制冷系统设备与机组(ppt187)(1)

第一节 换热器
制冷系统的基本换热设备是冷凝器和 蒸发器，辅助换热设备有过冷器、回热 器、中间冷却器等。制冷换热器与其他 热力设备中的换热器相比具有以下特点：
1.制冷换热器的工作压力、温度范围 比较窄。一般压力约在0.1～2.0MPa左 右，温度在-60～50℃左右；
2.介质间的传热温度差较小。一般在 几度至十几度范围；
出水
进气
进水 液出
图 4-3 套管式冷凝器
2.空气冷却式冷凝器
这种冷凝器以空气为冷却介质，制冷 剂在管内冷凝，空气在管外流动，吸收 管内制冷剂蒸气放出的热量。由于空气 的换热系数较小，管外（空气侧）常常 要设置肋片，以强化管外换热。分为空 气自由运动和空气强制运动两种型式。
（1）空气自由运动的空冷冷凝器：该 冷凝器利用空气在管外流动时吸收制冷 剂排放的热量后，密度发生变化引起空 气的自由流动而不断地带走制冷剂蒸气 的凝结热。它不需要风机，没有噪声， 多用于小型制冷装置。目前应用非常普 遍的是丝管式结构的空气自由运动式冷 凝器。如图4-4所示。
（1）壳管式冷凝器：制冷装置中使用 的制冷剂不同，其结构特点也有所不同。 一般立式壳管式冷凝器适用于大型氨制冷 装置，而卧式壳管式冷凝器则普遍使用大、 中型氨或氟利昂制冷装置中。管板与传热 管的固定方式一般采用胀接法，以便于修 理和更换传热管。
1 水出 水进
2 5
3 A-A
A4
7 8 9
10
11
第四章 制冷系统设备与机组
蒸气压缩式制冷循环是由压缩、放 热、节流和吸热四个主要热力过程组成， 每一个热力过程都是在对应的设备中完 成，它们被称为制冷系统设备。决定着 制冷系统能否形成。另外还有一些辅助 设备，如各种分离器、贮液器、回热器、 过冷器、安全阀等，它们在制冷系统中 的作用是提高系统运行稳定性、经济性 和安全性。
研制高效节能换热设备、发展新的热
交换元器件和新型式的换热器，是当今 制冷技术发展的重要内容。例如：蒸发 器表面多孔管（即超流E管）、干式蒸发 器螺旋槽管、空冷冷凝器的波纹形和条 缝形翅片、水冷冷凝器表面锯齿形管 （即超流C管）、高翅化系数低螺纹管、 利于提高管内蒸气流速的扁椭圆管、外 焊钻孔间断翅片的异型换热管、全铝冷 凝器等等的开发。
3.制冷换热器应与压缩机匹配。
制冷换热器以表面式居多，其结构型 式名目繁多。不同结构型式换热器的传 热能力及单位金属耗量，对制冷装置的 制造成本和运行经济性带来直接影响。 因此，提高换热器的经济性，强化传热 过程，寻求新的结构型式，乃是当今制 冷装置设计和制造中的重要研究课题。
制冷设备使用的材料随介质不同而 异。氨对黑色金属无侵蚀作用，而对铜 及其合金的侵蚀性强烈，所以氨制冷装 置中设备都用钢材制成。而氟利昂对一 般金属材料无侵蚀作用，可以使用铜或 铜合金制造。对于以海水作为冷却介质 的冷凝器仍然可采用铜管或铜镍合金管， 而氨冷凝器采用铜管时，必须采取加厚 和增加镀锌保护等措施。以盐水作为载 冷剂的氟利昂蒸发器，铜管上也应增加 锌保护层，以延长使用寿命。
按照冷凝器使用冷却介质和冷却方式的 不同，有水冷式、空气冷却式和蒸发式三 种。
1.水冷式冷凝器
这种型式的冷凝器用水作为冷却介质， 带走制冷剂冷凝时放出的热量。冷却水 可以一次性使用，也可以循环使用。用 循环水时，必须配有冷却塔或冷水池， 保证水不断得到冷却。根据其结构不同， 主要有壳管式和套管式两种。
A
B
12
排管方式 B-B
6
17
16 氨气进
15 B
14 氨液出 13
a)
b)
图 4-1 壳管式冷凝器结构
a）卧式壳管式冷凝器 b）立式壳管式冷凝器 1-端盖 2、10-壳体 3-进气管 4、17 传热管 5-支架 6-出液管 7-放空气管 8-水槽
采用铜管时传热系数可提高10%左右。 铜管易于在管外加工肋片，以利于氟利昂 侧的传热，一般在采用铜质肋片管以后， 其氟利昂侧换热系数较相同规格光管大 1.5~2倍。铜质滚轧低肋管剖面尺寸及结 构如图4-2所示。
以及工艺先进、结构紧凑、效率高的板 式和板翅式换热器在制冷装置中的大量 应用，全面展示了当代制冷科技进步的 新成就，反映了现代制冷装置发展的新 水平。
一、冷凝器
冷凝器是制冷装置的主要热交换设备 之一。它的任务是将压缩机排出的高压 过热制冷剂蒸气，通过其向环境介质放 出热量而被冷却、冷凝成为饱和液体， 甚至过冷液体。
1 2 3 4 5 进气 6
气流方向
11 10
气流方向
7 出液
9 8
图 4-5 空气强制流动的空冷冷凝器
1-肋片 2-传热管 3-上封板 4-左端板 5-进气集管 6-弯头 7-出液集管 8-下封板 9-前封板 10-通风机 11-装配螺钉
3.蒸发式冷凝器
蒸发式冷凝器以水和空气作为冷却介 质。它利用水蒸发时吸收热量使管内制 冷剂蒸气凝结。水经水泵提升再由喷嘴 喷淋到传热管的外表面，形成水膜吸热 蒸发变成水蒸气，然后被进入冷凝器的 空气带走。未被蒸发的水滴则落到下部 的水池内。箱体上方设有挡水栅。用于 阻挡空气中的水滴散失。蒸发式冷凝器 结构原理如图4-6所示。
1 7 气
2 3
液
进风
补水
4
6
5
图 4-6 蒸发式冷凝器结构原理
1-通风机 2-挡水栅 3-传热管组 4-水泵 5滤网 6-补水阀 7-喷水嘴
h
dt
db
d1
sf
ξT
θ
（a）
sf
ξt
h
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来自百度文库
db
d1
（b）
图 4-2 滚轧低肋管剖面尺寸及结构
a）梯形肋片传热管 b）矩形肋片传热管
（2）套管式冷凝器：它是由不同直径 的管子套在一起，并弯制成螺旋形或蛇 形的一种水冷式冷凝器。如图4-3所示， 制冷剂蒸气在套管间冷凝，冷凝液从下 面引出，冷却水在直径较小的管道内自 下而上流动，与制冷剂成逆流式，因此 传热效果较好。
A
A-A
管
气液 进出
A
丝
图 4-4 空气自由运动型丝管式冷凝器
（2）空气强制流动的空冷冷凝器：如 图4-5所示，它由一组或几组带有肋片的 蛇管组成。制冷剂蒸气从上部集管进入 蛇管，其管外肋片用以强化空气侧换热， 补偿空气表面传热系数过低的缺陷。在 结构方面，沿空气流动方向的管排数愈 多，则后面排管的传热量愈小，使换热 能力不能得到充分利用。为提高换热面 积的利用率，管排数以取4~6排为好。