一、冷凝器

一、冷凝器冷凝器是制冷装置的主要热交换设备之一。它的任务是将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气，通过其向环境介质放出热量而被冷却、冷凝成为饱和液体，甚至过冷液体。按照冷凝器使用冷却介质和冷却方式的不同，有水冷式、空气冷却式和蒸发式三种。冷凝器的类型立式：用水量多，水质可差壳管式卧式：水质要好，水温低水冷式套管式：小型水冷系统淋水式：用水少，水质可差，空气干燥类型蒸发式：用水少，空气干燥自然对流式风冷式强制对流式1.水冷式冷凝器这种型式的冷凝器用水作为冷却介质，带走制冷剂冷凝时放出的热量。冷却水可以一次性使用，也可以循环使用。用循环水时，必须配有冷却塔或冷水池，保证水不断得到冷却。根据其结构不同，主要有壳管式和套管式两种。（1）壳管式冷凝器：制冷装置中使用的制冷剂不同，其结构特点也有所不同。一般立式壳管式冷凝器适用于大型氨制冷装置，而卧式壳管式冷凝器则普遍使用大、中型氨或氟利昂制冷装置中。管板与传热管的固定方式一般采用胀接法，以便于修理和更换传热管。立式壳管式水冷冷凝器卧式壳管式冷凝器图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氨气进3AABB采用铜管时传热系数可提高10%左右。铜管易于在管外加工肋片，以利于氟利昂侧的传热，一般在采用铜质肋片管以后，其氟利昂侧换热系数较相同规格光管大1.5~2倍。铜质滚轧低肋管剖面尺寸及结构如图4-2所示。θ（a）（b）dbξtsfd1dthdbd1dthξTsf图4-2滚轧低肋管剖面尺寸及结构a）梯形肋片传热管b）矩形肋片传热管（2）套管式冷凝器：它是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冷凝器。如图4-3所示，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。进水出水液出进气图4-3套管式冷凝器2.空气冷却式冷凝器这种冷凝器以空气为冷却介质，制冷剂在管内冷凝，空气在管外流动，吸收管内制冷剂蒸气放出的热量。由于空气的换热系数较小，管外（空气侧）常常要设置肋片，以强化管外换热。分为空气自由运动和空气强制运动两种型式。（1）空气自由运动的空冷冷凝器：该冷凝器利用空气在管外流动时吸收制冷剂排放的热量后，密度发生变化引起空气的自由流动而不断地带走制冷剂蒸气的凝结热。它不需要风机，没有噪声，多用于小型制冷装置。目前应用非常普遍的是丝管式结构的空气自由运动式冷凝器。如图4-4所示。管丝A气进液出A-AA图4-4空气自由运动型丝管式冷凝器（2）空气强制流动的空冷冷凝器：如图4-5所示，它由一组或几组带有肋片的蛇管组成。制冷剂蒸气从上部集管进入蛇管，其管外肋片用以强化空气侧换热，补偿空气表面传热系数过低的缺陷。在结构方面，沿空气流动方向的管排数愈多，则后面排管的传热量愈小，使换热能力不能得到充分利用。为提高换热面积的利用率，管排数以取4~6排为好。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-装配螺钉空冷式冷凝器翅片式冷凝器风冷式冷凝器汽车空调冷凝器3.蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器以水和空气作为冷却介质。它利用水蒸发时吸收热量使管内制冷剂蒸气凝结。水经水泵提升再由喷嘴喷淋到传热管的外表面，形成水膜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水池内。箱体上方设有挡水栅。用于阻挡空气中的水滴散失。蒸发式冷凝器结构原理如图4-6所示。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-补水阀7-喷水嘴蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器应注意以下问题：1）进口空气的湿球温度ts1与当地气象条件有关。2）风量配备与ts1有关。ts1越高则所要求的送风量就越大，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。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。冷凝器的特点：立式壳管式冷凝器卧式壳管式套管式壳管式水冷冷凝器风冷冷凝器蒸发式冷凝器淋激式冷凝器传热系数高，占地面积小，清洗方便；耗水量大，体型笨重传热系数高，耗水量小，占空间小；水质要求高，清洗不易，留出拔管空间传热系数高，机组占地面积小，结构简单；金属耗量大，清洗困难，水阻力大不需水，安装简单，可置于屋面；传热系数小，受环境温度影响大，恶化环境，除尘困难省水，造价低，结构简单，水垢易清除，体积小省水，造价低，结构简单，可现场制作，水垢易清除；金属耗量大，占地面积大二、热力计算1.选用原则：取决于当地的水温、水质、水量、气候等自然条件和制冷剂的种类。实际工程中要根据工艺要求和各种类型冷凝器的特点及适用范围，综合比较衡量后来决定较合理的选用方案。2.传热面积的确定：1）基本传热方程式：2）传热面积：3）水冷式的冷却水流量：tKAQktKQAktcQqkm