第二讲冷凝器与蒸发器.ppt

第二讲 冷凝器和蒸发器 蒸发器和冷凝器的重要性 制冷系统四大部件之间中的两大部件 吸热设备（蒸发器） 放热设备（冷凝器） 制冷系统换热器的特殊性 工作压力和温度范围比较窄 介质间的传热温差小 阻力特性在系统中的作用非常明显 换热器与压缩机需要匹配 本讲的主要内容 介绍冷凝器与蒸发器的种类、形式、结构，适用范围 明确换热器设计的基本思想和需要注意的问题 传热温差（换热面积、空气与水流速选择） 主要热阻（管内外换热系数的计算公式） 压力损失（最佳流速的确定） 认真看书，了解换热器的热力计算方法（课堂上不讲） 一．冷凝器的种类和工作原理 水冷冷凝器 卧式壳管冷凝器 立式壳管冷凝器 套管式冷凝器 风冷冷凝器 蒸发冷凝器 淋水式冷凝器 1. 水冷式冷凝器 冷却水来源 冷却塔??应用最广泛 深井水 海水或河水 特点 冷凝温度低 相同换热面积排热量大 多用于大中型制冷机组 要求有冷却水源 1.1 卧式壳管式冷凝器 1.1卧式壳管式冷凝器 1.1 卧式壳管式冷凝器的特点 使用最广泛，多用于大、中、小型制冷机组，结构紧凑 冷媒为氨或氟利昂 传热系数高 水侧多管程，冷却水温升一般为4~6℃ 冷却水耗量少 对冷却水水质要求高，清洗不方便 水侧流动阻力大 1.2 立式壳管冷凝器 管外：制冷剂 管内：冷却水 布水器 广泛用于氨制冷系统 进气管 出液管 放空气管 平衡管 放油管 安全阀 1.2 立式壳管式冷凝器的特点 一般用于大、中型氨制冷系统 传热系数低于卧式，传热温差4~6℃ 可安装在室外 容易清水垢，故对冷却水水质要求不高 占地面积小，但体积大 冷却水耗量大，冷却水温升2~3℃ 需要高的操作平台 1.3 套管式冷凝器 外套管为55mm无缝钢管,内套管为铜管 外套管：冷却水 内套管：制冷剂 外套管：制冷剂 内套管：冷却水（广泛采用） 1.3 套管式冷凝器(管材材料) 1.3 套管式冷凝器的特点 多用于冷量小于25kW的氟利昂制冷机组 传热效果好 结构简单，易加工 可套在全封闭压缩机上，结构紧凑 冷却水流动阻力大 金属耗量大 1.4 水冷式冷凝器的传热温差 2. 风冷式冷凝器 2. 风冷式冷凝器 2. 风冷式冷凝器 2. 风冷式冷凝器的特点 适用于中、小型氟利昂制冷机组、缺水环境和汽车空调 传热系数低，传热温差大 气温高时冷凝压力高 不需要配冷却水系统 露天布置，不需要机房 翅片清洗不便 2. 风冷式冷凝器的传热温差 3. 蒸发式冷凝器 3. 蒸发式冷凝器 3. 蒸发式冷凝器 3. 蒸发式冷凝器的特点??兼备水冷式和风冷式的优点 适用于中、小型氨和氟利昂制冷机组 传热系数比较高，冷凝温度低 耗水量少 露天布置，不需要机房 造价高 清洗、维修均较麻烦 3. 蒸发式冷凝器的传热温差 二、冷凝器的热工性能1. 不同冷凝器的传热性能比较 2. 影响冷凝器传热性能的因素 2.1 机理 制冷剂侧 凝结换热 冷却介质侧 风冷/水冷式：对流换热 蒸发冷凝式：蒸发换热 2. 影响冷凝器传热性能的因素 2.2 冷却介质侧 冷却介质流速 流速高：换热增强，减少积垢 流速低：流动阻力小，泵/风扇能耗小 最佳流速 水：0.8~1.2m/s(氨), 2.5m/s(氟利昂) 空气：2～4m/s（再大起不了作用！） 冷却介质传热面积垢 水冷式：水垢、锈蚀 风冷式：灰尘、锈蚀 2. 影响冷凝器传热性能的因素 2.3 制冷剂侧 流态：过热蒸汽－饱和蒸汽－两相－饱和液态－过冷液 2. 影响冷凝器传热性能的因素 2.3 制冷剂侧 凝结形式 膜状凝结：换热系数小 珠状凝结：换热系数大 立式冷凝器下部液膜增厚，传热系数降低 冷凝壁面的表面状态 壁面粗糙会使液膜积聚变厚，热阻增大 2. 影响冷凝器传热性能的因素 2.3 制冷剂侧 传热面油膜的影响 氨冷凝器会沉积润滑油膜 不凝气体的影响 制冷剂蒸汽中含有空气等不凝性气体时，聚集的气膜和降低传热系数 2. 影响冷凝器传热性能的因素 2.4 冷凝器热阻的大致分配 R总＝R介质＋R管壁＋R制冷剂＋R污垢 R总：卧 0.0008 立 0.0013 套管 0.0009 风冷0.036 蒸发0.0014 冷却介质侧 水冷式冷凝器 R污垢= 0.00018~0.0005 风冷式冷凝器 R污垢=0.0001~0.0003 制冷剂侧 氨冷凝器 R污垢=0.00035~0.0006 2. 影响冷凝器传热性能的因素 2.4 冷凝器热阻的大致比例 3. 冷凝器设计的要点 首先根据当地条件确定采用冷凝器的类型 总换热面积应满足最大负荷要求并有裕量 冷凝器台数一般应与压缩机对应 技术经济比较 大、中型系统蒸发式冷凝器与水冷冷凝器＋冷却塔基本相等，但运行费低 维护费蒸发式冷凝器最高 3. 冷凝器设计的要点 冷凝器的排热量有多少？ 冷凝器排热量＋压