蒸发器与冷凝器讲课资料

制冷装置的换热设备空气调节用制冷技术制冷装置的换热设备原理冷凝器蒸发器膨胀阀压缩机气液分离器制冷剂压缩机核心装置工质换热设备冷凝器蒸发器制冷装置的换热设备制冷装置中的换热设备区别于其他热力装置中的换热设备的特点：压力、温度变化范围比较窄介质之间的传热温差较小要与制冷压缩机匹配制冷装置的换热设备换热设备的选用与其用途、传热介质的类型、流动方式和传热特性有关冷凝器蒸发器再冷却器回热器中间冷却器冷凝-蒸发器1冷凝器的种类和工作原理水冷式冷凝器

空冷式冷凝器蒸发式冷凝器淋水式冷凝器

第一节分类根据冷却剂种类不同立式壳管式卧式壳管式套管式焊接板式吸入式压送式1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondensers冷却水来源冷却塔—应用最广泛深水井海水或河水

特点冷凝温度低相同换热面积排热量大多用于大中型制冷机组要求有冷却水源

第一节1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondensers第一节1.1水冷式冷凝器第一节卧式壳管式冷凝器1.1水冷式冷凝器第一节卧式壳管式冷凝器1.1水冷式冷凝器第一节卧式壳管式冷凝器优点1结构紧凑，空间高度低，有利于机组化2进出水温差一般为4～6℃，传热效果较好3冷却水循环使用，耗水量少4操作方便，运行可靠缺点1冷却水流动阻力大，水泵耗电多2对水质要求较高，清洗不方便3清洗水垢不方便，且需要停止运行1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser立式壳管冷凝器管外：制冷剂管内：冷却水优点1占地面积小，可露天安装2对水质要求较低3冷却水所需压头低，水泵耗电少4清洗水垢比较方便，可不必停止冷凝器地工作5冷却能力大，适用于大、中型氨制冷系统缺点1冷却水用量大，耗水量多2进出水温差比卧式小（冷却水温升为2~3℃），传热效率较低3操作维护不及卧式方便4安装在室外时，水花飞溅对周围的环境有影响第一节1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser立式壳管冷凝器1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser套管式冷凝器外套管为：无缝钢管外套管：制冷剂内套管：冷却水特点多用于冷量小于25kW的氟利昂制冷机组传热效果好结构简单，易加工可套在全封闭压缩机上，结构紧凑冷却水流动阻力大金属耗量大第一节1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser套管式冷凝器1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser焊接板式冷凝器1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser焊接板式冷凝器特点体积小、重量轻、传热效率高、可靠性好、加工过程简单内容积小、难以清洗、内部渗漏不易修复1.1水冷式冷凝器Water-cooledCondenser水冷式冷凝器的传热温差1.2风冷式冷凝器Air-cooledCondenser1.2风冷式冷凝器Air-cooledCondenser

自然对流式

自然对流空气冷却式冷凝器a－平板式b－百叶窗式c－钢丝式第一节1.2风冷式冷凝器Air-cooledCondenser1.2风冷式冷凝器Air-cooledCondenser

强迫对流式

强迫对流式

强迫对流空冷式冷凝器1－肋管束2－贮液筒3－气态制冷剂入口第一节1.2风冷式冷凝器Air-cooledCondenser特点（与水冷式的比较）1适用于中、小型氟利昂制冷机组、缺水环境和汽车空调2传热系数低，传热温差大3气温高时冷凝压力高4不需要配冷却水系统（氨制冷系统一般不采用空冷式）5露天布置，不需要机房6翅片清洗不便第一节1.2风冷式冷凝器Air-cooledCondenser风冷式冷凝器的传热温差第一节1.2风冷式冷凝器Air-cooledCondenser1.3蒸发式冷凝器1.3蒸发式冷凝器第一节1.3蒸发式冷凝器小型机组的室外机

吸入式第一节1.3蒸发式冷凝器

压送式第一节1.3蒸发式冷凝器特点（兼备水冷式和风冷式的优点）适用于中、小型氨和府两制冷机组传热系数比较高，冷凝温度低耗水量少，露天布置，不需要机房造价高清洗、维修均较麻烦第一节1.3蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器的传热温差第一节1.3蒸发式冷凝器不同冷凝器的传热性能比较第二节2冷凝器中的传热过程2冷凝器中的传热过程影响冷凝器传热性能的因素机理制冷剂侧凝结换热冷却剂侧风冷/水冷式：对流换热蒸发冷凝式：蒸发换热2冷凝器中的传热过程影响冷凝器传热性能的因素冷却剂侧冷却介质流速流速高：换热增强，减少积垢流速低：流动阻力小，泵/风扇能耗小最佳流速：水：0.8~1.2m/s（氨），<2.5m/s（氟利昂）空气：2~4m/s冷却介质传热面积垢水冷式：水垢、锈蚀风冷式：灰尘、锈蚀2冷凝器中的传热过程影响冷凝器传热性能的因素制冷剂侧流态：过热蒸汽—饱和蒸汽—两相—液态—过冷液凝结形式冷凝壁面的表面状态壁面粗糙会使液膜积聚变厚，热阻增大传热面油膜的影响氨冷凝器会沉积润滑油膜不凝器体的影响制冷剂蒸汽中含有空气等不凝性气体时，聚集的气膜会降低传热系数膜状凝结：换热系数小珠状凝结：换热系数大立式冷凝器下部液膜增厚，传热系数降低2冷凝器中的传热过程影响冷凝器传热性能的因素冷凝器热阻的大致分配R总=R介质+R管壁+R制冷剂+R污垢R总：卧0.0008，立0.0013，套管0.0009，风冷0.036，蒸发0.0014冷却介质侧水冷式冷凝器R污垢=0.00018～0.0005风冷式冷凝器R污垢=0.0001～0.0003制冷剂侧氨冷凝器R污垢=0.00035～0.0006冷凝器设计的要点第三节3冷凝器的设计计算首先根据当地条件确定采用冷凝器的类型总换热面积应满足最大负荷要求并有裕量冷凝器台数一般应与压缩机对应技术经济比较大中型系统蒸发式冷凝器与水冷冷凝器+冷却水塔基本相等，但运行费低维护费蒸发式冷凝器最高冷凝器的排热量有多少压缩机散热量是多少3冷凝器的设计计算水冷冷凝器主要设计内容1设计条件压缩机、制冷剂、工况、额定负荷（可变）2主要参数选择冷凝器结构型式冷却水的流速冷却水进出口温度及其与冷凝温度之差冷却水的温升选择污垢热阻的选取3冷却水的流动阻力卧式冷凝器：冷却水温升4~8℃（2~3℃）立式壳管式冷凝器：冷却水温升2~4℃冷却水出水温度与冷凝温度之差：2~3℃3冷凝器的设计计算空气冷却式冷凝器主要设计内容1设计条件压缩机、制冷剂、工况、额定负荷（可变）2主要参数选择冷凝器结构型式空气进出口温升选择冷凝温度的选择管排数的选择迎面风速的选择3空气的流动阻力4风机需用功率空气入口温度与冷凝温度之差：10~15℃通常小于8℃3冷凝器的设计计算假设、迭代求解

假设热流密度值Ψ

确定结构后假设一热流密度值，进而得出传热系数值，从而又可求得新的热流密度值。将所求得的热流密度与假设值相比较，若在误差范围内则继续求出传热面积，否则，重新假设Ψ重复以上步骤计算分类第四节4蒸发器的种类和工作原理按制冷剂的供液方式划分

满液式

循环式

非满液式淋激式

4蒸发器的种类和工作原理满液式蒸发器

卧式壳管式 水箱式

第四节4蒸发器的种类和工作原理满液式蒸发器

卧式壳管式 水箱式

第四节优点结构简单检修方便。管子内侧易于清洗去垢缺点制冷剂充注量多由于液柱静压力的影响，使蒸发器下部制冷剂的蒸发温度升高当使用淡水或使用的盐水浓度过低，热负荷突降时，载冷剂有可能在管内冻结而造成管子冻裂易积油。对于氟利昂用蒸发器，易溶于液体制冷剂中的油很难随蒸气一起从上部排出4蒸发器的种类和工作原理满液式蒸发器

卧式壳管式

水箱式

第四节立管式水箱

管内：制冷剂管外：冷冻水4蒸发器的种类和工作原理满液式蒸发器

卧式壳管式

水箱式

第四节盘管式水箱

管内：制冷剂管外：冷冻水4蒸发器的种类和工作原理满液式蒸发器

卧式壳管式

水箱式

第四节特点：占地面积大，结构不紧凑，用于非整体机组系统直立管和螺旋管式适用于氨制冷系统，盘管式适用于氟利昂系统有蓄冷能力只能使用非挥发性载冷剂易积油4蒸发器的种类和工作原理非满液式蒸发器

干式壳管式蒸发器

直接蒸发式空气冷却器

第四节管内：制冷剂管外：载冷剂4蒸发器的种类和工作原理非满液式蒸发器

干式壳管式蒸发器

直接蒸发式空气冷却器

第四节直管式管内：制冷剂管外：载冷剂4蒸发器的种类和工作原理非满液式蒸发器

干式壳管式蒸发器

直接蒸发式空气冷却器

第四节U形管管内：制冷剂管外：载冷剂4蒸发器的种类和工作原理非满液式蒸发器

干式壳管式蒸发器

直接蒸发式空气冷却器

第四节优点1制冷剂充注量少，可不设置高压贮液桶2制冷剂的流速高，蒸发器内不易积油3载冷剂的流速较高，不易冻结4蒸发管簇多采用肋片管，且壳体内设有折流板，故传热系数较大缺点1折流板的装配工艺较复杂，检修较困难2折流板与壳体及管簇之间容易泄漏3管子外侧清洗去垢较困难，一般只能采用化学清洗法4蒸发器的种类和工作原理非满液式蒸发器

干式壳管式蒸发器

直接蒸发式空气冷却器

第四节4蒸发器的种类和工作原理非满液式蒸发器

干式壳管式蒸发器

直接蒸发式空气冷却器

第四节典型分液器示意图a－离心式b、c－碰撞式d、e－降压式4蒸发器的种类和工作原理非满液式蒸发器

干式壳管式蒸发器

直接蒸发式空气冷却器

第四节特点：适用于冷库和空调设备家用空调器组合式空调机组不需要载冷剂，冷损失少结构紧凑控制方便5蒸发器内的传热过程影响蒸发器传热性能的因素第五节机理制冷剂侧蒸发换热冷却介质侧载冷剂：水等载冷剂对流换热直接蒸发式：空气自然或强迫对流6蒸发器的设计计算冷却液体型干式壳管式蒸发器主要设计内容1给定设计条件压缩机、制冷剂、工况、额定负荷2主要参数选择制冷剂质量流速的选择制冷剂与载冷剂相对流向的选择制冷剂侧的流程数选择载冷剂温降选择载冷剂折流板型式及数量的选择载冷剂侧污垢热阻传热管型式3液体流动阻力4管内换热系数的确定冷水或盐水蒸发器的出口温度是根据空调或工艺要求提出的。一般，蒸发温度比冷水出口温度低2~4℃，冷水进出口温差：4~6℃第六节6蒸发器的设计计算冷却空气型干式蒸发器主要设计内容1给定设计条件压缩机、制冷剂、工