【正文】 的熱量，所以理論上蒸發(fā)式冷凝器耗水量只是水冷式耗水量的 1%。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 （三）蒸發(fā)式冷凝器 蒸發(fā)式冷凝器是以水和空氣作為冷卻介質(zhì)。夏季的冷凝溫度可高達(dá) 50℃ 左右，而冬季的冷凝溫度就很低。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 空冷式冷凝器和水冷式凝器相比較，其優(yōu)點(diǎn)可以不用水，使冷卻系統(tǒng)變得十分簡(jiǎn)單，因此它適宜于缺水地區(qū)或用水不適合的場(chǎng)所（如冰箱、冷藏車等）?！?），自然對(duì)流式約為 7~9W/（ m2根據(jù)空氣流動(dòng)的方式可分為自然對(duì)流式和強(qiáng)迫對(duì)流式。制冷劑與冷卻水的流動(dòng)方向相反，呈逆流換熱，因此，它的傳熱效果好。 套管式冷凝器 套管式冷凝器一般用于小型氟利昂制冷機(jī)組，例如柜式空調(diào)機(jī)、恒溫恒濕機(jī)組等。這種冷凝器一般應(yīng)用在中、小型制冷裝置中，特別是壓縮式冷凝機(jī)組中使用最為廣泛。 高壓高溫的氨氣從上部進(jìn)入冷凝器管間，與管內(nèi)冷卻水充分發(fā)生熱量交換后，氨氣冷凝為氨液從下部排至貯液器。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 臥式殼管式冷凝器 圖 53為臥式殼管式冷凝器。此外，在冷凝器的外殼上還設(shè)有液面指示器、壓力表、安全閥、放空氣管、平衡管（即均壓管）、放油管和放混合氣（即不凝性氣體）等管接頭，以便與相應(yīng)的設(shè)備和管路相連接。冷卻水自頂部進(jìn)入水箱后，被均勻地分配到各個(gè)管口，每根鋼管 圖 51 立式殼管式冷凝器 圖 52 導(dǎo)流管嘴 1—導(dǎo)流管嘴 2—管板 頂端裝有一個(gè)帶斜槽的導(dǎo)流管嘴，如上頁(yè)圖 52所示。冷卻水可以一次流過冷凝器，也可以經(jīng)過冷卻塔冷卻后再循環(huán)使用。第五章 壓縮式制冷系統(tǒng)的設(shè)備和自控裝置 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 一、冷凝器的種類、構(gòu)造和工作原理 冷凝器的作用是將壓縮機(jī)排出的高溫高壓制冷劑蒸氣的熱量傳遞給冷卻介質(zhì)（空氣或水）后冷凝為高壓液體，以達(dá)到制冷循環(huán)的目的。 常用的水冷式冷凝器有立式殼管式冷凝器、臥式殼管式冷凝器和套管式冷凝器等，現(xiàn)分別介紹如下。冷卻水通過斜槽沿切線方向流入管中，并以螺旋線狀沿管內(nèi)壁向下流動(dòng)，在管內(nèi)壁形成一層水膜，這樣可使冷卻水充分吸收制冷劑的熱量而節(jié)省水量。 立式殼管式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是，垂直安裝，占地面積小，可安裝在室外，無(wú)凍結(jié)危險(xiǎn)，便于清除水垢，而且清洗時(shí)不必停止制冷系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)冷卻水的水質(zhì)要求不高。臥式殼管式冷凝器用鋼板焊成臥式圓筒形殼體，殼體內(nèi)裝有許多根無(wú)縫鋼管，用焊接或脹接法固定在筒體兩端的管板上，兩端管板的外面用帶有隔板的封蓋封閉，使冷卻水在筒內(nèi)分成幾個(gè)流程。 筒體上設(shè)有安全閥、平衡管、放空氣管和壓力表、冷卻水進(jìn)出口等管接頭。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 圖 53 臥式殼管式冷凝器 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 氟利昂用臥式殼管式冷凝器與氨用臥式殼管式冷凝器不同之處在于用銅管代替無(wú)縫鋼管，由于氟利昂側(cè)放熱系數(shù)較低，所以在銅管外表面軋成肋片狀。其構(gòu)造見下頁(yè)圖 54。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 套管式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、體積小、緊湊、占地少、傳熱效果好。自然對(duì)流冷卻的空冷式冷凝器傳熱效果差，只用在電冰箱或微型制冷機(jī)中，強(qiáng)迫對(duì)流冷卻的冷凝器廣泛應(yīng)用于中小型氟利昂制冷和空調(diào)裝置?！?）。一般情況下，它不受污染空氣的影響（即一般不會(huì)產(chǎn)生腐蝕）。太低的冷凝壓力會(huì)導(dǎo)致膨脹閥的液體通過量減小，使蒸發(fā)器缺液而制冷量下降。它是利用冷卻水噴淋時(shí)蒸發(fā)吸熱，吸收高壓制冷劑蒸氣的熱量，同時(shí)利用軸流風(fēng)機(jī)使空氣由下而上通過蛇形管使管內(nèi)制冷劑氣體冷凝為液體。實(shí)際上，由于漏水和空氣中夾帶水滴等的耗水，補(bǔ)水量約為水冷式冷凝器耗水量的 5%～ 10%，此外，蒸發(fā)式冷凝器中循環(huán)水量以能夠形成管外水膜為度，水量不需要很大，所以，降低了水泵的耗功率。但風(fēng)機(jī)和水泵的電耗不是很大，對(duì)于每 1KW的熱負(fù)荷，循環(huán)水量為 ～ ，空氣流量為～ ,而水泵和風(fēng)機(jī)的耗電量為 ～ 。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 （二）冷凝器傳熱面積的計(jì)算 冷凝器傳熱面積的計(jì)算公式 冷凝器傳熱基本方程式 Φ k=KA△ t （ 51） 式中 Φ K—— 冷凝器的熱負(fù)荷（ KW）； K—— 冷凝器的傳熱系數(shù) [W/（ m2如果忽略掉壓縮機(jī)和排氣管表面散失的熱量，那么，高壓制冷劑蒸氣在冷凝器中所放給冷卻水（或空氣）的熱量應(yīng)等于制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體的熱量（制冷量 ΦO ），再加上低壓制冷劑蒸氣在壓縮機(jī)中壓縮成高壓制冷劑蒸氣所消耗的功轉(zhuǎn)化成熱量。φ 值可由圖 5 58和圖 59查得；也可由制冷工程設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得。R 2 —— 分別為油膜熱阻和水垢熱阻 [（ m2 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 2k 1k 12 tt tt1n ttt ?? 傳熱平均溫差△ t 制冷劑在冷凝器中冷卻冷凝時(shí)是一個(gè)變溫過程。冷卻水一側(cè)則由進(jìn)水溫度升高到出水溫度，空氣也一樣。 由此可見，只要確定制冷劑的冷凝溫度 tk和冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫度 tt2 ，就可求得△ t。K ） ] 熱流密度 ψ/ （ W/m2） 使用條件 氨冷凝器 立式殼管冷凝器 700800 35004500 單位面積冷卻水量 1～ （ m2h),補(bǔ)充水按循環(huán)水量 5%10%計(jì)。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 對(duì)于冷卻介質(zhì)的進(jìn)出口溫差的確定，應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 : （ 1）提高冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫差，可以提高傳熱平均溫差，對(duì)于一定的冷凝負(fù)荷，可減少傳熱面積，顯然可以節(jié)省設(shè)備的初投資，同時(shí)可以減少冷卻介質(zhì)的流量，又可減少泵或風(fēng)機(jī)的動(dòng)力消耗。 2）空冷式冷凝器進(jìn)出口溫差不宜超過 8℃ 。 [解 ] ① 冷凝器的熱負(fù)荷 φ K 冷卻水為循環(huán)水，取冷卻水溫升△ t=5℃ ，出水溫度 t2 = t1 +5=31+5=36℃ ， 冷凝溫度 tK 比冷卻水平均溫度高 5℃ ，則冷凝溫 度 ，可取 39℃ ，根據(jù)圖 57查得 φ =，則 φ K = 93100=115910W Cttt k ??????? 52 363152 21第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 ② 傳熱系數(shù) K 查表 51，取 K=820[W/(m2 4）要及時(shí)清洗水垢。 冷卻液體的蒸發(fā)器：直立管式蒸發(fā)器、螺旋管式蒸發(fā)器、臥式殼管式蒸發(fā)器、盤管式蒸發(fā)器。上集管的一端焊有氣液分離器（即粗豎管），分離器下面有一根立管與下集管相通，使分離出來(lái)的液滴流回下集管。制冷劑液體在管內(nèi)吸收冷凍水的熱量后不斷氣化，氣化后的制冷劑通過上集管經(jīng)氣液分離器分離后，液體返回下集管，蒸氣從上部引出被壓縮機(jī)吸走。底部又裝有泄水口，以備檢查清洗時(shí)將水放空。 為減少冷量損失，水箱底部和四周外表面應(yīng)作隔熱層。這種蒸發(fā)器與直立管式蒸發(fā)器的主要區(qū)別在于用許多雙圈螺旋管代替兩集管之間的直立管，因此，當(dāng)傳熱面積相同時(shí)，其外型尺寸比直立管小，結(jié)構(gòu)緊湊，又可減少焊接的工作量，傳熱系數(shù)比直立管式要大。 制冷劑液體通過浮球閥節(jié)流降壓后，由殼體下部進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)吸收冷凍水或鹽水的熱量而氣化，氣化后的制冷劑蒸氣上升至干氣室（起氣液分離作用），分離出的液滴流回蒸發(fā)器內(nèi)，蒸氣被壓縮機(jī)吸走。 臥式殼管式蒸發(fā)器傳熱性能好，結(jié)構(gòu)緊湊，制冷劑為氨時(shí)，平均傳熱溫差 Δ t為 5～ 6℃ ，蒸發(fā)溫度在 +5～ 15℃ 的范圍內(nèi)，管內(nèi)水流速 υ =，其傳熱系數(shù)約為 450500w/（ m178。為了使?jié)櫥碗S制冷劑蒸氣返回壓縮機(jī)，采用干式殼管式蒸發(fā)器（屬非滿液式蒸發(fā)器），即制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)吸熱，冷凍水在管間流動(dòng)。在冷藏庫(kù)中，根據(jù)庫(kù)房采用的冷卻方式不同可采用冷卻排管或冷風(fēng)機(jī)。管子根數(shù)為雙數(shù)，以便進(jìn)液和回氣在同一側(cè)，有利于管道的安裝連接。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 圖 515所示為光滑盤管式墻排管，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便。一般采用直徑 38 57 鋼管，高度為 ～ ，管間的中心距離為 110～ 130mm，豎管焊接在 76 89 、下橫管上。它是吊裝在冷藏或冷凍間的頂棚或樓板下面；光滑頂排管是用直徑38 管制作，每組排管上各有上下兩根集管，下集管進(jìn)液，上集管回氣。通常用來(lái)冷凍魚類、禽類等小塊食品。 冷風(fēng)機(jī)按其安裝位置的不同可分為落地式冷風(fēng)機(jī)和吊頂式冷風(fēng)機(jī)兩種。整個(gè)冷風(fēng)機(jī)座落在水盤上。吊頂式冷風(fēng)機(jī)與落地式冷風(fēng)機(jī)工作原理基本相同，前者是吊裝在屋頂，這里不再講述，參見有關(guān)設(shè)備手冊(cè)。 圖 520 直接蒸發(fā)式空氣冷卻器 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 （三）分液器 分液器的作用是保證各管路制冷劑液體分配均勻，平衡各組蒸發(fā)排管的壓力。（ d）、（ e）為降壓式分液器，其中（ d）是文氏管型，其壓力損失較小。 1）空氣處理設(shè)備采用水冷式表面冷卻器，并以氨為制冷劑時(shí)，則可采用臥式殼管式蒸發(fā)器。 3）在冷藏庫(kù)中，一般采用冷卻排管和冷風(fēng)機(jī)。對(duì)于直接供冷系統(tǒng)一般附加 5%～ 7%，對(duì)于間接供冷系統(tǒng)一般附加 7%～ 15%； K—— 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù) [W/（ m178。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù) K 按傳熱面的外表面為基準(zhǔn)的蒸發(fā)器傳熱系數(shù)可用下式計(jì)算： 1 δ τ 1 K= － +∑ － +－ （ 510） α O λ α w 式中 α O、 α W—— 分別是管外和管內(nèi)的放熱系數(shù)，即一側(cè)為制冷劑 的沸騰放熱系數(shù)，另一側(cè)為水、鹽水或空氣的 放熱系數(shù) [W/（ m178。K ） /W]； λ τ —— 肋化系數(shù)，管外表面積（含肋片）與管內(nèi)表面 積之比。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 傳熱平均溫差 Δ t 表 52 各種蒸發(fā)器的 K和 ψ值 蒸發(fā)器型式 傳熱系數(shù) k/ [W/（ m178。 載冷劑的循環(huán)量 M1 φ 0 M1=—————— （ 512） CP（ t1– t2） 式中 CP—— 載冷劑（水、鹽水或空氣）的比熱 [kJ/（ kg [解 ] 確定蒸發(fā)器的傳熱面積按下式計(jì)算： φ 0 φ 0 A= ——— =——— K△ t ψ 臥式殼管式蒸發(fā)器：（ Ψ=2600 W/m178。 2800 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 （三）提高蒸發(fā)器傳熱效率的途徑 影響蒸發(fā)器換熱的因素除了制冷劑本身的物理性質(zhì)及傳熱表面的幾何特征外，在實(shí)際設(shè)計(jì)和運(yùn)行中也有一些需要考慮的問題。 3）及時(shí)清除載冷劑側(cè)水垢。它的作用是： 1）對(duì)高壓制冷劑液體進(jìn)行節(jié)流降壓，保證冷凝器與蒸發(fā)器之間的壓力差，以使蒸發(fā)器中的制冷劑液體在低壓下蒸發(fā)吸熱，從而達(dá)到制冷的目的。在小型制冷裝置（如電冰箱）中節(jié)流機(jī)構(gòu)采用毛細(xì)管。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿上面的手輪時(shí)，就能保證閥門的開啟度緩慢地增大或關(guān)小，以適應(yīng)制冷量的調(diào)節(jié)變化。 浮球膨脹閥根據(jù)節(jié)流后的液體制冷劑是否通過浮球室而分為直通式和非直通式兩種，如圖 523和圖 524所示。缺點(diǎn)是浮球室液面波動(dòng)和沖擊很大，容易使浮球閥失靈，其次需較大口徑的平衡管。圖 525為氨浮球閥接管示意圖。它主要由熱力膨脹閥、毛細(xì)管、感溫包組成。從圖中可以看出，它是由閥芯、閥座、彈性金屬膜片、彈簧、感溫包和調(diào)整螺絲等組成。閥體裝在蒸發(fā)器的供液管路上，感溫包緊扎在蒸發(fā)器的回氣管路上，感溫包內(nèi)充有與制冷系統(tǒng)相同的液態(tài)制冷劑。 P3— 感溫包內(nèi)制冷劑的壓力，作用膜片的上部，其作用方向向下，其趨勢(shì)是使閥門開大，它的大小決定于感溫包內(nèi)充注制冷劑的性質(zhì)以及感受溫度的高低。 當(dāng)蒸發(fā)器負(fù)荷減小時(shí)，顯得供液量過大，過熱度減小，這時(shí)P3P1+P2，彈簧