1、蒸 發(fā) 器,在制冷系統(tǒng)中：蒸發(fā)器是制造和輸出冷量的設備,壓縮機的作用： 從蒸發(fā)器中抽取氣化的蒸氣,從而維持蒸發(fā)器內(nèi)一定的蒸發(fā)溫度和壓力； 對吸入的蒸氣進行壓縮,以維持冷凝器內(nèi)的高壓； 輸送制冷劑,是系統(tǒng)中的循環(huán)動力。,膨脹閥的作用： 膨脹閥起節(jié)流降壓的作用,經(jīng)冷凝器冷凝后的高壓液態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪旱囊后w,為制冷劑在低溫低壓下氣化創(chuàng)造條件； 調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量（用于控制壓縮機入口處制冷劑蒸氣的過熱度）。,蒸發(fā)器的類型、基本構造及工作原理 制冷劑在水平管內(nèi)的沸騰換熱 冷卻空氣型蒸發(fā)器的設計與計算 冷卻液體型蒸發(fā)器的設計與計算,蒸發(fā)器的類型、基本構造及工作原理,蒸發(fā)器是一種吸熱設備； 工作原理：制冷

2、劑液體在較低的溫度下沸騰，轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵?，并吸收被冷卻物體或空間所散發(fā)的熱量，達到制冷的目的； 蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中制造和輸出冷量的設備； 按制冷劑的供液方式，蒸發(fā)器可分為滿液式、非滿液式、循環(huán)式和淋激式。 按照蒸發(fā)器中被冷卻介質(zhì)的種類分為冷卻空氣型蒸發(fā)器和冷卻液體型蒸發(fā)器,液體制冷劑經(jīng)過節(jié)流裝置進人蒸發(fā)器，蒸發(fā)器內(nèi)的液位保持一定。蒸發(fā)器內(nèi)的傳熱管浸沒在制冷劑液體中。吸熱蒸發(fā)后的氣液混合物中仍含有大量液體，故從蒸發(fā)器內(nèi)逸出的濕蒸氣經(jīng)氣液分離后再回人壓縮機。,滿液式蒸發(fā)器的蒸發(fā)管表面為液體潤濕，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)； 制冷劑側(cè)阻力較大； 由于制冷劑液體靜壓力的影響，使其下部液體的蒸發(fā)溫度提 高，從而減小了蒸發(fā)

3、器的傳熱溫差，蒸發(fā)溫度越低這種影響就越大。,滿液式蒸發(fā)器,滿液式蒸發(fā)器大多為殼管式， 載冷劑在管內(nèi)流動，制冷劑 在管外蒸發(fā)，制冷劑液體基 本浸滿管束，上部留有一定 的氣空間。 對于潤滑油與制冷劑互溶情 況下，滿液式蒸發(fā)器的回油 較難且不穩(wěn)定，而回油狀況 直接影響機組的工作工況和 工況油移。,液體制冷劑經(jīng)過膨脹閥節(jié)流后直接進人蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)處于氣液共存狀態(tài)，制冷劑邊流動，邊汽化，蒸發(fā)器中并無穩(wěn)定的制冷劑液面。,只有部分傳熱面積與液態(tài)制冷劑相接觸，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 相對較?。?充液量少，潤滑油容易返回壓縮機；,依靠泵強迫制冷劑在蒸發(fā)器中循環(huán)，液體循環(huán)速度大小由泵調(diào)節(jié)，制冷劑循環(huán)量是蒸發(fā)量的幾倍，沸

4、騰換熱強度較高，潤滑油不易在蒸發(fā)器內(nèi)積存。,依靠泵把制冷劑噴淋在傳熱面上，蒸發(fā)器中制冷劑充灌量很少，液柱高度不會對蒸發(fā)溫度產(chǎn)生影響。,冷卻空氣型蒸發(fā)器,廣泛用于冰箱、冷藏柜、空調(diào)器及冷藏庫中； 多做成蛇形管式，制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)，空氣從管外流過被冷卻； 按引起空氣流動的原因，可分為自然對流式和強制對流式。,自然對流式空冷器,兩種典型的管板式蒸發(fā)器,多層擱架式蒸發(fā)器,鋁合板吹脹式蒸發(fā)器,單脊翅片管式蒸發(fā)器,串聯(lián)板吹脹式蒸發(fā)器,翅片管式排管,強制對流式空冷器,冷卻液體型蒸發(fā)器,滿液式蒸發(fā)器,干式殼管式蒸發(fā)器,干式殼管式蒸發(fā)器:液態(tài)制冷劑在管內(nèi)流動，沿程吸收管外載冷劑的熱量逐漸汽化，制冷劑處于液汽共存

5、的狀態(tài)，蒸發(fā)器部分傳熱面與氣態(tài)制冷劑接觸，導致總傳熱系數(shù)較滿液式低,但其制冷劑充注量少，回油方便，適用于氟利昂作制冷劑。優(yōu)點：（1）充液量少，為管內(nèi)容積的40%左右； （2）受制冷劑液體靜壓力的影響較少；（3）排油方便； （4）載冷劑結冰不會脹裂管子（5）制冷劑液面容易控制； （6）結構緊湊。 缺點:制冷劑在換熱管束內(nèi)供液不易均勻，弓形折流板制造與裝配比較麻煩，由于裝配間隙的存在，載冷劑在折流板孔和換熱管間、折流板外周與筒體間容易產(chǎn)生泄漏旁流，從而降低傳熱效果。,制冷劑在水平管內(nèi)的沸騰換熱,制冷劑在水平管內(nèi)的沸騰換熱是蒸發(fā)器最常用的形式。,1、潤滑油對管內(nèi)沸騰換熱的影響因素 潤滑油與制冷劑的互

6、溶性 潤滑油的濃度 潤滑油的物性 蒸發(fā)器的熱流密度及蒸發(fā)管的長度,在制冷系統(tǒng)中，循環(huán)的制冷劑中含有潤滑油其濃度一般為0.2-10%。,3、制冷劑液體高度對蒸發(fā)器傳熱的影響。 4、制冷劑在微細內(nèi)翅管中的沸騰換熱： 傳熱的增強明顯大于壓降的增加，成本比較低。,微細內(nèi)翅管剖面圖,冷卻空氣型蒸發(fā)器的設計與計算,自然對流空冷器空氣側(cè)的換熱 濕工況下空冷器空氣側(cè)的換熱 設計實例,自然對流空冷器空氣側(cè)的換熱,在計算自然對流空冷器的表面與空氣間的傳熱系數(shù)時，必須同時考慮空冷器表面與外界的輻射換熱； 對于工程設計，一般對于家用冰箱（采用的管板式與吹脹式蒸發(fā)器），其對流換熱系數(shù)在11-14W/(m2K)之間(未結

7、霜狀態(tài))； 對于家用冰箱（采用的單脊翅片管式、管板式和吹脹式蒸發(fā)器）也可以采用下面的式子估算傳熱面積A。,濕工況下空冷器空氣側(cè)的換熱,1、空氣流過蒸發(fā)器時狀態(tài)的變化,d,h,1,2,=1,1,等濕（干式）冷卻：空氣在含濕 量不變的情況下 冷卻。 當換熱壁面的溫度低于濕空氣露點溫度（tstD)時，空氣側(cè)的換熱屬于無相變換熱。,d,h,1,2,=1,1,2,析濕冷卻：空氣在含濕量下降的同時的冷卻。 當換熱壁面的溫度低于濕空氣露點溫度（tstD)時，空氣氣側(cè)的換熱屬于有相變換熱，空氣流經(jīng)蒸發(fā)器時狀態(tài)的變化可用濕空氣的 h-d圖來表示。,空氣經(jīng)過蒸發(fā)器 時狀態(tài)變化過程,A,B,當換熱壁面的溫度低于濕空

8、氣露點溫度（t st D)時，濕空氣氣側(cè)的換熱屬于有相變換熱，空氣流經(jīng)蒸發(fā)器時狀態(tài)的變化可用濕空氣的 h-d圖來表示。,絕熱混合過程,d,h,1,2,h3,h2,3,h1,d1,d2,ma2,ma1,ma3,d3,ma1,ma2,=1,2、蒸發(fā)器的接觸系數(shù),3、表面凝露時的傳熱系數(shù),4、表面結霜時的換熱,設計步驟,確定空氣流經(jīng)蒸發(fā)器的狀態(tài)變化； 計算循環(huán)空氣量； 蒸發(fā)器結構的初步規(guī)劃； 計算空氣側(cè)干工況下對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)； 計算空氣側(cè)當量對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)； 計算管內(nèi)制冷劑蒸發(fā)時對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：假設管內(nèi)熱流密度，確定制冷劑質(zhì)量流速，這些假設值在后面必須校核； 計算蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)并核算假設的管

9、內(nèi)熱流密度； 具體確定蒸發(fā)器的結構尺寸； 制冷劑側(cè)流動阻力核算； 空氣側(cè)流動阻力核算。,設計實例,對數(shù)平均溫差法,be,冷卻液體型蒸發(fā)器的設計與計算,干式殼管式蒸發(fā)器的設計與計算 滿液式蒸發(fā)器的設計原則,干式殼管式蒸發(fā)器的設計與計算,干式殼管式蒸發(fā)器的設計與計算,1、確定主要參數(shù) （1）確定制冷劑的質(zhì)量流速； （2）確定制冷劑與載冷劑的相對流向； （3）確定制冷劑側(cè)的流程數(shù)； （4）確定制冷劑溫降； （5）確定折流板形狀及數(shù)量； （6）確定載冷劑側(cè)污垢熱阻； （7）確定傳熱管形式。,2、流體流動阻力計算,3、設計實例,制冷劑的壓焓圖（lg p-h圖）,lgp,h,c,t,s,x,v,X=0,X=1,用于致冷循環(huán)的熱力計算,未飽和液體區(qū)（過冷液體）,濕蒸汽區(qū)域,過熱蒸氣區(qū)（過熱蒸氣）,冷卻水,壓縮機,蒸發(fā)器,冷凝器,4,