制冷原理與設備第八章第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.1傳熱基礎知識8.1.1傳熱基本方式換熱設備的工作原理是熱流體和冷流體同時在換熱器傳熱面兩側流動，熱量通過壁面從熱流體傳給冷流體傳熱有三種基本方式，即熱傳導、熱對流和熱輻射第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器熱傳導是指靜止物體（如氣體、液體、固體），由于分子、原子、電子的運動，使熱量從物體內由高溫處向低溫處的傳遞。例如第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器熱對流或稱對流傳熱是指氣、液流體流動引起的熱量傳遞，又分為強制對流和自然對流兩種

特點：加快液體或氣體的流動速度，能加快對流傳熱。對流是液體和氣體特有的傳熱方式。第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器熱輻射是指物體發出輻射能，通過電磁波產生能量傳遞。當溫度較高時才能發生制冷換熱設備的傳熱情況，往往是熱傳導、熱對流、熱輻射兩種或三種傳熱方式組合作用的結果第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.1.2總傳熱系數與基本傳熱方程工程上，為了簡化計算，通常把以上復雜的熱傳遞過程用一個總傳熱系數來表示，當傳熱面為圓管形狀時，常常以外傳熱表面為基準面總傳熱系數的計算公式第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器換熱設備的基本傳熱公式

第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器順流和逆流時流體溫度的變化a）順流b）逆流第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.1.3常用制冷換熱設備傳熱參數表8-1常用制冷換熱設備總傳熱系數K的大致范圍換熱器名稱及型式傳熱系數/K/［W/(㎡·K)］相應條件臥式冷凝器(氨)810～1050傳熱溫差4～6℃，單位面積冷卻水用量0.5～0.9m3/(㎡·h)臥式冷凝器(氟利昂)930～1169傳熱溫差,7～9℃，低肋管，肋化系數≥3.5，水速1.5～2.5m/s表8-2制冷裝置中常用材料的導熱系數λ材料λ/W/（m·℃）材料λ/W/（m·℃）銅鋁鋼新霜舊霜383．79227．9552．340.1180．55玻璃水玻璃絲棉發泡塑料空氣1.09320．5990．034890.046520．0244第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器表8-3常用的制冷和空調裝置中對流傳熱系數α流體的種類和狀態α/W/（m2·℃）流體的種類和狀態α/W/（m2·℃）靜止氣體流動氣體靜止液體4～2010～50070～300流動液體冷凝面R12蒸發面R12200～100016001700

表8-4常用制冷裝置污垢熱阻值流體名稱壁面污垢熱阻/（㎡·℃/W）流體名稱壁面污垢熱阻/（㎡·℃/W）河水，流速1m/s以下流速1m/s以上硬水，流速1m/s以下流速1m/s以上5.1590×10-43.4394×10-45.1950×10-45.1590×10-4有機化合物空氣溶劑蒸汽鹽水0.8598×10-43.4394×10-41.7194×10-41.7197×10-4第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.2蒸發器8.2.1影響蒸發器傳熱的主要因素1.生產中應控制蒸發器在泡狀沸騰下操作2.控制潤滑油進入蒸發器3.蒸發器結構應有利于氣液分離8.2.2冷卻空氣的蒸發器1．自然對流式冷卻空氣的蒸發器又稱為排管,根據其安裝的位置分為有墻排管、頂排管、擱架式排管等多種形式；從構造形式上可分為立式、臥式和盤管式等類型第11頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器冷庫盤管式墻排管蒸發器第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器2．強迫對流式冷卻空氣的蒸發器

第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.2.3臥式管殼式蒸發器1．滿液式蒸發器優點是：（1）結構緊湊，占地面積小；（2）傳熱性能好；（3）制造和安裝較方便；（4）用鹽水作載冷劑，不易腐蝕和避免鹽水濃度被空氣中水分稀釋第14頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器第15頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器2．干式殼管式蒸發器

第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器干式殼管式蒸發器的優點：（1）充液量少，為管內容積的40%左右（2）受制冷劑液體靜壓力的影響較少；（3）排油方便；（4）載冷劑結冰不會脹裂管子；（5）制冷劑液面容易控制；（6）結構緊湊。干式殼管式蒸發器缺點：制冷劑在換熱管束內供液不易均勻，弓形折流板制造與裝配比較麻煩，載冷劑在折流板孔和換熱管間、折流板外周與筒體間容易產生泄漏旁流，從而降低傳熱效果第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.2.4板式蒸發器第21頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器板式換熱器具有如下特點：1）體積小，結構緊湊，比同樣傳熱面積的殼管式換熱器體積小60%；2）總傳熱系數高，約為2000～3000W/（㎡·K）；3）流速小，流動阻力損失小；4）能適應流體間的小溫差傳熱，可降低冷凝溫度，提高制冷壓縮機性能；5）制冷劑充注量少；（6）質量輕，熱損失小。第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.2.5沉浸式蒸發器當用水作為載冷劑時，可將水冷卻到接近于0℃，適用于空調系統；當用鹽水作為載冷劑時，可將水冷卻到－10～－20℃，適用于鹽水池制冰或食品的冷加工第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.3冷凝器冷凝器是一個使制冷劑向外放熱的換熱器。壓縮機的排氣（或經油分離器后）進入冷凝器后，將熱量傳遞給周圍介質——水或空氣，制冷劑蒸氣冷卻凝結為液體。冷凝器按其冷卻介質和冷卻方式，可以分為空氣冷卻式、水冷卻式和蒸發冷卻式三種類型8.3.1影響冷凝傳熱的主要因素1．制冷劑凝結方式2．減少蒸汽中不凝氣的含量3．減少蒸汽中含油第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五臥式殼管式冷凝器1-出口2-端蓋3-墊片4-管板5-放空氣閥接頭6-氣態制冷劑進口7-擋氣板8-管架10-安全閥接頭11-水室放氣旋塞12-水室放水旋塞13-泄放閥接頭14-冷卻管15-液態制冷劑出口16-水入口第8章蒸發器與冷凝器第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五(1)安全閥：冷劑壓力過高打開，通過管路將冷劑泄往舷外。第8章蒸發器與冷凝器第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五(2)放空氣閥：裝在殼體最高處，泄放不凝性氣體。注意：應在壓縮機停車時進行放氣。第8章蒸發器與冷凝器第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五(3)水室放氣旋塞：裝在端蓋最高處，泄放水側空氣。第8章蒸發器與冷凝器第28頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五(3)水室泄水旋塞：裝在端蓋最低處，檢修或長期停用時泄放存水。第8章蒸發器與冷凝器第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器1.蒸發器的構造冷卻液體的蒸發器冷卻空氣的蒸發器蒸發盤管

(自然對流)冷風機

(強迫對流)第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五干式殼管蒸發器第8章蒸發器與冷凝器第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五蒸發盤管：主要用于冷庫繞片式蛇行管第8章蒸發器與冷凝器第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五套片式蛇行管第8章蒸發器與冷凝器第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五繞片式排管第8章蒸發器與冷凝器第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器空氣冷卻式冷凝器

8.3.2空氣冷卻式冷凝器第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.3.3水冷式冷凝器1．套管式冷凝器

第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器淋水式冷凝器第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器2．殼管式冷凝器

第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器3．板式冷凝器

第41頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.3.4蒸發冷卻式冷凝器優點是：（1）用水量少；（2）結構緊湊，可安裝在屋頂上，節省占地面積。蒸發式冷卻冷凝器的耗水量少，特別適合用于缺水和氣候干燥的地區特別適用于缺水地區，通常安裝在制冷機房的屋頂上。缺點是：冷卻水不斷循環使用，水垢層增長較快，需要使用經過軟化處理的水。第42頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器第43頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.4傳熱過程的強化1．增大傳熱面積2．增大對數平均溫度度差3．增大總傳熱系數

4．降低污垢熱阻值

5．降低管壁熱阻第44頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.4傳熱過程的強化1．增大傳熱面積2．增大對數平均溫度度差3．增大總傳熱系數4．降低污垢熱阻值5．降低管壁熱阻第45頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器8.4傳熱過程的強化 1．增大傳熱面積 2．增大對數平均溫度度差 3．增大總傳熱系數 4．降低污垢熱阻值 5．降低管壁熱阻第46頁，共47頁，2023年，2月20日，星期五第8章蒸發器與冷凝器思考題1.什么叫順流？什么叫逆流？2.影響總傳熱系數的因素有哪些？3.傳熱