第一章 冷凝器与蒸发器解析

2020/11/11
9
3、冷却介质的纯净度
➢用水冷却时，不管使用地下水或地表水。水中含有某些 矿物质和泥沙之类的杂质，因此，使用一段时间后，在冷 凝器的传热壁面上会逐步附着一层水垢，形成附加热阻， 使传热系数显著下降。水垢层的厚度，取决冷却水质的好 坏、冷凝器使用时间的长短及设备的操作管理情况等因素。
2020/11/11
14
氨用卧式壳管式冷凝器
1.放空气旋塞；2.平衡管接头；3.安全阀；4.压力表；5.放空气阀； 6.端盖；7.集油包；8.支座；9.放水旋塞；10.筒体
2020/11/11
15
氟利昂用卧式壳管式冷凝器 1.换热管；2.管板；3.橡胶密封圈；4.端盖；5.筒体；6.支座
2020/11/11
壁面光滑、清洁，液膜流动阻力小，凝 结的液体能较快流去，使液膜层减薄，放热 系数相应增大。如果壁面粗糙，液膜的流动 阻力增大，使液膜层增厚，放热系数也就降 低，严重时放热系数下降20%～30%。
因而对冷凝管表面应保持光
滑和清洁，以保证有较大的凝结 传热系数。
2020/11/11
6
3.制冷剂蒸汽中含油时对凝结放热的影响
2020/11/11
4
（二）、影响制冷剂侧蒸汽凝结放热的因素 1.制冷剂蒸汽的流速和流向
当蒸汽与凝结的液膜作同向运动时，气流 能促使冷凝液膜减薄和较快地与冷却壁面脱开， 使放热系数增大。而当汽流与液膜层流向相反 时,放热系数的大小取决于制冷剂蒸汽的流速。
2020/11/11
5
2.传热壁面粗糙度的影响
空气冷却（风冷） 水与空气联合冷却
按其冷却介质和冷却方式的不同， 可以分为水冷却式、空气冷却式和 蒸发式等三种类型。
2020/11/11
11
一、水冷却式冷凝器
冷却介质为水 ——利用水吸收制冷剂放出的冷凝热量。
构造型式：壳管式、套管式、螺旋板式 外形型式：立式、卧式
分类： 1）立式壳管式水冷冷凝器 2）卧式壳管式水冷冷凝器 3）套管式水冷冷凝器
2020/11/11
7
4.制冷剂蒸汽中含有空气或其它不凝性 气体的影响
制冷系统中存在空气或其它不凝性气 体是难以避免的。这些气体随制冷剂蒸 汽进入冷凝器，附着在凝结液膜附近， 使制冷剂蒸汽的分压力减低，不及时排 除会使制冷剂放热系数大大下降，影响 了制冷剂蒸汽的凝结放热。
5.冷凝器结构形式的影响
无论何种结构的冷凝器，都应设法 使冷凝液体迅速地从冷却壁面离开。
第一章
冷凝器与蒸发器
Hale Waihona Puke Baidu
2020/11/11
1
第一节
冷凝器
1、冷凝器：冷凝器是一个制冷剂向系统外放 热的热交换设备。来自压缩机的制冷剂过热蒸 汽进入冷凝器后，将热量传递给周围介质－水 或空气，自身因放热而凝结为液体。
2、冷凝过程三阶段：由过热蒸汽冷却为饱和 蒸气；由饱和蒸汽凝结为饱和液体；由饱和液 体冷却为过冷液体
其基本传热公式： Q K F t
2020/11/11
3
（一）冷凝器的传热分析
制冷剂在冷凝器中的凝结，一般为膜 状凝结。当制冷剂蒸汽与低于饱和温度的 壁面接触时，便凝结成一层液体薄膜，并 在重力下向地面流动。液膜是冷凝器中制 冷剂一侧的热阻，他的增厚将使制冷剂侧 的热阻增大，放热系数降低。
故要增大冷凝器的放热系数，必须尽 可能的将液膜减小。
2020/11/11
12
（1）卧式壳管式冷凝器
结构：它是一个由钢板卷制焊接成的圆柱 形筒体，筒体两端焊有两块圆形的管板，两 个管板钻有许多小孔，并在相对应的小孔中 装入一根换热管，管子使用胀接或焊接在管 板上。（见虚拟图）
2020/11/11
13
工作过程：制冷剂蒸汽是在管外冷凝，冷 却水在泵的作用下在管内流动。制冷剂蒸 汽从上部进入筒体，凝结成液体后从下部 流入贮液器。
2020/11/11
8
（三）、影响冷却介质侧放热的因素
1、冷却介质
通常采用水或空气，由于水的热容量大于空气 的热容量，因此用水作冷却介质的冷凝器的传 热性能要优于用空气作冷却介质的冷凝器。
2、冷却介质流速
放热系数随着冷却介质流速的增加而增大。 但是流速过大，会使热交换器中的冷却介质流动 阻力增加，引起泵或风机的功耗增加 。一般水 流速度为0.8～1.2m/s，空气流速取2 ～4m/s。
2020/11/11
2
一、冷凝器的传热分析及其影响因素
（一）冷凝器的传热分析
制冷系统中所用的冷凝器，尽管结构形式多 样，大多数仍属于表面式换热器。其特点是冷却 介质和制冷剂蒸气两种流体同时在金属间壁的两 侧流动，热量通过壁面由制冷剂蒸气传递给冷却 介质（水或空气）。
其传热过程，包括制冷剂的冷凝放热、通过 金属壁（及污垢）的导热、冷却介质的吸热过程。
➢用空气作为冷却的冷凝器，在长期使用后，其传热表面 会被灰尘覆盖，也可能被锈蚀或沾有油污。所有这些污垢， 都会增加传热热阻，使传热系数下降。因此，在制冷设备 运转期间，应经常对冷凝器的各种污垢进行清除。
2020/11/11
10
第二节 冷凝器的种类、结构和工作原理
冷却介质－－带走热量的介质（如空气、水） 被冷却介质－－制冷剂 冷却方式－－水冷
制冷剂蒸汽中混有大量润滑油时，油将沉 积在冷却壁面上形成导热系数很低的油膜， 造成附加热阻，使制冷剂侧的传热系数降低。
因而，油在制冷剂中的溶解量不得超过规 定范围，否则，也会使传热系数降低。
故在冷凝器的设计和运行中，应
设置高效的油分离器，以减少制冷 剂蒸汽中的含油量，从而降低其对 凝结放热的不良影响。
18
在换热管选材方面，氨用卧式壳管式冷凝 器内换热管多采用无缝钢管。氟利昂用卧式壳 管式冷凝器内换热管则多采用铜管。为强化传 热，可采用下图所示的滚轧低肋管或锯齿形管。
滚轧低肋管和锯齿形管的结构
2020/11/11
19
螺纹铜管
2020/11/11
20
卧式壳管式冷凝器结构紧凑，便于机组化， 运行可靠，操作方便等优点；但对冷却水水质 要求高、水温要低、清洗时要停止工作、卸下 端盖才能进行等缺点。所以卧式壳管式冷凝器 多用于水源丰富和水质较好的地区，以及船舶 、室内、操作地方狭窄等场所。
16
2020/11/11
17
结构特征说明：
1、氨用冷凝器与氟用冷凝器的外部结构区别 为:氨冷凝器通常在筒体下部焊有集油包，以 便集存润滑油，并将油返回压缩机。而氟没 有。（与制冷剂的溶油性有关）
2、冷凝器的进水通常为下进上出，以便冷凝 器中的换热管内始终被水充满，以增强换热。
2020/11/11