第五章-制冷换热器课件.ppt

1、（2）机械冷藏车：氨）机械冷藏车：氨 盐水盐水 等等 （1）空调客车：空气）空调客车：空气 R12、R22 等等 制冷系统的热交换设备主要是冷凝器和蒸发器，它们是制冷剂与外部制冷系统的热交换设备主要是冷凝器和蒸发器，它们是制冷剂与外部热源介质之间发生热交换的设备。热源介质之间发生热交换的设备。分类分类（1 1）按结构型式分：）按结构型式分：壳管式、蛇管式、螺旋管式和板翅式等；壳管式、蛇管式、螺旋管式和板翅式等；（2 2）按用途分：）按用途分：冷凝器、蒸发器、中间冷却器和回热热交换器等。冷凝器、蒸发器、中间冷却器和回热热交换器等。一般，采用面式换热器。一般，采用面式换热器。车辆上的传热介质：车辆

2、上的传热介质：辅机：换热器辅机：换热器，第一节第一节 肋片管换热器肋片管换热器一、加肋的目的一、加肋的目的（强化传热）1、外部传热、外部传热）（外外外ttFQf1mW2/30001000内mW2/5030外 可见，管子内外侧的放热系数相差悬殊较大。可见，管子内外侧的放热系数相差悬殊较大。2、内部传热、内部传热）（内内内内ttFQ2 应尽量提高应尽量提高F外外 Q外外尽可能等于尽可能等于Q内内 可以充分地发挥传热能力，可以充分地发挥传热能力，提高换热效率。提高换热效率。3、肋化系数（肋化效率）、肋化系数（肋化效率）通过加肋方式通过加肋方式 F外外 F外 F内内FF内外，它表示加肋的程度，一般为它

3、表示加肋的程度，一般为12-20。二、肋片管的形式与参数二、肋片管的形式与参数1 1、形式、形式（1）轧片管）轧片管（2）缠丝管）缠丝管（3）绕片管）绕片管（4）套片管）套片管1增大传热面积增大传热面积 2增大对数平均温度差增大对数平均温度差 3增大总传热系数增大总传热系数 4降低污垢热阻值降低污垢热阻值 5降低管壁热阻降低管壁热阻 传热过程的强化传热过程的强化u2 2、参数：肋片高、参数：肋片高h h，肋厚，肋片间距，肋厚，肋片间距e e，管径，管径d d mmh127mm4.02.0mme42 注意：注意：h不可太大，否则影响不可太大，否则影响 ；e越小越好，但肋片间不能接触。越小越好，但

4、肋片间不能接触。3 3、传热热阻计算、传热热阻计算nPwRKR1112 式中：式中：rrRnw2rwrn分别为肋管外、内侧的污垢热阻；分别为肋管外、内侧的污垢热阻；w以肋片管外表面为基准的当量放热系数；以肋片管外表面为基准的当量放热系数；n管内侧制冷剂的放热系数；管内侧制冷剂的放热系数；P管材的导热系数。管材的导热系数。三、肋片的效率三、肋片的效率 1 1、空气与管壁的温差、空气与管壁的温差 ta tptftttafmatttpfma式中式中 tma肋片根部（管表面）与空气间的温差；肋片根部（管表面）与空气间的温差；tma肋片平均温度与空气间的温差；肋片平均温度与空气间的温差；tp平均温度（因

5、为肋片的表面温度依肋片高度的不同平均温度（因为肋片的表面温度依肋片高度的不同 而不同）。而不同）。2 2、肋片热交换的有效性、肋片热交换的有效性t（亦称肋片效率）（亦称肋片效率）ttttttfqfpmamathmhmthtpm2式中式中 m肋片参数；肋片参数；h当量肋高；当量肋高；肋片厚度；肋片厚度；p肋片管外侧放热系数；肋片管外侧放热系数；肋片的导热系数。肋片的导热系数。四、四、p空气侧的放热系数空气侧的放热系数 用经验公式，利用试验得到，如卡拉辛娜公式、埋桥英夫的用经验公式，利用试验得到，如卡拉辛娜公式、埋桥英夫的实验公式等。实验公式等。五、传热系数五、传热系数考虑内外污垢的影响，以外表面

6、的面积为计算依据。考虑内外污垢的影响，以外表面的面积为计算依据。RK11 1、冷凝器、冷凝器 用冷凝器将制冷剂从低温热源吸收的热量及压缩后增加的用冷凝器将制冷剂从低温热源吸收的热量及压缩后增加的热焓排放到高温热源。热焓排放到高温热源。冷凝器按冷却方式冷凝器按冷却方式空气冷却式空气冷却式水冷式水冷式蒸发冷却式蒸发冷却式空气冷却式冷凝器中空气冷却式冷凝器中根据管外空气流动方式根据管外空气流动方式自然对流空气冷却式冷凝器自然对流空气冷却式冷凝器强制对流空气冷却式冷凝器强制对流空气冷却式冷凝器 六、换热器的分类和结构六、换热器的分类和结构自然对流空气冷却式冷凝器自然对流空气冷却式冷凝器 空气强制对流冷

7、凝器空气强制对流冷凝器1-肋片肋片 2-传热管传热管 3-上封板上封板 4-左端板左端板 5-进气集管进气集管6-弯头弯头7-出液集管出液集管 8-下封板下封板 9-前封板前封板10-通风机通风机 11-装配螺钉装配螺钉氨卧式壳管式冷凝器氨卧式壳管式冷凝器氟利昂套管式冷凝器氟利昂套管式冷凝器 2 2、蒸发器蒸发器 蒸发器是制冷机中的冷量输出设备。制冷剂在蒸发器中蒸发，蒸发器是制冷机中的冷量输出设备。制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收低温热源介质（水或空气）的热量，达到制冷的目的。吸收低温热源介质（水或空气）的热量，达到制冷的目的。冷却空气的蒸发器冷却空气的蒸发器空气自然对流时空气自然对流时多采用光盘管

8、结构多采用光盘管结构空气强制对流时空气强制对流时采用翅片管结构采用翅片管结构壳管式壳管式沉没式沉没式 冷却液体（水或其它液冷却液体（水或其它液 体载冷剂）的蒸发器体载冷剂）的蒸发器图图 直接蒸发式空气冷却器及其安装位置示意图直接蒸发式空气冷却器及其安装位置示意图（a）横向垂直；（）横向垂直；（b）水平；（）水平；（c）倾斜。）倾斜。1-膨胀阀；膨胀阀；2-分液器；分液器；3-分液管；分液管；4-汇集管；汇集管；4-回气管；回气管；6-感温包感温包。卧式满液式蒸发器结构卧式满液式蒸发器结构干式壳管蒸发器干式壳管蒸发器空气强制对流的蒸发器及其肋片管型式空气强制对流的蒸发器及其肋片管型式a)a)蒸发

9、器蒸发器 b)b)绕片管绕片管 c)c)套片管套片管1-1-传热管传热管 2-2-肋片肋片 3-3-挡板挡板 4-4-通风机通风机 5-5-集气管集气管 6-6-分液器分液器 第二节第二节 冷凝器的设计计算冷凝器的设计计算1、上进下出、上进下出一、结构一、结构2、横进横出、横进横出由由6-8排肋管组成排肋管组成传热方向：传热方向：制冷剂制冷剂 空气空气 空气冷却：空气冷却：简便，但简便，但PK高，尺寸大，能量消耗大。高，尺寸大，能量消耗大。注意：注意：冷凝器容量较大时，采用两组并联，使传热强度低，冷凝器容量较大时，采用两组并联，使传热强度低，且空气流速越大，且空气流速越大，K K越大，传热效率

10、越高。越大，传热效率越高。q 液膜液膜 壁面壁面 肋片肋片 空气空气 液体液体 80-85%二、蒸汽在管内的冷凝时放热二、蒸汽在管内的冷凝时放热1 1、比例：、比例：23：过饱和气体：过饱和气体 饱和气体饱和气体 10-15%34：气体：气体 44：过冷液体：过冷液体 5%2 2、传热过程：、传热过程：3 3、努谢尔准则、努谢尔准则mnnumdN/式中式中n努谢尔准则数，即制冷剂冷凝时的放热系数；努谢尔准则数，即制冷剂冷凝时的放热系数；dn 管子内径（管子内径（m）;m 冷凝液的导热系数（冷凝液的导热系数（w/m.k）。）。（该准则用以计算（该准则用以计算n，但尚不成熟。），但尚不成熟。）4

11、4、H.H.契板柯方程契板柯方程nmraumPGNKC5 5、影响、影响n n的其他因素的其他因素t0 或或tK 时，时，C 。三、冷凝器的设计计算三、冷凝器的设计计算1 1、确定冷凝负荷、确定冷凝负荷可用以下三种方法：可用以下三种方法：hhQGK42NQQK0QQCK0式中式中G G制冷剂流量；制冷剂流量；N N压缩机输入压缩功；压缩机输入压缩功；C负荷系数。负荷系数。2 2、确定传热温差、确定传热温差（对数平均温差）（对数平均温差）ttttttKKt2112ln 式中（式中（t2-t1）空气在冷凝器内的温升；空气在冷凝器内的温升；t1冷凝器入口（冷凝器入口（13-15）的传热温差；）的传热

12、温差；t2冷凝器出口（冷凝器出口（3-5）的传热温差。）的传热温差。t t1 tk t2吸收的热量：吸收的热量：QttCKpGQ12式中式中 Cp定压比热；定压比热；QK放出的热量。放出的热量。3 3、n n计算计算空气平均温度空气平均温度 2/21tttf4 4、K K的计算的计算wnRaK125 5、传热面积、传热面积tKFQK第三节第三节 肋片管蒸发器肋片管蒸发器（既有热交换又有湿交换）（既有热交换又有湿交换）一、分类一、分类空气冷却器（有强迫通风）空气冷却器（有强迫通风）冷却盘管（自然对流）冷却盘管（自然对流）冷却空气的蒸发器冷却空气的蒸发器二、特点二、特点1、有分流器（传热均匀、效率

13、高）、有分流器（传热均匀、效率高）2、肋片直立（必须）（基于换热面积的原因，避免冷结水、肋片直立（必须）（基于换热面积的原因，避免冷结水积存在肋片上，增大空气阻力，影响传热效果）积存在肋片上，增大空气阻力，影响传热效果）3、肋片间距较大（考虑垢层、霜层的影响）、肋片间距较大（考虑垢层、霜层的影响）三、传热分析三、传热分析 热流方向：热流方向：空气空气 冷表面传热通过霜层、垢层和管壁的透热，冷表面传热通过霜层、垢层和管壁的透热，使管内的制冷剂沸腾带走热量。使管内的制冷剂沸腾带走热量。四、传热面积的计算四、传热面积的计算 tKFQ0式中式中t对数平均温差对数平均温差 ttttttt020121lnt t1t2t00