制冷原理與裝置-制冷設備

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1、第六章制冷設備學習要點：1、掌握制冷裝置中的主要換熱設備包括:冷凝器、蒸發(fā)器、冷凝－蒸發(fā)器、中間冷卻器、回熱器、過冷器等的結構特點、工作原理及設計計算。2、掌握熱力膨脹閥、電子膨脹閥及毛細管節(jié)流裝置的工作原理、結構特點及計算方法。3、了解各種輔助設備包括:油分離器、空氣分離器、氣液分離器、貯液器、過濾干燥器以及膨脹容器等的工作原理及結構特點。4、掌握制冷裝置中各種管道的計算方法。5、了解制冷裝置中常用的絕熱材料及計算方法。第二節(jié)　制冷裝置的換熱設備一、制冷裝置熱交換設備的結構（一）冷凝器1.水冷式冷凝器工作原理

2、：用水作為冷卻介質(zhì)，帶走制冷劑冷凝時放出的熱量。(1)殼管式冷凝器：特點：水在管內(nèi)流動，制冷劑蒸氣在管外凝結。殼管式冷凝器的形式及適用場合：1）立式殼管式冷凝器，適用于大型氨制冷裝置；2）臥式殼管式冷凝器，普遍使用大、中型氨或氟利昂制冷裝置中。1)臥式殼管式冷凝器：結構特點：臥式殼管式冷凝器在管板外側(cè)設有左右端蓋，蓋的內(nèi)側(cè)具有滿足水流程需要的隔腔，保證冷卻水在管程中往返流動，使冷卻水從一側(cè)端蓋的下部進入冷凝器，經(jīng)過若干個流程后由同側(cè)端蓋的上部流出。冷卻水在冷凝器內(nèi)流過一次稱做一個流程。采用多流程設計主要是為了減

3、小水的流通面積，提高冷卻水流速，增強水側(cè)換熱效果。國產(chǎn)臥式殼管式冷凝器一般為4~10個流程。傳熱管可采用鋼管，也可采用銅管。采用銅管時傳熱系數(shù)可提高10%左右。銅管易于在管外加工肋片，以利于氟利昂側(cè)的傳熱，一般在采用銅質(zhì)肋片管以后，其氟利昂側(cè)換熱系數(shù)較相同規(guī)格光管大1.5~2倍。2）立式殼管式冷凝器：結構特點：與臥式殼管式冷凝器的不同點在于它的殼體兩端無端蓋，制冷劑過熱蒸氣由豎直殼體的上部進入殼內(nèi)，在豎直管簇外冷凝成為液體，然后從殼體下部引出。殼體的上端口設有配水槽，管簇的每一根管口裝有一個水分配器，冷卻水通過

4、該分配器上的斜分水槽進入管內(nèi)，并沿內(nèi)表面形成液膜向下流動，以提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，節(jié)約冷卻水循環(huán)量。冷卻水由下端流出并集中到水池內(nèi)，再用泵送到冷卻塔降溫后，可循環(huán)使用。（2）套管式冷凝器：它是由不同直徑的管子套在一起，并彎制成螺旋形或蛇形的一種水冷式冷凝器。2.空氣冷卻式冷凝器(1)空氣自由運動的空冷冷凝器：該冷凝器利用空氣在管外流動時吸收制冷劑排放的熱量后，密度發(fā)生變化引起空氣的自由流動而不斷地帶走制冷劑蒸氣的凝結熱。它不需要風機，沒有噪聲，多用于小型制冷裝置。管：φ4～6mm,邦迪管（鋼管外鍍銅）管間距：4～1

5、0cm翅片：φ1.4~1.6絲翅片間距：4~10mm傳熱系數(shù)：15~17.5W/(m2K)(2)空氣強制流動的空冷冷凝器肋片一般采用鋁片制成，套在銅管外，由彎頭連接成蛇管管組。肋片根部用二次翻邊與管外壁接觸，經(jīng)機械或液壓脹管后，二者緊密接觸以減少其傳熱熱阻。一般肋片距離在2~4mm范圍。由低噪聲軸流式通風機迫使空氣流過肋片間隙，通過肋片及管外壁與管內(nèi)制冷劑蒸氣進行熱交換，將其冷凝成為液體。這種冷凝器的傳熱系數(shù)較空氣自由流動型冷凝器高，約為。適用于中、小型氟利昂制冷裝置。3.蒸發(fā)式冷凝器蒸發(fā)式冷凝器以水和空氣作為

6、冷卻介質(zhì)。它利用水蒸發(fā)時吸收熱量使管內(nèi)制冷劑蒸氣凝結。水經(jīng)水泵提升再由噴嘴噴淋到傳熱管的外表面，形成水膜吸熱蒸發(fā)變成水蒸氣，然后被進入冷凝器的空氣帶走。未被蒸發(fā)的水滴則落到下部的水池內(nèi)。箱體上方設有擋水柵，用于阻擋空氣中的水滴散失。（二）蒸發(fā)器蒸發(fā)器按其冷卻的介質(zhì)不同分為冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器。根據(jù)供液方式的不同，有滿液式、干式、循環(huán)式和噴淋式等。1.滿液式蒸發(fā)器結構型式:（1）臥式殼管式、（2）直管式、（3）螺旋管式等。(1)臥式殼管式滿液式蒸發(fā)器：工作原理：制冷劑在殼內(nèi)管外蒸發(fā)；載冷劑在管

7、內(nèi)流動，一般為多程式。載冷劑的進出口設在端蓋上，取下進上出走向。制冷劑液體從殼底部或側(cè)面進入殼內(nèi)，蒸氣由上部引出后返回到壓縮機。殼內(nèi)制冷劑始終保持約為殼徑的70%~80%靜液面高度。采用殼管式滿液式蒸發(fā)器應注意以下問題：1)以水為載冷劑，其蒸發(fā)溫度降低到以下時，管內(nèi)可能會結冰，嚴重時會導致傳熱管脹裂。2)低蒸發(fā)壓力時，液體在殼體內(nèi)的靜液柱會使底部溫度升高，傳熱溫差減小。3)與潤滑油互溶的制冷劑，使用滿液式蒸發(fā)器存在著回油困難。4)制冷劑充注量較大。同時不適于機器在運動條件下工作，液面搖晃會導致壓縮機沖缸事故。(

8、2)立式蒸發(fā)器（直管式和螺旋管式蒸發(fā)器）：工作特點：制冷劑液體在管內(nèi)蒸發(fā)吸熱，載冷劑在管外循環(huán)流動，通過攪拌器以增強傳熱效果，使管外載冷劑降溫。優(yōu)點：在蒸發(fā)溫度降低時也不會發(fā)生傳熱管凍裂。缺點：在使用鹽水作載冷劑時，因其與空氣接觸易造成傳熱管嚴重腐蝕。因此應注意加強系統(tǒng)與空氣隔離的措施。從傳熱性能和經(jīng)濟性分析，宜采用螺旋管式蒸發(fā)器取代直管式蒸發(fā)器。2.干式蒸發(fā)器干式蒸發(fā)器是一種制冷劑液