换热器设计前言

膨胀阀 （膨胀）
●降低冷媒压力 ●调整冷媒流量
高 温
高圧
冷媒变化分析
过热与过冷
过热
蒸发器
入口 饱和
出口
5℃ 液体
5℃ 10℃ 气体 气体
吸热30℃
过热度
吸热30℃
１０ ー ５ ＝ ５℃
过热与过冷
过冷
入口
45℃ 气体
冷凝器 饱和
出口
45℃ 40℃
液体 液体
放热30℃
过冷度
放热30℃
４５ ー ４０ ＝ ５℃
窗式空调器中的蒸发器冷凝器
热泵式空调器结构图
分体式空调器中的换热器
电冰箱中的蒸发器冷凝器
各种传热管
•
换热器设计计算内容
• 换热器设计计算包括以下四个方面的内 容：热负荷计算、结构计算、流动阻力 计算、强度计算
1 热负荷计算
• 根据具体条件，如换热器类型、流体出 口温度、流体压力降、流体物性、流体 相变情况，计算出传热系数及所需换热 面积。
管壳式换热器工质(介质)流程图
壳程流体进出口
壳程流体进出口
换热器网络
电厂中的换热器
发动机中的换热器
发动机散热器芯片结构
汽车空调
汽车空调
单螺杆冷水机组中的换热器
管壳式冷凝器结构图
干式蒸发器结构图
离心式冷水机组中的换热器
离心式冷水机组热交换器图
溴化锂吸收式冷水机组中的换热 器
室内机
液体
热
气体
蒸发器 室内机组
蒸发器
室内的温度较高,空气流过蒸发器时冷媒蒸发带走空气中的 热量,空气温度降低成为冷空气。 空气被冷却时,空气中会有凝水.通过排水器排走。
蒸发器
冷风
挡水板 水滴 水
排水
冷凝器
气态的冷媒向周围的空气或水放热，气态冷媒液化为液体
气体 液体 放热
空气或水
冷凝器
空冷式
冷媒向空气放热，由气态转化为液态 向空气排热
室内机A
室外侧 温度传感器
ＴＨＯ－Ｒ
空气热交换器 63H2
毛细管 油 分 离 器
四通阀
63H1-1
电子膨胀阀
空 气 热 交 换 器
空气热交换器
压 缩 机
过滤器
ＳＶ１
气 液 分 离 器
膨胀阀
储液器
过冷却管
室内机B
至下一台室内机
室内机A
室外侧
THO-A
THO-R
空气热交换器
毛细管、单向阀
四通阀
63H2
温度一定
温度上升 （下降）
水
水
状态在变化 蒸汽
水
显热
潜热
显热
制冷原因
冷媒的蒸发
热
热
气体
热
热
需要空 调的空 间
热 热
热
气体
热 热 热 Ｒ２２液体
热 热
热 热
空调机的循环
４个部件需要冷媒在其中循环才能完成其功能.
压缩机
蒸发器 提供冷量 膨胀阀
冷凝器
蒸发器
蒸发器（室内机）内的 液态冷媒吸收周围空 气的热量。 空气的温度从而下降
参考文献
• 史美中，热交换器原理与设计 • W.M Kays 紧凑式换热器(美) • 尾花英郎，换热器设计手册(日)，上、下 册
思考题
• 1、结合制冷空调过程特性，具体举例说 明换热器在制冷空调中的应用。 • 2、观察空调(分体式、窗式、中央空调 中的)结构及特点，特别是蒸发器、冷凝 器有何不同 • 3、从网上找出蒸发器、冷凝器的设计图 进行分析研究。
烟囱
凝汽器
给水泵
省煤器 预热器 预热器 除尘器 引风机
循环水泵 凝结水泵 低压加热器 高压加热器 图1-1 火力发电厂的生产过程图
送风机
换热器
• 换热器：也称热交换器，在工程中在将流体的 热量通过一定的传热方式传递给其它种流体的 设备。 • 换热设备是热能动力工程中常见的能量(热能) 交换装备 • 包括各种的热交换器和锅炉、燃烧器等，例如 制冷装置中的蒸发器、冷凝器；火力发电装置 中的省煤器、预热器、过热器、再热器、凝汽 器、加热器等；燃气轮机装置内的中冷器、回 热器、等
油 分 离 器
气 液 分 离 器
电子膨胀阀
63H1-1
空 气 热 交 换 器
空气热交换器
压 缩 机
过滤器
膨胀阀
SV1
室内机B
储液器
过冷却管
至下一台室内机
机械功 工质流动 膨胀机或节流阀 热量 冷 却 器 压缩机 蒸 发 器 热量
机械功
双壳程U形管换热器
U形管式换热器
固定管板式换热器内部结构图
冷凝器 冷凝器（室外机）
冷凝器
水冷式
蒸发器
水吸收冷媒热量而使冷媒液化
放热
冷却塔
气态冷媒向水放 热成为液态
冷却水
水冷冷凝器 压缩机
泵
压缩机
来自蒸发器的低温低压的冷媒气体被压缩机压缩成高温高压的 气体进入冷凝器。
液体
气体Biblioteka Baidu
低压
蒸发器
压缩机
冷凝器
液体
气体
高压
膨胀阀
压力
5℃液体
蒸发器
０.４９Ｍｐａ
吸热
减压阀 （膨胀阀）
制冷空调工作原理
制冷原因
热 热 热 热 热 热 热 热 热
热
放热
热
热 热 热 热
热 热 热
热
热 热
放热
热
室内的热量通过制冷循环中的冷媒传到室外
制冷原因
水蒸气
１００℃
１００℃ 水在一个大气压下 １００℃沸腾 １００℃
水的蒸发
加热
制冷原因
水的状态变化（大气压下）
１０ ０℃ ０℃
温度上升 （下降）
换热器设计前言
各种设备中的换热器应用 流体机械+换热设备+其它…=能源动力装置 流体机械:以流体（液体和气体）为工质，与外 界进行传递能量和质量的机械被称为流体机械
能源动力装置之一：电厂系统
汽轮机，二种风机，五种泵，11种热交换设备(水冷壁)， 还有煤粉系统(包括风机)，发电输送系统
烟气
水在锅炉 大气-烟气-大气；水-蒸 给水 锅炉 过热蒸汽 中变蒸汽过热器 汽-水；冷却水循环 除氧器 汽轮机
冷凝器
压力
45℃液体 压力变换器 放热
１.６４Ｍｐａ
冷媒变化分析 压缩机 （压缩）
气体
低温 低压
●耗电做功使低温低压冷媒气体 变为高温高压气体
气 体
高 温 高 压
蒸发器 （蒸发）
●空气吸收冷媒的冷量使 液态冷媒变为气态
冷凝器 （冷凝）
●向空气放出冷媒的热量使 气态冷媒变为液态
液 体
液 体
低温 低圧
冷媒变化分析
Ｐ-ｈ图
绝 对 压 力
高压
过冷
冷凝 膨 胀
压缩
低压
ＭＰａ
蒸发
过热
冷媒焓值 ＫＪ／Ｋｇ
冷暖空调原理
室外机
室内机
吸 热
膨胀阀(节流阀)
冷风 四通换向阀
发 热
蒸发器
冷凝器
制冷循环
压缩机
冷暖空调原理
膨胀阀
放 热 暖 风 四通换向阀 吸 热
室内机 蒸发器 冷凝器
室外机 冷凝器
供热循环
压缩机
蒸发器
结构计算
• 根据换热器传热面积，计算热交换器主 要部件的尺寸，如对管壳式换热器，确 定其直径、长度、传热管的根数、壳体 直径，隔板数及位置等。
流动阻力计算
• 确定流体压降是否在限定的范围内，如 果超出允许的数值，必须更改换热器的 某些尺寸或流体流速，目的为选择泵或 风机提供依据。
强度计算
• 确定换热器各部件，尤其是受压部件(如 壳体)的压力大小，检查其强度是否在允 许的范围内。对高温高压换热器更应重 视。尽量采用标准件和标准材料。