【文章內(nèi)容簡介】 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 盤管式蒸發(fā)器 盤管式蒸發(fā)器是小型氟利昂開式循環(huán)制冷裝置中常用的一種水冷卻器，其結(jié)構(gòu)如圖 514所示，它是由若干組銅管盤繞成蛇形管組成。蛇形管用純銅管彎制，氟利昂液體經(jīng)分液器從蛇形管的上部進(jìn)入，氣化產(chǎn)生的蒸氣由下部導(dǎo)出，蛇形管組沉浸在水（或鹽水）箱中，水在攪拌器的作用下，在箱內(nèi)循環(huán)流動。 圖 514 氟利昂蛇管式蒸發(fā)器 1— 水箱 2— 攪拌器 3— 蛇形管組 4— 蒸氣集管 5— 分液器 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 （二）冷卻空氣的蒸發(fā)器 冷卻空氣的蒸發(fā)器主要用于冷藏庫、冰柜中，在空調(diào)中采用直接蒸發(fā)式空氣冷卻器（又稱表冷器）來冷卻進(jìn)入空調(diào)房間的空氣。在冷藏庫中，根據(jù)庫房采用的冷卻方式不同可采用冷卻排管或冷風(fēng)機(jī)。一般在自然對流式冷卻的庫房中設(shè)置冷卻排管；強(qiáng)制循環(huán)式冷卻的庫房中設(shè)置冷風(fēng)機(jī)；混合冷卻式庫房中則同時(shí)采用冷卻排管和冷風(fēng)機(jī)。 冷卻排管 根據(jù)冷卻排管的安裝位置不同，可分為墻排管、頂排管、擱架式排管，按傳熱管表面形式分有光滑排管和肋片排管。 （ 1）盤管式墻排管 這種冷卻排管多采用直徑為 38 ，管組中每根管子總長度一般不超過 12m，管子中心之間的距離為 110— 220mm，角鋼支架的距離為 3m。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。 在重力供液系統(tǒng)中，氨液從下部進(jìn)入，氨氣則從上部引出。在氨泵供液系統(tǒng)中也可采用上進(jìn)下出。氨制冷系統(tǒng)中采用的盤管式墻排管有兩種類型，一種是光滑盤管，另一種是肋片盤管。 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)簡單，制作方便。 圖 515 光滑盤管式墻排管 圖 515所示為光滑盤管式墻排管，它的結(jié)構(gòu)簡單，制作方便。 在氟利昂制冷系統(tǒng)中采用盤管式墻排管，液體從上部進(jìn)入，氣體從下部排出，從而保證了潤滑油在系統(tǒng)中的正常循環(huán)。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 （ 2）立管式墻排管 這種墻排管如圖 516所示。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。 氨液從下橫管進(jìn)入，氨氣 由上橫管排出。 它的優(yōu)點(diǎn)是制冷劑氣體容易排出，保證了傳熱效果，其缺點(diǎn)是當(dāng)墻排管高度較高時(shí)，由于液柱靜壓的作用，從而使下部制冷劑的蒸發(fā)溫度提高。 圖 516 立管式墻排管 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 （ 3）頂排管 如圖 517所示。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。 圖 517 光滑頂排管 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 （ 4）擱架式排管 這種排管主要用于凍結(jié)盤裝食品，其構(gòu)造如下頁圖 518所示。排管一般采用 38 57 ，寬度為800～ 1200mm，管子水平間距為100～ 200mm，最低一層排管離地面不小于 250mm，根據(jù)裝放食品盒的高度，每層管子的垂直中心距為 200～ 400mm。需要冷凍加工的食品裝在凍盤內(nèi)直接放在擱架上。通常用來冷凍魚類、禽類等小塊食品。氨液從下部進(jìn)入，從上部排出氨氣。 這種排管的優(yōu)點(diǎn)是容易制作，結(jié)構(gòu)緊湊，不需要維修，但是鋼材耗量較大，貨物進(jìn)出勞動強(qiáng)度大 。 圖 518 擱架式排管 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 冷風(fēng)機(jī) 冷風(fēng)機(jī)是由蒸發(fā)管組和通風(fēng)機(jī)所組成，依靠通風(fēng)機(jī)強(qiáng)制作用，把蒸發(fā)管組制冷劑所產(chǎn)生的冷量吹向被冷卻物體，從而達(dá)到降低庫溫的目的。 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。 下頁圖 519為落地式 GN— 250干式冷風(fēng)機(jī)構(gòu)造圖。在箱體下部裝有兩組翅片蒸發(fā)管組，冷卻面積為 250m178。，氨液從管組下部進(jìn)入，氨氣從上部排出，管組的上方設(shè)有沖霜淋水管，淋水管的上方配有一個(gè)雙面進(jìn)風(fēng)的離心式通風(fēng)機(jī)。整個(gè)冷風(fēng)機(jī)座落在水盤上。在通風(fēng)機(jī)的作用下，空氣從下部回風(fēng)口進(jìn)入，通過蒸發(fā)管組冷卻后送出。這種冷風(fēng)機(jī)用于 177。 0℃ 的冷藏間和預(yù)凍間，當(dāng)用于貯存鮮蛋、水果等食品時(shí)，可根據(jù)工藝要求，在冷風(fēng)機(jī)出口上增設(shè)送風(fēng)管道，借助于送風(fēng)口將冷風(fēng)均勻地送到冷藏間各處。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。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 圖 519 GN250干式冷風(fēng)機(jī) 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 直接蒸發(fā)式空氣冷卻器 圖 520所示為空調(diào)用直接蒸發(fā)式空氣冷卻器，它一般由 4排、 6排或 8排肋管組成，肋片管一般采用 Φ10～18mm的銅管，外套約 ～，片距為 2～4mm。 其優(yōu)點(diǎn)是不用載冷劑，冷損失小，結(jié)構(gòu)緊湊，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制。但傳熱系數(shù)較低。 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。下頁圖 521是目前常用的五種分液器結(jié)構(gòu)形式。其中（ a）所示的是離心式分液器，來自節(jié)流閥的制冷劑沿切線方向進(jìn)入小室，得到充分混合的氣液混合物從小室頂部沿徑向分送到各路肋管。 (b)、 (c)為碰撞式分液器，來自節(jié)流閥的制冷劑以高速進(jìn)入分液器后，首先與壁面碰撞使之成為均勻的氣液混合物，然后再進(jìn)入各路肋管。（ d）、（ e）為降壓式分液器，其中（ d）是文氏管型，其壓力損失較小。這種類型分液器是使制冷劑首先通過縮口，增大流速以達(dá)到氣液充分混合，克服重力影響，從而保證制冷劑均勻地分配給各個(gè)蒸發(fā)管組。這些分液器可以水平安裝，也可垂直安裝，但多為垂直安裝。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 圖 521 典型的分液器示意圖 （ a）離心式分液器 （ b）（ c）碰撞式分液器 （ d）（ e）降壓式分液器 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 四、蒸發(fā)器的選擇計(jì)算 （一）蒸發(fā)器的選型 蒸發(fā)器型式的選擇應(yīng)根據(jù)載冷劑及制冷劑的種類和供冷方式而定。 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。如以 R12為制冷劑時(shí)，宜采用干式蒸發(fā)器。 2）如空氣處理設(shè)備采用淋水室時(shí)，宜采用水箱式蒸發(fā)器（即直立管、螺旋管、盤管式蒸發(fā)器）。在大型的乳制品廠用鹽水作載冷劑時(shí)，也采用水箱式蒸發(fā)器。 3）在冷藏庫中，一般采用冷卻排管和冷風(fēng)機(jī)。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 （二）蒸發(fā)器的選擇計(jì)算 蒸發(fā)器的傳熱面積 A 蒸發(fā)器的傳熱面積按下式計(jì)算： Φ 0 Φ 0 A= ——— = —— （ 59） K△ t Ψ 式中 Φ 0— 制冷裝置的制冷量，即蒸發(fā)器的熱負(fù)荷（ KW）。它等于用戶的耗冷量與制冷系統(tǒng)本身（即供冷系統(tǒng)）冷量損失之和。用戶實(shí)際的耗冷量一般由工藝或空調(diào)設(shè)計(jì)給定的，也可根據(jù)冷庫工藝和空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，而供冷系統(tǒng)的冷量損失一般用附加值計(jì)算。對于直接供冷系統(tǒng)一般附加 5%～ 7%，對于間接供冷系統(tǒng)一般附加 7%～ 15%； K—— 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù) [W/（ m178?！?） ]； △ t—— 傳熱平均溫差（ ℃ ）； ψ —— 蒸發(fā)器的熱流密度（ 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 ） ]； δ ∑ —— 管壁及管壁附著物熱阻 [（ 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。 對于氨蒸發(fā)器，一般都采用光管， τ 可取管外徑與管內(nèi)徑之比。通常 K值按生產(chǎn)廠家提供的資料選取，也可采用經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證的推薦數(shù)值。各種蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)值見表 52。 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。K） ] 熱流密度 ψ/ （ W/m178。） 備 注 滿液式 臥式殼管式 氨 –水 450～ 500 2200～ 3000 △ t=5～ 6℃ υ=1～ 氟利昂 –水 350～ 450 1800～ 2500 △ t=5～ 6℃ υ=1～ 水箱式 氨 –水 500～ 550 2500～ 3000 △ t=5～ 6℃ υ=～ –鹽水 400～ 450 2022～ 2500 非滿液式 干式殼管 氟利昂 –水 500～ 550 2500～ 3000 △ t=5～ 6℃ 直接蒸發(fā)式空氣冷卻器 氟利昂 –空氣 30～ 40 450～ 500 以外肋表面為準(zhǔn) △ t=15～ 17℃ 冷排管 （自然對流） 氟利昂 –空氣 8～ 12 ～ 光管△ t=8～ 10℃ 4～ 7 ～ 以外肋表面積計(jì) △ t=8～ 10℃ 冷風(fēng)機(jī) （供冷庫用） 氟利昂 –空氣 17～ 35 ～ 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 傳熱平均溫差可按表 52選取，也可按下式進(jìn)行計(jì)算： （ 511） 式中 t1—— 載冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器的溫度（ ℃ ）； t2—— 載冷劑出蒸發(fā)器的溫度（ ℃ ）； t0—— 制冷劑的蒸發(fā)溫度（ ℃ ）。 t1和 t2往往是由空凋和冷庫工藝確定的， t0是制冷工藝設(shè)計(jì)中選定的。 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/（ kgk ） ]； t t2—— 載冷劑（水、鹽水或空氣）進(jìn)、出蒸發(fā)器的溫度（ ℃ ）。 第一節(jié) 冷凝器和蒸發(fā)器 o21 21 tt tt1n ttt ?? [例 52] 有一臺 8AS1 5型制冷壓縮機(jī)，在 t0=5℃ ， tK=40℃的工況下運(yùn)行，其制冷量為 558KW。選配一臺臥式殼管式蒸發(fā)器或直立管式蒸發(fā)器（即水箱式蒸發(fā)器），試計(jì)算它們需要多少傳熱面積。 [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。） 558 A=———— 1000=215 m178。 2600 直立管式蒸發(fā)器（ Ψ=2800 W/m178。） 558 A= ———— 1000=156 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。為強(qiáng)化蒸發(fā)器中的傳熱，應(yīng)采取以下措施：