《蒸发器与冷凝器》PPT课件

制 冷 装 置 的 换 热 设 备空 气 调 节 用 制 冷 技 术 制冷装置的换热设备n 原 理冷 凝 器 蒸 发 器膨胀阀 压缩机气液分离器 n 制 冷 剂n 压 缩 机 核 心装 置工 质换 热设 备n 冷 凝 器n 蒸 发 器 制冷装置的换热设备n 制 冷 装 置 中 的 换 热 设 备 区 别 于 其 他 热 力 装 置 中的 换 热 设 备 的 特 点 ： 压 力 、 温 度 变 化 范 围 比 较 窄 介 质 之 间 的 传 热 温 差 较 小 要 与 制 冷 压 缩 机 匹 配 制冷装置的换热设备n 换 热 设 备 的 选 用与 其 用 途 、 传 热 介 质 的 类 型 、 流 动 方 式 和 传 热 特性 有 关 l 冷 凝 器l 蒸 发 器l 再 冷 却 器l 回 热 器l 中 间 冷 却 器l 冷 凝 -蒸 发 器 制冷装置的换热设备n主要内容u冷 凝 器 的 种 类 、 基 本 构 造 和 工 作 原 理u蒸 发 器 的 种 类 、 基 本 构 造 和 工 作 原 理u冷 凝 器 与 蒸 发 器 中 的 传 热 过 程 及 分 析u冷 凝 器 与 蒸 发 器 的 设 计 计 算u其 他 换 热 器 介 绍 1 冷 凝 器 的 种 类 和 工 作 原 理l水 冷 式 冷 凝 器l空 冷 式 冷 凝 器l蒸 发 式 冷 凝 器l淋 水 式 冷 凝 器 第 一 节分类 根 据 冷 却 剂 种 类 不 同 立 式 壳 管 式卧 式 壳 管 式套 管 式焊 接 板 式吸 入 式压 送 式 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condensersl冷 却 水 来 源冷 却 塔 应 用 最 广 泛深 水 井海 水 或 河 水l特 点冷 凝 温 度 低相 同 换 热 面 积 排 热 量 大多 用 于 大 中 型 制 冷 机 组要 求 有 冷 却 水 源 第 一 节 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condensers 第 一 节 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 第 一 节卧 式 壳 管 式 冷 凝 器 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 第 一 节卧 式 壳 管 式 冷 凝 器 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 第 一 节卧 式 壳 管 式 冷 凝 器n 优 点n 1 结 构 紧 凑 ， 空 间 高 度 低 ， 有 利 于 机 组 化n 2 进 出 水 温 差 一 般 为 4 6 ， 传 热 效 果较 好n 3 冷 却 水 循 环 使 用 ， 耗 水 量 少n 4 操 作 方 便 ， 运 行 可 靠n 缺 点1 冷 却 水 流 动 阻 力 大 ， 水 泵 耗 电 多 2 对 水 质 要 求 较 高 ， 清 洗 不 方 便3 清 洗 水 垢 不 方 便 ， 且 需 要 停 止 运 行 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condenser立 式 壳 管 冷 凝 器管 外 ： 制 冷 剂管 内 ： 冷 却 水 n 优 点1 占 地 面 积 小 ， 可 露 天 安 装2 对 水 质 要 求 较 低3 冷 却 水 所 需 压 头 低 ， 水 泵 耗 电 少4 清 洗 水 垢 比 较 方 便 ， 可 不 必 停 止 冷 凝 器 地 工 作5 冷 却 能 力 大 ， 适 用 于 大 、 中 型 氨 制 冷 系 统n 缺 点1 冷 却 水 用 量 大 ， 耗 水 量 多2 进 出 水 温 差 比 卧 式 小 （ 冷 却 水 温 升 为 23 ） ， 传 热 效 率 较 低3 操 作 维 护 不 及 卧 式 方 便4 安 装 在 室 外 时 ， 水 花 飞 溅 对 周 围 的 环 境 有 影 响 第 一 节1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condenser立 式 壳 管 冷 凝 器 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condenser套 管 式 冷 凝 器 外 套 管 为 ： 无 缝 钢 管外 套 管 ： 制 冷 剂内 套 管 ： 冷 却 水 n 特 点 多 用 于 冷 量 小 于 25kW的 氟 利 昂 制 冷 机 组 传 热 效 果 好 结 构 简 单 ， 易 加 工 可 套 在 全 封 闭 压 缩 机 上 ， 结 构 紧 凑 冷 却 水 流 动 阻 力 大 金 属 耗 量 大 第 一 节1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condenser套 管 式 冷 凝 器 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condenser焊 接 板 式 冷 凝 器 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condenser焊 接 板 式 冷 凝 器n 特 点 体 积 小 、 重 量 轻 、 传 热 效 率 高 、 可 靠 性 好 、加 工 过 程 简 单 内 容 积 小 、 难 以 清 洗 、 内 部 渗 漏 不 易 修 复 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condensern 水 冷 式 冷 凝 器 的 传 热 温 差 1.2 风 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser 1.2 风 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser 自 然 对 流 式 自 然 对 流 空 气 冷 却 式 冷 凝 器 a 平 板 式 b 百 叶 窗 式 c 钢 丝 式 第 一 节1.2 风 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser 1.2 风 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser强 迫 对 流 式 强 迫 对 流 式 强 迫 对 流 空 冷 式 冷 凝 器1 肋 管 束 2 贮 液 筒 3 气 态 制 冷 剂 入 口 第 一 节1.2 风 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser n 特 点 （ 与 水 冷 式 的 比 较 ）1 适 用 于 中 、 小 型 氟 利 昂 制 冷 机 组 、 缺 水 环 境 和 汽 车 空 调2 传 热 系 数 低 ， 传 热 温 差 大3 气 温 高 时 冷 凝 压 力 高4 不 需 要 配 冷 却 水 系 统 （ 氨 制 冷 系 统 一 般 不 采 用 空 冷 式 ）5 露 天 布 置 ， 不 需 要 机 房6 翅 片 清 洗 不 便 第 一 节1.2 风 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser n风 冷 式 冷 凝 器 的 传 热 温 差 第 一 节1.2 风 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser 1.3 蒸 发 式 冷 凝 器 1.3 蒸 发 式 冷 凝 器 第 一 节1.3 蒸 发 式 冷 凝 器小 型 机 组 的室 外 机 吸 入 式 第 一 节1.3 蒸 发 式 冷 凝 器 压 送 式 第 一 节1.3 蒸 发 式 冷 凝 器 n 特 点 （ 兼 备 水 冷 式 和 风 冷 式 的 优 点 ） 适 用 于 中 、 小 型 氨 和 府 两 制 冷 机 组 传 热 系 数 比 较 高 ， 冷 凝 温 度 低 耗 水 量 少 ， 露 天 布 置 ， 不 需 要 机 房 造 价 高 清 洗 、 维 修 均 较 麻 烦 第 一 节1.3 蒸 发 式 冷 凝 器 n蒸 发 式 冷 凝 器 的 传 热 温 差 第 一 节1.3 蒸 发 式 冷 凝 器 n不 同 冷 凝 器 的 传 热 性 能 比 较 第 二 节2 冷 凝 器 中 的 传 热 过 程 2 冷 凝 器 中 的 传 热 过 程n 影 响 冷 凝 器 传 热 性 能 的 因 素机 理l制 冷 剂 侧凝 结 换 热l冷 却 剂 侧风 冷 /水 冷 式 ： 对 流 换 热蒸 发 冷 凝 式 ： 蒸 发 换 热 2 冷 凝 器 中 的 传 热 过 程n 影 响 冷 凝 器 传 热 性 能 的 因 素冷 却 剂 侧 冷 却 介 质 流 速流 速 高 ： 换 热 增 强 ， 减 少 积 垢流 速 低 ： 流 动 阻 力 小 ， 泵 /风 扇 能 耗 小最 佳 流 速 ：水 ： 0.81.2m/s（ 氨 ） ， 2.5m/s（ 氟 利 昂 ）空 气 ： 24m/s冷 却 介 质 传 热 面 积 垢水 冷 式 ： 水 垢 、 锈 蚀 风 冷 式 ： 灰 尘 、 锈 蚀 2 冷 凝 器 中 的 传 热 过 程n 影 响 冷 凝 器 传 热 性 能 的 因 素制 冷 剂 侧 流 态 ： 过 热 蒸 汽 饱 和 蒸 汽 两 相 液 态 过 冷 液凝 结 形 式冷 凝 壁 面 的 表 面 状 态壁 面 粗 糙 会 使 液 膜 积 聚 变 厚 ， 热 阻 增 大传 热 面 油 膜 的 影 响氨 冷 凝 器 会 沉 积 润 滑 油 膜不 凝 器 体 的 影 响 制 冷 剂 蒸 汽 中 含 有 空 气 等 不 凝 性 气 体 时 ， 聚 集 的气 膜 会 降 低 传 热 系 数 膜 状 凝 结 ： 换 热 系 数 小珠 状 凝 结 ： 换 热 系 数 大立 式 冷 凝 器 下 部 液 膜 增 厚 ，传 热 系 数 降 低 2 冷 凝 器 中 的 传 热 过 程n 影 响 冷 凝 器 传 热 性 能 的 因 素冷 凝 器 热 阻 的 大 致 分 配R总 =R介 质 +R管 壁 +R制 冷 剂 +R污 垢R总 ： 卧 0.0008， 立 0.0013， 套 管 0.0009， 风 冷 0.036， 蒸 发0.0014冷 却 介 质 侧水 冷 式 冷 凝 器 R 污 垢 =0.00018 0.0005风 冷 式 冷 凝 器 R污 垢 =0.0001 0.0003制 冷 剂 侧氨 冷 凝 器 R污 垢 =0.00035 0.0006 n冷 凝 器 设 计 的 要 点 第 三 节3 冷 凝 器 的 设 计 计 算首 先 根 据 当 地 条 件 确 定 采 用 冷 凝 器 的 类 型总 换 热 面 积 应 满 足 最 大 负 荷 要 求 并 有 裕 量冷 凝 器 台 数 一 般 应 与 压 缩 机 对 应技 术 经 济 比 较大 中 型 系 统 蒸 发 式 冷 凝 器 与 水 冷 冷 凝器 +冷 却 水 塔 基 本 相 等 ， 但 运 行 费 低维 护 费 蒸 发 式 冷 凝 器 最 高冷 凝 器 的 排 热 量 有 多 少压 缩 机 散 热 量 是 多 少 3 冷 凝 器 的 设 计 计 算n 水 冷 冷 凝 器 主 要 设 计 内 容1 设 计 条 件 压 缩 机 、 制 冷 剂 、 工 况 、 额 定 负 荷 （ 可 变 ）2 主 要 参 数 选 择 冷 凝 器 结 构 型 式 冷 却 水 的 流 速 冷 却 水 进 出 口 温 度 及 其 与 冷 凝 温 度 之 差 冷 却 水 的 温 升 选 择 污 垢 热 阻 的 选 取3 冷 却 水 的 流 动 阻 力 卧 式 冷 凝 器 ：冷 却 水 温 升 48 （ 23 ）立 式 壳 管 式 冷 凝 器 ：冷 却 水 温 升 24冷 却 水 出 水 温 度 与冷 凝 温 度 之 差 ：23 3 冷 凝 器 的 设 计 计 算空 气 冷 却 式 冷 凝 器 主 要 设 计 内 容1 设 计 条 件 压 缩 机 、 制 冷 剂 、 工 况 、 额 定 负 荷 （ 可 变 ）2 主 要 参 数 选 择 冷 凝 器 结 构 型 式 空 气 进 出 口 温 升 选 择 冷 凝 温 度 的 选 择 管 排 数 的 选 择 迎 面 风 速 的 选 择3 空 气 的 流 动 阻 力 4 风 机 需 用 功 率 空 气 入 口 温 度 与冷 凝 温 度 之 差 ：1015通 常 小 于8 3 冷 凝 器 的 设 计 计 算n 假 设 、 迭 代 求 解 假 设 热 流 密 度 值 确 定 结 构 后 假 设 一 热 流 密 度 值 ， 进 而 得 出 传 热 系 数 值 ， 从 而 又 可 求 得 新 的 热 流 密 度 值 。 将 所 求 得 的 热 流 密 度 与 假 设 值 相 比 较 ， 若 在 误 差 范 围 内 则 继 续 求 出 传 热 面 积 ， 否 则 ， 重 新 假 设 重 复 以 上 步 骤 计 算 n 分 类 第 四 节4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理按 制 冷 剂 的 供 液 方 式 划 分 满 液 式循环式 非满液式淋激式 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 满 液 式 蒸 发 器卧 式 壳 管 式水 箱 式 第 四 节 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 满 液 式 蒸 发 器卧 式 壳 管 式水 箱 式 第 四 节优 点 结 构 简 单 检 修 方 便 。 管 子 内 侧 易 于清 洗 去 垢缺 点 制 冷 剂 充 注 量 多 由 于 液 柱 静 压 力 的 影 响 ， 使 蒸 发 器 下 部 制 冷 剂 的 蒸 发 温度 升 高 当 使 用 淡 水 或 使 用 的 盐 水 浓 度 过 低 ， 热 负 荷 突 降 时 ， 载冷 剂 有 可 能 在 管 内 冻 结 而 造 成 管 子 冻 裂 易 积 油 。 对 于 氟 利 昂 用 蒸 发 器 ， 易 溶 于 液 体 制 冷 剂 中 的油 很 难 随 蒸 气 一 起 从 上 部 排 出 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 满 液 式 蒸 发 器卧 式 壳 管 式水 箱 式 第 四 节立 管 式 水 箱 管 内 ： 制 冷 剂 管 外 ： 冷 冻 水 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 满 液 式 蒸 发 器卧 式 壳 管 式水 箱 式 第 四 节盘 管 式 水 箱 管 内 ： 制 冷 剂 管 外 ： 冷 冻 水 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 满 液 式 蒸 发 器卧 式 壳 管 式水 箱 式 第 四 节特 点 ：占 地 面 积 大 ， 结 构 不 紧 凑 ， 用 于非 整 体 机 组 系 统直 立 管 和 螺 旋 管 式 适 用 于 氨 制 冷系 统 ， 盘 管 式 适 用 于 氟 利 昂 系 统有 蓄 冷 能 力只 能 使 用 非 挥 发 性 载 冷 剂易 积 油 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 非 满 液 式 蒸 发 器干 式 壳 管 式 蒸 发 器直 接 蒸 发 式 空 气 冷 却 器 第 四 节管 内 ： 制 冷 剂管 外 ： 载 冷 剂 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 非 满 液 式 蒸 发 器干 式 壳 管 式 蒸 发 器直 接 蒸 发 式 空 气 冷 却 器 第 四 节直 管 式管 内 ： 制 冷 剂管 外 ： 载 冷 剂 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 非 满 液 式 蒸 发 器干 式 壳 管 式 蒸 发 器直 接 蒸 发 式 空 气 冷 却 器 第 四 节U形 管管 内 ： 制 冷 剂管 外 ： 载 冷 剂 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 非 满 液 式 蒸 发 器干 式 壳 管 式 蒸 发 器直 接 蒸 发 式 空 气 冷 却 器 第 四 节优 点 1 制 冷 剂 充 注 量 少 ， 可 不 设 置 高 压 贮 液 桶 2 制 冷 剂 的 流 速 高 ， 蒸 发 器 内 不 易 积 油 3 载 冷 剂 的 流 速 较 高 ， 不 易 冻 结 4 蒸 发 管 簇 多 采 用 肋 片 管 ， 且 壳 体 内 设有 折 流 板 ， 故 传 热 系 数 较 大 缺 点 1 折 流 板 的 装 配 工艺 较 复 杂 ， 检 修 较困 难 2 折 流 板 与 壳 体 及管 簇 之 间 容 易 泄 漏 3 管 子 外 侧 清 洗 去垢 较 困 难 ， 一 般 只能 采 用 化 学 清 洗 法 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 非 满 液 式 蒸 发 器干 式 壳 管 式 蒸 发 器直 接 蒸 发 式 空 气 冷 却 器 第 四 节 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 非 满 液 式 蒸 发 器干 式 壳 管 式 蒸 发 器直 接 蒸 发 式 空 气 冷 却 器 第 四 节典 型 分 液 器 示 意 图 a 离 心 式 b、 c 碰 撞 式 d、 e 降 压 式 4 蒸 发 器 的 种 类 和 工 作 原 理n 非 满 液 式 蒸 发 器干 式 壳 管 式 蒸 发 器直 接 蒸 发 式 空 气 冷 却 器 第 四 节特 点 ：适 用 于 冷 库 和 空 调 设 备家 用 空 调 器组 合 式 空 调 机 组不 需 要 载 冷 剂 ， 冷 损 失 少结 构 紧 凑 控 制 方 便 5 蒸 发 器 内 的 传 热 过 程n 影 响 蒸 发 器 传 热 性 能 的 因 素 第 五 节机 理l制 冷 剂 侧蒸 发 换 热l冷 却 介 质 侧载 冷 剂 ： 水 等 载 冷 剂 对 流 换 热直 接 蒸 发 式 ： 空 气 自 然 或 强 迫 对 流 6 蒸 发 器 的 设 计 计 算n 冷 却 液 体 型 干 式 壳 管 式 蒸 发 器 主 要 设 计 内 容1 给 定 设 计 条 件 压 缩 机 、 制 冷 剂 、 工 况 、 额 定 负 荷2 主 要 参 数 选 择 制 冷 剂 质 量 流 速 的 选 择 制 冷 剂 与 载 冷 剂 相 对 流 向 的 选 择 制 冷 剂 侧 的 流 程 数 选 择 载 冷 剂 温 降 选 择 载 冷 剂 折 流 板 型 式 及 数 量 的 选 择 载 冷 剂 侧 污 垢 热 阻 传 热 管 型 式3 液 体 流 动 阻 力4 管 内 换 热 系 数 的 确 定 冷 水 或 盐 水 蒸 发 器 的 出 口温 度 是 根 据 空 调 或 工 艺 要求 提 出 的 。 一 般 ， 蒸 发 温度 比 冷 水 出 口 温 度 低24 ， 冷 水 进 出 口 温 差： 46 第 六 节 6 蒸 发 器 的 设 计 计 算n 冷 却 空 气 型 干 式 蒸 发 器 主 要 设 计 内 容1 给 定 设 计 条 件 压 缩 机 、 制 冷 剂 、 工 况 、 额 定 负 荷2 主 要 参 数 选 择 （ 空 气 流 量 、 空 气 进 出 口 参 数 ）结 构 参 数 （ 肋 片 参 数 、 管 参 数 等 ）管 束 排 列 方 式管 片 材 料 选 择空 气 流 速 选 择传 热 管 型 式3 传 热 系 数 的 计 算4 湿 工 况 下 析 湿 系 数5 流 动 阻 力 冷 间 温 度 与 制冷 剂 蒸 发 温 度之 差 ： 715 第 六 节 空 冷 冷 凝 器 的 设 计 计 算 举 例n试 设 计 制 冷 剂 为 R22的 2FM5全 封 闭 压 缩 机 配 用 的空 气 冷 却 式 冷 凝 器 。要 求 冷 凝 液 有 5 过 冷 ， 已 知 压 缩 机 在 蒸 发 温 度为 5 ， 冷 凝 温 度 为 50 时 排 气 温 度 为 85 ，压 缩 机 的 实 际 排 气 量 为 Gr=180kg/h， 空 气 进 风 温度 t2 为 35。