制冷 用换热器

制冷装置的换热设备

第一节冷凝器的种类和工作原理

冷凝器将制冷剂气体冷却液化，以便循环使用。冷凝器按冷却方式空气冷却式（风冷却式）水冷却式蒸发式空气冷却式冷凝器中根据管外空气流动方式自然对流空气冷却式冷凝器强制对流空气冷却式冷凝器一、水冷式冷凝器

水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔。水冷式冷凝器按其结构形式又可分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种。（一）立式壳管式冷凝器1、工作过程制冷剂蒸气：管外流动，上进下出冷却水：管内流动，上进下出2、立式壳管式冷凝器的主要特点是：

1）由于冷却水流量大流速高，故传热系数较高，一般K=600～700(kcal/m2.℃)。

2）垂直安装占地面积小，且可以安装在室外。

3）冷却水直通流动且流速大，管内水垢易清除，且不必停止制冷系统工作，故对水质要求不高，一般水源都可以作为冷却水。

4）但因立式冷凝器中的冷却水温升一般只有2～4℃，对数平均温差一般在5～6℃左右，故耗水量较大。且由于设备置于空气中，管子易被腐蚀。3、应用：大中型氨制冷系统（二）卧式壳管式冷凝器它与立式冷凝器有相类似的壳体结构，主要区别在于壳体的水平安放和水的多路流动。氨卧式壳管式冷凝器流程：1、工作过程：制冷剂蒸气：管外冷凝，上进下出冷却水：管内流动，下进上出，同侧，多流程2、特点1）冷却水用量较少2）对冷却水质要求较高3）水平安装占地面积大3、应用：广泛地用于氨制冷系统，也可以用于氟利昂制冷系统。冷水机组（三）套管式冷凝器1、工作过程：氟利昂套管式冷凝器制冷剂蒸气：上进下出，内、外管间流动冷却水：下进上出，内管流动，多流程，2、特点优点：结构简单，便于制造，且因系单管冷凝，介质流动方向相反，故传热效果好，当水流速为1～2m/s时传热系数可达800kcal/(m2.℃)。缺点：金属消耗量大，而且当纵向管数较多时，下部的管子充有较多的液体，使传热面积不能充分利用。另外，清洗困难，并需大量连接弯头。3、应用：小型氟利昂空调机组仍广泛使用套管式冷凝器二、风冷式冷凝器

空气冷却式冷凝器是以空气作为冷却介质，靠空气的温升带走冷凝热量的。根据空气流动方式不同，可分为自然对流式和强迫对流式两种。自然对流空气冷却式冷凝器a)丝管式b)百叶窗式c)内藏式空气强制对流冷凝器1-肋片2-传热管3-上封板4-左端板5-进气集管6-弯头7-出液集管8-下封板9-前封板10-通风机11-装配螺钉注意：排数2－6排。机组多面进风：V或U形1、工作过程：制冷剂蒸气：管内冷凝，上进下出，多流程空气：管外流动，横向掠过2、特点结构简单，但冷却效果差于水冷却式。3、应用：这种冷凝器适用于极度缺水或无法供水的场合，常见于小型氟利昂制冷机组。三、蒸发式冷凝器空气冷却和水冷却相结合。工作过程：制冷剂蒸气：管内冷凝，上进下出，多流程，冷却水：管外喷淋，上进下出，空气：管外流动，下进上出，第四节蒸发器种类和工作原理

蒸发器是制冷机中的冷量输出设备。制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收介质（水或空气或其它液体）的热量，达到制冷的目的。冷却液体（水或其它液体）蒸发器干式壳管式蒸发器

满液式壳管式蒸发器冷却空气的蒸发器空气自然对流空气强制对流一、满液式壳管式蒸发器卧式满液式蒸发器结构1、工作过程：制冷剂液体：管外汽化，下进上出冷冻水：管内流动，下进上出，同侧，多流程2、特点：1）沸腾有温差2）回油困难3）制冷剂充注量大，80%左右4）传热管冻裂5）容易造成液击3、应用：氨制冷系统，冷水机组

二、干式壳管式蒸发器干式壳管蒸发器结构1、工作过程：制冷剂液体：管内汽化，下进上出，同侧，多流程冷冻水：管外流动，上进上出，多流程2、特点：1）沸腾温差小2）回油较容易3）制冷剂充注量少4）传热管冻裂可能性小5）不易造成液击3、应用：氟利昂系统

三、冷却空气的蒸发器1、空气自然对流

2、空气强制对流1、工作过程：制冷剂液体：管内流动，多路进出空气：管外流动，横向掠过2、应用：家用冰箱、空调、除湿机等

其他附件：节流机构和辅助设备第一节节流机构作用：a）使高压常温的制冷剂液体在经节流机构时节流降压，变为低压低温的制冷剂湿蒸汽,进入蒸发器，在蒸发器内蒸发吸热，从而达到制冷降温的目的。降温降压。b）调整流入蒸发器的制冷剂流量，使制冷剂流量始终与蒸发器的热负荷相匹配。这样既能保证蒸发器传热面积的充分利用，又可以防止压缩机出现液击冲缸现象。调节流量。基本原理：使高压液态制冷剂受迫流过一个小过流截面，产生合适的局部阻力损失(或沿程损失)，使制冷剂压力骤降，与此同时一部分液态制冷剂汽化，吸收潜热，使节流后的制冷剂成为低压低温状态。降温降压。

常用的节流机构：手动膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管等。一、热力膨胀阀（一）内平衡式热力膨胀阀1、基本结构和工作原理热力膨胀阀实物图感应部分、传动部分、执行部分、调节部分工作原理：pl——阀后制冷剂的压力，作用在膜片下部，使阀门向关闭方向移动；p2——弹簧作用力，也施加于膜片下方，使阀门向关闭方向移动，其作用力大小可通过调整螺丝予以调整；p3——感温包内制冷剂的压力，作用在膜片上部，使阀门向开启方向移动，其大小取决于感温包内制冷剂的性质和感温包感受的温度。对于任一运行工况，此三种作用力均会达到平衡，即p1＋p2=P3，此时，膜片不动，阀芯位置不动，阀门开度一定。制冷剂流量一定。如何实现一定的过热度？R22：P1=0.584MPat0=tA=5ºctc=10ºc

P3=0.681MPaP2=0.097MPa若P2>0.097,其它不变，则tc>10ºc,过热度大于5度.适应蒸发器负荷的制冷剂流量调节过程：1）当蒸发器负荷增加时，流量还来不及调节，汽化段缩短，过热段延长，出口过热度增加，这时，P3增大，p1＋p2<P3，膜片下移，开启度增加，流量增加，适应负荷需要，随着流量增加，P3减小，最终，p1＋p2=P3达到平衡。（动态平衡）2）当蒸发器负荷减小时，流量还来不及调节，汽化段延长，过热段缩短，出口过热度减小，这时，P3减小，p1＋p2>P3，膜片上移，开启度减少，流量减少，适应负荷需要，随着流量减少，P3增大，最终，p1＋p2=P3达到平衡。（动态平衡）（二）外平衡式热力膨胀阀1、基本结构与工作原理：与内平衡式热力膨胀阀不同之处：P1不同.?若假设蒸发器压力降为0.036MPa，则Pc=0.584-0.036=0.548MPa,饱和温度为3ºc，1）采用内平衡式热力膨胀阀，tc=10ºc，过热度为7ºc；2）采用外平衡式热力膨胀阀，P3＝0.097+0.548＝0.645MPa,感温包感受出口温度为8ºc，过热度为5ºc。

一般情况下，R22蒸发器压力降ΔP0达到下表4.2所规定的值时，应采用外平衡式热力膨胀阀。此外，使用带分液器的蒸发器时，也应使用外平衡式热力膨胀阀，即将分液器引起的压降按ΔP0处理，才能保证蒸发器的工作能力得以正常发挥。（三）安装热力膨胀阀时应注意的问题①膨胀阀应正立式安装，不允许倒置。②感温包安装在蒸发器的出气管上，紧贴包缠在水平无积液的管段上，外加隔热材料缠包，或插入吸气管上的感温套内。③当水平回气管直径小于22mm时，感温包可扎在回气管顶部；当水平回气管直径大于22mm时，感温包可扎在回气管下侧45°处，以防管子底部积油等因素影响感温包正确感温。④外平衡膨胀阀的平衡管一般都安装在感温包后面100mm处的回气管上，并应从管顶部引出，以防润滑油进入阀内。⑤一个系统中有多个膨胀阀时，外平衡管应接到各自蒸发器的出口。二、浮球式膨胀阀（一）基本结构和工作原理三、热电膨胀阀（电动膨胀阀）

热电膨胀阀也称电动膨胀阀。它是利用热敏电阻的作用来调节蒸发器供液量的节流装置。热电膨胀阀的基本结构以及与蒸发器的连接方式如图所示。热敏电阻具有负温度系数特性，即温度升高，电阻减小。它直接与蒸发器出口的制冷剂蒸气接触。在电路中，热敏电阻与膨胀阀膜片上的加热器串联，电热器的电流随热敏电阻值的大小而变化。当蒸发器出口制冷剂蒸气的过热度增加时，热敏电阻度升高，电阻值降低，电加热器的电流增加，膜室内充注的液体被加热而温度增加，压力升高，推动膜片和阀杆下移，使阀孔开启或开大。当蒸发器的负荷减小，蒸发器出口蒸气的过热减小或者变成湿蒸气时，热敏电阻被冷却，阀孔就关小或关闭。这样热电膨胀阀可以控制蒸发器的供液量，使其与热负荷相适应。四、毛细管（一）基本结构和工作原理1、制冷工程中一般称内径0.5～2mm左右，长度在1～4m左右的紫铜管为毛细管。2、它主要是靠其管径和长度的大小来控制液体制冷剂的流量以使蒸发器能在适当的状况下工作。1)当管径一定时，流体通过的管道短则压降小，流量大；反之，压降大且流量小。2)当长度一定时，流体通过的管径大则压降小，流量大；反之，压降大且流量小。当毛细管入口为过冷液体时，1－2段压力下降，温度变化不大，到2点时变为某一压力下的的饱和液体；管中出现气泡，变为气液两相流动（湿蒸气），压力、温度急剧下降。若毛细管入口为饱和液体或湿蒸气时，无液体段，1、2点重合，2点后的变化相同。3、毛细管的长度与直径的选择：1）计算法有关文献中关于毛细管的长度与直径的经验公式，现介绍作为