1、第四章第四章制冷装置的换热设备制冷装置的换热设备第一节第一节 冷凝器冷凝器(condenser)condenser)冷凝器的作用：冷凝器的作用：将制冷压缩机排出的高温高压气将制冷压缩机排出的高温高压气 态制冷剂给予冷却，使之液化，态制冷剂给予冷却，使之液化，以便制冷剂在系统中循环使用以便制冷剂在系统中循环使用冷凝器分类：冷凝器分类：按其冷却剂不同，可分为按其冷却剂不同，可分为 水冷式水冷式 空气冷却式空气冷却式 蒸发式（水蒸发式（水-空气冷却）空气冷却）一、水冷式冷凝器一、水冷式冷凝器(water-cooled condenser)水冷式冷凝器按其结构形式又可分为水冷式冷凝器按其结构形式又可分
2、为 壳管式冷凝器（常见）壳管式冷凝器（常见）套管式冷凝器套管式冷凝器 焊接板式冷凝器焊接板式冷凝器（一）壳管式冷凝器（一）壳管式冷凝器(shell and tube condenser)1 1、卧式壳管式冷凝器、卧式壳管式冷凝器6-36-3图4-1 壳管式冷凝器结构 a）卧式壳管式冷凝器 b）立式壳管式冷凝器 1-端盖 2、10-壳体 3-进气管 4、17传热管 5-支架 6-出液管 7-放空气管 8-水槽 9-安全阀 11-平衡管 12-混合管 13-放油阀 14-出液阀 15-压力表 16-进气阀 水出水进124A-A56a)排管方式b)B-B13氨液出14121511101617987氨
3、气进3AABB2.2.立式壳管式冷凝器立式壳管式冷凝器（二）套管式冷凝器（二）套管式冷凝器(double-pipe condenser)特点特点：优点优点：结构紧凑、制造简单、价格便宜、：结构紧凑、制造简单、价格便宜、冷凝液体再冷度较大、冷却水耗量少冷凝液体再冷度较大、冷却水耗量少 缺点缺点：两侧流体的流动阻力较大，清除：两侧流体的流动阻力较大，清除水垢困难水垢困难适用适用：单机制冷量小于：单机制冷量小于40的小型氟利昂制的小型氟利昂制冷机组中冷机组中（三）焊接板式冷凝器（三）焊接板式冷凝器（welded sheet condenser)水123制冷剂b)支撑点支撑点BAB向A向图 4-16
4、板式换热器结构及其板片型式 a）传热板片组合情况 b）板片型式 1-进出口接管 2-传热板片 3-封板-瘤形板片-水平平直波纹板片-人字形板片 特点特点：体积小，重量轻，传热效率高，可靠性体积小，重量轻，传热效率高，可靠性好，加工简单好，加工简单 内容积小，难以清洗，内部渗漏不易修内容积小，难以清洗，内部渗漏不易修复复二、风冷式冷凝器二、风冷式冷凝器(air-cooled condenser)根据空气流动方式不同可分为根据空气流动方式不同可分为 自然对流式自然对流式(natural convention)传热效果差传热效果差 强迫对流式强迫对流式(forced convention)借助离心、
5、轴流风机使空气掠过管束借助离心、轴流风机使空气掠过管束 适用于极度缺水或无法供水的场合，常见适用于极度缺水或无法供水的场合，常见于小型氟利昂制冷机组于小型氟利昂制冷机组.1234567891011气流方向气流方向进气出液图 4-5 空气强制流动的空冷冷凝器 1-肋片 2-传热管 3-上封板 4-左端板 5-进气集管 6-弯头 7-出液集管 8-下封板 9-前封板 10-通风机 11-装配螺钉 三、蒸发式冷凝器三、蒸发式冷凝器(evaporative condenser)1237气4补水进风液65图 4-6 蒸发式冷凝器结构原理 1-通风机 2-挡水栅 3-传热管组 4-水泵 5-滤网 6-补水
6、阀 7-喷水嘴 特点特点：耗水量和空气量：耗水量和空气量少特别适用与缺水地区，少特别适用与缺水地区，气候越干燥使用效果越气候越干燥使用效果越好好四、冷凝器的计算四、冷凝器的计算 计算公式：计算公式：mcktAk第二节第二节 蒸发器蒸发器(evaporator)evaporator)一、作用：一、作用：通过制冷剂蒸发（沸腾）吸收载冷剂的热量，通过制冷剂蒸发（沸腾）吸收载冷剂的热量，从而达到制冷的作用从而达到制冷的作用二、形式二、形式按被冷却介质的种类按被冷却介质的种类 冷却液体载冷剂的蒸发器冷却液体载冷剂的蒸发器 冷却空气的蒸发器冷却空气的蒸发器按制冷剂的供液方式：按制冷剂的供液方式：满液式蒸发
7、器满液式蒸发器 非满液式蒸发器非满液式蒸发器 循环式蒸发器循环式蒸发器 淋激式蒸发器淋激式蒸发器（一）（一）满液式蒸发器满液式蒸发器(flooded evaporator)flooded evaporator)蒸发器内充满液态制冷剂，液态制冷剂蒸发器内充满液态制冷剂，液态制冷剂与传热面充分接触，运行时液态制冷剂与传热面充分接触，运行时液态制冷剂吸热蒸发产生气态制冷剂不断从液态制吸热蒸发产生气态制冷剂不断从液态制冷剂中分离出来冷剂中分离出来分类：分类：1.1.卧式壳管蒸发器卧式壳管蒸发器A-A放气液位面放水排管方式及充液情况出气制冷剂压力表传热管进液制冷剂出进载冷剂AA放油安全阀图 4-7 卧式
8、满液式蒸发器结构 2.水箱式蒸发器水箱式蒸发器 6-5 气出514放油3液进2b)载冷剂溢流进口液进3a)c)4放油进口溢流气出气出液进512上水平集管下水平集管图 4-8 直管式、螺旋管式蒸发器及其制冷剂的循环流动情况 a）直管式蒸发器结构 b）螺旋管式蒸发器结构 c）制冷剂循环流动情况 1-载冷剂容器 2-搅拌器 3-直管式（或螺旋管式）蒸发器 4-集油器 5-气液分离器（二）非满液式蒸发器（二）非满液式蒸发器(dry evaporator)dry evaporator)分类：分类：冷却空气干式蒸发器冷却空气干式蒸发器 冷却液体干式蒸发器冷却液体干式蒸发器 干式壳管蒸发器干式壳管蒸发器 焊
9、接板式蒸发器焊接板式蒸发器1.干式壳管蒸发器干式壳管蒸发器6-6 98765432110载冷剂制冷剂a）987654321制冷剂载冷剂（b）2.直接蒸发器直接蒸发器空气冷却器空气冷却器 气出液进（a）液进气出（b）气出液进（c）天花板地面 6-6612345（a）（b）12（c）图 4-11 冷却强制流动空气的蒸发器及其肋片管型式 a）蒸发器 b）绕片管 c）套片管 1-传热管 2-肋片 3-挡板 4-通风机 5-集气管 6-分液器（三）循环式蒸发器（三）循环式蒸发器(circulation evaporator)circulation evaporator)优点：换热系数高优点：换热系数高
10、润滑油不易积润滑油不易积缺点：设备费用高缺点：设备费用高适用：大型冷藏库适用：大型冷藏库供液出气3122431出气供液（b）（a）图 4-12 循环式蒸发器的工作情况 a）重力供液系统 b）液泵供液系统 1-气液分离器 2-循环式蒸发器 3-供液阀 4-液泵（四）淋激式蒸发器（四）淋激式蒸发器(atmospheric evaporator)atmospheric evaporator)优点：减小制冷剂的充注量优点：减小制冷剂的充注量缺点：费用高缺点：费用高适用：常在溴化锂吸收式制冷系统中适用：常在溴化锂吸收式制冷系统中回热器回热器进气出液进液出气123图 4-13 盘管式回热器结构 1-壳体
11、2-盘管 3-进、出气接管及法兰 来自低压机的蒸气液体进安全阀压力表空气回压缩机高压缸气平衡管液面液平衡管液位计放油液进液出图 4-14 中间冷却器结构（氨用）R22蒸气R13液体R22液体R13蒸气123图 4-15 绕管式冷凝-蒸发器结构 1-圆筒形壳体 2-盘管 3-管芯 某制冷系统所需制冷量为某制冷系统所需制冷量为200Kw，采用，采用压缩式制冷，蒸发温度为压缩式制冷，蒸发温度为3，冷凝温度，冷凝温度为为40，无在冷，无在冷,压缩机入口为饱和蒸气，压缩机入口为饱和蒸气，各状态参数如下图所示。如果冷冻水进、各状态参数如下图所示。如果冷冻水进、出口温度为出口温度为12和和7，干式壳管式蒸发
12、，干式壳管式蒸发器的传热系数为器的传热系数为510w/(m2k)，问所需传，问所需传热面积。热面积。某空调制冷系统，采用回热式蒸气压缩制某空调制冷系统，采用回热式蒸气压缩制冷理论循环，载冷剂为水。已知制冷剂冷理论循环，载冷剂为水。已知制冷剂的体积流量为的体积流量为0.0968m3/s。其工作条件为。其工作条件为蒸发纬度为蒸发纬度为0，蒸发器出口制冷剂为干，蒸发器出口制冷剂为干饱和蒸气；冷凝温度为饱和蒸气；冷凝温度为40，冷凝器出，冷凝器出口制冷剂为饱和液体。制冷循环各状态口制冷剂为饱和液体。制冷循环各状态点的状态参数如下：点的状态参数如下：如果冷水进、出口温差为如果冷水进、出口温差为5，则冷水
13、流，则冷水流量为多少？（以量为多少？（以m3/h为单位）为单位）状态点状态点温度温度/绝对压绝对压力力比焓比焓比熵比熵比体积比体积 MPa(kJ/kg)(kgK)(m3/kg)压缩机出压缩机出口口 0.09634383.74 冷凝器进冷凝器进口口400.09634238.621.1301 回热器液回热器液体出口体出口30.60.9634229.19 节流阀出节流阀出口口00.3089229.19 蒸发器出蒸发器出口口00.3089352.541.55840.05568回热器气回热器气体出口体出口150.3089361.97 0.5973 一台理论排气量为一台理论排气量为3m3/s的半封闭双螺杆的半封闭双螺杆压缩机，其压缩过程的指示效率为压缩机，其压缩过程的指示效率为0.9，摩擦效率为摩擦效率为0.95，容积效率为，容积效率为0.8，电机，电机效率为效率为0.85。当吸气比体积为。当吸气比体积为0.1m3/kg，单位制冷量为单位制冷量为150kJ/kg，理论耗功率为，理论耗功率为20kJ/kg，该工况下压缩机的制冷性能系，该工况下压缩机的制冷性能系数为多少？数为多少？
