1、每一个管组均有上、下两个水平集管。用钢管，也可采用铜管。热力膨胀阀普遍用于氟利昂制冷系统中，通过感温机构的作用，随蒸发器出口处制冷剂的温度变化而自动变化，达到调节制冷剂供液量的目的。冷却强制流动空气的蒸发器影响蒸发器的传热系数因素主要是：例如喷管(渐缩管或拉伐尔管)内膨胀是接近等熵过程，而通过节流孔的膨胀则属于接近等焓过程，制冷剂通过其他通道(如毛细管)的膨胀过程介于二者之间。内平衡式热力膨胀阀由阀体、推杆、阀座、阀针、弹簧、调节杆、感温包、联接管、感应膜片等部件组成。能保证进入制冷系统的润滑油顺利返回压缩机；两种流体在流道内呈逆流式换热态势，加之板片表面制成瘤形、波纹形、人字形等等各种形状有
2、利于破坏流体的层流膜层，在低速下产生旋涡，形成旺盛紊流，强化了传热作用。(3)、套管式冷凝蒸发器：1)、进口空气的湿球温度与当地气象条件有关。第三节、制冷装置的节流机构第六章第六章 制制 冷冷 设设 备备第一节第一节 概概 述述 第三节第三节 制冷装置的节流机构制冷装置的节流机构第四节第四节 其他制冷换热器及辅助设备其他制冷换热器及辅助设备第二节第二节 制冷装置的换热设备制冷装置的换热设备第一节第一节 概概 述述 一、制冷设备概况一、制冷设备概况 制冷机中除了压缩机等机器外，制冷机中除了压缩机等机器外，还包括具备各种功能的热交换器和一还包括具备各种功能的热交换器和一些用于改善制冷机运行条件、提
3、高运些用于改善制冷机运行条件、提高运行效率的部件，统称为行效率的部件，统称为制冷设备。制冷设备。下面四个部件蒸气压缩式制冷系统必须的下面四个部件蒸气压缩式制冷系统必须的压缩机压缩机冷凝器冷凝器膨胀阀膨胀阀 蒸发器蒸发器提供动力提供动力排放热量排放热量节流降压节流降压 提供冷量提供冷量制冷设备可分为制冷设备可分为主要设备主要设备和和辅助设备辅助设备两部分两部分 主要设备主要设备包括冷凝器、节流机构、蒸发器、包括冷凝器、节流机构、蒸发器、冷凝冷凝蒸发器和中间冷却器以及发生器、吸蒸发器和中间冷却器以及发生器、吸收器等，是制冷机中不可或缺的部件。收器等，是制冷机中不可或缺的部件。辅助设备辅助设备则有各
4、种分离器、贮液器、回热器、则有各种分离器、贮液器、回热器、过冷器以及膨胀容器等，是制冷机正常、稳过冷器以及膨胀容器等，是制冷机正常、稳定、可靠和高效工作重要保证。定、可靠和高效工作重要保证。材料材料 制冷设备使用的材料随制冷设备使用的材料随介质介质不同而异。不同而异。氨氨对对黑色金属黑色金属（铁、锰、铬及其合金，如钢、生铁、铁合金、铸铁等）。无侵蚀作用，而对无侵蚀作用，而对铜铜及其合金的侵蚀性强烈，所以氨制冷机中及其合金的侵蚀性强烈，所以氨制冷机中制冷设备都用制冷设备都用钢材钢材制成。而制成。而氟利昂氟利昂对一般金对一般金属材料无侵蚀作用，可以使用属材料无侵蚀作用，可以使用铜铜或或铜合金铜合金
5、制制造。为了节省有色金属，大型氟利昂制冷机造。为了节省有色金属，大型氟利昂制冷机仅在热交换器的传热部分采用仅在热交换器的传热部分采用铜管铜管。压力压力 在制冷机中，在制冷机中，制冷设备制冷设备需要承受需要承受一定的工作一定的工作压力压力。作为受压容器必须考虑其压力条件，。作为受压容器必须考虑其压力条件，正确选择强度计算时的正确选择强度计算时的设计压力设计压力，以及制造，以及制造完结时的完结时的强度试验强度试验(液压试验液压试验)及及气密试验气密试验(气气压试验压试验)。气密试验时的压力标准非常重要，。气密试验时的压力标准非常重要，它直接关系到制冷机寿命和操作人员的生命它直接关系到制冷机寿命和操
6、作人员的生命安全。表安全。表6161为为JB/T6916JB/T6916制冷装置用压力制冷装置用压力容器容器规定的制冷设备容器的压力试验标准。规定的制冷设备容器的压力试验标准。第二节第二节 制冷装置的换热设备制冷装置的换热设备 制冷装置的换热设备有制冷装置的换热设备有冷凝器、蒸发器、冷凝器、蒸发器、冷凝冷凝蒸发器、中冷器、回热器，蒸发器、中冷器、回热器，以及以及吸收器、吸收器、发生器和溶液热交换器发生器和溶液热交换器等等。等等。其中冷凝器和蒸发器的其中冷凝器和蒸发器的结构型式和技术参结构型式和技术参数数对制冷装置的性能有决定性的影响。全面了对制冷装置的性能有决定性的影响。全面了解它们的结构特点
7、及设计计算方法，有利于进解它们的结构特点及设计计算方法，有利于进一步提高和优化制冷装置的性能。一步提高和优化制冷装置的性能。制冷系统的热交换设备主要是制冷系统的热交换设备主要是冷凝器和蒸冷凝器和蒸发器发器，它们是制冷剂与外部热源介质之间发生热，它们是制冷剂与外部热源介质之间发生热交换的设备。交换的设备。一）、一）、冷凝器冷凝器 用冷凝器将制冷剂从低温热源吸收的用冷凝器将制冷剂从低温热源吸收的热量热量及及压缩后增加的压缩后增加的热焓热焓排放到高温热源。排放到高温热源。一、一、制冷装置热交换设备的结构制冷装置热交换设备的结构对于氨用壳管式满液式蒸发器还在其壳体下部专门设置集污包，便于由此排出油及沉
8、积物。一个管口为进液端，另一管口为出气端，由此构成了制冷剂为二流程的壳管式结构。直管式和螺旋管式蒸发器的特点是在蒸发温度降低时也不会发生传热管冻裂(水箱充水量大)。2)冷却介质侧的传热表面，如盐水腐蚀管壁生成铁锈，其热阻很大；（3）、蒸发式冷凝器氨直管式蒸发器，全部采用无缝钢管制成。此外盐水浓度过大或过小，也会有盐或冰析出，粘附在传热表面，也使热阻增大，降低传热系数。随着传热温差的上升，汽化核心增加，生成的汽泡数量增q 增加到最大值，汽泡扰动剧烈，称该段为泡状沸腾。其壳内管外为制冷剂,管内为冷却水。蒸发器按其冷却的介质不同分为冷却液体载冷剂的蒸发器和冷却空气的蒸发器。膨胀之后到达两相区，变成气
9、液混合物。(1)、壳管式满液式蒸发器：冷凝器按冷却方式冷凝器按冷却方式水冷式水冷式空气冷却式空气冷却式蒸发冷却式蒸发冷却式 1 1、水冷式冷凝器、水冷式冷凝器 这种型式的冷凝器是用这种型式的冷凝器是用水水作为冷却介质带作为冷却介质带走制冷剂冷凝时放出的热量。走制冷剂冷凝时放出的热量。冷却水冷却水可以一可以一次性使用也可以循环使用。次性使用也可以循环使用。冷却塔冷却塔冷却水冷却水水冷冷凝器水冷冷凝器泵泵压缩机压缩机气态冷媒向水放气态冷媒向水放热成为液态热成为液态水冷式冷凝器主要有水冷式冷凝器主要有壳管式壳管式和和套管式套管式两种两种结构型式结构型式。1）.壳管式冷凝器壳管式冷凝器 壳管式冷凝器分
10、为壳管式冷凝器分为立式立式和和卧式卧式两大类。两大类。一般立式壳管式冷凝器适用于一般立式壳管式冷凝器适用于大型大型氨制冷装氨制冷装置置 卧式壳管式冷凝器则普遍使用卧式壳管式冷凝器则普遍使用大、中型大、中型氨或氨或氟利昂制冷装置中。氟利昂制冷装置中。1-端盖 2-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 11一平衡管 12混合管 13放油阀 14出液阀 15-压力表 16-进气阀 其壳内管外为其壳内管外为制冷剂制冷剂,管内为内为冷却水冷却水。壳体的两端管板。壳体的两端管板上穿有上穿有传热管传热管。壳体一般用。壳体一般用钢板卷制钢板卷制(或直接采用
11、无缝钢管或直接采用无缝钢管)焊接而成。管板与传热管的固定方式一般采用焊接而成。管板与传热管的固定方式一般采用胀接法胀接法，以，以便于修理和更换传热管。便于修理和更换传热管。1）卧式壳管式冷凝器：）卧式壳管式冷凝器：卧式壳管式冷凝器在管板外侧设有左右端盖，盖的内侧具有满足水流程需要的隔腔，保证冷却水在管程中往返流动，使冷却水从一侧端盖的下部进入冷凝器，经过若干个流程后由同侧端盖的上部流出。冷却水在冷凝器内流过一次称做一个流程。采用多流程设计主要是为了减小水的流通面积，提高冷却水流速，增强水换热效果。国产卧式壳管式冷凝器一般为410个流程。若流程数过多，会增大水流动阻力。加大水泵功耗，在端盖的上部
12、和下部设有排气和放水阀，以便装置启动运行时排出水里空气，或在停止运行时排出管内存水，防止冬季时冻裂传热管。氨制冷机配用的卧式壳管式冷凝器：试验证明，其传热系数不受单位面积热流量变化的影响，而是取决于取决于冷却水流速和污垢热阻的大小。mm3225smw5.18.0)(11609302KmW252344071mWqF通常采用无缝钢管作为传热管：一般卧式壳管式氨冷凝器在水速：传热系数K：单位面积热流量为卧式壳管式卧式壳管式氟利昂氟利昂冷凝器冷凝器：用用钢钢管，也可采用管，也可采用铜铜管。采用管。采用铜管铜管时传热系数时传热系数可提高可提高10%左右。左右。铜管易于在管外加工肋片，以利于铜管易于在管外
13、加工肋片，以利于氟利昂氟利昂侧的侧的传热，一般在采用传热，一般在采用铜质翅片管铜质翅片管以后其氟利昂侧换以后其氟利昂侧换热系数较相同规格光管大热系数较相同规格光管大1.52倍。倍。一般卧式壳管式氨冷凝器在水速：一般卧式壳管式氨冷凝器在水速：传热系数传热系数K K：sm8.26.1)(160013602KmW污垢热阻污垢热阻(m2K)/W(m2K)/W：铜管铜管 钢管钢管 海、井、湖水海、井、湖水：310)172.0086.0(310)344.0172.0(硬水、含泥水硬水、含泥水：310)344.0516.0(310)516.0688.0(不仅如此，污垢热阻对冷凝器换热效果有重要影响，其冷却介
14、质为海、井、湖水时为 铜管污垢热阻仅为钢管的50，而且冷却水流速可提高到2.5m/s,传热系数则随流速提高而增大。此外，减少传热管此外，减少传热管壁厚壁厚、降低肋片、降低肋片节距节距、缩小肋片、缩小肋片张角张角，甚至采用甚至采用矩形肋片矩形肋片，均可，均可强化冷凝传热强化冷凝传热过程，提高冷凝换热过程，提高冷凝换热能力和整个装置的性能。能力和整个装置的性能。目前滚轧低肋管和新型锯齿形高效冷凝管已在大、中型目前滚轧低肋管和新型锯齿形高效冷凝管已在大、中型氟利昂制冷装里的冷凝器中得到广泛应用。氟利昂制冷装里的冷凝器中得到广泛应用。2）立式壳管式冷凝器）立式壳管式冷凝器 立式壳管式冷凝器以适合立式安
15、装而得名。与卧式壳管式冷凝器的不同立式壳管式冷凝器以适合立式安装而得名。与卧式壳管式冷凝器的不同点在于它的点在于它的壳体两端无端盖壳体两端无端盖，制冷剂，制冷剂过热蒸气过热蒸气由竖直壳体的上部进入壳内，由竖直壳体的上部进入壳内，在竖直管簇外在竖直管簇外冷凝冷凝成为液体，然后从壳体成为液体，然后从壳体下部下部引出。壳体的上端口设有配水引出。壳体的上端口设有配水槽。管簇的每一根管口装有一个水分配器，冷却水通过该分配器上的斜分水槽。管簇的每一根管口装有一个水分配器，冷却水通过该分配器上的斜分水槽进入管内，并沿槽进入管内，并沿内表面内表面形成液膜形成液膜向下流动向下流动，以提高表面传热系数，节约冷，以
16、提高表面传热系数，节约冷却水循环量。冷却水由下端流出井集中到水池内，再用泵送到冷却塔降温后，却水循环量。冷却水由下端流出井集中到水池内，再用泵送到冷却塔降温后，可循环使用。可循环使用。从传热理论分析，立管的换热性能较水平管差得多。其原从传热理论分析，立管的换热性能较水平管差得多。其原因在于立管上因在于立管上冷凝液膜的流动路线较短冷凝液膜的流动路线较短，而且管内的水较难以，而且管内的水较难以保证完全为保证完全为膜层流动膜层流动，因此在传热系数方面，立式冷凝器低于，因此在传热系数方面，立式冷凝器低于卧式冷凝器。卧式冷凝器。立式壳管式冷凝器可以使用立式壳管式冷凝器可以使用水质较差水质较差的水，因为它
17、可以在的水，因为它可以在运转时进行清洗。但由于冷却水不能始终沿管壁流动，且上部管运转时进行清洗。但由于冷却水不能始终沿管壁流动，且上部管壁产生的壁产生的凝结液凝结液覆盖下部管壁，因此传热系数低于卧式壳管式。覆盖下部管壁，因此传热系数低于卧式壳管式。Ctm064)(8146982KmW246524071mWqF传热系数K约为单位面积热流量在平均传热温差3）.套管式冷凝器套管式冷凝器氟利昂套管式冷凝器氟利昂套管式冷凝器逆流换热 端部温差小 传热效果好 sm21水速 传热系数)(9302KmW 由不同直径的管子套在一起，并弯制成螺旋形或蛇形的一种水冷式由不同直径的管子套在一起，并弯制成螺旋形或蛇形的
18、一种水冷式冷凝器。冷凝器。制冷剂蒸气在套管间冷凝，冷凝液从下面引出，冷却水在直径较小制冷剂蒸气在套管间冷凝，冷凝液从下面引出，冷却水在直径较小的管道内自下而上流动，与制冷剂成逆流式，因此传热效果较好。的管道内自下而上流动，与制冷剂成逆流式，因此传热效果较好。套管式冷凝器套管式冷凝器 该冷凝器结构简单、制作方便。该冷凝器结构简单、制作方便。但是在套管长度较大时，但是在套管长度较大时，下部管间易被液体下部管间易被液体充斥，使传热面积不能得到充分利用充斥，使传热面积不能得到充分利用，而且，而且金属耗量较大，一般只在金属耗量较大，一般只在小型氟利昂小型氟利昂制冷装制冷装置中使用。置中使用。另外，套管式
19、冷凝器无法机械清洗，应当使另外，套管式冷凝器无法机械清洗，应当使用符合水质要求的水，并定期进行化学清洗。用符合水质要求的水，并定期进行化学清洗。2 2、空气冷却式冷凝器、空气冷却式冷凝器 冷媒向空气放热，由气态转化为液态冷媒向空气放热，由气态转化为液态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自然对流空气冷却式冷凝器式冷凝器强制对流空气冷却强制对流空气冷却式冷凝器式冷凝器管：46mm,邦迪管（钢 管外镀铜）管间距：410cm翅片：1.41.6钢 丝翅片间距：410mm传热系数：1517.5W/(m2 K)该冷凝器利用该冷凝器利用空气空气在管外流
20、动时吸在管外流动时吸收制冷剂排放的热量后，密度发生收制冷剂排放的热量后，密度发生变化引起变化引起空气的自由流动空气的自由流动而不断地而不断地带走制冷剂蒸气的带走制冷剂蒸气的凝结热凝结热。(1)(1)、空气自由运动的空气冷凝器、空气自由运动的空气冷凝器(2)(2)、空气强制流动的空冷冷凝器、空气强制流动的空冷冷凝器 由一组或几组带有由一组或几组带有肋片肋片的的蛇管蛇管组成。制冷剂蒸气从上组成。制冷剂蒸气从上部集管进入蛇管，其管外助部集管进入蛇管，其管外助片用以强化空气侧换热，补片用以强化空气侧换热，补偿空气表面传热系数过低的偿空气表面传热系数过低的缺陷。缺陷。肋片一般采用厚度为肋片一般采用厚度为
21、0.20.4mm铝片制成，套在铝片制成，套在1016mm钢管外，由弯钢管外，由弯头连接成蛇管管组。头连接成蛇管管组。肋片根部用二次翻边与肋片根部用二次翻边与管外壁接触，经机械或液压管外壁接触，经机械或液压胀管胀管后，二者后，二者紧密接触紧密接触以减以减少其传热热阻。少其传热热阻。由由低噪声轴流式通风机低噪声轴流式通风机迫迫使空气流过肋片间隙，通过使空气流过肋片间隙，通过肋片及管外壁与管内制冷剂肋片及管外壁与管内制冷剂蒸气进行热交换，将其冷凝蒸气进行热交换，将其冷凝成为液体。成为液体。管：516mm紫铜管管间距：25mm35mm 翅片：铝箔，0.10.4mm翅片间距：24mm风速：2.53.5m
22、/s传热系数：2550W/(m2 K)进风温度：环境温度，一般35出风温度：进风温度810冷凝温度：进风温度15沿气流方向管排数：26排 沿空气流动方向的管排数沿空气流动方向的管排数愈多，则后面排管的传热量愈多，则后面排管的传热量愈小，使换热能力不能得到愈小，使换热能力不能得到充分利用。为提高换热面积充分利用。为提高换热面积的利用率，管排数取的利用率，管排数取26排排为好。为好。（3 3）、蒸发式冷凝器）、蒸发式冷凝器 蒸发式冷凝器以水和蒸发式冷凝器以水和空气作为冷却介质。空气作为冷却介质。它利用水蒸发时吸收它利用水蒸发时吸收热量使管内制冷剂蒸气热量使管内制冷剂蒸气凝结。凝结。为防止传热管外壁
23、面为防止传热管外壁面结垢，对循环水应进行结垢，对循环水应进行软化处理后使用。软化处理后使用。水经水泵提升再由喷田水经水泵提升再由喷田喷淋喷淋到传热管的外表面，形成到传热管的外表面，形成水膜水膜吸热蒸发变吸热蒸发变成水蒸气，然后被进入冷凝器的空气带走。未被蒸发的水滴则落到下部的成水蒸气，然后被进入冷凝器的空气带走。未被蒸发的水滴则落到下部的水池内。箱体上方设有水池内。箱体上方设有挡水板挡水板，用于阻挡空气中的水滴散失。该冷凝器空，用于阻挡空气中的水滴散失。该冷凝器空气流且不大，耗水量也很少。气流且不大，耗水量也很少。蒸发式冷凝器的热流量与进口空气的蒸发式冷凝器的热流量与进口空气的湿球温度湿球温度
24、关系关系很大，湿球温度愈高，则空气相对湿度愈大，若要很大，湿球温度愈高，则空气相对湿度愈大，若要保持一定的蒸发量，就必须提高保持一定的蒸发量，就必须提高冷凝温度冷凝温度，对装置，对装置的正常运行造成不利影响。因此，蒸发式冷凝器设的正常运行造成不利影响。因此，蒸发式冷凝器设计参数的选择应注意以下问题：计参数的选择应注意以下问题：1)、进口空气的、进口空气的湿球温度湿球温度与当地气象条件有关。其与当地气象条件有关。其参数选择可参照参数选择可参照JB/T7658.5氨制冷装置用蒸发式冷氨制冷装置用蒸发式冷凝器标准。凝器标准。2)、风量配备风量配备与有关。越高则所要求的送风量就越与有关。越高则所要求的
25、送风量就越大。送风耗能也越多。所以送风量的配备应从节能大。送风耗能也越多。所以送风量的配备应从节能和性能要求两方面综合考虑。和性能要求两方面综合考虑。3)、水量配备应以保证润湿全部换热表面为原则。、水量配备应以保证润湿全部换热表面为原则。随意增大配水量会造成水泵功耗上升，水的飞散损随意增大配水量会造成水泵功耗上升，水的飞散损失增大，运行成本提高。失增大，运行成本提高。第三节第三节 蒸发器蒸发器 室内机室内机蒸发器蒸发器室内机组室内机组热热液体液体气体气体蒸发器蒸发器（室内（室内机机）内的内的液态冷媒吸收周围空液态冷媒吸收周围空气的热量气的热量。空气的温度从而下降空气的温度从而下降影响蒸发器的传
26、热系数因素主要是：影响蒸发器的传热系数因素主要是：(一一).).制冷剂蒸发时放热系数的大小制冷剂蒸发时放热系数的大小(三三)传热表面的污脏程度传热表面的污脏程度(二二).).冷却介质侧的放热强度冷却介质侧的放热强度(一一).).制冷剂蒸发时放热系数的大小制冷剂蒸发时放热系数的大小 制冷剂蒸发时的放热系数取决于制冷制冷剂蒸发时的放热系数取决于制冷剂剂在蒸发器在蒸发器内的沸腾状态内的沸腾状态 沸腾形式有沸腾形式有泡状沸腾泡状沸腾和和膜状沸腾膜状沸腾之分。泡状沸之分。泡状沸腾的放热系数比膜状沸腾高。腾的放热系数比膜状沸腾高。随着传热温差的上升，汽化核心增加，生成随着传热温差的上升，汽化核心增加，生成
27、的汽泡数量增的汽泡数量增q 增加到最大值增加到最大值，汽泡扰动剧烈，称该段为泡状沸腾。在加热面上形成稳定的蒸汽膜层，汽泡扰动剧烈，称该段为泡状沸腾。在加热面上形成稳定的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规律地脱离膜层，致使产生的蒸汽有规律地脱离膜层，致使 上升时，热流密度上升时，热流密度 q 上升，此阶段称为稳定膜态沸腾。上升，此阶段称为稳定膜态沸腾。工业用的蒸发器一般应控制好传热温差，以便工业用的蒸发器一般应控制好传热温差，以便得到泡状沸腾，所以在实际制冷系统中，传热温差得到泡状沸腾，所以在实际制冷系统中，传热温差一般约一般约1010左右，蒸发器中制冷剂液体是处于泡状左右，蒸发器中制冷剂液体是处于泡状沸
28、腾状态。沸腾状态。蒸发器的结构有利于蒸发器的结构有利于沸腾生成气泡尽快离开传热沸腾生成气泡尽快离开传热表面表面的，放热系数就高；反之，放热系数就下降。的，放热系数就高；反之，放热系数就下降。(二二).冷却介质侧的放热强度冷却介质侧的放热强度 主要取决于冷却介质的主要取决于冷却介质的流速流速，流速增大，则，流速增大，则放热系数提高，但过大的流速又将增大机泵的放热系数提高，但过大的流速又将增大机泵的动力消耗，所以一般盐水的流速为动力消耗，所以一般盐水的流速为0.752m/s0.752m/s。此外，它还受传热表面的此外，它还受传热表面的几何特性几何特性(结构、结构、形状形状)的影响，改进几何特性，可
29、以增强流体流的影响，改进几何特性，可以增强流体流动时的扰动，破坏层流边界层，增强传热。动时的扰动，破坏层流边界层，增强传热。(三)传热表面的污脏程度 (1)(1)制冷剂侧的传热表面，其管内壁的污垢，制冷剂侧的传热表面，其管内壁的污垢，主要是制冷剂中夹带的润滑油在制冷剂蒸发后沉主要是制冷剂中夹带的润滑油在制冷剂蒸发后沉积在蒸发器管道中，过多的积沉将形成油膜。此积在蒸发器管道中，过多的积沉将形成油膜。此时热阻增大，放热系数降低。时热阻增大，放热系数降低。2)2)冷却介质侧的传热表面，如盐水腐蚀管壁生冷却介质侧的传热表面，如盐水腐蚀管壁生成铁锈，其热阻很大；此外盐水浓度过大或过小，成铁锈，其热阻很大
30、；此外盐水浓度过大或过小，也会有盐或冰析出，粘附在传热表面，也使热阻增也会有盐或冰析出，粘附在传热表面，也使热阻增大，降低传热系数。大，降低传热系数。一、蒸发器的结构一、蒸发器的结构 蒸发器按其冷却的介质不同分为蒸发器按其冷却的介质不同分为冷却液体载冷却液体载冷剂的蒸发器和冷却空气的蒸发器。冷剂的蒸发器和冷却空气的蒸发器。根据供液方式的不同，有根据供液方式的不同，有满液式、干式、循满液式、干式、循环式环式和和喷淋式喷淋式等。等。1 1、满液式蒸发器、满液式蒸发器 按其结构分为按其结构分为卧式壳管式、直管式、螺旋管卧式壳管式、直管式、螺旋管式式等几种结构型式。等几种结构型式。它们的共同特点是在它
31、们的共同特点是在蒸发器蒸发器内充满了内充满了液态制液态制冷剂，冷剂，运行中吸热蒸发产生的运行中吸热蒸发产生的制冷剂蒸气制冷剂蒸气不不断地从液体中分离出来。断地从液体中分离出来。(1)(1)、壳管式满液式蒸发器：、壳管式满液式蒸发器：由于制冷剂与传热面充分接触，具有较大的由于制冷剂与传热面充分接触，具有较大的换热系数。但不足之处是制冷剂充注量大，换热系数。但不足之处是制冷剂充注量大，液柱静压会给蒸发温度造成不良影响。液柱静压会给蒸发温度造成不良影响。一般为卧式结构，制冷剂在一般为卧式结构，制冷剂在壳内管外壳内管外蒸发；载冷剂在蒸发；载冷剂在管内管内流动，一般为多流动，一般为多程式。程式。载冷剂的
32、进出口设在端盖上，取载冷剂的进出口设在端盖上，取下进上出下进上出走向。制冷剂液体从壳底部或走向。制冷剂液体从壳底部或侧面进入壳内，蒸气由上部引出后返回到压缩机。侧面进入壳内，蒸气由上部引出后返回到压缩机。壳内制冷剂始终保持约为壳径壳内制冷剂始终保持约为壳径7080的静液面高度。为防止液滴被的静液面高度。为防止液滴被抽回压缩机而产生抽回压缩机而产生“液击液击”，一般在壳体上方留出一定的空间，或在壳体上，一般在壳体上方留出一定的空间，或在壳体上焊制一个气包，以便对蒸发器中出来的制冷剂蒸气进行气液分离。焊制一个气包，以便对蒸发器中出来的制冷剂蒸气进行气液分离。对于氨用壳管式满液式蒸发器还在其壳体下部
33、专门设置对于氨用壳管式满液式蒸发器还在其壳体下部专门设置集污包集污包，便于由，便于由此排出油及沉积物。壳体长径比一般在此排出油及沉积物。壳体长径比一般在48范围内。范围内。采用壳采用壳管管式蒸发器应注意以下问题式蒸发器应注意以下问题 1)以水为以水为载载冷剂，其蒸发温度降低到冷剂，其蒸发温度降低到0度以下时，管内可能会结冰，严重时度以下时，管内可能会结冰，严重时会导致传热管胀裂。会导致传热管胀裂。2)低蒸发压力时，液体在壳体内的静液柱会使底部温度升高，传热温差减低蒸发压力时，液体在壳体内的静液柱会使底部温度升高，传热温差减小。小。3)与润滑油互溶的制冷剂，使用满液式蒸发器存在着回油困难。与润滑
34、油互溶的制冷剂，使用满液式蒸发器存在着回油困难。4)制冷剂充注量较大。同时不适于机器在运动条件下工作，液面摇晃会导制冷剂充注量较大。同时不适于机器在运动条件下工作，液面摇晃会导致压缩机冲缸事故。致压缩机冲缸事故。(2)(2)、立式蒸发器：、立式蒸发器：立式蒸发器可由平行直管或螺旋管组立式蒸发器可由平行直管或螺旋管组成。成。它们均沉浸在液体载冷剂中工作由于搅拌器的作用，液它们均沉浸在液体载冷剂中工作由于搅拌器的作用，液体载冷剂在容器内循环流动，以增强传热效果。制冷剂液体在体载冷剂在容器内循环流动，以增强传热效果。制冷剂液体在管内蒸发吸热，使管外载冷剂降温。管内蒸发吸热，使管外载冷剂降温。制冷剂液
35、体从设置制冷剂液体从设置中间部位中间部位的进液管进入蒸发器中的进液管进入蒸发器中(图图68c)。由于进液管。由于进液管一直伸到靠近下集管，使其可利用氨液的冲力一直伸到靠近下集管，使其可利用氨液的冲力,促使制冷剂在立管内循环流动。促使制冷剂在立管内循环流动。制冷剂在蒸发过程中产生的制冷剂在蒸发过程中产生的氨气氨气沿上集管进入气液分离器中，因流动方沿上集管进入气液分离器中，因流动方向的改变和速度的降低，将氨气中携带的液滴分离出来。蒸气由上方引出，液向的改变和速度的降低，将氨气中携带的液滴分离出来。蒸气由上方引出，液体则返回到下集管投入新一轮的循环。体则返回到下集管投入新一轮的循环。在集油器中沉积的
36、润滑油通过放油阀可在集油器中沉积的润滑油通过放油阀可定时排放定时排放。沉浸在载冷剂容器中的蒸。沉浸在载冷剂容器中的蒸发器管组，可以是一组，也可以多组并列安装。组数的多少由热负荷大小确定。发器管组，可以是一组，也可以多组并列安装。组数的多少由热负荷大小确定。氨直管式蒸发器，全部采用无缝氨直管式蒸发器，全部采用无缝钢管制成。每一个管组均有上、下两钢管制成。每一个管组均有上、下两个水平集管。立管沿两集管的轴线方个水平集管。立管沿两集管的轴线方向焊接，其管径较集管要小。向焊接，其管径较集管要小。进液管进液管设置在一个较粗的立管中。上集管的设置在一个较粗的立管中。上集管的一端焊接有一个一端焊接有一个气液
37、分离器气液分离器，下集管，下集管的一端与的一端与集油器集油器连通。连通。当用水作为载冷剂时，可将水冷却到接近于0，适用于空调系统；当用盐水作为载冷剂时，可将水冷却到1020，适用于盐水池制冰或食品的冷加工 一般情况下，一般情况下，直管式直管式用于冷却淡水时，水速若为用于冷却淡水时，水速若为0.5-0.7m/s时，则传热系数时，则传热系数K值在值在520580W(m2K)范围。范围。而而螺旋管式螺旋管式蒸发器在蒸发器在t0-500C，水速水速0.16m/s时时,K值在值在280-450(m2.K)范围。如果水速范围。如果水速提高提高到到0.35m/s时，时，K值可增大到值可增大到430-580W
38、(m2K)。制造时还可省工制造时还可省工75，钢材耗量减少，钢材耗量减少15。直管式蒸发器制造直管式蒸发器制造过程中，直管与上下集管过程中，直管与上下集管连接的焊接工作量很大，连接的焊接工作量很大，为此其泄漏的机会也增多。为此其泄漏的机会也增多。为了降低成本，提为了降低成本，提高产品质量，制造厂商将高产品质量，制造厂商将直管改变为直管改变为螺旋管螺旋管使同样使同样传热面积的蒸发器的焊接传热面积的蒸发器的焊接工作量大为减少，而且其工作量大为减少，而且其传热系数传热系数还有所提高。还有所提高。直管式和螺旋管式蒸发器的特点是在蒸发温度降低时也不会发生传热管冻裂(水箱充水量大)。由于蒸发器管数多，载冷
39、剂系统一般为开式循环系统，在使用盐水作载冷剂时，因其与空气接触易造成传热管严重腐蚀。因此应注意加强系统与空气隔离的措施。从传热性能和经济性分析，宜采用螺旋管式蒸发器取代直管式蒸发器。2 2、干式蒸发器、干式蒸发器 干式蒸发器是一种制冷剂液体在传热管内能够完全汽化的蒸干式蒸发器是一种制冷剂液体在传热管内能够完全汽化的蒸发器。发器。其传热管外侧的被冷却介质是载冷剂其传热管外侧的被冷却介质是载冷剂(水水)或空气，制冷或空气，制冷剂侧在管内吸热蒸发，其流量约为传热管内容积的剂侧在管内吸热蒸发，其流量约为传热管内容积的2030。增加制冷剂的增加制冷剂的质量流量质量流量，可增加制冷剂液体在管内的，可增加制
40、冷剂液体在管内的湿润湿润面积（同时其进出口处的压差随流动阻力增大而增加，面积（同时其进出口处的压差随流动阻力增大而增加，以至使制冷系数降低。以至使制冷系数降低。干式蒸发器按其冷却介质的不同分为冷却液体介质型和冷却干式蒸发器按其冷却介质的不同分为冷却液体介质型和冷却空气介质型两类。空气介质型两类。(1)(1)、冷却液体介质的干式蒸发器、冷却液体介质的干式蒸发器 壳管式干式蒸发器包括壳管式干式蒸发器包括直管式直管式和和u形管式形管式的结构型式。的结构型式。共同特点是壳内装有多块共同特点是壳内装有多块圆缺形折流板圆缺形折流板。目的在于提高。目的在于提高管外管外载冷剂流速、增强换热效载冷剂流速、增强换
41、热效果果。折流板的数量取决于折流板的数量取决于流速流速的大小。折流板穿装在传热管的大小。折流板穿装在传热管簇上，用拉杆将其固定在确定簇上，用拉杆将其固定在确定位置。位置。1)直管式壳管式干式蒸发器：直管式壳管式干式蒸发器：采用采用光管或内肋管光管或内肋管作传热管。作传热管。由于载冷剂侧表面由于载冷剂侧表面传热系数传热系数较高较高，所以管外不设肋片。内，所以管外不设肋片。内肋片管的采用，其目的是为了肋片管的采用，其目的是为了提高管内制冷剂的提高管内制冷剂的表面传热系表面传热系数数。节流后的制冷剂液体从一侧节流后的制冷剂液体从一侧端盖的端盖的下部下部进入，经过进入，经过几个流几个流程程后，变成蒸气
42、从同侧端盖的后，变成蒸气从同侧端盖的上部管口流出。上部管口流出。整个蒸发过程中整个蒸发过程中制冷剂蒸气制冷剂蒸气逐渐增多逐渐增多，蒸气体积不断增大，蒸气体积不断增大，所以一般后一流程的所以一般后一流程的管数管数总要总要比前一流程的多，形成各比前一流程的多，形成各流程流程管数不等管数不等，以满足蒸气比容逐，以满足蒸气比容逐渐增大的需要。渐增大的需要。2)U形管式壳管式干式蒸发形管式壳管式干式蒸发器：器：一个管口为进液端，另一一个管口为进液端，另一管口为出气端，由此构成了管口为出气端，由此构成了制冷剂为二流程的壳管式结制冷剂为二流程的壳管式结构。构。只需要一个将制冷剂进出只需要一个将制冷剂进出口分
43、隔开的口分隔开的端盖端盖，这有利于，这有利于消除材料因温度变化而引起消除材料因温度变化而引起的内应力，延长其使用寿命，的内应力，延长其使用寿命，而且传热效果较好，但不宜而且传热效果较好，但不宜使用内肋管。使用内肋管。干式壳管式蒸发器的特点是：干式壳管式蒸发器的特点是：1).能保证进入制冷系统的润滑油顺利返回压缩机；能保证进入制冷系统的润滑油顺利返回压缩机；2).所需要的制冷剂充注量较小，仅为同能力满液式蒸所需要的制冷剂充注量较小，仅为同能力满液式蒸发器的发器的1/3;3).用于冷却水时，即使蒸发温度达到用于冷却水时，即使蒸发温度达到0度，也不会发度，也不会发生冻结事故；生冻结事故；4).可采用
44、热力膨胀阀供液，这比满液式的浮球阀供液可采用热力膨胀阀供液，这比满液式的浮球阀供液更加可靠。更加可靠。此外，对于多程式干式蒸发器，可能会发生同流此外，对于多程式干式蒸发器，可能会发生同流程的传热管程的传热管气液分配不均气液分配不均的情况。的情况。这与端盖内制冷剂转向时产生的这与端盖内制冷剂转向时产生的气液分层现象气液分层现象有关。有关。所以应注意将转向室内侧制成所以应注意将转向室内侧制成弧形弧形，同时制冷剂的进，同时制冷剂的进出口制成出口制成“喇叭口喇叭口”形，以利于转向和减少流动阻力。形，以利于转向和减少流动阻力。(2)(2)、冷却空气的干式蒸发器、冷却空气的干式蒸发器 1)1)、冷却自由运
45、动空气的蒸发器、冷却自由运动空气的蒸发器 2)2)、冷却强制流动空气的蒸发器（又称冷风、冷却强制流动空气的蒸发器（又称冷风机）机）上节课内容上节课内容第六章第六章 制制 冷冷 设设 备备第二节第二节 制冷装置的换热设备制冷装置的换热设备第一节第一节 概概 述述 本节课内容本节课内容第六章第六章 制制 冷冷 设设 备备第三节第三节 制冷装置的节流机构制冷装置的节流机构第四节第四节 其他制冷换热器及辅助设备其他制冷换热器及辅助设备 1)冷却自由运动空气的蒸发器：冷却自由运动空气的蒸发器：由于被冷却空气呈自由运动状态，其由于被冷却空气呈自由运动状态，其传热系数传热系数较低较低。所以这种蒸发器被制成光
46、管蛇形管管组，通。所以这种蒸发器被制成光管蛇形管管组，通常称做常称做冷却排管冷却排管。一般用于冷藏库和低温试验装置。一般用于冷藏库和低温试验装置中。在食品冷藏装置中使用该设备，将有利于降低中。在食品冷藏装置中使用该设备，将有利于降低食品干耗食品干耗，提高冷藏食品质量。，提高冷藏食品质量。冷却自由运动空气的蒸发器冷却自由运动空气的蒸发器 三种冷却排管的结构布置情况均适用于三种冷却排管的结构布置情况均适用于热力膨胀阀供液热力膨胀阀供液的的小型氟利昂冷冻冷藏及低温试验装置。当改用小型氟利昂冷冻冷藏及低温试验装置。当改用氨氨节流装置时，节流装置时，可作为氨冷却排管，其结构以立式排管居多。可作为氨冷却排
47、管，其结构以立式排管居多。冷库盘管式墙排管蒸发器 冷却强制流动空气的蒸发器冷却强制流动空气的蒸发器 这种蒸发器多用于这种蒸发器多用于 空气调节装置、大空气调节装置、大 型冷藏库，以及大型冷藏库，以及大 型低温环境试验场型低温环境试验场 合。合。3 3、循环式蒸发器、循环式蒸发器 这种蒸发器中，制冷剂在其管内反复循环吸这种蒸发器中，制冷剂在其管内反复循环吸热蒸发直至完全汽化，故称做热蒸发直至完全汽化，故称做循环式蒸发器。循环式蒸发器。循环式蒸发器多应用于大型的液泵供液和重循环式蒸发器多应用于大型的液泵供液和重力供液冷库系统或低温环境试验装置。力供液冷库系统或低温环境试验装置。循环式蒸发器的优点在
48、于循环式蒸发器的优点在于蒸发器管道内表面蒸发器管道内表面能始终完全润湿，表面换热系数很高。能始终完全润湿，表面换热系数很高。但体但体积较大，制冷剂充注量较多。积较大，制冷剂充注量较多。第四节第四节 其他制冷换热器及辅助设备其他制冷换热器及辅助设备 1 1、中间冷却器、中间冷却器 它是两级压缩制冷装置的关键设备，用于同时冷却它是两级压缩制冷装置的关键设备，用于同时冷却低压级压缩机的排气和高压制冷剂液体，使之获得低压级压缩机的排气和高压制冷剂液体，使之获得较大的过冷度。较大的过冷度。中间冷却器内中间冷却器内具有的压力称具有的压力称做做中间压力中间压力，该压力下制冷该压力下制冷剂液体保持一剂液体保持
49、一定的液面高度定的液面高度。其结构见图其结构见图,低压压缩排气经顶部的进气低压压缩排气经顶部的进气管直接通入氨液中，被冷却后与所蒸发的氨管直接通入氨液中，被冷却后与所蒸发的氨气由上侧面接管送到高压压缩机的吸气侧。气由上侧面接管送到高压压缩机的吸气侧。用于冷却高压氨液的盘管置于中冷器底部的用于冷却高压氨液的盘管置于中冷器底部的氨液中，其进出口一般经过下封头伸到壳外。氨液中，其进出口一般经过下封头伸到壳外。进气管上部开有一个平衡孔，以防止中冷器进气管上部开有一个平衡孔，以防止中冷器内氨被在停机后压力升高时进入低压级压缩内氨被在停机后压力升高时进入低压级压缩机排气管。机排气管。氨中间冷却器中蒸气流速
50、一般取氨中间冷却器中蒸气流速一般取0.5m/s，盘管内的高压氨液流速，盘管内的高压氨液流速取取0.40.7m/s，端部温差取，端部温差取350C，此时，传热系数为，此时，传热系数为580-700W(m2.K)。氟利昂两级压缩制冷装置的中氟利昂两级压缩制冷装置的中间冷却器，因系统常以间冷却器，因系统常以中间不完中间不完全冷却全冷却循环工作，中间冷却器仅循环工作，中间冷却器仅用于高压液体的过冷和冷却低压用于高压液体的过冷和冷却低压级压缩机排气，结构较氨中冷器级压缩机排气，结构较氨中冷器简单。简单。它的供液量由其配用的热力它的供液量由其配用的热力膨胀阀控制。盘管内的液体过冷膨胀阀控制。盘管内的液体过
