光管排管和肋管排管.蒸發排管的優點是結構簡單,可現場制造;其缺點是傳熱系數小.蒸發排管常用于冷藏庫中.( )冷風機.冷風機是由蒸發管組和通風機所組成.冷庫中使用的冷風機是做成箱體形式;空調中使用的冷風機通常是做成帶肋片的管簇.上一頁下一頁返回第二節 蒸 發 器空調用強制對流式的直接蒸發式空氣冷卻器如圖 - 所示.制冷劑液體通過分液器均勻地分配到各路傳熱管中去,產生的蒸汽由集管匯集后流出.空氣在風機的作用下橫向掠過肋片管簇,將熱量傳給管內流動的制冷劑,使溫度降低.二、 蒸發器的選擇與計算.蒸發器形式的選擇蒸發器形式的選擇應根據載冷劑及制冷劑的種類和供冷方式而定.當空氣處理設備采用水冷式表面冷卻器,并以氨作為制冷劑時,可采用臥式殼管式蒸發器;若以氟利昂作為制冷劑時,宜采用干式蒸發器.當空氣處理設備采用淋水室時,宜采用水箱式蒸發器;在冷藏庫中,一般采用蒸發排管和冷風機.上一頁下一頁返回第二節 蒸 發 器.蒸發器傳熱面積的計算蒸發器傳熱面積的計算公式為表 - 列出了常用蒸發器的傳熱系數 K 值和熱流密度 值.載冷劑流量的計算載冷劑流量的計算公式為上一頁返回圖 - 立式殼管式