制冷原理与设备8(蒸发器与冷凝器)

制冷原理与设备第8章蒸发器与冷凝器主编李晓东电子制作齐向阳第8章蒸发器与冷凝器8.1传热基础知识8.1.1传热基本方式换热设备的工作原理是热流体和冷流体同时在换热器传热面两侧流动，热量通过壁面从热流体传给冷流体传热有三种基本方式，即热传导、热对流和热辐射第8章蒸发器与冷凝器热传导是指静止物体（如气体、液体、固体），由于分子、原子、电子的运动，使热量从物体内由高温处向低温处的传递。例如第8章蒸发器与冷凝器热对流或称对流传热是指气、液流体流动引起的热量传递，又分为强制对流和自然对流两种特点：加快液体或气体的流动速度，能加快对流传热。对流是液体和气体特有的传热方式。第8章蒸发器与冷凝器热辐射是指物体发出辐射能，通过电磁波产生能量传递。当温度较高时才能发生制冷换热设备的传热情况，往往是热传导、热对流、热辐射两种或三种传热方式组合作用的结果第8章蒸发器与冷凝器8.1.2总传热系数与基本传热方程工程上，为了简化计算，通常把以上复杂的热传递过程用一个总传热系数来表示，当传热面为圆管形状时，常常以外传热表面为基准面总传热系数的计算公式iioioSImoSOddddRdbdRK011第8章蒸发器与冷凝器换热设备的基本传热公式2121lntttttm第8章蒸发器与冷凝器顺流和逆流时流体温度的变化a）顺流b）逆流第8章蒸发器与冷凝器8.1.3常用制冷换热设备传热参数表8-1常用制冷换热设备总传热系数K的大致范围换热器名称及型式传热系数/K/［W/(㎡·K)］相应条件卧式冷凝器(氨)810～1050传热温差4～6℃，单位面积冷却水用量0.5～0.9m3/(㎡·h)卧式冷凝器(氟利昂)930～1169传热温差,7～9℃，低肋管，肋化系数≥3.5，水速1.5～2.5m/s表8-2制冷装置中常用材料的导热系数λ材料λ/W/（m·℃）材料λ/W/（m·℃）铜铝钢新霜旧霜383．79227．9552．340.1180．55玻璃水玻璃丝棉发泡塑料空气1.09320．5990．034890.046520．0244第8章蒸发器与冷凝器表8-3常用的制冷和空调装置中对流传热系数α流体的种类和状态α/W/（m2·℃）流体的种类和状态α/W/（m2·℃）静止气体流动气体静止液体4～2010～50070～300流动液体冷凝面R12蒸发面R12200～100016001700表8-4常用制冷装置污垢热阻值流体名称壁面污垢热阻/（㎡·℃/W）流体名称壁面污垢热阻/（㎡·℃/W）河水，流速1m/s以下流速1m/s以上硬水，流速1m/s以下流速1m/s以上5.1590×10-43.4394×10-45.1950×10-45.1590×10-4有机化合物空气溶剂蒸汽盐水0.8598×10-43.4394×10-41.7194×10-41.7197×10-4第8章蒸发器与冷凝器8.2蒸发器8.2.1影响蒸发器传热的主要因素1.生产中应控制蒸发器在泡状沸腾下操作2.控制润滑油进入蒸发器3.蒸发器结构应有利于气液分离8.2.2冷却空气的蒸发器1．自然对流式冷却空气的蒸发器又称为排管,根据其安装的位置分为有墙排管、顶排管、搁架式排管等多种形式；从构造形式上可分为立式、卧式和盘管式等类型第8章蒸发器与冷凝器冷库盘管式墙排管蒸发器第8章蒸发器与冷凝器2．强迫对流式冷却空气的蒸发器第8章蒸发器与冷凝器8.2.3卧式管壳式蒸发器1．满液式蒸发器优点是：（1）结构紧凑，占地面积小；（2）传热性能好；（3）制造和安装较方便；（4）用盐水作载冷剂，不易腐蚀和避免盐水浓度被空气中水分稀释第8章蒸发器与冷凝器第8章蒸发器与冷凝器第8章蒸发器与冷凝器第8章蒸发器与冷凝器2．干式壳管式蒸发器第8章蒸发器与冷凝器第8章蒸发器与冷凝器干式壳管式蒸发器的优点：（1）充液量少，为管内容积的40%左右（2）受制冷剂液体静压力的影响较少；（3）排油方便；（4）载冷剂结冰不会胀裂管子；（5）制冷剂液面容易控制；（6）结构紧凑。干式壳管式蒸发器缺点：制冷剂在换热管束内供液不易均匀，弓形折流板制造与装配比较麻烦，载冷剂在折流板孔和换热管间、折流板外周与筒体间容易产生泄漏旁流，从而降低传热效果第8章蒸发器与冷凝器8.2.4板式蒸发器第8章蒸发器与冷凝器板式换热器具有如下特点：1）体积小，结构紧凑，比同样传热面积的壳管式换热器体积小60%；2）总传热系数高，约为2000～3000W/（㎡·K）；3）流速小，流动阻力损失小；4）能适应流体间的小温差传热，可降低冷凝温度，提高制冷压缩机性能；5）制冷剂充注量少；（6）质量轻，热损失小。第8章蒸发器与冷凝器8.2.5沉浸式蒸发器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－10～－20℃，适用于盐水池制冰或食品的冷加工第8章蒸发器与冷凝器8.3冷凝器冷凝器是一个使制冷剂向外放热的换热器。压缩机的排气（或经油分离器后）进入冷凝器后，将热量传递给周围介质——水或空气，制冷剂蒸气冷却凝结为液体。冷凝器按其冷却介质和冷却方式，可以分为空气冷却式、水冷却式和蒸发冷却式三种类型8.3.1影响冷凝传热的主要因素1．制冷剂凝结方式2．减少蒸汽中不凝气的含量3．减少蒸汽中含油卧式壳管式冷凝器1-出口2-端盖3-垫片4-管板5-放空气阀接头6-气态制冷剂进口7-挡气板8-管架10-安全阀接头11-水室放气旋塞12-水室放水旋塞13-泄放阀接头14-冷却管15-液态制冷剂出口16-水入口第8章蒸发器与冷凝器(1)安全阀：冷剂压力过高打开，通过管路将冷剂泄往舷外。第8章蒸发器与冷凝器(2)放空气阀：装在壳体最高处，泄放不凝性气体。注意：应在压缩机停车时进行放气。第8章蒸发器与冷凝器(3)水室放气旋塞：装在端盖最高处，泄放水侧空气。第8章蒸发器与冷凝器(3)水室泄水旋塞：装在端盖最低处，检修或长期停用时泄放存水。第8章蒸发器与冷凝器第8章蒸发器与冷凝器1.蒸发器的构造冷却液体的蒸发器冷却空气的蒸发器蒸发盘管(自然对流)冷风机(强迫对流)干式壳管蒸发器第8章蒸发器与冷凝器蒸发盘管：主要用于冷库绕片式蛇行管第8章蒸发器与冷凝器套片式蛇行管第8章蒸发器与冷凝器绕片式排管第8章蒸发器与冷凝器第8章蒸发器与冷凝器空气冷却式冷凝器8.3.2空气冷却式冷凝器第8章蒸发器与冷凝器8.3.3水冷式冷凝器1．套管式冷凝器第8章蒸发器与冷凝器第8章蒸发器与冷凝器淋水式冷凝器第8章蒸发器与冷凝器2．壳管式冷凝器第8章蒸发器与冷凝器第8章蒸发器与冷凝器3．板式冷凝器第8章蒸发器与冷凝器8.3.4蒸发冷却式冷凝器优点是：（1）用水量少；（2）结构紧凑，可安装在屋顶上，节省占地面积。蒸发式冷却冷凝器的耗水量少，特别适合用于缺水和气候干燥的地区特别适用于缺水地区，通常安装在制冷机房的屋顶上。缺点是：冷却水不断循环使用，水垢层增长较快，需要使用经过软化处理的水。第8章蒸发器与冷凝器第8章蒸发器与冷凝器8.4传热过程的强化1．增大传热面积2．增大对数平均温度度差3．增大总传热系数4．降低污垢热阻值5．降低管壁热阻第8章蒸发器与冷凝器8.4传热过程的强化1．增大传热面积2．增大对数平均温度度差3．增大总传热系数4．降低污垢热阻值5．降低管壁热阻第8章蒸发器与冷凝器8.4传热过程的强化1．增大传热面积2．增大对数平均温度度差3．增大总传热系数4．降低污垢热阻值5．降低管壁热阻第8章蒸发器与冷凝器思考题1.什么叫顺流？什么叫逆流？2.影响总传热系数的因素有哪些？3.传热基本公式中各量的物理意义是什么？4.影响蒸发器传热的主要影响因素有那些？5.说明蒸发器的作用和如何分类？6.比较干式壳管式蒸发器和满液式壳管式蒸发器，各自的优点是什么？7.影响冷凝器传热的主要影响因素有那些？8.说明冷凝器的作用和分类？9.立式壳管式冷凝器上各管接头的作用是什么？10.举例说明如何强化换热器的换热效率。11.板式换热器有什么突出的优点？12.举例说明制冷空调产品上强化传热采取的措施？