制冷原理与装置-制冷设备

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1、第六章制冷设备学习要点：1、掌握制冷装置中的主要换热设备包括:冷凝器、蒸发器、冷凝－蒸发器、中间冷却器、回热器、过冷器等的结构特点、工作原理及设计计算。2、掌握热力膨胀阀、电子膨胀阀及毛细管节流装置的工作原理、结构特点及计算方法。3、了解各种辅助设备包括:油分离器、空气分离器、气液分离器、贮液器、过滤干燥器以及膨胀容器等的工作原理及结构特点。4、掌握制冷装置中各种管道的计算方法。5、了解制冷装置中常用的绝热材料及计算方法。第二节　制冷装置的换热设备一、制冷装置热交换设备的结构（一）冷凝器1.水冷式冷凝器工作原理

2、：用水作为冷却介质，带走制冷剂冷凝时放出的热量。(1)壳管式冷凝器：特点：水在管内流动，制冷剂蒸气在管外凝结。壳管式冷凝器的形式及适用场合：1）立式壳管式冷凝器，适用于大型氨制冷装置；2）卧式壳管式冷凝器，普遍使用大、中型氨或氟利昂制冷装置中。1)卧式壳管式冷凝器：结构特点：卧式壳管式冷凝器在管板外侧设有左右端盖，盖的内侧具有满足水流程需要的隔腔，保证冷却水在管程中往返流动，使冷却水从一侧端盖的下部进入冷凝器，经过若干个流程后由同侧端盖的上部流出。冷却水在冷凝器内流过一次称做一个流程。采用多流程设计主要是为了减

3、小水的流通面积，提高冷却水流速，增强水侧换热效果。国产卧式壳管式冷凝器一般为4~10个流程。传热管可采用钢管，也可采用铜管。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。2）立式壳管式冷凝器：结构特点：与卧式壳管式冷凝器的不同点在于它的壳体两端无端盖，制冷剂过热蒸气由竖直壳体的上部进入壳内，在竖直管簇外冷凝成为液体，然后从壳体下部引出。壳体的上端口设有配水槽，管簇的每一根管口装有一个水分配器，冷却水通过

4、该分配器上的斜分水槽进入管内，并沿内表面形成液膜向下流动，以提高表面传热系数，节约冷却水循环量。冷却水由下端流出并集中到水池内，再用泵送到冷却塔降温后，可循环使用。（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。2.空气冷却式冷凝器(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。管：φ4～6mm,邦迪管（钢管外镀铜）管间距：4～1

5、0cm翅片：φ1.4~1.6丝翅片间距：4~10mm传热系数：15~17.5W/(m2K)(2)空气强制流动的空冷冷凝器肋片一般采用铝片制成，套在铜管外，由弯头连接成蛇管管组。肋片根部用二次翻边与管外壁接触，经机械或液压胀管后，二者紧密接触以减少其传热热阻。一般肋片距离在2~4mm范围。由低噪声轴流式通风机迫使空气流过肋片间隙，通过肋片及管外壁与管内制冷剂蒸气进行热交换，将其冷凝成为液体。这种冷凝器的传热系数较空气自由流动型冷凝器高，约为。适用于中、小型氟利昂制冷装置。3.蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器以水和空气作为

6、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。（二）蒸发器蒸发器按其冷却的介质不同分为冷却液体载冷剂的蒸发器和冷却空气的蒸发器。根据供液方式的不同，有满液式、干式、循环式和喷淋式等。1.满液式蒸发器结构型式:（1）卧式壳管式、（2）直管式、（3）螺旋管式等。(1)卧式壳管式满液式蒸发器：工作原理：制冷剂在壳内管外蒸发；载冷剂在管

7、内流动，一般为多程式。载冷剂的进出口设在端盖上，取下进上出走向。制冷剂液体从壳底部或侧面进入壳内，蒸气由上部引出后返回到压缩机。壳内制冷剂始终保持约为壳径的70%~80%静液面高度。采用壳管式满液式蒸发器应注意以下问题：1)以水为载冷剂，其蒸发温度降低到以下时，管内可能会结冰，严重时会导致传热管胀裂。2)低蒸发压力时，液体在壳体内的静液柱会使底部温度升高，传热温差减小。3)与润滑油互溶的制冷剂，使用满液式蒸发器存在着回油困难。4)制冷剂充注量较大。同时不适于机器在运动条件下工作，液面摇晃会导致压缩机冲缸事故。(

8、2)立式蒸发器（直管式和螺旋管式蒸发器）：工作特点：制冷剂液体在管内蒸发吸热，载冷剂在管外循环流动，通过搅拌器以增强传热效果，使管外载冷剂降温。优点：在蒸发温度降低时也不会发生传热管冻裂。缺点：在使用盐水作载冷剂时，因其与空气接触易造成传热管严重腐蚀。因此应注意加强系统与空气隔离的措施。从传热性能和经济性分析，宜采用螺旋管式蒸发器取代直管式蒸发器。2.干式蒸发器干式蒸发器是一种制冷剂液