制冷换热器及辅助设备概论
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采用空气冷却比较简便，但冷凝压力高、 尺寸大、能量消耗也较大。风冷冷凝器也用于 其他小型制冷机上，如冰箱、冷藏柜、冷藏汽 车、窗式空调器等。
风冷冷凝器都做成蛇管式，外套肋片，制 冷剂蒸气在管内冷凝，空气在轴流式回风机的 作用下，在蛇管外横向流过。为了使冷凝器的 结构紧凑，通常是作成长方体形，几蛇管并联 在一起。
管内R12或R22的放热系数可高达1000～3000
w/m2.℃ ，所以在蛇管外部设有肋片，以强化传热，
这种具有肋片的蛇管式换热器称为肋片管式换热 器。
它是目前车辆制冷设备中广泛采用的结构型式。
二、肋管型式及其参数
1、肋管的型式较多，常见的肋管有： 绕片管 轧片管 套圈管 套片或套圈管
绕片管
绕片管是将薄钢带内侧轧有皱折．用专用 机具绕在光铜管外，然后整根肋管紧固．所以 接触热阻小，但其根部带有皱折，易于污脏， 清除较困难，因此只适宜在蒸发器上采用。
干式蒸发器和沉浸式蒸发器； 2）冷却空气的蒸发器
冷却空气的蒸发器有冷却排管和直接蒸 发式空气冷却器两种。
直接蒸发式空气冷却器也称冷风机，它适 用于各种空调机组、冷藏库及低温试验箱中。 它的特点是制冷剂在蛇管内吸热蒸发，管外空 气在风机作用下强迫流动。由于空气是强迫流 动，所以传热系数比冷却排管高。
铝片
铜管
2、肋管参数
节距 e＝2～4mm 肋片厚度δ＝0.2～0.4mm 肋高 h＝7～12mm 管径 dw 加肋程度用肋化系数τ表示
τ=FW / Fn
肋片管束计算尺寸示意图
ห้องสมุดไป่ตู้
肋片的计算高度示意图
3、肋片效 t 率
设肋片根部与空气之间的温差
tma ta t f
肋片平均温度与空气之间的温差为
一般采用对数平均温差tm ：
大温差
tm
t ' t"
ln
t ' t "
式中：
t ' 两流体的大温差：
tk t1
t" 两流体的小温差：
小温差 t2
4、换热器传热面积F的计算
Q K F tm
式中： Q
K
F
tm
换热器的传热量 换热器的传热系数 换热器的传热面积
换热器的平均传热温差
第二节 肋片管式冷凝器和蒸发器
制冷换热器及辅助设备 概论
2021年7月12日星期一
概述
在制冷设备中，除去起主导作用的压缩机外， 还包括其他一些设备，这些设备统称辅机。其中 换热器占很大比重，而且在制冷系统中起着重要 的作用。
制冷换热器的换热机理
制冷机的换热器，大多数是面式换热器， 热量从一种流体通过金属壁传给另一种流体。
制冷剂在管内 流动
气液分离器结构图
在实际的制冷系统中，为改善制冷装 置的工作条件，提高运行的经济性和安全可 靠性，还必须设一些辅助设备，如贮液器、 气液分离器、干燥过滤器等。
一、干燥过滤器
在客车空调装置制冷系统节流装置前的输液 管上，都装有干燥过滤器，它是制冷系统的净化 设备。其作用是消除制冷剂中的水分和机械杂质。
干燥过滤器主要由壳体，滤网，干燥剂， 进、出液管接头等组成 。
热流传递
外部空气
制冷机换热器的分类
①按面式换热器的结构型式分： 壳管式、蛇管式、螺旋管式、板翅式等。
②按换热器用途分：冷凝器、蒸发器、中间冷 却器、回热热交换器等。
几种换热器的外形图
第一节 肋片管式换热器
一、面式换热器加肋的原因
由于管内外的放热系数相差悬殊，管外空气
侧的放热系数较小，通常只有30～50 w/m2.℃，而
一、冷凝器结构
冷凝器是使制冷剂将热量放给冷却介质(水 或空气)的换热设备，从压缩机出来的高温高 压制冷剂蒸气在冷凝器中进行冷却、冷凝以至 过冷。
三种类型的冷凝器
按其冷却方式可： 水冷式 空气冷却式 蒸发—淋激式 (此种方式，制冷剂冷凝时放出的热量主要 被水蒸发时吸收的汽化潜热带走)。
车辆用制冷设备中，由于运用条件的限制， 只采用空气冷却式，即风冷冷凝器。
干燥过滤器图
1-进液管接头；2-压盖；3-滤网；4-干燥剂； 5-出液管接头；6-壳体；7-连接螺栓。
二、贮液器
贮液器亦称储液筒，是用来贮存制冷循环 中的制冷液体，以适应工况变动时制冷剂流 量的变化。
贮液器结构图
1-截止阀 2-示液镜 3-放油排污口
（三）气液分离器
气液分离器是用来分离蒸发器出口的蒸 气中的液体，从而保证压缩机为干压缩。
R2 --肋片与管的接触热阻
w --肋片管外空气侧当量放热系数
空气侧放热系数 w
空气横向流过肋片管簇的放热情况比流过光 管管按时更为复杂，它除了与流动情况、物性容 数、冲击角、管于的排列方式等有关外，还与肋 片间距、肋片高、肋片厚等因素有关。
要得出各种因素对放热的影响，必须对 肋片管进行大量的试验。目前对于空气流过 肋片管时放热系数的计算，通常使用经验公 式来进行计算。
车辆制冷系统中，采用的蒸发器均为直接蒸 发式空气冷却器。
直接蒸发式空气冷却器及其安装位置示意图
（a）横向垂直；（b）水平；（c）倾斜。 1-膨胀阀；2-分液器；3-分液管； 4-汇集管；4-回气管；6-感温包。
典型的蒸发器结构图
典型的蒸发器结构图
平板形表冷器结构图
分液器
第三节 辅助设备
tf
ta
tp
tm0 t p t f
显然有：tmo tma
定义
t
tmo t m a
说明肋片热交换的有效性， t
称肋片效率
t 的意义
说明肋片热交换的有效性
•
总是小于1
t
• 肋片效率与肋片的导热热阻及肋片管外侧的放热系数
有关，随肋片的厚度和节距的增加及h的减小而增大。
因此肋片热交换器常使用导热性能良好的铜质、铝质
作为肋片。
三、肋片管式换热器的传热分析与计算
1、传热过程：
①空气侧放热
管内传热
②通过管壁与肋片的导热
管
③管内制冷剂与管壁的对
内
制
流放热
冷
剂
管壁传热
外部换热
管 外 空 气 热流 Q
2、肋片管换热器传热系数k的经验公式
k
n
a R2
1
w
式中：
a --污垢系数
--肋化系数 n --肋片管内冷剂的当量放热系数
上进下出式风冷冷凝器结构图
1 –分配集管 2-冷凝蛇管 3-集液器
横进横出式风冷冷凝器结构图
制冷剂蒸汽入口
冷却用空气
制冷剂液体出口
冷凝器单元内部结构图
h 肋高 dw 管径 Δ 肋厚 e 肋片节距
典型的风冷冷凝器外形图（一）
典型的风冷冷凝器外形图（二）
自然对流的冷凝器外形图
二、蒸发器的结构
轧片管
是在同一金固管外轧制出肋片，它的优点 是没有 接触热阻．但肋化系数小，重量大。
缠丝管
缠丝管是在光管外缠绕针形肋带，靠胶合 紧固．这种肋管紊流换热性好，且可制成非直 线肋管，但空气流动阻力大
针形肋带
套片肋管
套片式肋管是将预先冲好孔的厚0.2～0.3mm 的铝片，用套片机套在管族上，根部带有卷边， 用以增大与管子的接触面积。
肋片管放热系数的经验公式
式中：
p --管外平均放热系数 --通过肋片间的空气流速 m / s
肋片管内冷剂的当量放热系数计算
冷凝器，制冷剂在管内为冷凝（气体变为液体） 蒸发器，制冷剂在管内为沸腾（液体变为气体） 管内制冷剂的当量换热系数与制冷剂在管内的 状态有关，需要对具体的情况进行分析。
3、肋片管换热器传热温差的计算公式
蒸发器是制冷机的另一主要热交换设备。在 蒸发器中，制冷剂液体在较低温度下蒸发（沸腾） 而转变为蒸气，利用制冷剂的蒸发潜热，吸收被 冷却介质的热量而使被冷却介质的温度降低。所 以，蒸发器是制冷系统中产生和输出冷量的设备。
蒸发器的分类
1）冷却液体（水、盐水等）的蒸发器 冷却液体的蒸发器有壳管卧式蒸发器、
风冷冷凝器都做成蛇管式，外套肋片，制 冷剂蒸气在管内冷凝，空气在轴流式回风机的 作用下，在蛇管外横向流过。为了使冷凝器的 结构紧凑，通常是作成长方体形，几蛇管并联 在一起。
管内R12或R22的放热系数可高达1000～3000
w/m2.℃ ，所以在蛇管外部设有肋片，以强化传热，
这种具有肋片的蛇管式换热器称为肋片管式换热 器。
它是目前车辆制冷设备中广泛采用的结构型式。
二、肋管型式及其参数
1、肋管的型式较多，常见的肋管有： 绕片管 轧片管 套圈管 套片或套圈管
绕片管
绕片管是将薄钢带内侧轧有皱折．用专用 机具绕在光铜管外，然后整根肋管紧固．所以 接触热阻小，但其根部带有皱折，易于污脏， 清除较困难，因此只适宜在蒸发器上采用。
干式蒸发器和沉浸式蒸发器； 2）冷却空气的蒸发器
冷却空气的蒸发器有冷却排管和直接蒸 发式空气冷却器两种。
直接蒸发式空气冷却器也称冷风机，它适 用于各种空调机组、冷藏库及低温试验箱中。 它的特点是制冷剂在蛇管内吸热蒸发，管外空 气在风机作用下强迫流动。由于空气是强迫流 动，所以传热系数比冷却排管高。
铝片
铜管
2、肋管参数
节距 e＝2～4mm 肋片厚度δ＝0.2～0.4mm 肋高 h＝7～12mm 管径 dw 加肋程度用肋化系数τ表示
τ=FW / Fn
肋片管束计算尺寸示意图
ห้องสมุดไป่ตู้
肋片的计算高度示意图
3、肋片效 t 率
设肋片根部与空气之间的温差
tma ta t f
肋片平均温度与空气之间的温差为
一般采用对数平均温差tm ：
大温差
tm
t ' t"
ln
t ' t "
式中：
t ' 两流体的大温差：
tk t1
t" 两流体的小温差：
小温差 t2
4、换热器传热面积F的计算
Q K F tm
式中： Q
K
F
tm
换热器的传热量 换热器的传热系数 换热器的传热面积
换热器的平均传热温差
第二节 肋片管式冷凝器和蒸发器
制冷换热器及辅助设备 概论
2021年7月12日星期一
概述
在制冷设备中，除去起主导作用的压缩机外， 还包括其他一些设备，这些设备统称辅机。其中 换热器占很大比重，而且在制冷系统中起着重要 的作用。
制冷换热器的换热机理
制冷机的换热器，大多数是面式换热器， 热量从一种流体通过金属壁传给另一种流体。
制冷剂在管内 流动
气液分离器结构图
在实际的制冷系统中，为改善制冷装 置的工作条件，提高运行的经济性和安全可 靠性，还必须设一些辅助设备，如贮液器、 气液分离器、干燥过滤器等。
一、干燥过滤器
在客车空调装置制冷系统节流装置前的输液 管上，都装有干燥过滤器，它是制冷系统的净化 设备。其作用是消除制冷剂中的水分和机械杂质。
干燥过滤器主要由壳体，滤网，干燥剂， 进、出液管接头等组成 。
热流传递
外部空气
制冷机换热器的分类
①按面式换热器的结构型式分： 壳管式、蛇管式、螺旋管式、板翅式等。
②按换热器用途分：冷凝器、蒸发器、中间冷 却器、回热热交换器等。
几种换热器的外形图
第一节 肋片管式换热器
一、面式换热器加肋的原因
由于管内外的放热系数相差悬殊，管外空气
侧的放热系数较小，通常只有30～50 w/m2.℃，而
一、冷凝器结构
冷凝器是使制冷剂将热量放给冷却介质(水 或空气)的换热设备，从压缩机出来的高温高 压制冷剂蒸气在冷凝器中进行冷却、冷凝以至 过冷。
三种类型的冷凝器
按其冷却方式可： 水冷式 空气冷却式 蒸发—淋激式 (此种方式，制冷剂冷凝时放出的热量主要 被水蒸发时吸收的汽化潜热带走)。
车辆用制冷设备中，由于运用条件的限制， 只采用空气冷却式，即风冷冷凝器。
干燥过滤器图
1-进液管接头；2-压盖；3-滤网；4-干燥剂； 5-出液管接头；6-壳体；7-连接螺栓。
二、贮液器
贮液器亦称储液筒，是用来贮存制冷循环 中的制冷液体，以适应工况变动时制冷剂流 量的变化。
贮液器结构图
1-截止阀 2-示液镜 3-放油排污口
（三）气液分离器
气液分离器是用来分离蒸发器出口的蒸 气中的液体，从而保证压缩机为干压缩。
R2 --肋片与管的接触热阻
w --肋片管外空气侧当量放热系数
空气侧放热系数 w
空气横向流过肋片管簇的放热情况比流过光 管管按时更为复杂，它除了与流动情况、物性容 数、冲击角、管于的排列方式等有关外，还与肋 片间距、肋片高、肋片厚等因素有关。
要得出各种因素对放热的影响，必须对 肋片管进行大量的试验。目前对于空气流过 肋片管时放热系数的计算，通常使用经验公 式来进行计算。
车辆制冷系统中，采用的蒸发器均为直接蒸 发式空气冷却器。
直接蒸发式空气冷却器及其安装位置示意图
（a）横向垂直；（b）水平；（c）倾斜。 1-膨胀阀；2-分液器；3-分液管； 4-汇集管；4-回气管；6-感温包。
典型的蒸发器结构图
典型的蒸发器结构图
平板形表冷器结构图
分液器
第三节 辅助设备
tf
ta
tp
tm0 t p t f
显然有：tmo tma
定义
t
tmo t m a
说明肋片热交换的有效性， t
称肋片效率
t 的意义
说明肋片热交换的有效性
•
总是小于1
t
• 肋片效率与肋片的导热热阻及肋片管外侧的放热系数
有关，随肋片的厚度和节距的增加及h的减小而增大。
因此肋片热交换器常使用导热性能良好的铜质、铝质
作为肋片。
三、肋片管式换热器的传热分析与计算
1、传热过程：
①空气侧放热
管内传热
②通过管壁与肋片的导热
管
③管内制冷剂与管壁的对
内
制
流放热
冷
剂
管壁传热
外部换热
管 外 空 气 热流 Q
2、肋片管换热器传热系数k的经验公式
k
n
a R2
1
w
式中：
a --污垢系数
--肋化系数 n --肋片管内冷剂的当量放热系数
上进下出式风冷冷凝器结构图
1 –分配集管 2-冷凝蛇管 3-集液器
横进横出式风冷冷凝器结构图
制冷剂蒸汽入口
冷却用空气
制冷剂液体出口
冷凝器单元内部结构图
h 肋高 dw 管径 Δ 肋厚 e 肋片节距
典型的风冷冷凝器外形图（一）
典型的风冷冷凝器外形图（二）
自然对流的冷凝器外形图
二、蒸发器的结构
轧片管
是在同一金固管外轧制出肋片，它的优点 是没有 接触热阻．但肋化系数小，重量大。
缠丝管
缠丝管是在光管外缠绕针形肋带，靠胶合 紧固．这种肋管紊流换热性好，且可制成非直 线肋管，但空气流动阻力大
针形肋带
套片肋管
套片式肋管是将预先冲好孔的厚0.2～0.3mm 的铝片，用套片机套在管族上，根部带有卷边， 用以增大与管子的接触面积。
肋片管放热系数的经验公式
式中：
p --管外平均放热系数 --通过肋片间的空气流速 m / s
肋片管内冷剂的当量放热系数计算
冷凝器，制冷剂在管内为冷凝（气体变为液体） 蒸发器，制冷剂在管内为沸腾（液体变为气体） 管内制冷剂的当量换热系数与制冷剂在管内的 状态有关，需要对具体的情况进行分析。
3、肋片管换热器传热温差的计算公式
蒸发器是制冷机的另一主要热交换设备。在 蒸发器中，制冷剂液体在较低温度下蒸发（沸腾） 而转变为蒸气，利用制冷剂的蒸发潜热，吸收被 冷却介质的热量而使被冷却介质的温度降低。所 以，蒸发器是制冷系统中产生和输出冷量的设备。
蒸发器的分类
1）冷却液体（水、盐水等）的蒸发器 冷却液体的蒸发器有壳管卧式蒸发器、