空气调节用制冷技术_04冷凝器和蒸发器

1、4-1 冷凝器的种类及工作原理冷凝器的种类及工作原理Condenser 1.1 冷凝器的种类冷凝器的种类 第四章第四章 制冷装置的换热设备制冷装置的换热设备 冷凝器冷凝器 立式壳管式立式壳管式 卧式壳管式卧式壳管式 套管式壳管式套管式壳管式 水冷冷凝器水冷冷凝器风冷冷凝器风冷冷凝器蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器淋激式冷凝器淋激式冷凝器 传热系数高，占地面积小，清洗方便；耗水量大，体型笨重传热系数高，占地面积小，清洗方便；耗水量大，体型笨重 传热系数高，耗水量小，占空间小；水质要求高，清洗不易，留出拔管空间传热系数高，耗水量小，占空间小；水质要求高，清洗不易，留出拔管空间 传热系数高，机组占地面积小，

2、结构简单；金属耗传热系数高，机组占地面积小，结构简单；金属耗 量大，清洗困难，水阻力大量大，清洗困难，水阻力大 不需水，安装简单，可置于屋面；传热系数小，不需水，安装简单，可置于屋面；传热系数小， 受环境温度影响大，恶化环境，除尘困难受环境温度影响大，恶化环境，除尘困难 省水，造价低，结构简单，省水，造价低，结构简单， 水垢易清除，体积小水垢易清除，体积小 省水，造省水，造 价低，结价低，结 构简单，构简单， 可现场制可现场制 作，水垢作，水垢 易清除；易清除； 金属耗量金属耗量 大，占地大，占地 面积大面积大 焊焊 接接 板板 式式 具有体积小、重量轻、传热效率高、可靠性好、具有体积小、重量

3、轻、传热效率高、可靠性好、 加工过程简单等优点加工过程简单等优点 立式壳管式冷凝器 卧式壳管式冷凝器 套管式冷凝器 焊焊 接接 板板 式式 冷冷 凝凝 器器 风冷冷凝器 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器 预冷器 挡水板 淋水器 空气 冷凝盘管 制冷剂 液体出 空气 自来水浮球阀 溢流排污 管 空气 溢水口 接水口 淋水泵 制冷剂 蒸气进 风机 淋激式冷凝器淋激式冷凝器 1.2 冷凝器中的传热过程冷凝器中的传热过程 2.1 传热过程传热过程 制冷剂侧制冷剂侧 的放热的放热 金属壁和垢金属壁和垢 层的导热层的导热 冷却剂侧冷却剂侧 的放热的放热 2.2 传热系数传

4、热系数 1 00 0 ) 1 ( 1 iw foie F F R F F RK 水冷冷凝器水冷冷凝器(以传热管外表面计算以传热管外表面计算)(式中各参数见书注解式中各参数见书注解): 风冷冷凝器风冷冷凝器(以传热管外表面计算，制冷剂管内流动以传热管外表面计算，制冷剂管内流动): 1 00 0 1 ) 1 ( w f n oie R F F F F RK 制冷剂侧制冷剂侧 放热热阻放热热阻 油膜热阻油膜热阻 管壁导管壁导 热热阻热热阻 冷却剂侧冷却剂侧 污垢热阻污垢热阻 冷却剂侧冷却剂侧 放热热阻放热热阻 金属壁内侧金属壁内侧 油膜的导热油膜的导热 冷凝的对数或算术平均温差：冷凝的对数或算术平均

5、温差： 2 1 12 ln tt tt tt t k k m 2.3 冷凝器的设计计算冷凝器的设计计算 确定冷凝器确定冷凝器 的热负荷的热负荷 确定冷凝确定冷凝 器的型式器的型式 计算传计算传 热温差热温差 计算传计算传 热面积热面积 计算冷计算冷 却水量却水量 根据以上确定的面积根据以上确定的面积FK，由于考虑到：，由于考虑到： 使用后的污垢热阻将降低传热效率；制使用后的污垢热阻将降低传热效率；制 冷系统的容量波动，故要加上安全系数：冷系统的容量波动，故要加上安全系数： 510%，因此，因此FK*=(1.051.1)FK QK=MR(h2-h3)= 0+Pth 经验公式：开启式经验公式：开启

6、式 QK=Q0 冷负荷系数冷负荷系数=f(tK,t0,工质工质,气缸气缸 冷却方式冷却方式) 全封闭式全封闭式QK=Q0(A+BtK) 28oC=tK=54OC: R12:A=0.9,B=0.053 R22:A=0.88,B=0.042 FK=QK/(Ktm) 传热系数查表传热系数查表 气候条气候条 件件 水质水水质水 量量 工艺要工艺要 求求 用户要用户要 求求 )( 12www K K ttC Q W 计算传计算传 热系数热系数 冷凝器的热力性能冷凝器的热力性能 见表见表4-4 2.4.冷凝器的性能Performance 冷凝器的热负荷： 冷凝器的排热量: iK PQQ 0 单位时间内必须

7、排走的热量 (要求)。 单位时间内被冷却介质所带走 的热量(完成)。 ) 2 1 ()( 1 wwkkkk tttKAttKAQ 12www ttt 进口水温 冷凝温度 冷却水管外表总面积 冷凝器传热系数 根据冷却水带走的热量计算冷凝器的排热量 )( 12 wwwwk ttCGQ 水的比热 水的质量流量 )( 2 11 1 1 wk ww k tt CGKA Q ) 2 1 ()( 1 wwkkkk tttKAttKAQ )/( 12ww k www CGQttt Q tk(pk) C t0= 0oC )( 2 11 1 1 wk ww k tt CGKA Q k Q 1w t 1 w t C

8、1 1 kQ 脏污、有空气(K ) 管子被浸没多(A ) 水量不足(Gw ) 换热面积过小(A ) (1)冷凝器的影响 tk(pk) C2 2 kQ (2)冷却水温的影响 tw1升高为tw1Q k k Q t0= +5oC C3 (3)吸入压力的影响 p0(t0)升高tk(pk) p0(t0)降低tk(pk) t0= -5oC C4 第四章第四章 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器 2. 蒸发器蒸发器 2.1 蒸发器的分类蒸发器的分类 蒸发器蒸发器 满液式满液式 非满液式非满液式循环式循环式喷淋式喷淋式 盘管中全为制盘管中全为制 冷剂。沸腾放冷剂。沸腾放 热系数高；工热系数高；工 质充灌量大，质充灌

9、量大， 对于对于F系统，系统， com回油困难回油困难。 盘管内为气、盘管内为气、 液共存状态。液共存状态。 工质充灌量少，工质充灌量少， 易于易于com回油；回油； 传热效果较满传热效果较满 液式差液式差。 泵强制工质循环。泵强制工质循环。 沸腾放热系数高，沸腾放热系数高， com回油较易；回油较易； 系统投资高，运系统投资高，运 行费高。行费高。 用泵将工质喷淋在传热用泵将工质喷淋在传热 面上。沸腾放热系数高，面上。沸腾放热系数高， 工质充灌量小，能消除工质充灌量小，能消除 静液高度对蒸发温度的静液高度对蒸发温度的 影响；设备费用高影响；设备费用高 2.2 常用蒸发器常用蒸发器 第四章第四

10、章 冷凝器和蒸发器冷凝器和蒸发器 蒸发器蒸发器 冷却液体的蒸发器冷却液体的蒸发器冷却空气的蒸发器冷却空气的蒸发器 水箱式水箱式 蒸发器蒸发器 卧式壳管卧式壳管 蒸发器蒸发器 干式壳管干式壳管 蒸发器蒸发器 冷却冷却 盘管盘管 冷风机冷风机直接蒸发式 直接蒸发式 空气冷却器空气冷却器 满液式满液式非满液式非满液式非满液式非满液式满液式满液式 满液式壳管蒸发器 干式壳管蒸发器 冷却盘管有：顶排管、墙排管、单层管、多层管等多种形式。 氟利昂直接蒸发式空气冷却器 第四章 冷凝器和蒸发器 2.2 蒸发器的传热系数 2.2.1 传热过程 蒸发器传热过程与冷凝器相同： 制冷剂侧 的放热 金属壁和垢 层的导热

11、 载冷剂侧 的放热 蒸发器的传热系数K的计算与冷凝器基本相同，但制冷 剂侧的放热为沸腾放热，故放热系数与冷凝器不同，值 也不同。 金属壁内侧 油膜的导热 计算任务：决定所需要的传热面积，选出定型计算任务：决定所需要的传热面积，选出定型 结构的蒸发器。结构的蒸发器。 m tK A 0 蒸发器的选择计算蒸发器的选择计算 一、耗冷量一、耗冷量0 0 0是选择制冷设备的主要依据。是选择制冷设备的主要依据。 0 0（11223344） 1 1围护结构耗冷量；围护结构耗冷量； 2 2被冷却物体的热量；被冷却物体的热量； 3 3开门和通风换气时的耗冷量；开门和通风换气时的耗冷量； 4 4运行管理耗冷量（包括

12、电机、照明以及运行管理耗冷量（包括电机、照明以及 操操 作管理人员等）作管理人员等） 附加系数，考虑制冷设备和低温管路的冷附加系数，考虑制冷设备和低温管路的冷 损损 失，一般为失，一般为1.21.2。 二、蒸发器的平均传热温差二、蒸发器的平均传热温差tm 02 01 12 ln tt tt tt tm t1载冷剂进入蒸发器温度；载冷剂进入蒸发器温度； t2载冷剂离开蒸发器温度；载冷剂离开蒸发器温度； t0蒸发温度。蒸发温度。 三、蒸发器传热系数K值 2.蒸发器的性质 蒸发器的制冷量: 单位时间的吸热量。 kW )( 0 ttAKtAKQ roz 冷剂平均蒸发温度 被冷却介质平均温度 传热系数

13、传热面积 传热温差 冷风机、蒸发盘管 冷却液体的蒸发器 510oC 氨：氨：5oC 氟利昂氟利昂:610oC Q0 t0(p0) tr 1 Z1(蒸发器) C(压缩机) )( 0 ttAKtAKQ roz 制冷剂供液不足 A K 结霜严重 风速下降 蒸发面积太小 单机多库部分库停用 压缩机性能(减缸)下降t0 2 C 1 库温降低tr tr 1 制冷量Q0z 4.7其他换热设备其他换热设备 一、再冷却器一、再冷却器 作用：使冷凝后的液态制冷剂达到一定的再冷度，以减 小节流损失，提高制冷能力和有利于液态制冷剂输送。 二、回热器二、回热器 作用：（1）对于R12、R134a和R502等，通过回 热提高制冷剂装置的制冷系数；（2）使得节流装置 前制冷剂液体再冷；（3）使蒸发器出口制冷剂蒸汽 中夹带的液体气化，以提高制冷压缩机的效率和防止 压缩机液击。 三、中间冷却器三、中间冷却器 中间冷却器用于双级压缩制冷装置，它的结构 随循环的形式而有所不同。 双级压缩氨制冷装置采用中间完全冷却，所以 其中间冷却器用来同时冷却高压氨液及低压压缩 机排出的氨气。氨中间冷却器结