1、制冷循環(huán)四大部件二-冷凝器,是制冷裝置中的主要換熱設(shè)備之一,冷凝器的種類和工作原理,冷凝器的作用是將制冷壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑予以冷卻、使之液化，以便制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)使用。,空氣調(diào)節(jié)用制冷常用冷凝器,立式：用水量多，水質(zhì)可差 殼管式 臥式：水質(zhì)要好，水溫低 水冷式 套管式：小型水冷系統(tǒng) 淋水式：用水少，水質(zhì)可差，空氣干燥 類型 自然對(duì)流式 風(fēng)冷式 強(qiáng)制對(duì)流式 水-空氣式蒸發(fā)式：用水少，空氣干燥,一、水冷卻式冷凝器 水冷式冷凝器是利用水冷卻高壓氣態(tài)制冷劑而使之冷凝的設(shè)備。冷卻水可以是地下水、地表水、經(jīng)冷卻后再利用的循環(huán)水，后者使用最為廣泛。由于水的溫度比較低，所以，采用水冷式冷凝器可以

2、得到較低的冷凝溫度，對(duì)制冷系統(tǒng)的制冷能力和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性均有利。因此，制冷裝置中目前多采用這種冷凝器。 常用的水冷式冷凝器有殼管冷凝器和套管式冷凝器，現(xiàn)分別敘述如下。,(一)殼管冷凝器 殼管冷凝器分臥式和立式兩大類。 1臥式殼管冷凝器,臥室殼管冷凝器是水平方向裝設(shè)的，筒體兩端焊有鋼板，板上焊接或脹接若干根傳熱管，該管采用的是25mm2.2mm或38mm3mm的無縫鋼管。此外，筒體上也設(shè)有進(jìn)氣管、出液管、平衡管和安全閥等。高溫高壓的氣體制冷劑由上部進(jìn)入管束外部空間，冷凝后的液體由下部排出。 臥式殼管冷凝器筒體兩端管板的外面用帶有隔板的,封蓋封閉之，從而把全部管束分成幾個(gè)管組（也稱幾個(gè)通程），冷卻水從

3、一端封蓋的下部進(jìn)入后，將順序通過每個(gè)管組，最后從同一端封蓋上部流出。這樣，可以提高管內(nèi)冷卻水的流動(dòng)速度，增加冷卻水側(cè)的吸熱系數(shù)；同時(shí)，由于冷卻水的行程較長(zhǎng)，冷卻水進(jìn)出口的溫差也可有較大提高，因此，可使冷卻水的用量較少。 氨臥式殼管冷凝器的管束采用光滑鋼管。而佛里昂臥式殼管冷凝器的管束多采用軋有低肋的銅管，采用肋片的作用就是增大傳熱面積。,泄水管,放空氣管,進(jìn)氣管,均壓管,無縫鋼管,安全閥接頭,壓力表接頭,放氣管,冷卻水 出口,冷卻水入口,放油管,出液管,圖示為臥式殼管冷凝器。,臥式殼管式冷凝器 優(yōu)點(diǎn)：傳熱系數(shù)較高，耗水量較少，占用空間高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，操作管理方便。 缺點(diǎn)：要求冷卻水的水質(zhì)要

4、好、水溫較低，清洗水垢時(shí)不太方便，需要停止冷凝器的工作。 適用范圍：目前除了大、中、小型氨制冷裝置使用外，佛利昂制冷系統(tǒng)也多采用這種冷凝器。特別是壓縮式冷凝機(jī)組中使用最為廣泛。,2立式殼管式冷凝器,立式管殼式冷凝器的外殼是有鋼板卷焊成的圓筒，筒上下兩端各焊一塊鋼板，管間焊接或脹接有許多根38mm3mm或57mm3.5mm無縫鋼管。如下圖所示。,安全閥接管,均壓管即平衡管,混合氣體管,放油閥,壓力表,無縫鋼管,脹接是指根據(jù)金屬具有塑性變形的特點(diǎn)，用脹管器將管子脹牢固定在管板上的連接方法。多用于管束與鍋筒的連接。工作過程是：將脹管器插入管子頭，使管子頭發(fā)生塑性變形，直至完全貼合在管板上，并使管板孔

5、壁周圍已發(fā)生變形，然后拔出脹管器。由于管子發(fā)生的是塑性變形，而管板仍然處在彈性變形狀態(tài)，擴(kuò)大后的管徑不能縮小，而管板孔壁則要彈性恢復(fù)而使孔經(jīng)變?。◤?fù)原），這樣就使管子與管板緊緊地連接在一起了。利用管端與管板孔溝槽間的變形來達(dá)到緊固和密封的連接方法。用外力使管子端部發(fā)生塑性變形，將管子與管板連接在一起，又叫脹管。目前，多采用脹管器脹接。,冷凝器的構(gòu)造如圖所示。,冷卻水自上通入管內(nèi)，吸熱后排入下部水池。為使冷卻水能夠均勻地分配給各根鋼管，冷凝器頂部裝有配水箱，箱內(nèi)設(shè)有均水板。每根鋼管頂端裝有一個(gè)帶斜槽的導(dǎo)流管嘴，如圖所示。冷卻水通過斜槽沿切線方向流入管中，并以螺旋線狀沿管內(nèi)壁向下流動(dòng)，這樣，在鋼管

6、內(nèi)壁能夠很好的形成一層氺膜，不但可以提高冷凝器的；冷卻效果，還可節(jié)省冷卻水量。,氣態(tài)制冷劑從冷凝器外殼的中部進(jìn)入管束外部空間，為了使氣體易于與管束各根管的外壁接觸，管束中可留氣道。冷凝后的液體沿管束外壁流下，積于冷凝器的底部，從出液管流出。此外，冷凝器外殼上還設(shè)有液位指示器以及放空氣閥、安全閥、平衡管和放油閥等管接頭。 立式殼管冷凝器，由于氣態(tài)制冷劑從中部進(jìn)入，其方向垂直于管束，能很好地沖刷鋼管外表面，使之不致于形成較厚的液膜，故傳熱系數(shù)較高。,立式殼管式冷凝器特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):1.垂直安裝，占地面積小; 2. 無凍結(jié)危險(xiǎn)，可安裝在室外，不占用室內(nèi)建筑面積； 3.冷卻水自上而下直通流動(dòng)，便于清除鐵銹

7、和污垢，而且清洗時(shí)不必停止制冷系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)冷卻水的水質(zhì)要求不高。 缺點(diǎn):1.冷卻水用量大、體型比較笨重、搬運(yùn)不方便，制冷劑在里面泄漏不易發(fā)現(xiàn)。 適用范圍：目前我國(guó)大中型氨制冷裝置中多采用。,3套管式冷凝器,單機(jī)制冷量小于25KW的氟利昂制冷機(jī)組中，目前多采用套管式冷凝器。例如柜式空調(diào)機(jī)、恒溫恒濕機(jī)組等，其構(gòu)造見右圖。,冷卻水在內(nèi)管中流動(dòng)，流向?yàn)橄逻M(jìn)上出，高壓氣態(tài)佛利昂則由上部進(jìn)入外套管內(nèi)，冷凝后的液體從下部流出。這種冷凝器比較理想地進(jìn)行逆流式換熱，傳熱效果好。此外，套管式冷凝器還可以套放在全封閉制冷壓縮機(jī)的周圍，節(jié)省制冷機(jī)組的占地面積。,套管式冷凝器特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊、制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜

8、、冷凝液體再冷度較大、冷卻水耗量較少。 缺點(diǎn)：兩側(cè)流體的流動(dòng)阻力均較大，且清除水垢較困難。 適用范圍：目前多用于單機(jī)制冷量小于25kW的小型氟利昂制冷機(jī)組中。,(二)空氣冷式冷凝器,空氣冷式冷凝器又稱風(fēng)冷式冷凝器， 空氣冷式冷凝器完全不需要冷卻水，而是利用空氣使氣態(tài)制冷劑冷凝。制冷劑在風(fēng)冷式冷凝器中的傳熱過程和水冷式冷凝器相似，分為降低過熱、冷凝和再冷三個(gè)階段。根據(jù)空氣流動(dòng)發(fā)生的原因不同，空冷式冷凝器有自然對(duì)流式和強(qiáng)迫對(duì)流式之分。強(qiáng)迫對(duì)流就是借助軸流風(fēng)機(jī)或離心風(fēng)機(jī)使空氣以23m/s的速度流動(dòng)。 空氣冷卻式冷凝器一般采用的是直徑較小的銅管（10mm0.7mm 16mm1mm）彎制成蛇形盤管，或在

9、銅管兩端焊制半圓形彎頭，蛇形盤管常采用,錯(cuò)列排列。氣態(tài)制冷劑從上部進(jìn)入肋管內(nèi)，冷凝液從下部流出?？绽涫嚼淠髋c水冷式冷凝器相比較，在冷卻水充足的地方，水冷式設(shè)備的初次投資和以后的運(yùn)行費(fèi)用都小于空冷設(shè)備。當(dāng)采用空冷式冷凝器時(shí)，由于夏季室外溫度較高（約3035），冷凝溫度比較高，一般可達(dá)50 左右，為了獲得同樣的制冷量，制冷壓縮機(jī)的容量需要大20%，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用也較高。因此，空冷式冷凝器多用于小型制冷機(jī)組。對(duì)于移動(dòng)式制冷機(jī)組以及缺水地區(qū)的中型佛利昂制冷系統(tǒng)，也有采用空冷式冷凝器的。,風(fēng)冷式冷凝器,翅片式冷凝器,絲管式冷凝器,風(fēng)冷式冷凝器,汽車空調(diào)冷凝器,（三）空氣與水聯(lián)合冷卻式冷凝器,常見的空

10、氣與水聯(lián)合冷卻式冷凝器有淋激式冷凝器和蒸發(fā)式冷凝器等。 1.淋激式冷凝器 其又稱為大氣式冷凝器，它主要用于大、中型氨制冷系統(tǒng)中。,三、蒸發(fā)式冷凝器,蒸發(fā)式冷凝器的傳熱部分采用光滑管簇組成的蛇形管組，管組裝在由型鋼和鋼板焊制的立式箱體內(nèi)。制冷劑蒸汽經(jīng)氣體集管分配給每一根蛇形管；冷凝液體經(jīng)液體集管流入儲(chǔ)液器中。另外用浮球閥控制水位。冷卻水通過循環(huán)水泵送至冷凝管組上方，經(jīng)噴嘴或重力配水機(jī)構(gòu)噴淋到蛇形管組上面，沿冷凝器管的外表面呈膜狀下流，最后集會(huì)到水池或水箱中，不斷循環(huán)。冷卻水流經(jīng)冷凝器管組時(shí)主要靠水的蒸發(fā)使管內(nèi)制冷劑蒸汽冷卻冷凝。與此同時(shí)，用風(fēng)機(jī)使空氣由下而上地在水膜外表面吹過，空氣的主要作用是將

11、水膜表面,蒸發(fā)的水蒸氣及時(shí)帶走，以創(chuàng)造水膜能夠連續(xù)不斷蒸發(fā)的有利條件。蒸發(fā)器中水膜的作用是，起傳熱介質(zhì)作用。管內(nèi)制冷劑蒸氣冷卻冷凝放出的熱量首先傳給水膜，使水膜蒸發(fā)，而水膜蒸發(fā)成水蒸氣時(shí)就以潛熱的方式把這部分熱量連同水蒸氣本身傳給空氣。另外，當(dāng)空氣的溫度低于水膜表面溫度時(shí)，空氣也可以起到一定的冷卻作用。擋水板的作用時(shí)減少水的吹散損失。循環(huán)水由于不斷在冷凝器表面蒸發(fā)而被空氣吹散夾帶，故要不斷補(bǔ)充新鮮水。冷卻水的不斷蒸發(fā)會(huì)使水池中的含鹽量增大，并使管外側(cè)結(jié)垢嚴(yán)重，蒸發(fā)式冷凝器應(yīng)使用軟化或經(jīng)過軟化處理的水，并且水池,中需定期換水。為了減少換熱器表面結(jié)垢，在噴水機(jī)構(gòu)下面設(shè)有過濾網(wǎng)。 根據(jù)蒸發(fā)式冷凝器的

12、結(jié)構(gòu)和通風(fēng)機(jī)在箱體中的安裝位置可分為吸氣式、吹風(fēng)式和有預(yù)冷式等型式。,吸風(fēng)式,吹風(fēng)式,（1）吸風(fēng)式蒸發(fā)式冷凝器 特點(diǎn)是：在箱體頂部安裝通風(fēng)機(jī)，空氣從箱體下部側(cè)壁上的百葉窗口吸入，經(jīng)冷卻管組、擋水板，由通風(fēng)機(jī)排出。 吸風(fēng)式氣流通過冷卻管組時(shí)比較均勻，箱體保持負(fù)壓，有利于冷卻水的蒸發(fā)，傳熱效果好。但是通風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期處在高潮濕條件下工作，使通風(fēng)機(jī)易于腐蝕、受潮而發(fā)生故障，所以它的電動(dòng)機(jī)要采用封閉型防水電動(dòng)機(jī)。,（2）吹風(fēng)式蒸發(fā)式冷凝器 特點(diǎn)是：在箱體下部或兩端裝有軸流風(fēng)機(jī)向箱體內(nèi)冷卻管組吹風(fēng)，流經(jīng)冷卻管組、擋水板后，從冷凝器上方排出空氣。 吹風(fēng)式蒸發(fā)式冷凝器具有吸風(fēng)式蒸發(fā)式冷凝器不同的優(yōu)缺點(diǎn)，并需要配置

13、較大功率的電動(dòng)機(jī)。,（3）有預(yù)冷的蒸發(fā)式冷凝器 結(jié)構(gòu)如課本圖7-8,蒸發(fā)式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是：,1)與水冷式冷凝器相比，循環(huán)水量和耗水量減少。 2)與風(fēng)冷式冷凝器相比，其冷凝溫度低，尤其是干燥地區(qū)更明顯。 蒸發(fā)式冷凝器的缺點(diǎn)是： 1)蛇形盤管容易腐蝕，管外易結(jié)垢，且維修困維。 2)既消耗水泵功率，又消耗風(fēng)機(jī)功率。 蒸發(fā)式冷凝器適用于缺水地區(qū)，可以露天安裝，廣泛應(yīng)用于中小型氨制冷系統(tǒng)。,二、冷凝器的傳熱及影響因素,（一）冷凝器的傳熱 冷凝器是用于制冷劑與熱源間換熱的主要設(shè)備之一。通過冷凝器向冷卻介質(zhì)（水或空氣）放出的熱量稱為冷凝器負(fù)荷，即制冷循環(huán)系統(tǒng)中的有效制冷量、無效制冷量以及外界耗能所轉(zhuǎn)換熱量之

14、和。在冷凝器中，由于壓縮后的制冷劑過熱蒸氣向冷凝器傳熱壁面放出熱量后被冷卻、冷凝成液體，所以其放熱量包括冷卻顯熱和凝結(jié)潛熱，其中凝結(jié)潛熱占制冷劑放熱量的80%以上。冷卻介質(zhì)作為冷凝器中的吸熱流體，并起到向環(huán)境散熱的作用，冷卻介質(zhì)主要靠顯熱傳熱。,物體在加熱或冷卻過程中，溫度升高或降低而不改變其原有相態(tài)所需吸收或放出的熱量，稱為“顯熱”。它能使人們有明顯的冷熱變化感覺，通?？捎脺囟扔?jì)測(cè)量出來。（如將水從20的升高到80所吸收到的熱量，就叫顯熱。） 在物體吸收或放出熱量過程中，其相態(tài)發(fā)生了變化（如氣體變成液體），但溫度不發(fā)生變化，這種吸收或放出的熱量叫“潛熱”?！皾摕帷辈荒苡脺囟扔?jì)測(cè)量出來，人體也

15、無法感覺到，但可通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算出來。飽和空氣在放出熱量后，一部分水蒸氣會(huì)相變成液態(tài)水，而此時(shí)飽和空氣溫度并不下降，這部分放出的熱量就是“潛熱”。,（二）影響冷凝器傳熱的因素,冷凝器負(fù)荷是制冷劑熱流體通過間壁式熱交換器壁面?zhèn)飨蚶鋮s介質(zhì)的的換熱量，其傳熱公式為,冷凝器傳熱量,冷凝器傳熱系數(shù),冷凝器換熱面積,冷凝器對(duì)數(shù)平均傳熱溫差,1.制冷劑及流動(dòng)、傳熱特性對(duì)冷凝器傳熱的影響 2.冷卻介質(zhì)及流動(dòng)特性對(duì)冷凝器傳熱的影響 3.不凝性氣體對(duì)冷凝器傳熱的影響 4.換熱面狀態(tài)對(duì)冷凝器傳熱的影響 5.冷凝器結(jié)構(gòu)形式對(duì)冷凝器傳熱的影響,蒸發(fā)器與冷凝器思考題 1. 什么叫順流？什么叫逆流？ 2. 影響總傳熱系數(shù)的因素有哪些？ 3. 傳熱基本公式中各量的物理意義是什么？ 4. 影響蒸發(fā)器傳熱的主要影響因素有那些？ 5. 說明蒸發(fā)器的作用和如何分類？ 6. 比較干式殼管式蒸發(fā)器和滿液式殼管式蒸發(fā)器，各自的優(yōu)點(diǎn)是什么？ 7. 影響冷凝器傳熱的主要影響因素有那些？ 8. 說明冷凝器的作用和分類？ 9. 立式殼管式冷凝器上各管接頭的作用是什么？ 10 .舉例說明