1、4-1 冷凝器的種類及工作原理冷凝器的種類及工作原理Condenser 1.1 冷凝器的種類冷凝器的種類 第四章第四章 制冷裝置的換熱設(shè)備制冷裝置的換熱設(shè)備 冷凝器冷凝器 立式殼管式立式殼管式 臥式殼管式臥式殼管式 套管式殼管式套管式殼管式 水冷冷凝器水冷冷凝器風(fēng)冷冷凝器風(fēng)冷冷凝器蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器淋激式冷凝器淋激式冷凝器 傳熱系數(shù)高，占地面積小，清洗方便；耗水量大，體型笨重傳熱系數(shù)高，占地面積小，清洗方便；耗水量大，體型笨重 傳熱系數(shù)高，耗水量小，占空間小；水質(zhì)要求高，清洗不易，留出拔管空間傳熱系數(shù)高，耗水量小，占空間小；水質(zhì)要求高，清洗不易，留出拔管空間 傳熱系數(shù)高，機(jī)組占地面積小，

2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；金屬耗傳熱系數(shù)高，機(jī)組占地面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；金屬耗 量大，清洗困難，水阻力大量大，清洗困難，水阻力大 不需水，安裝簡(jiǎn)單，可置于屋面；傳熱系數(shù)小，不需水，安裝簡(jiǎn)單，可置于屋面；傳熱系數(shù)小， 受環(huán)境溫度影響大，惡化環(huán)境，除塵困難受環(huán)境溫度影響大，惡化環(huán)境，除塵困難 省水，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省水，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 水垢易清除，體積小水垢易清除，體積小 省水，造省水，造 價(jià)低，結(jié)價(jià)低，結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)簡(jiǎn)單， 可現(xiàn)場(chǎng)制可現(xiàn)場(chǎng)制 作，水垢作，水垢 易清除；易清除； 金屬耗量金屬耗量 大，占地大，占地 面積大面積大 焊焊 接接 板板 式式 具有體積小、重量輕、傳熱效率高、可靠性好、具有體積小、重量

3、輕、傳熱效率高、可靠性好、 加工過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)加工過(guò)程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) 立式殼管式冷凝器 臥式殼管式冷凝器 套管式冷凝器 焊焊 接接 板板 式式 冷冷 凝凝 器器 風(fēng)冷冷凝器 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器 預(yù)冷器 擋水板 淋水器 空氣 冷凝盤(pán)管 制冷劑 液體出 空氣 自來(lái)水浮球閥 溢流排污 管 空氣 溢水口 接水口 淋水泵 制冷劑 蒸氣進(jìn) 風(fēng)機(jī) 淋激式冷凝器淋激式冷凝器 1.2 冷凝器中的傳熱過(guò)程冷凝器中的傳熱過(guò)程 2.1 傳熱過(guò)程傳熱過(guò)程 制冷劑側(cè)制冷劑側(cè) 的放熱的放熱 金屬壁和垢金屬壁和垢 層的導(dǎo)熱層的導(dǎo)熱 冷卻劑側(cè)冷卻劑側(cè) 的放熱的放熱 2.2 傳熱系數(shù)傳

4、熱系數(shù) 1 00 0 ) 1 ( 1 iw foie F F R F F RK 水冷冷凝器水冷冷凝器(以傳熱管外表面計(jì)算以傳熱管外表面計(jì)算)(式中各參數(shù)見(jiàn)書(shū)注解式中各參數(shù)見(jiàn)書(shū)注解): 風(fēng)冷冷凝器風(fēng)冷冷凝器(以傳熱管外表面計(jì)算，制冷劑管內(nèi)流動(dòng)以傳熱管外表面計(jì)算，制冷劑管內(nèi)流動(dòng)): 1 00 0 1 ) 1 ( w f n oie R F F F F RK 制冷劑側(cè)制冷劑側(cè) 放熱熱阻放熱熱阻 油膜熱阻油膜熱阻 管壁導(dǎo)管壁導(dǎo) 熱熱阻熱熱阻 冷卻劑側(cè)冷卻劑側(cè) 污垢熱阻污垢熱阻 冷卻劑側(cè)冷卻劑側(cè) 放熱熱阻放熱熱阻 金屬壁內(nèi)側(cè)金屬壁內(nèi)側(cè) 油膜的導(dǎo)熱油膜的導(dǎo)熱 冷凝的對(duì)數(shù)或算術(shù)平均溫差：冷凝的對(duì)數(shù)或算術(shù)平均

5、溫差： 2 1 12 ln tt tt tt t k k m 2.3 冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算 確定冷凝器確定冷凝器 的熱負(fù)荷的熱負(fù)荷 確定冷凝確定冷凝 器的型式器的型式 計(jì)算傳計(jì)算傳 熱溫差熱溫差 計(jì)算傳計(jì)算傳 熱面積熱面積 計(jì)算冷計(jì)算冷 卻水量卻水量 根據(jù)以上確定的面積根據(jù)以上確定的面積FK，由于考慮到：，由于考慮到： 使用后的污垢熱阻將降低傳熱效率；制使用后的污垢熱阻將降低傳熱效率；制 冷系統(tǒng)的容量波動(dòng)，故要加上安全系數(shù)：冷系統(tǒng)的容量波動(dòng)，故要加上安全系數(shù)： 510%，因此，因此FK*=(1.051.1)FK QK=MR(h2-h3)= 0+Pth 經(jīng)驗(yàn)公式：開(kāi)啟式經(jīng)驗(yàn)公式：開(kāi)啟

6、式 QK=Q0 冷負(fù)荷系數(shù)冷負(fù)荷系數(shù)=f(tK,t0,工質(zhì)工質(zhì),氣缸氣缸 冷卻方式冷卻方式) 全封閉式全封閉式QK=Q0(A+BtK) 28oC=tK=54OC: R12:A=0.9,B=0.053 R22:A=0.88,B=0.042 FK=QK/(Ktm) 傳熱系數(shù)查表傳熱系數(shù)查表 氣候條氣候條 件件 水質(zhì)水水質(zhì)水 量量 工藝要工藝要 求求 用戶要用戶要 求求 )( 12www K K ttC Q W 計(jì)算傳計(jì)算傳 熱系數(shù)熱系數(shù) 冷凝器的熱力性能冷凝器的熱力性能 見(jiàn)表見(jiàn)表4-4 2.4.冷凝器的性能Performance 冷凝器的熱負(fù)荷： 冷凝器的排熱量: iK PQQ 0 單位時(shí)間內(nèi)必須

7、排走的熱量 (要求)。 單位時(shí)間內(nèi)被冷卻介質(zhì)所帶走 的熱量(完成)。 ) 2 1 ()( 1 wwkkkk tttKAttKAQ 12www ttt 進(jìn)口水溫 冷凝溫度 冷卻水管外表總面積 冷凝器傳熱系數(shù) 根據(jù)冷卻水帶走的熱量計(jì)算冷凝器的排熱量 )( 12 wwwwk ttCGQ 水的比熱 水的質(zhì)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 臟污、有空氣(K ) 管子被浸沒(méi)多(A ) 水量不足(Gw ) 換熱面積過(guò)小(A ) (1)冷凝器的影響 tk(pk) C2 2 kQ (2)冷卻水溫的影響 tw1升高為tw1Q k k Q t0= +5oC C3 (3)吸入壓力的影響 p0(t0)升高tk(pk) p0(t0)降低tk(pk) t0= -5oC C4 第四章第四章 冷凝器和蒸發(fā)器冷凝器和蒸發(fā)器 2. 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 2.1 蒸發(fā)器的分類蒸發(fā)器的分類 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 滿液式滿液式 非滿液式非滿液式循環(huán)式循環(huán)式噴淋式噴淋式 盤(pán)管中全為制盤(pán)管中全為制 冷劑。沸騰放冷劑。沸騰放 熱系數(shù)高；工熱系數(shù)高；工 質(zhì)充灌量大，質(zhì)充灌

9、量大， 對(duì)于對(duì)于F系統(tǒng)，系統(tǒng)， com回油困難回油困難。 盤(pán)管內(nèi)為氣、盤(pán)管內(nèi)為氣、 液共存狀態(tài)。液共存狀態(tài)。 工質(zhì)充灌量少，工質(zhì)充灌量少， 易于易于com回油；回油； 傳熱效果較滿傳熱效果較滿 液式差液式差。 泵強(qiáng)制工質(zhì)循環(huán)。泵強(qiáng)制工質(zhì)循環(huán)。 沸騰放熱系數(shù)高，沸騰放熱系數(shù)高， com回油較易；回油較易； 系統(tǒng)投資高，運(yùn)系統(tǒng)投資高，運(yùn) 行費(fèi)高。行費(fèi)高。 用泵將工質(zhì)噴淋在傳熱用泵將工質(zhì)噴淋在傳熱 面上。沸騰放熱系數(shù)高，面上。沸騰放熱系數(shù)高， 工質(zhì)充灌量小，能消除工質(zhì)充灌量小，能消除 靜液高度對(duì)蒸發(fā)溫度的靜液高度對(duì)蒸發(fā)溫度的 影響；設(shè)備費(fèi)用高影響；設(shè)備費(fèi)用高 2.2 常用蒸發(fā)器常用蒸發(fā)器 第四章第四

10、章 冷凝器和蒸發(fā)器冷凝器和蒸發(fā)器 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 冷卻液體的蒸發(fā)器冷卻液體的蒸發(fā)器冷卻空氣的蒸發(fā)器冷卻空氣的蒸發(fā)器 水箱式水箱式 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 臥式殼管臥式殼管 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 干式殼管干式殼管 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 冷卻冷卻 盤(pán)管盤(pán)管 冷風(fēng)機(jī)冷風(fēng)機(jī)直接蒸發(fā)式 直接蒸發(fā)式 空氣冷卻器空氣冷卻器 滿液式滿液式非滿液式非滿液式非滿液式非滿液式滿液式滿液式 滿液式殼管蒸發(fā)器 干式殼管蒸發(fā)器 冷卻盤(pán)管有：頂排管、墻排管、單層管、多層管等多種形式。 氟利昂直接蒸發(fā)式空氣冷卻器 第四章 冷凝器和蒸發(fā)器 2.2 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù) 2.2.1 傳熱過(guò)程 蒸發(fā)器傳熱過(guò)程與冷凝器相同： 制冷劑側(cè) 的放熱 金屬壁和垢 層的導(dǎo)熱

11、 載冷劑側(cè) 的放熱 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K的計(jì)算與冷凝器基本相同，但制冷 劑側(cè)的放熱為沸騰放熱，故放熱系數(shù)與冷凝器不同，值 也不同。 金屬壁內(nèi)側(cè) 油膜的導(dǎo)熱 計(jì)算任務(wù)：決定所需要的傳熱面積，選出定型計(jì)算任務(wù)：決定所需要的傳熱面積，選出定型 結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器。結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器。 m tK A 0 蒸發(fā)器的選擇計(jì)算蒸發(fā)器的選擇計(jì)算 一、耗冷量一、耗冷量0 0 0是選擇制冷設(shè)備的主要依據(jù)。是選擇制冷設(shè)備的主要依據(jù)。 0 0（11223344） 1 1圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗冷量；圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗冷量； 2 2被冷卻物體的熱量；被冷卻物體的熱量； 3 3開(kāi)門(mén)和通風(fēng)換氣時(shí)的耗冷量；開(kāi)門(mén)和通風(fēng)換氣時(shí)的耗冷量； 4 4運(yùn)行管理耗冷量（包括

12、電機(jī)、照明以及運(yùn)行管理耗冷量（包括電機(jī)、照明以及 操操 作管理人員等）作管理人員等） 附加系數(shù)，考慮制冷設(shè)備和低溫管路的冷附加系數(shù)，考慮制冷設(shè)備和低溫管路的冷 損損 失，一般為失，一般為1.21.2。 二、蒸發(fā)器的平均傳熱溫差二、蒸發(fā)器的平均傳熱溫差tm 02 01 12 ln tt tt tt tm t1載冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器溫度；載冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器溫度； t2載冷劑離開(kāi)蒸發(fā)器溫度；載冷劑離開(kāi)蒸發(fā)器溫度； t0蒸發(fā)溫度。蒸發(fā)溫度。 三、蒸發(fā)器傳熱系數(shù)K值 2.蒸發(fā)器的性質(zhì) 蒸發(fā)器的制冷量: 單位時(shí)間的吸熱量。 kW )( 0 ttAKtAKQ roz 冷劑平均蒸發(fā)溫度 被冷卻介質(zhì)平均溫度 傳熱系數(shù)

13、傳熱面積 傳熱溫差 冷風(fēng)機(jī)、蒸發(fā)盤(pán)管 冷卻液體的蒸發(fā)器 510oC 氨：氨：5oC 氟利昂氟利昂:610oC Q0 t0(p0) tr 1 Z1(蒸發(fā)器) C(壓縮機(jī)) )( 0 ttAKtAKQ roz 制冷劑供液不足 A K 結(jié)霜嚴(yán)重 風(fēng)速下降 蒸發(fā)面積太小 單機(jī)多庫(kù)部分庫(kù)停用 壓縮機(jī)性能(減缸)下降t0 2 C 1 庫(kù)溫降低tr tr 1 制冷量Q0z 4.7其他換熱設(shè)備其他換熱設(shè)備 一、再冷卻器一、再冷卻器 作用：使冷凝后的液態(tài)制冷劑達(dá)到一定的再冷度，以減 小節(jié)流損失，提高制冷能力和有利于液態(tài)制冷劑輸送。 二、回?zé)崞鞫⒒責(zé)崞?作用：（1）對(duì)于R12、R134a和R502等，通過(guò)回 熱提高制冷劑裝置的制冷系數(shù)；（2）使得節(jié)流裝置 前制冷劑液體再冷；（3）使蒸發(fā)器出口制冷劑蒸汽 中夾帶的液體氣化，以提高制冷壓縮機(jī)的效率和防止 壓縮機(jī)液擊。 三、中間冷卻器三、中間冷卻器 中間冷卻器用于雙級(jí)壓縮制冷裝置，它的結(jié)構(gòu) 隨循環(huán)的形式而有所不同。 雙級(jí)壓縮氨制冷裝置采用中間完全冷卻，所以 其中間冷卻器用來(lái)同時(shí)冷卻高壓氨液及低壓壓縮 機(jī)排出的氨氣。氨中間冷卻器結(jié)