冷凝器传热知识

两器传热的一些理论知识

一、冷凝器的换热

1. 顺流和逆流的影响在一般性的换热器流路设计中，在换热器两侧，冷热流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时，入口处两冷热流体的温差最大，并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为最小；逆流时，沿传热表面两冷热流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小；当两种流体其中一相或两相相变时，逆流与顺流的平均温差一致。

2. 重力因素冷凝器流路布置中，重力的影响不可忽略。因此，在回路中液体（或两相流体）应尽可能地从高处进入低处流出，以减少流动阻力。

3.增大传热温差的方法与作用1 在冷凝器流路布置中，为了提高△t，增大换热效果，应该将热源点即铜管温度较高的部分布置在出风处，铜管温度较低的部分布置在进风处。冷凝器换热量Q 的提高，冷凝器的冷却效果增加，实际上是降低了冷凝器的内部高压，降低了制冷循环在压焓图中的位置，循环低压降低使蒸发温度的降低可增加蒸发器的冷量。由于毛细管的阻尼作用可以认为是不变的，使由高低压差驱动的冷媒循环量略有减少，低压略有降低，最终使制冷循环的高低压较接近，制冷循环的能效比增加较明显。流程布置会改变传热温差的分布, 从而对换热器性能有较大的影响。

4. 增大传热温差的方法与作用 2 在空调冷凝器的换热过程中，由于铜管内流动的冷媒从过热、两相冷却到过冷，因此冷媒沿程有较大的温度变化。在过热区和过冷区温度基本呈斜直线规律下降，两相区的温度基本保持不变，但实际上稍有下降，这是因为沿程有阻力损失，所以对应的饱和温度会稍有降低。通过上述传热单元的换热分析，我们可以人为地对冷媒三种状态的温度变化加以利用。冷媒的过热段温度较高，且有较大的温度降低，根据风的流向，将其置于两相段或过冷段之后作为逆流换热的高温端，让风先在冷却冷媒两相段或过冷段之后再冷却过热段，过热段的高温也能被风有效冷却。冷媒的两相段，基本属于等温段，将其置于过冷段之后作为逆流换热的高温端，风在冷却过冷段后再冷却两相段，提高两相段的换热量，并让冷媒尽快进入过冷状态，并提高冷媒的过冷度。冷媒的过冷段，温度只比环境温度高，将其放于过热段或两相段的前排作为逆流换热的低温端，让风最先与之换热，以充分接受环境温度的冷却，过冷度也得到提高。相对于风流动的方向，冷凝器流路的布置使翅片出风侧的温度尽量提高，翅片进风侧的温度尽量降低。这样，冷媒过热区即管路高温的部分布置在出风侧；冷媒过冷区管路即低温的部分布置在进风侧；冷媒两相区的管路部分，

布置在过热段的前面或过冷段的后面，也能做到逆流换热。

①通过逆流换热理论分析，要提高冷凝器的换热效果必须采用逆流换热流路设计；

②逆流换热流路设计就是提高翅片出风侧温度及降低翅片进风侧温度；

③两排或以上冷凝器的逆流换热流路设计就是，过热段、两相段、过冷段合理布置；

5.进口压力和温度、出口过冷度在翅片管冷凝器运行时, 进口压力和温度是制冷系统的关键参数, 它会影响压缩机的功率, 而且也反映了冷凝温度, 同时, 冷凝器的出口过冷度也是一个重要参数, 会影响系统的制冷量；而且足够的过冷度更是制冷系统稳定运行的必要条件。

6.冷凝器随支路数变化的特性分析支路数对冷凝器的换热量影响显著。影响换热量的因素主要有换热温差、总传热系数以及制冷剂流量。随着支路数的增加, 制冷剂侧压降减小, 减小了制冷剂进出口温差, 使换热器表面温度分布比较均匀。对于不同支路的每根管, 换热温差分布比较平缓； 2 个支路时换热温差最大, 6 个支路时换热温差最小, 其中最大值比最小值大了约8%, 而随着支路数的增加, 冷凝器的制冷剂总流量降低, 则某个支路内的流量差别更为显著, 2 个支路时每个支路的流量为88 4kg/ h,而6 个支路时每个支路的流量为20 3kg/ h, 制冷剂流量的显著减小, 引起管内表面换热系数的减小,最终引起总传热系数的减小,所示, 因此, 冷凝器的换热量随着支路数的增加而对于同一个支路中, 制冷剂由过热区过渡到两相区, 在过热区, 管内制冷剂的冷凝换热系数比较小, 而两相区由于受制冷剂干度的影响, 换热系数逐渐减小, 因此, 管内的冷凝换热系数遵循先增加后减小的规律。过热区换热系数的减小

7.冷凝器随管排数变化的特性分析对于相同支路，相同的翅片管尺寸, 以及相同的空气进口状态以及风量, 仅考虑管排数的变化。。图9 所示换热量随着排数的增加而增加。其中, 制冷剂流量与换热量的变化基本一致。图10 表明压降随着排数的增加而增大, 1 排时的最大压降为最小值4 排时的最小压降的4.3 倍。空气侧表面换热系数随管排数的增加而递减, 其中, 峰值为1 排时的127.6, 最小值为85.8, 其中, 2排时的空气侧换热系数比1 排时的减小了11.8%,3 排时的比2 排时的减小了12.4% , 4 排时的比3排时的减小了12.9%, 基本上呈单调递减趋势。管排数对冷凝器的换热量产生了显著的影响。如表2 所示, 当为2 排管时, 其中第1 排( 迎风管排) 的换热量比第2 排的大了约32 9% 。当冷凝器是3 排管时, 其中第1 排管的换热量比第2 排的大了38.9%, 比第3 排的大了66.1% 。由此可知, 在冷凝器换热时, 迎风管排的换热占主要部分, 约占总换热量的43.1%, 第2 排管占总换热量的31% ,第3 排管占总换热量的26% 。排数变化对制冷剂流量有显著的影响。随着排数的增加, 制冷剂流量增加。最小值为1 排时的64.9kg/ h, 最大值为4 排时的160.7kg/h, 其中, 2 排时的制冷剂流量比1 排时的增加了61.5%, 3 排时的制冷剂流量比2 排时的增加了33.5%, 而4 排时的制冷剂流量比3 排时的增大了14.9%。从此可知, 制冷剂流量随排数变化的斜率不同, 排数较小时, 斜率较大, 随着排数的增加,斜率逐渐平缓。由于制冷剂流量的变化, 引起管内制冷剂侧表面换热系数的变化。随着排数的增加, 制冷剂流量逐渐增加, 从而管内流速增大, 使得制冷剂侧表面换热系数增大。再者, 由于空气侧表面换热系数随着管排数的增加而递减, 抵消了一部分管内制冷剂侧换热系数的影响, 因此, 排数对换热器的总传热系数影响不是很大。如图11 所示。换热器的传热系数斜率较为平缓, 在两相区, 基本上是在30~50 之间变化。排数对冷凝器的传热温差影响显著。如图12所示: 对于2 排管, 第1 排的平均温差比第2 排的大了27.3% 。对于3 排管, 第1 排的平均温差比第2 排大了约28.1%, 比第3 排大了约46 6% 。因此在冷凝器的换热过程中, 传热温差是导致换热量变化的主导因素。