板式换热器产品应用培训教材(客户)

1、应用（结构）应用（结构） APPLICATIONAPPLICATION钎焊换热器结构钎焊换热器结构Q1Q1Q2Q2Q3Q3Q4Q4杭州钦宝杭州钦宝端板第一张板片角孔三个水流道二个制冷剂流道底板最后一张板片温度传感器适配器（用于放置传感器）由一组板片叠放成具有通道型式由一组板片叠放成具有通道型式 的板片包。的板片包。两端分别配置带有接管的端底板。两端分别配置带有接管的端底板。整机由真空钎焊而成。整机由真空钎焊而成。相邻的通道分别流动两种介质。相邻的通道分别流动两种介质。相邻通道之间的板片压制成波纹。相邻通道之间的板片压制成波纹。 型式，以强化两种介质的热交换。型式，以强化两种介质的热交换。在制冷

2、用在制冷用BPHE中，水流道总是比中，水流道总是比 制冷剂流道多一个。制冷剂流道多一个。图示为单边流，有些换图示为单边流，有些换热器做成对角流，即：热器做成对角流，即：Q1和和Q3容纳一种介质，容纳一种介质，而而Q2和和Q4容纳另一种介容纳另一种介质。质。钎焊板式换热器的型号表示方法钎焊板式换热器的型号表示方法B3 052 50 3.0 HXP9B3 052 50 3.0 HXP9适配器及孔径适配器及孔径 mmmm分配器分配器板片通道板片通道 H,L,MH,L,M设计压力设计压力 MPa MPa板片数板片数单片换热面积单片换热面积 m m 铜钎焊铜钎焊钎焊板式换热器钎焊板式换热器应用（结构）应

3、用（结构）APPLICATIONAPPLICATION零部件的材料零部件的材料板片00Cr17Ni14Mo2 (316L)厚度厚度 0.3 0.3mm 0.4 mm mm 0.4 mm 含碳量含碳量 0.03 99.85Cu 99.85O 250 ppmO 250 ppmP 750 ppmP 750 ppm厚度厚度 0.06 0.060.0030.003宽度宽度 116 mm116 mm硬度硬度 HV 40 HV 40 6565表面光亮表面光亮端,底板00Cr17Ni14Mo2 (316L)厚厚 度度 1 1mm 2mm mm 2mm 含碳量含碳量 0.03 0.03检验证书应符合检验证书应符

4、合 DIN EN 10 204 / 3.1BDIN EN 10 204 / 3.1B技术要求应符合技术要求应符合DIN 17441 TDIN 17441 T yta yta 32 - 1.4401n 32 - 1.4401nTRB 100 AD - W2 / W10TRB 100 AD - W2 / W10接管00Cr17Ni14Mo2 (316L)捧材捧材, ,管材管材含碳量含碳量 0.03 0.03检验证书应符合检验证书应符合 DIN EN 10 204 / 3.1BDIN EN 10 204 / 3.1B技术要求应符合技术要求应符合DIN 17441 TDIN 17441 T yta y

5、ta 32 - 1.4401n 32 - 1.4401nTRB 100 AD - W2 / W10TRB 100 AD - W2 / W10应用（结构）应用（结构）APPLICATIONAPPLICATION换热器的流程和流道换热器的流程和流道 热介质进冷介质出冷介质进热介质出单流程/二流道热介质进热介质出冷介质进冷介质出二流程/单流道应用（结构）应用（结构）APPLICATIONAPPLICATIONH H通道通道: :由相邻大夹角的板片组成的通道由相邻大夹角的板片组成的通道M M通道通道: :由相邻大由相邻大/ /小夹角的板片组成的通道小夹角的板片组成的通道L L通道通道: :由相邻小夹角

6、的板片组成的通道由相邻小夹角的板片组成的通道特性特性: :H H通道通道: :传热系数高传热系数高, ,阻力大。适用于小流量但传热强阻力大。适用于小流量但传热强（高比热，有相变或大温差）的情况，如：制冷剂（高比热，有相变或大温差）的情况，如：制冷剂相变传热。相变传热。M M通道通道: :传热系数和阻力介于传热系数和阻力介于H H和和L L通道之间通道之间L L通道通道: :传热系数低传热系数低, ,阻力小。适用于大流量，传热弱阻力小。适用于大流量，传热弱（低比热或温差小）的情况，如：环境压力下的空（低比热或温差小）的情况，如：环境压力下的空气传热。气传热。H H通道通道L L通道通道M M通道

7、通道换热器的通道换热器的通道 应用（结构）应用（结构）APPLICATIONAPPLICATION理论上，一台换热器可以混用不同理论上，一台换热器可以混用不同类型的流道，如类型的流道，如H型之后是型之后是M型。型。但对于有相变的情况，这会导致第但对于有相变的情况，这会导致第一个一个H流道和最后一个流道和最后一个M流道之间介流道之间介质的分配失调，因此，在各类制冷质的分配失调，因此，在各类制冷用用BPHE中不予采用。中不予采用。人字型人字型（鱼刺型）（鱼刺型）换热器的板片波纹换热器的板片波纹平直波型平直波型（洗衣板型）（洗衣板型）球型球型（凸瘤型）（凸瘤型）角孔角孔板片波纹的主要作用：板片波纹的

8、主要作用：使得流体紊流，强化传使得流体紊流，强化传热热相邻板片的波纹形成接相邻板片的波纹形成接触触 抗点，提高耐压性能抗点，提高耐压性能应用（结构）应用（结构）APPLICATIONAPPLICATION特性特性 分配器分配器压力均衡压力均衡 + + + +再混合再混合 - - 合适的低压力降合适的低压力降 + + + +兼容兼容100 %100 %冷凝工况冷凝工况 + + + +换热器的分配器换热器的分配器R22蒸发液进R22汽出水进水出R22R22蒸发液进换热器蒸发液进换热器R22R22蒸发液被分配进蒸发液被分配进换热器通道换热器通道应用（结构）应用（结构）APPLICATIONAPPLI

9、CATION制冷用板式换热器标准制冷用板式换热器标准1 1 PHE FOR REF.PHE FOR REF.制冷用板式换热器制冷用板式换热器 JB8701JB8701的的适用范围适用范围标准规定了制冷装置用板式换热器（半焊，全焊，铜钎焊，镍钎焊）的设计，制造，检验和验收标准适用于以液化气体为制冷剂，设计压力 4.0MPa,设计温度0 200 （蒸发温度-70 ；对于奥氏体型不锈钢钎焊板式换热器，设计温度应-196 ）的制冷装置中与制冷剂接触而承受制冷剂压力的板式换热器标准不适用于可拆板式换热器，板片包厚度150mm或两侧通道总容积0.025m3的不可拆板式换热器标准同时适用于压力，温度，介质等

10、条件相似的应用于其他场合的不可拆板式换热器的设计，制造，检验和验收 制冷用板式换热器标准制冷用板式换热器标准2 2 PHE FOR REF.PHE FOR REF.制冷用板式换热器设计和制造资格制冷用板式换热器设计和制造资格 制冷用板式换热器的设计，制造单位必须具备健全的质量管理体系设计单位应持有压力容器设计单位批准书制造单位应持有压力容器制造许可证制冷用板式换热器的制造必须置于安全监察机构或授权的检验机构监督之下制冷用板式换热器标准制冷用板式换热器标准3 3 PHE FOR REF.PHE FOR REF.制冷用板式换热器的设计制冷用板式换热器的设计 钎焊板式换热器的设计采用爆裂试验允许采用

11、有限元分析方法进行受压元件设计，但需经机械部冷冻设备标准化技术委员会评定认可制冷用板式换热器标准制冷用板式换热器标准4 4 PHE FOR REF.PHE FOR REF.制冷用板式换热器的制造制冷用板式换热器的制造 板片深度偏差0.10板片最簿处的厚度应板片厚度的75%板片在组装前不应有除润滑油外的污物板片包装配后的直线度应2/1000氮气纯度应99.99%按评定合格后的钎焊工艺选择钎焊程序，钎焊工艺由制造单位自行评定焊接返修不应超过两次将返修的次数，部位和试验结果记入质量证明书中钎焊后，换热器的内腔应洁净，干燥，无杂物，接管开口应采用塑盖封闭制冷用板式换热器标准制冷用板式换热器标准5 5

12、PHE FOR REF.PHE FOR REF.制冷用板式换热器的检验和验收（制冷用板式换热器的检验和验收（1 1） 耐压试验试验压力：取两者中的较大值介质一般采用洁净的空气或氮气泄漏试验允许泄漏量5.010-6mbarL/s介质为氦气pT=1.15pP+0.1 tMPa清洁度(型式试验时测定)制冷剂侧的杂质含量应200mg/m2制冷用板式换热器标准制冷用板式换热器标准6 6 PHE FOR REF.PHE FOR REF.制冷用板式换热器的检验和验收（制冷用板式换热器的检验和验收（2 2） 制造单位应向用户提供换热器设计工况下的传热量，传热系数和流体阻力的设计计算值按规定工况实测的传热系数应

13、供货方设计计算值的95%按规定工况实测的两侧阻力损失应供货方设计计算值的110%制冷系统中应包括使换热器正常运行不受损坏的安全附件（用户保证）在用户遵守产品说明书所示各项规定的条件下，从制造厂发货之日起18个月内，换热器应制造不良而损坏或不能正常工作时，制造厂应免费更换或修理制冷用板式换热器标准制冷用板式换热器标准7 7 PHE FOR REF.PHE FOR REF.制冷用板式换热器的标志制冷用板式换热器的标志 铭牌名称：钎焊板式换热器型号制造许可证证编号设计压力和试验压力(Mpa)设计温度换热面积质量产品制造日期（年，月）制造厂名和出厂编号介质进出口标志工艺流程工艺流程 PROCESS P

14、ROCESS 板片包板片包胀接管胀接管组装组装预压预压钎焊钎焊检漏检漏铭牌铭牌包装包装发运发运儲存儲存零部件零部件制冷用板式换热器标准制冷用板式换热器标准8 8 PHE FOR REF.PHE FOR REF.制冷用板式换热器的包装和储存制冷用板式换热器的包装和储存 随机文件装箱单产品合格证产品使用说明书产品竣工图产品安装图板片组装流程示意图产品质量文件（主要受压元件材料的化学成分和力学性能；焊接质量；板片微裂纹检测结果；压力，泄漏试验及评定结果；制造厂质量检验负责人和检验专用章）换热器应在干燥通风的库房内存放，环境温度40应用应用 APPLICATIONAPPLICATION钎焊换热器可否用

15、于较低的温度钎焊换热器可否用于较低的温度？可以，但油不能留在换热器内，必须配置油分离器型式试验型式试验 TESTTEST热工性能和流体阻力试验热工性能和流体阻力试验爆裂试验爆裂试验钎焊工艺评定钎焊工艺评定热侧热侧/ /冷侧放热系数与热侧冷侧放热系数与热侧/ /冷侧雷诺数的关系式冷侧雷诺数的关系式热侧热侧/ /冷侧阻力降与流速的关系式冷侧阻力降与流速的关系式热侧热侧/ /冷侧爆裂压力冷侧爆裂压力55x x设计压力设计压力拉力试验拉力试验 切片试验切片试验 金相检查金相检查钦宝钦宝用户盘用户盘2002换热器接管的颠倒放置换热器接管的颠倒放置应用（安装应用（安装）APPLICATIONAPPLICA

16、TION杭州钦宝QIQ4Q3Q2杭州钦宝QIQ2Q3Q4换热器可以倒过来放，一些型号要经供货商确认。注意：这种倒置的方法不能用于特殊的蒸发器板型，如需倒用，可采用背面有接管的型号代替。钎焊板式换热器的特点钎焊板式换热器的特点应用（安装）应用（安装）APPLICATIONAPPLICATION流动形态流动形态由人字型板片构成的流道，迫使流体由人字型板片构成的流道，迫使流体做类似螺旋状的流动做类似螺旋状的流动即受迫紊流。即受迫紊流。这使得它有比一般管壳式换热器高得这使得它有比一般管壳式换热器高得多的传热系数，尤其对粘性流动更是多的传热系数，尤其对粘性流动更是如此。如此。控制控制流动特性的影响是使得

17、热特性不出现流动特性的影响是使得热特性不出现突变或滞后，而在壳式换热器中，当突变或滞后，而在壳式换热器中，当流态从层流变至紊流时，会出现冲击流态从层流变至紊流时，会出现冲击和滞后，并导致难以控制或根本无法和滞后，并导致难以控制或根本无法控制。控制。紧凑性紧凑性BPHE与其最具竞争的套管换热器相与其最具竞争的套管换热器相比，重量和体积约减少比，重量和体积约减少25%。必须承。必须承认，螺旋缠绕的壳管内部空间，有时认，螺旋缠绕的壳管内部空间，有时还是相当有用的，比如用作贮液器。还是相当有用的，比如用作贮液器。液体容积液体容积BPHE的制冷剂侧容积大概是每平方的制冷剂侧容积大概是每平方米换热面积米换

18、热面积2升，为管壳式换热器的升，为管壳式换热器的1/10。即：充注量少。对容量变化能。即：充注量少。对容量变化能做出迅速反应。做出迅速反应。钎焊板式换热器的特点钎焊板式换热器的特点应用（安装）应用（安装）APPLICATIONAPPLICATION压力和温度范围压力和温度范围温度：温度：-196200 -196200 压力：压力：3.0MPa热效率热效率人为的受迫紊流与小水力直径意味着人为的受迫紊流与小水力直径意味着大的传热系数，是管壳式换热器的大的传热系数，是管壳式换热器的3倍。真逆流意味着实际传热温差接近倍。真逆流意味着实际传热温差接近理想情况。能够与之相提并论，甚至理想情况。能够与之相提

19、并论，甚至超过超过BPHE的只有套管换热器，但传的只有套管换热器，但传热系数小得多。纯逆流还意味着可能热系数小得多。纯逆流还意味着可能进行高效热回收，回收进行高效热回收，回收90%不成问题不成问题，而一台管壳式换热器只能回收不到，而一台管壳式换热器只能回收不到50%的热量。的热量。污垢污垢污垢是很复杂的问题，见后续的介绍。污垢是很复杂的问题，见后续的介绍。没有死区和大的剪切力很难使没有死区和大的剪切力很难使BPHE结结水垢。然而，水垢。然而，BPHE对水中纤维状杂质对水中纤维状杂质造成的阻塞有点敏感，泥沙状杂质问题造成的阻塞有点敏感，泥沙状杂质问题不大。不大。换热器的安装姿势换热器的安装姿势应

20、用（安装）应用（安装）APPLICATIONAPPLICATION杭州钦宝QIQ2Q3Q4杭州钦宝QIQ2Q3Q4杭州钦宝QIQ2Q3Q4510510应垂直安装。应垂直安装。不要采用水平放置形式。不要采用水平放置形式。只有在全面试验并作出评估以后才能如下图示方法安装。只有在全面试验并作出评估以后才能如下图示方法安装。侧边朝下（图侧边朝下（图1 1）的放置稍好一些，估计用作蒸发器时容量会减少）的放置稍好一些，估计用作蒸发器时容量会减少25%25%， 冷凝器不清楚，但肯定会减低。冷凝器不清楚，但肯定会减低。倾斜倾斜5 5 10 10的的BPHEBPHE可以把容量减少降低到能够接受的程度（图可以把容

21、量减少降低到能够接受的程度（图2 2）。）。冷凝器的放置方式必须使制冷剂从下面两个接管出入，防止液阻塞（图冷凝器的放置方式必须使制冷剂从下面两个接管出入，防止液阻塞（图2 2）。）。蒸发器应将制冷剂接管在上，防止汽阻塞（图蒸发器应将制冷剂接管在上，防止汽阻塞（图3 3）。）。图1图2图3杭州钦宝QIQ2Q3Q4换热器的安装和水侧管路布置换热器的安装和水侧管路布置应用（安装）应用（安装）APPLICATIONAPPLICATION杭州钦宝QIQ2Q3Q4不要让震动和管道的热膨胀波及到换不要让震动和管道的热膨胀波及到换 热器。可采取：热器。可采取： 在在BPHEBPHE和支架之间加橡胶垫。和支架之

22、间加橡胶垫。 压缩机采用减振器。压缩机采用减振器。 直管段较长时，采用波纹管或其它直管段较长时，采用波纹管或其它 吸振装置。吸振装置。如果水路从上部接管接入并且压力降如果水路从上部接管接入并且压力降 较小，低于相应的静压差，那么，水较小，低于相应的静压差，那么，水 就不会充满就不会充满BPHE。换热器的上部形换热器的上部形 成空气腔并阻塞部分传热面。成空气腔并阻塞部分传热面。一个高于进口接管的回弯可以使水充一个高于进口接管的回弯可以使水充 满满BPHE（图示）。图示）。换热器的管路焊接换热器的管路焊接应用（安装）应用（安装）APPLICATIONAPPLICATION杭州钦宝QIQ2Q3Q4N

23、2用溶剂对焊接表面清洗并去除油污。用溶剂对焊接表面清洗并去除油污。为避免氧化并冷却为避免氧化并冷却BPHE，将氮气吹过被焊接的将氮气吹过被焊接的 管路。管路。水侧管路通水并保持流动。焊接开始前就通水并水侧管路通水并保持流动。焊接开始前就通水并 持续到可以手摸持续到可以手摸BPHE为止。为止。也可以在接管根部缠绕湿布或不断用水冲刷焊件。也可以在接管根部缠绕湿布或不断用水冲刷焊件。焊料至少含银焊料至少含银45%，钎焊应在低于，钎焊应在低于650 下进行。下进行。 任何情况下焊件都不应超过任何情况下焊件都不应超过800 。TIG（钨极惰性气体保护电弧焊）焊接和保护气钨极惰性气体保护电弧焊）焊接和保护

24、气 是放热量最少的焊接法，应尽量采用。是放热量最少的焊接法，应尽量采用。应用（安装）应用（安装） APPLICATION APPLICATION在管口压降较大时，换热器的不均匀分布在管口压降较大时，换热器的不均匀分布流道流量流道流量流道流量通道流量递减，最少制冷剂流量的通道被最少水流量的通道包围，反之亦然。过热度相近但容量有一定的损失。最少制冷剂流量的通道被最大水流量的通道包围。容量会损失。最好制冷剂侧也开口。水制冷剂水制冷剂水制冷剂最少水流量的通道被最大制冷剂流量的通道包围，反之亦然。在不同的制冷剂通道中过热度不同。在最坏的情况下，从第一个制冷剂通道中会有未蒸发净的液体制冷剂流出。应用（安装

25、）应用（安装） APPLICATION APPLICATION钎焊换热器排汽和排水（某些流程须配置一些附加接管）钎焊换热器排汽和排水（某些流程须配置一些附加接管）1流程高进口1流程低进口2流程高进出口2流程低进出口3流程高进低出口3流程低进高出口4流程高进出口4流程低进出口5流程高进低出口5流程低进高出口无法排水无法排汽无法排汽无法排水无法排水无法排汽应用应用( (冷凝器冷凝器) ) APPLICATIONAPPLICATION钎焊换热器用于冷凝器钎焊换热器用于冷凝器/惰性气体的影响惰性气体的影响来源制冷剂或油的分解有故障的真空泵，预抽真空效果差影响靠近壁面的蒸汽层会逐渐地被惰性气体充塞，热阻

26、增加，少量的惰性气体存在也会使传热系数大大降低检测换热器的一部分明显地比另一部分较冷，原因可能是惰性气体阻塞了换热表面所引起应用应用( (冷凝器冷凝器) ) APPLICATIONAPPLICATION钎焊换热器用于冷凝器钎焊换热器用于冷凝器/冷凝液液位（高度）控制的危险冷凝液液位（高度）控制的危险蒸汽冷凝液冷却介质惰性残留物？蒸汽冷凝液冷却介质惰性残留物.比较差的效果比较好的效果惰性残留物被排出避免在一台冷凝器内使冷凝液进一步过冷，由于K冷凝远大于K过冷，过冷面积和冷凝面积的转换会引起大的容量变化，结果可能是控制问题并产生震荡。除此以外惰性气体还会在冷凝器内被有效分离，并浮在其上部。应用应用

27、( (冷凝器冷凝器) ) APPLICATIONAPPLICATION冷凝器的压力降冷凝器的压力降制冷剂通常在强制压力下运行，该压力使足够的压力降可资利用。大温差（小流量）下的允许压力降比小温差（大流量）下的允许 压力降高，但温差不应小于12管口的压力降应小于20%的总压力降，否则从第一个到最后一个 通道会发生分配不均应用应用( (冷凝器冷凝器) ) APPLICATIONAPPLICATION冷凝器的冷凝压力冷凝器的冷凝压力应保持尽可能低的设计冷凝压力，降低冷凝压力意味着给定制冷量 下，减少压缩机的耗能，或压缩机耗能一定时，增加制冷量。冷凝 温度与入口水温之差控制在510最为合适压缩机运行过

28、程中，应保持压力不变，当冷却水温降低时，冷凝压 力至少不应降低到限定值，如降低过多，热力膨胀阀就不能有足够 的压差给出所要求的容量应用应用( (冷凝器冷凝器) ) APPLICATIONAPPLICATION水流方向水流方向由于冷凝器循环的负荷（冷凝量）大于蒸发器循环的负荷（制冷量），所以最好让冷凝器循环呈逆流（热泵循环），蒸发器循环呈顺流（制冷循环）应用应用( (冷凝器冷凝器) ) APPLICATIONAPPLICATION压力降压力降从经济观点出发，可把压力降调整到一个合理的值，压力降小于 0.20.3MPa时，在钎焊换热器内不会有侵蚀的危险流量和压力降必须同时计算，以便求出最佳值壳管式

29、或套管式换热器利于在大流量，低压力降下工作，而钎焊 换热器则相反最佳流量一般是使每米流道长的压力降大于0.04MPa，且管口压 力降约小于30%的总压力降应用应用( (冷凝器冷凝器) ) APPLICATIONAPPLICATION冷凝器故障诊断（冷凝器故障诊断（1）容量不足查验流量，温度和压力降等参数。判断什么现象引起压力降异常。 检查水流动受阻，来自储液器的满溢，以及异常声音等检查冷凝器外表面的温度变化。大温差有可能是惰性气体阻塞，或 水侧阻塞，要不然是制冷剂流动受阻若不是纯水，检查冷却流体。若是乙二醇水溶液或类似物，可校核 其浓度和/或粘度。浓度太高会削弱传热检查冷凝器液体侧中污垢情况和

30、制冷剂侧中润滑油情况蒸发器和压缩机是否匹配应用应用( (冷凝器冷凝器) ) APPLICATIONAPPLICATION冷凝器故障诊断（冷凝器故障诊断（2）容量不足检查压缩机。在额定压力下压缩机是否排出足够的制冷剂到冷凝器。 若排出的比吸入的多，多出的制冷剂不能在冷凝器内冷凝，使容量 降低。是否由于压缩机磨损造成制冷剂的内部泄漏？转速和电流消 耗是否与其容量相一致？容量低，但冷凝液的过冷度又太大，这意味着冷凝液液位过高，阻 塞了冷凝器用于冷凝的加热表面。此现象可能是系统中的制冷剂充 灌量太多。应用应用( (冷凝器冷凝器) ) APPLICATIONAPPLICATION冷凝器故障诊断（冷凝器故

31、障诊断（3）不稳定性储液器压力控制阀与冷凝器之间距离大，意味着冷凝液在其液位升 高以前不得不充满冷凝液管，即响应时间长，与此相反，当冷凝器 排液时，响应时间短检查各种阀门的力学性能。尤其是膨胀阀，水中的杂质或因磨损而 产生的金属碎屑，很容易阻塞流动并损坏阀门。如果流量减少是由 堵塞所造成，其容量同样要降低。这种被堵塞的阀门会通过其不规 则的控制运作和/或异常声音显露出来应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION钎焊换热器用于蒸发器钎焊换热器用于蒸发器沸腾放热系数对于与油五溶的制冷剂，如R12，油的影响可以提高沸腾放热系数，在R22中油的浓度在35%范围内，沸

32、腾放热系数随油浓度的增加而增大，超过5%时，沸腾放热系数又降低。这种影响可用制冷剂-油混合物的表面张力降低，使更多的汽化核心起作用来加以解释。油浓度高时制冷剂中油的影响可以忽略，此时混合物粘度加大将起主导作用。遗憾的是：预测沸腾放热系数是很困难的（9%的误差）。幸运的是：上述的机理在工业，尤其在制冷蒸发器中起着次要作用。应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION在被加热导线上的池式沸腾热交换在被加热导线上的池式沸腾热交换1 2 3 4 5 6 71-2 自然对流 无汽泡产生。2-3 过冷沸腾 汽泡生成在导线表面， 但当其一进入大量较冷些的液体 时，汽泡破裂。

33、3-4 饱和泡式沸腾 有一些净蒸汽量 产生。热交换在此达到最大值（烧坏）4-5 部分膜态沸腾 热流大到使部分 表面被蒸汽包住。由于气体的绝 热特性，热交换将下级。5-6 稳定膜态沸腾 所有表面被蒸汽 薄膜包住，热交换在此为最小值。6-7 带辐射的稳定膜态沸腾 整个热 流中温差，足以使热辐射成为总 热流密度不断增强的重要部分。应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION在圆形流道中垂直在圆形流道中垂直,向上的两相流流态图向上的两相流流态图1 过冷沸腾 当汽泡进入大量液体时,就 破裂了，2 汽泡泡状流 净蒸汽产生.3 汽塞流 汽泡合成一个较大的汽泡体, 充满整个管

34、段.4 乳状流 液体沿管壁流动,但是气体很 难带动液体向上流动.这种流动不稳定.5 环型流 蒸汽的速度足以带动液体向 上流动.这段的热交换系数非常大且 流态稳定.6 雾状流 液滴在汽中,不是汽泡在液 体中的流动,且气体热交换降低.1 2 3 4 5 6应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION在波纹板式流道内的流动在波纹板式流道内的流动研究在板式流道中的流动比在直管中的要少.试验表明,它比在直管中的流态汽液混合更加均匀.应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION直接膨胀式蒸发器直接膨胀式蒸发器制冷剂流入蒸发器进口处已部分汽

35、化,一般对R22入口蒸汽干度约为25%, 制冷剂是饱和状态,当液体在蒸发器中上升时,压力降低(压力降和静压的 原因).温度将由进口处降至制冷剂都蒸发的状态点.蒸汽将开始过热.过热 度是变化的,对R22一般是5.蒸汽过热能保护压机免受液滴(5%的不可压缩油滴不会导致液击)蒸发引 起的冲击.并能避免液滴冲走压机中的油.按照对液击敏感高低程度,分压机类型由高到低依此是:开启活塞式压机,螺 杆式压机,对液击最不敏感的是透平压机和涡旋式压机.过热度5 可将R22(饱和温度0 )含有1.8%的液滴蒸发为100%的饱和蒸 汽(0 )应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATIO

36、N热力膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统蒸发器系统过热度制冷剂流量1000kg/h510静装配过热度开启过热度工作过热度0膨胀阀特性曲线对各种静装配过热度设定值，流经阀门的流量与过热度呈线性关系应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION热力膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统蒸发器系统过热度制冷剂流量1000kg/h5100R22蒸发温度=2入口水温=1412蒸发器特性曲线当制冷剂流量最大时，过热度为零。流量减少时过热度增加，根据进口水温的设定其流量从最大值趋近零B3-052-50HXB3-052-50HX的特性曲线的特性曲线介质介质: :R22/R22/水水额定换热量额定换

37、热量=29.7=29.7KWKW蒸发温度蒸发温度=2 =2 过热度过热度=5R22R22流量流量=694=694kg/hkg/h水进口温度水进口温度=12=12水流量水流量=5086.5=5086.5kg/hkg/h图中虚线为进口水温图中虚线为进口水温1414特性曲线，特性曲线，当当R22流量变化，过热度依照蒸发器曲线变化。流量变化，过热度依照蒸发器曲线变化。流量为流量为736kg/h时，过热度为时，过热度为0。流量趋近于。流量趋近于0时，过热度趋向最大值时，过热度趋向最大值10（对（对14水温过水温过热度为热度为12）。）。应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLIC

38、ATION热力膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统蒸发器系统过热度制冷剂流量1000kg/h5100不同蒸发器对同一膨胀阀的工作状态点将膨胀阀和蒸发器两条特性曲线分别相重迭而获得工作状态点名义工作点12实际工作点052-50H052-60H过热度制冷剂流量1000kg/h5100名义工作点1实际工作点不同膨胀阀对同一蒸发器的工作状态点假设要求系统工作状态点是5 ，很明显左图的膨胀阀太小，解决方法是换个大的膨胀阀选配膨胀阀时，位于实际工况点的两个参数必须加以估计必须获得所需要的容量系统要求稳定通常膨胀阀用于高于20%额定容量应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION热力

39、膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统蒸发器系统除了给出正确的容量，膨胀阀蒸发器系统必须工作于无震动和无不稳定状态下。震荡：膨胀阀从将关，开至将开的现象。有三种震荡和不稳定源：噪声在制冷环路中，蒸发器是一个最大的噪声源，其次是冷凝器， 但其噪声级要小得多。反馈震荡整个制冷系统是一个大的反馈系统。即使所有独立部件 都处于无噪声和其它不稳定条件下工作，也会产生震荡。由压缩机传来的震动来自压缩机或制冷机以外其它原因的震动，会 传递到控制系统，产生内部干扰和其它波动。应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION热力膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统蒸发器系统蒸发器中的噪声蒸汽的状态有时会

40、从潮湿态变成过热态,在小通道量下(包括冷剂侧或水侧),震荡特别显著.如:小的通道压力降和名义过热度低的情况.原因在于:紊流的随机本质.特别是两相流.流道可以突然接受超过其处理能力的汽 量,将会发生回流.水侧的低压力降,特别向下流时,此时会出现因与温度相关连的密度差而 引起的倒流.名义过热度和实际过热度之间的差别为1,名义过热度越低,在低过热 度的情况下,热力膨胀阀相关作用就越强.如果油多,特别是不可溶型油进入蒸发器,将可能对蒸发器的传热产生波 动.应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION热力膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统蒸发器系统如何避免不稳定性过热度制冷剂流

41、量5100稳定区不稳定区蓝线将稳定工作区和不稳定区分开.阀门特性曲线(红线)应该理想地切上蓝线或者偏右但不能交叉.蒸发器的稳定性曲线不幸的是,稳定曲线(不是蒸发器特性曲线)是稍微模糊的参数.它不能计算出来,只能由测量得出.这就使它对实际应用不可行和不可能.应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION热力膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统蒸发器系统蒸发器回路的反馈震荡蒸发器和阀门形成一个闭合回路，此处过热度被反馈到阀门，作为一个输入信号。环路在过热度信号处被切断。目的是研究，在反馈给阀门C in处的一个变化对C out将有何影响。C in C outC in C out

42、蒸发器膨胀阀环路的力学特性当一个简谐波加在C in上时C out的各种可能的响应： 同步衰减响应 不同步放大响应（震荡会消亡） 同步放大响应（震荡持续）时间过热度对阀的输入信号膨胀阀蒸发器闭环环路膨胀阀蒸发器开环环路应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION热力膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统的动态特性蒸发器系统的动态特性过大膨胀阀和蒸发器系统对水侧进口温度变化的动态响应过大膨胀阀和蒸发器系统对水侧进口温度变化的动态响应进口水温突然由进口水温突然由12 12 增至增至14 14 ，系统将会发生的响应：，系统将会发生的响应：0-1 0-1 蒸汽温度上升，阀门尚未接到

43、变化信号，流量不变。蒸汽温度上升，阀门尚未接到变化信号，流量不变。 蒸汽被加热，直到到达新特性曲线点蒸汽被加热，直到到达新特性曲线点1 1处。处。1-2 1-2 阀门开始动作，蒸汽也相当过热，阀门开启，直至全阀门开始动作，蒸汽也相当过热，阀门开启，直至全 开点开点2 2处处2-3 2-3 阀门全开，流量增加，蒸汽温度降至零过热度点阀门全开，流量增加，蒸汽温度降至零过热度点3 3处，处， 在这种情况下，蒸汽实际没有完全蒸发即被排出。在这种情况下，蒸汽实际没有完全蒸发即被排出。3-4 3-4 在零过热度情况下，即制冷剂流量为零，阀门将全关在零过热度情况下，即制冷剂流量为零，阀门将全关 ，到达点，到

44、达点4 4处。处。4-5 4-5 在零流量情况下，过热度将达到在零流量情况下，过热度将达到12 12 ，点，点5 5处。处。5-6 5-6 在这个过热度下，阀门全开到达点在这个过热度下，阀门全开到达点6 6处。处。6-3 6-3 过程重复。过程重复。这种情况是稳定震荡。这种情况是稳定震荡。过热度制冷剂流量51001203456起点B3-052-50-HXB3-052-50-HX进口水温进口水温12 12 进口水温进口水温14 14 应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION热力膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统的动态特性蒸发器系统的动态特性合适膨胀阀和蒸发器系统对水

45、侧进口温度变化的动态响应合适膨胀阀和蒸发器系统对水侧进口温度变化的动态响应进口水温突然由进口水温突然由12 12 增至增至14 14 ，系统将会发生的响应：，系统将会发生的响应：（图示是在工况点附近放大局部，蓝线代表一个合适的膨（图示是在工况点附近放大局部，蓝线代表一个合适的膨胀阀）胀阀）0-1 0-1 蒸汽温度上升，阀门尚未接到变化信号，流量不变。蒸汽温度上升，阀门尚未接到变化信号，流量不变。 蒸汽被加热，直到到达新特性曲线点蒸汽被加热，直到到达新特性曲线点1 1处。处。1-2 1-2 阀门开始动作，蒸汽也相当过热，阀门开启，直至全阀门开始动作，蒸汽也相当过热，阀门开启，直至全 开点开点2

46、2处处2-3 2-3 增大流量意味着减小过热度。蒸发器的新过热度到达增大流量意味着减小过热度。蒸发器的新过热度到达 点点3 3处。处。 3-4 3-4 减小过热度意味着：减小流量，到达点减小过热度意味着：减小流量，到达点4 4处。处。4-5 4-5 小流量制冷剂被过到点小流量制冷剂被过到点5 5处。处。5-6 5-6 过程重复。过程重复。 一个大的不同之处是这里的过程呈内螺旋向稳定工况趋近，一个大的不同之处是这里的过程呈内螺旋向稳定工况趋近，即阀门与即阀门与14 14 曲线交点处。曲线交点处。过热度制冷剂流量01203456起点B3-052-50-HXB3-052-50-HX进口水温进口水温1

47、2 12 进口水温进口水温14 14 应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION热力膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统的动态特性蒸发器系统的动态特性太小膨胀阀和蒸发器系统对水侧进口温度变化的动态响应太小膨胀阀和蒸发器系统对水侧进口温度变化的动态响应进口水温突然由进口水温突然由12 12 增至增至14 14 ，系统将会发生的响应：，系统将会发生的响应：这种情况简单，在这种情况简单，在12 12 入口水温曲线上，阀门全开，蒸汽入口水温曲线上，阀门全开，蒸汽温度开始升高，由于阀门已经全开，所增加的过热度对阀温度开始升高，由于阀门已经全开，所增加的过热度对阀门没有任何作用，

48、因此系统直接到达新工况点门没有任何作用，因此系统直接到达新工况点1 1处。处。过热度制冷剂流量51004起点B3-052-50-HXB3-052-50-HX进口水温进口水温12 12 进口水温进口水温14 14 新工况点1应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION热力膨胀阀热力膨胀阀蒸发器系统的动态特性蒸发器系统的动态特性 大膨胀阀和蒸发器系统的动态特性大膨胀阀和蒸发器系统的动态特性这里阀门的斜率大于蒸发曲线斜率，形成了一个外向形螺旋运动，系统将不会停在一个稳定工况这里阀门的斜率大于蒸发曲线斜率，形成了一个外向形螺旋运动，系统将不会停在一个稳定工况点上，即导

49、致震荡。水温变化而引起过热度变化会导致震荡，如前表述。类似的方法也可以表示点上，即导致震荡。水温变化而引起过热度变化会导致震荡，如前表述。类似的方法也可以表示，通过突然改变静装配过热度，合适的膨胀阀不会导致系统震荡，而此膨胀阀会。，通过突然改变静装配过热度，合适的膨胀阀不会导致系统震荡，而此膨胀阀会。如果在工况点上阀门的斜率大于蒸发器曲线斜率，系统有不稳定的危险如果在工况点上阀门的斜率大于蒸发器曲线斜率，系统有不稳定的危险过热度制冷剂流量起点蒸发器阀门过热度制冷剂流量5100阀门曲线斜率的增加意味着不稳定危险及增加阀和蒸发器斜率相等蒸发器曲线应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATI

50、ONAPPLICATION热力膨胀阀的选择和安装热力膨胀阀的选择和安装膨胀阀和蒸发器必须有相同的名义换热量和过热度。膨胀阀和蒸发器必须有相同的名义换热量和过热度。两只表面上相同，而效应不同的阀门，应选择斜率小的（如两只表面上相同，而效应不同的阀门，应选择斜率小的（如 图示）。图示）。万一有可能发生不稳定的系统，蒸发器应该设计成其过热度万一有可能发生不稳定的系统，蒸发器应该设计成其过热度 大于大于5 5的名义过热度。由于正常设计预量和垢阻，实际设的名义过热度。由于正常设计预量和垢阻，实际设 计应该如此。这会增大斜率，但是容量有一定损失。计应该如此。这会增大斜率，但是容量有一定损失。选择最大容量小

51、于蒸发器零过热度容量的阀门，如果震荡发选择最大容量小于蒸发器零过热度容量的阀门，如果震荡发 生，也不会有未蒸发的制冷剂进入压缩机的危险。生，也不会有未蒸发的制冷剂进入压缩机的危险。在换热器中，由于管口速度低，危险在于：通过膨胀阀的气在换热器中，由于管口速度低，危险在于：通过膨胀阀的气 态和液态制冷剂，可能分离而进入不同的流道。另一方面，态和液态制冷剂，可能分离而进入不同的流道。另一方面， 如果管口流速过大，导致管口压降相对于流道压降要大，这如果管口流速过大，导致管口压降相对于流道压降要大，这 将导致制冷剂分液不均。将导致制冷剂分液不均。过热度制冷剂流量5100工作点较少稳定区更稳定区两个不同的

52、膨胀阀的选择两个不同的膨胀阀的选择应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION来自膨胀阀来自膨胀阀来自膨胀阀一根每个通道有1至2个孔的管子被插入角孔中，制造和安装成本高一个汽雾器被安装在进口处，容易堵塞，压力损失比较大板片上有分配器，不能用于液/液热交换OKOKOKOK？热力膨胀阀的选择和安装热力膨胀阀的选择和安装以下的各种改善分液不均的方案都有缺陷，正确安装的膨胀阀是使其进口管径尽以下的各种改善分液不均的方案都有缺陷，正确安装的膨胀阀是使其进口管径尽可能的小（如加装一个带有预混器的接管）。特别对低温制冷，钦宝的分配器是可能的小（如加装一个带有预混器的接管）。

53、特别对低温制冷，钦宝的分配器是很有效的。其缺点是它很难应用于可逆的系统，即当用作冷凝器时，膨胀阀也应很有效的。其缺点是它很难应用于可逆的系统，即当用作冷凝器时，膨胀阀也应比通常情况稍大。比通常情况稍大。应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION热力膨胀阀的选择和安装热力膨胀阀的选择和安装34 6感温包感温包管路管路25 2525mmmmH1H2150150200200mmmm400400600600mmmm感温包禁止安装在管道底部，防止油的干扰。感温包禁止安装在管道底部，防止油的干扰。制冷剂会从膨胀阀的填料盒泄露出来，因此液态制制冷剂会从膨胀阀的填料盒泄露出

54、来，因此液态制 冷剂会和蒸汽一起进入压缩机。一般冷剂会和蒸汽一起进入压缩机。一般 说明书说明，说明书说明， 感温包应安装在压力表的上游，以免读数错误，但感温包应安装在压力表的上游，以免读数错误，但 这意味着进入压缩机的过热度不正确。因此，如果这意味着进入压缩机的过热度不正确。因此，如果 蒸发器和压缩机之蒸发器和压缩机之 间有足够的距离，感温包要放在间有足够的距离，感温包要放在 压力表下游压力表下游 400 400600600mmmm外，液态制冷剂可充分蒸发外，液态制冷剂可充分蒸发 。感温包将可测到正确的过热度。感温包将可测到正确的过热度。传压管必须安装在感温包的下游。传压管必须安装在感温包的下

55、游。感温包和传压管必须安装在水平弯头之后的感温包和传压管必须安装在水平弯头之后的 一段水一段水 平管路上，弯头充作汽液分离器，排平管路上，弯头充作汽液分离器，排 除液态制冷剂除液态制冷剂 和油对测量的干扰。和油对测量的干扰。膨胀阀到蒸发器的管路应平直，并且与阀门出口管径膨胀阀到蒸发器的管路应平直，并且与阀门出口管径 相同。相同。如果压缩机与感温包和传压管之间距离太短如果压缩机与感温包和传压管之间距离太短 ，由于，由于 膨胀阀没有时间对负荷作出响应，液态制冷剂有可膨胀阀没有时间对负荷作出响应，液态制冷剂有可 能进入压缩机。能进入压缩机。电磁阀应该尽可能近地安装于膨胀阀前面。电磁阀应该尽可能近地安

56、装于膨胀阀前面。蒸发器故障诊断（蒸发器故障诊断（1）震荡（无论多么谨慎，震荡都将发生）改变静过热度。将感温包安装离蒸发器远些。震荡是否仅在低容量下发生？具有非常低的流道流量的蒸发器，有时工作不稳定。冷凝器或储液器流量是否恒定？其特性参数是否恒定？是否有热气旁通控制或冻结保护，它们是否是震荡的来源？尽量提高蒸发器中两种介质的温差，使膨胀阀曲线移到其斜率小于蒸发器曲线斜率的区域， 提供了可允许的误差。 检查系统的制冷剂充满度。如不足，储液器将跑干，膨胀阀制冷剂流量不规律，这样给蒸 发器稳定性和容量带来影响。应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION蒸发器故障诊断

57、（蒸发器故障诊断（2）应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION容量不足查验流量，温度和压力降等参数。压力降是否暗示某些不正常？水流动受阻或油过多。在不同位置交换使用温度计。小温差很容易被不正确的温度计所掩盖。检查蒸发器外表面的温度变化。大温差有可能是水侧或制冷剂侧分液不均。通过温度和流量的各种组合，双检传热。检查加热流体。若是乙二醇水溶液或类似物，可校核其浓度和/或粘度。浓度太高会削 弱传热，太低容易冻结。检查冰的形成。冰将损害传热，实际出口温度将升高。检查蒸发器液体侧中污垢情况和制冷剂侧中油垢情况。冷凝器和压缩机是否匹配制冷剂中是否有水。在膨胀阀处水将变

58、成冰，从而阻塞制冷剂流动。检查冷凝器压力。如果压力太低，没有足够的压力驱动制冷剂流过膨胀阀。蒸发器故障诊断（蒸发器故障诊断（3）容量不足不稳定因素。它将导致容量降低。检查过热度，如果大于设计值，说明蒸发器应能蒸发比实际更多的制冷剂，即增大容量。 可能由于太小的阀门，管道阻碍物，过滤器过脏，结冰，储液器跑干等等。由此蒸发器 不能蒸发超过其进入量更多的制冷剂，并且进入量太少，致使容量太低。如果针对已被调好过热度，膨胀阀不能给予所需的容量，且静装配过热度设置小，系统 将不可能提供更多制冷剂。将感温包卸下，让其加热。感温包温度升高迫使膨胀阀达到最大容量值，看看容量增加 了吗？制冷剂不断从有故障的热气旁

59、通阀漏出。于是，降低了容量。检查膨胀阀的进口温度。如果具有相当高的过冷度，如装有回热器，相比于在冷凝压力 下进入膨胀阀，有较少的液体蒸发。较低蒸汽干度降低传热系数。因此容量减少。应用应用( (蒸发器蒸发器) ) APPLICATIONAPPLICATION制冷剂侧的污垢制冷剂侧的污垢应用应用( (污垢和腐蚀污垢和腐蚀) ) APPLICATIONAPPLICATION产生原因油（在传热面上产生绝热的油膜）。油分解的产物（在压缩机中被加热到超过油的分解温度）。磨损和破裂（压缩机的磨损，对传热不一定有害）。水（油和水以及油的分解物会形成污垢）清洗和预防通常不对制冷剂侧进行清洗，除非系统被完全堵塞。

60、这种污 垢最可能是油极其分解物。可用一些合适的洗涤剂清洗。为了保证油在蒸发器中良好地通过，制冷剂蒸汽速度或者剪 切应力越大越好。剪切应力正比于单位流道长的压力降。通 常5KPa/m就足够了。冷凝器水侧的污垢冷凝器水侧的污垢应用应用( (污垢和腐蚀污垢和腐蚀) ) APPLICATIONAPPLICATION水的类型水的类型自来水自来水水质和水温都很好。水质和水温都很好。井水井水相当冷且干净及较低的微生物含量，但是生成水垢的含盐（硫化钙，流化镁，相当冷且干净及较低的微生物含量，但是生成水垢的含盐（硫化钙，流化镁， 碳酸钙及碳酸镁）浓度有时会相当高。从简单的过滤到精细的预处理可能是需要的。碳酸钙及