1、2022年8月17日星期三第五章制冷换热器及辅第五章制冷换热器及辅助设备助设备概述 在制冷设备中，除去起主导作用的紧缩机外，还包括其他一些设备，这些设备统称辅机。其中换热器占很大比重，而且在制冷系统中起着重要的作用。制冷换热器的换热机理 制冷机的换热器，大少数是面式换热器，热量从一种流体经过金属壁传给另一种流体。制冷剂在管内活动外部空气热传达递制冷机换热器的分类按面式换热器的结构型式分：壳管式、蛇管式、螺旋管式、板翅式等。按换热器用途分：冷凝器、蒸发器、中间冷却器、回热热交流器等。几种换热器的外形图第一节 肋片管式换热器一、面式换热器加肋的缘由 由于管内外的放热系数相差悬殊，管外空气侧的放热系
2、数较小，通常只要3050 w/m2.，而管内R12或R22的放热系数可高达10003000 w/m2.，所以在蛇管外部设有肋片，以强化传热，这种具有肋片的蛇管式换热器称为肋片管式换热器。它是目前车辆制冷设备中普遍采用的结构型式。二、肋管型式及其参数1、肋管的型式较多，罕见的肋管有：绕片管 轧片管 套圈管 套片或套圈管绕片管 绕片管是将薄钢带内侧轧有皱折用公用机具绕在光铜管外，然后整根肋管紧固所以接触热阻小，但其根部带有皱折，易于污脏，肃清较困难，因此只适宜在蒸发器上采用。轧片管 是在同一金固管外轧制出肋片，它的优点是没有 接触热阻但肋化系数小，重量大。缠丝管 缠丝管是在光管外缠绕针形肋带，靠胶
3、合紧固这种肋管紊流换热性好，且可制成非直线肋管，但空气活动阻力大 针形肋带套片肋管 套片式肋管是将预先冲好孔的厚0.20.3mm的铝片，用套片机套在管族上，根部带有卷边，用以增大与管子的接触面积。铝片铝片铜管2、肋管参数节距 e24mm肋片厚度0.20.4mm肋高 h712mm管径 dw加肋水平用肋化系数表示 =FW/Fn肋片管束计算尺寸表示图肋片的计算高度表示图3、肋片效率 at说明肋片热交流的有效性，pttftfamattt设肋片根部与空气之间的温差 肋片平均温度与空气之间的温差为amomttfpmttt0tamomttt显然有：定义称肋片效率说明肋片热交流的有效性 总是小于1肋片效率与肋
4、片的导热热阻及肋片管外侧的放热系数有关，随肋片的厚度和节距的添加及h的减小而增大。因此肋片热交流器常运用导热功用良好的铜质、铝质作为肋片。tt的意义三、肋片管式换热器的传热剖析与计算1、传热进程：空气侧放热经过管壁与肋片的导热管内制冷剂与管壁的对流放热管内传热外部换热管壁传热管管内内制制冷冷剂剂管管外外空空气气热流 Q2、肋片管换热器传热系数k的阅历公式wnRak12式中：-污垢系数 -肋化系数 -肋片管内冷剂的当量放热系数 -肋片与管的接触热阻 -肋片管外空气侧当量放热系数an2Rw空气侧放热系数空气侧放热系数 空气横向流过肋片管簇的放热状况比流过光管管按时更为复杂，它除了与活动状况、物性容
5、数、冲击角、管于的陈列方式等有关外，还与肋片间距、肋片高、肋片厚等要素有关。w 要得出各种要素对放热的影响，必需对肋片管停止少量的实验。目前关于空气流过肋片管时放热系数的计算，通常运用阅历公式来停止计算。肋片管放热系数的阅历公式p式中：-管外平均放热系数-经过肋片间的空气流速 m/s肋片管内冷剂的当量放热系数计算肋片管内冷剂的当量放热系数计算冷凝器，制冷剂在管内为冷凝气体变为液体蒸发器，制冷剂在管内为沸腾液体变为气体管内制冷剂的当量换热系数与制冷剂在管内的形状有关，需求对详细的状况停止剖析。3、肋片管换热器传热温差的计算公式普通采用对数平均温差 ：大温差小温差tkt1t2lntttttmmtt
6、t式中：两流体的大温差：两流体的小温差：4、换热器传热面积F的计算mtFKQQKFmt式中：换热器的传热量换热器的传热系数换热器的传热面积换热器的平均传热温差第二节 肋片管式冷凝器和蒸发器一、冷凝器结构 冷凝器是使制冷剂将热量放给冷却介质(水或空气)的换热设备，从紧缩机出来的高温高压制冷剂蒸气在冷凝器中停止冷却、冷凝以致过冷。三种类型的冷凝器按其冷却方式可：水冷式 空气冷却式 蒸发淋激式 (此种方式，制冷剂冷凝时放出的热量主要被水蒸发时吸收的汽化潜热带走)。车辆用制冷设备中，由于运用条件的限制，只采用空气冷却式，即风冷冷凝器。采用空气冷却比拟简便，但冷凝压力高、尺寸大、能量消耗也较大。风冷冷凝
7、器也用于其他小型制冷机上，如冰箱、冷藏柜、冷藏汽车、窗式空调器等。风冷冷凝器都做成蛇管式，外套肋片，制冷剂蒸气在管内冷凝，空气在轴流式回风机的作用下，在蛇管外横向流过。为了使冷凝器的结构紧凑，通常是作生长方体形，几蛇管并联在一同。上进下出式风冷冷凝器结构图1 1 分配集管分配集管 2-2-冷凝蛇管冷凝蛇管 3-3-集液器集液器横进横出式风冷冷凝器结构图制冷剂蒸汽入口制冷剂蒸汽入口制冷剂液体出口制冷剂液体出口冷却用空气冷却用空气冷凝器单元外部结构图h 肋高 dw 管径 肋厚e 肋片节距典型的风冷冷凝器外形图一典型的风冷冷凝器外形图二自然对流的冷凝器外形图二、蒸发器的结构 蒸发器是制冷机的另一主要
8、热交流设备。在蒸发器蒸发器是制冷机的另一主要热交流设备。在蒸发器中，制冷剂液体在较高温度下蒸发沸腾而转变为蒸中，制冷剂液体在较高温度下蒸发沸腾而转变为蒸气，应用制冷剂的蒸发潜热，吸收被冷却介质的热量而气，应用制冷剂的蒸发潜热，吸收被冷却介质的热量而使被冷却介质的温度降低。所以，蒸发器是制冷系统中使被冷却介质的温度降低。所以，蒸发器是制冷系统中发生和输入冷量的设备。发生和输入冷量的设备。1冷却液体水、盐水等的蒸发器 冷却液体的蒸发器有壳管卧式蒸发器、干式蒸发器和沉溺式蒸发器；2冷却空气的蒸发器 冷却空气的蒸发器有冷却排管和直接蒸发式空气冷却器两种。蒸发器的分类 直接蒸发式空气冷却器也称冷风机，它
9、适直接蒸发式空气冷却器也称冷风机，它适用于各种空调机组、冷藏库及高温实验箱中。用于各种空调机组、冷藏库及高温实验箱中。它的特点是制冷剂在蛇管内吸热蒸发，管外空它的特点是制冷剂在蛇管内吸热蒸发，管外空气在风机作用下强迫活动。由于空气是强迫活气在风机作用下强迫活动。由于空气是强迫活动，所以传热系数比冷却排管高。动，所以传热系数比冷却排管高。车辆制冷系统中，采用的蒸发器均为直接蒸车辆制冷系统中，采用的蒸发器均为直接蒸发式空气冷却器。发式空气冷却器。（a a）横向垂直；（）横向垂直；（b b）水平；（）水平；（c c）倾斜。）倾斜。1-1-膨胀阀；膨胀阀；2-2-分液器；分液器；3-3-分液管；分液管
10、；4-4-汇集管；汇集管；4-4-回气管；回气管；6-6-感温包感温包。直接蒸发式空气冷却器及其装置位置表示图典型的蒸发器结构图典型的蒸发器结构图平板形表冷器结构图分液器分液器第三节 辅佐设备 在实践的制冷系统中，为改善制在实践的制冷系统中，为改善制冷装置的任务条件，提高运转的经济冷装置的任务条件，提高运转的经济性和平安牢靠性，还必需设一些辅佐性和平安牢靠性，还必需设一些辅佐设备，如贮液器、气液分别器、枯燥设备，如贮液器、气液分别器、枯燥过滤器等。过滤器等。一、枯燥过滤器 在客车空调装置制冷系统节流装置前的输在客车空调装置制冷系统节流装置前的输液管上，都装有枯燥过滤器，它是制冷系统的液管上，都
11、装有枯燥过滤器，它是制冷系统的污染设备。其作用是消弭制冷剂中的水分和机污染设备。其作用是消弭制冷剂中的水分和机械杂质。械杂质。枯燥过滤器主要由壳体，滤网，枯燥剂，枯燥过滤器主要由壳体，滤网，枯燥剂，进、出液管接头号组成进、出液管接头号组成 。1-进液管接头；2-压盖；3-滤网；4-枯燥剂；5-出液管接头；6-壳体；7-衔接螺栓。枯燥过滤器图 贮液器亦称储液筒，是用来贮存制冷贮液器亦称储液筒，是用来贮存制冷循环中的制冷液体，以顺应工况变化时制冷循环中的制冷液体，以顺应工况变化时制冷剂流量的变化。剂流量的变化。二、贮液器贮液器结构图1-截止阀 2-示液镜 3-放油排污口三气液分别器 气液分别器是用来分别蒸发器出口的蒸气中的液体，从而保证紧缩机为干紧缩。气液分别器结构图
