冷凝器和蒸發(fā)器.doc

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冷凝器 　　作用：將壓縮機升壓排出的制冷劑過熱蒸汽冷卻冷凝成液體。 按冷卻介質(zhì)不同，可分為水冷式、風(fēng)冷式、蒸發(fā)式。 一、水冷式冷凝器 　　冷卻介質(zhì)：水，常用江水、河水、自來水、循環(huán)水（冷卻塔） 　　常用：殼管式、套管式、螺旋板式 1. 立式殼管式（★圖5-1） 　　◆ 使用范圍： 多用于氨制冷系統(tǒng)中 　　◆ 水在管內(nèi)走，氨在管外走。 　　導(dǎo)流管嘴 ：使冷卻水呈膜狀流動，即沿鋼管內(nèi)壁形成薄膜層作螺旋狀向下流動，從而延長冷卻水流的路程和時間。 　　平衡管：與貯液器上的平衡管相通，以保持兩個密閉容器間的壓力均衡，保證凝結(jié)的氨液及時流往貯液器。 　　 放空氣管：若混有不凝性氣體，需經(jīng)放空氣管通往空氣分離器放出。 　　◆優(yōu)點：傳熱系數(shù)高，冷卻冷凝能力大；垂直安裝，占地面積小，可安裝在室外，節(jié)省機房面積；對水質(zhì)要求不高，且在清洗時不需要停止制冷系統(tǒng)工作； 　　 ◆缺點：用水量大，相應(yīng)水泵耗功率增加；金屬消耗量大，比較笨重，搬運安裝不方便；制冷劑泄露不易發(fā)現(xiàn)；易于結(jié)垢，需經(jīng)常清洗。 2. 臥式殼管式 （★圖 5-3 ） 　　◆ 使用范圍： 普遍地應(yīng)用于大中小型氨、氟利昂制冷系統(tǒng)中，尤其在船舶制冷和空調(diào)制冷用冷凝機組、冷水機組中應(yīng)用廣泛。 　　◆ 優(yōu)點： 傳熱系數(shù)高、冷卻用水比立式殼管式少、占空間高度小、有利于有限利用空間的利用，結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便等。 　　◆ 缺點： 水質(zhì)要求好，水垢清洗不便，需要停止工作，卸下端蓋才能進行、材料消耗大、造價較高等。 3. 套管式（★圖5-4） 　　◆ 使用范圍： 一般用于小型氟利昂機組 　　◆ 優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)緊湊，便于制造、傳熱性能好。 　　◆ 缺點： 金屬耗用量大，冷卻水流動阻力大。 二、風(fēng)冷式冷凝器（★圖5-5） 　　可分為自然對流式和強制對流式 　　放熱系數(shù)：自然 7 ～ 9W/ （㎡·℃），強制 24 ～ 28 W/ （㎡·℃） 　 ◆ 優(yōu)點： 冷卻系統(tǒng)簡單，不會產(chǎn)生腐蝕 　 ◆ 缺點： 冷凝溫度受環(huán)境影響大。 三、蒸發(fā)式冷凝器（★圖5-6） 　◆ 使用范圍： 適用于缺水地區(qū)，中小型氨制冷系統(tǒng) 　◆ 原理： 冷卻水噴淋時蒸發(fā)吸熱，吸收高壓制冷劑蒸汽的熱量，同時使空氣從 下　　　　　　向上在 水膜表面吹過。 　◆優(yōu)點： 循環(huán)水量與耗水量較少，水泵耗功率低；冷凝溫度低。 　◆缺電： 盤管易腐蝕，管外易結(jié)垢，且維修困難；消耗水泵和風(fēng)機功率。 四、冷凝器的選用 1. 選用原則： 　　取決于當(dāng)?shù)氐乃疁?、水質(zhì)、水量、氣候等自然條件和制冷劑的種類。實際工程中要根據(jù)工藝要求和各種類型冷凝器的特點及適用范圍，綜合比較衡量后來決定較合理的選用方案。 2. 傳熱面積的計算 基本傳熱方程式： 傳熱面積 Ψ為冷凝器的熱流密度（W/㎡） 冷凝負(fù)荷 傳熱系數(shù)K見78頁公式5-5、5-6 傳熱溫差計算公式見5-7 　冷卻水流量 ? ? 可用地表水（江河湖海），也可用地下水 ? ? ? 多用于水源較豐富的地區(qū)和制冷裝置需要固定安裝的場合 ? ? ? ? ? 殼體上部有進汽管、安全管、放空氣管等接頭；中部有均壓管、壓力表管和混合氣體管等管接頭；下部有出液管和放油管接頭。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 一般當(dāng)冷卻水溫升高2～3℃時，單位面積冷卻水量約為1～1.7m3/（㎡·h） 蒸發(fā)器 作用 ：制取和輸出冷量。 　　　按制冷劑供液方式可分為四種： 　　 ◆ 滿液式 ：其內(nèi)充入大量制冷劑液體，并且保持一定液面，有立管式、螺旋管式和臥式殼管式蒸發(fā)器等。用于大型氨、氟利昂制冷系統(tǒng)，氨系統(tǒng)一般采用滿液式。 　　 ◆ 非滿液式 ：制冷劑節(jié)流后直接進入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)處于氣液共存狀態(tài)，邊流動邊汽化，蒸發(fā)器中無穩(wěn)定制冷劑液面。 　　 ◆ 循環(huán)式 ：依靠泵強迫制冷劑在蒸發(fā)器中循環(huán)，制冷劑循環(huán)量是蒸發(fā)量的 4～6倍。目前多用于大、中型冷藏庫。 　　 ◆ 淋激式 ：利用泵把制冷劑噴淋在換熱面上，因此蒸發(fā)器中制冷劑充灌量很少，且不會產(chǎn)生液柱高度對蒸發(fā)溫度的影響。 　　按被冷卻介質(zhì)可分為： 　　 ◆ 冷卻液體： 直立管式、螺旋管式、臥式殼管式、盤管式等 　　 ◆ 冷卻空氣： 冷卻排管、冷風(fēng)機、直接蒸發(fā)式空氣冷卻器。 一、冷卻液體的蒸發(fā)器 1. 水箱式蒸發(fā)器（直立管式、螺旋管式） 　 使用： 氨制冷系統(tǒng) 　 工作原理： 蒸發(fā)管組浸在水或鹽水箱中。制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)，水或鹽水在攪拌器的作用下在箱內(nèi)流動，以增強換熱。 　 特點 ：換熱性能好；水箱充水量大，熱穩(wěn)定性好，凍結(jié)危險??；缺點是體積龐大，廠房高度要求大，且水或鹽水敞開于空氣中，對金屬腐蝕較為嚴(yán)重，令鹽水做載冷劑時需經(jīng)常加鹽。 2. 臥式殼管式蒸發(fā)器（滿液式） 　 使用： 氨（滿液式，廣泛用來冷卻鹽水）和氟利昂制冷系統(tǒng)（干式）。 　 優(yōu)點： 換熱性能好，結(jié)構(gòu)緊湊。以鹽水做載冷劑時，可以實現(xiàn)鹽水系統(tǒng)的封閉循環(huán)，減輕鹽水對系統(tǒng)管路及設(shè)備的腐蝕，并避免因低溫鹽水吸濕而引起濃度的降低。 　 缺點： 制冷劑充灌量大，液體靜壓力對蒸發(fā)溫度的影響較大。 3.干式臥式殼管式蒸發(fā)器： 制冷劑在管內(nèi)流動。 二、冷卻空氣的蒸發(fā)器 　原理： 制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)直接來冷卻空氣； 　分類： 冷卻排管、冷風(fēng)機。 1. 冷卻排管 　 ◆應(yīng)用 ：多用于冷庫及試驗用制冷裝置中； 　 ◆原理 ：制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)，管外空氣自然對流。 　 ◆分類 ：按室內(nèi)安裝方式分為墻排管、頂排管、擱架式排管 　 ◆特點 ：都是下集管進液，上集管回氣； 2. 冷風(fēng)機 　 ◆應(yīng)用 ：廣泛用于冷藏庫及低溫試驗箱用的各種形式的冷風(fēng)機，也可用于各種空調(diào)機組。 　 ◆特點 ：冷風(fēng)機的蒸發(fā)器一般由許多串連的蛇形管組成，在供液前，應(yīng)加裝分液器和毛細(xì)管，保證液態(tài)制冷劑能均勻地分配給各路蛇形管。 3. 直接蒸發(fā)式空氣冷卻器 三、蒸發(fā)器的選用 　 1. 選型：依據(jù)制冷劑、載冷劑的種類、供冷方式。 　 2. 傳熱面積的確定： 四、提高蒸發(fā)器傳熱效率 　 1.氨制冷系統(tǒng)，應(yīng)定期排油； 　 2.適當(dāng)提高載冷劑流速； 　 3.及時清除載冷劑側(cè)水垢； 　 4.冷庫中應(yīng)定期除霜； 　 5.防止蒸發(fā)溫度過低，避免結(jié)冰。 滿液式換熱面與液體制冷劑充分接觸，換熱效果好；缺點是制冷劑充液量大，液柱對蒸發(fā)溫度產(chǎn)生一定影響。另外，當(dāng)采用與潤滑油互溶的制冷劑時，潤滑油難以返回壓縮機。 非滿液式有干式殼管蒸發(fā)器、直接蒸發(fā)式空氣冷卻器和冷卻盤管等，主要用于中小型氟利昂制冷系統(tǒng)。換熱效果比滿液式差；優(yōu)點是充液量少，潤滑油容易返回壓縮機。 循環(huán)式沸騰放熱系數(shù)較高，且潤滑油不易在蒸發(fā)器內(nèi)積存。缺點是設(shè)備費及運行費用較高。 溴化鋰吸收式制冷機中采用淋激式蒸發(fā)器。 ? ? ? 冷卻排管分為墻排管、頂排管、擱架排管 氨系統(tǒng)蒸發(fā)器筒內(nèi)氨液高度約為筒徑的 70 ％～ 80 ％，傳熱管采用光滑鋼管；氟利昂系統(tǒng)充液高度為筒徑的 55 ％～ 65 ％，傳熱管采用低肋銅管。 采用水作為載冷劑時，一般只能冷卻到 4 ～ 5 ℃，以防由于冷卻不均衡而在有些管中