《蒸發(fā)器與冷凝器》PPT課件

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1、制 冷 裝 置 的 換 熱 設 備空 氣 調(diào) 節(jié) 用 制 冷 技 術 制冷裝置的換熱設備n 原 理冷 凝 器 蒸 發(fā) 器膨脹閥 壓縮機氣液分離器 n 制 冷 劑n 壓 縮 機 核 心裝 置工 質(zhì)換 熱設 備n 冷 凝 器n 蒸 發(fā) 器 制冷裝置的換熱設備n 制 冷 裝 置 中 的 換 熱 設 備 區(qū) 別 于 其 他 熱 力 裝 置 中的 換 熱 設 備 的 特 點 ： 壓 力 、 溫 度 變 化 范 圍 比 較 窄 介 質(zhì) 之 間 的 傳 熱 溫 差 較 小 要 與 制 冷 壓 縮 機 匹 配 制冷裝置的換熱設備n 換 熱 設 備 的 選 用與 其 用 途 、 傳 熱 介 質(zhì) 的 類 型 、

2、流 動 方 式 和 傳 熱 特性 有 關 l 冷 凝 器l 蒸 發(fā) 器l 再 冷 卻 器l 回 熱 器l 中 間 冷 卻 器l 冷 凝 -蒸 發(fā) 器 制冷裝置的換熱設備n主要內(nèi)容u冷 凝 器 的 種 類 、 基 本 構 造 和 工 作 原 理u蒸 發(fā) 器 的 種 類 、 基 本 構 造 和 工 作 原 理u冷 凝 器 與 蒸 發(fā) 器 中 的 傳 熱 過 程 及 分 析u冷 凝 器 與 蒸 發(fā) 器 的 設 計 計 算u其 他 換 熱 器 介 紹 1 冷 凝 器 的 種 類 和 工 作 原 理l水 冷 式 冷 凝 器l空 冷 式 冷 凝 器l蒸 發(fā) 式 冷 凝 器l淋 水 式 冷 凝 器 第 一

3、節(jié)分類 根 據(jù) 冷 卻 劑 種 類 不 同 立 式 殼 管 式臥 式 殼 管 式套 管 式焊 接 板 式吸 入 式壓 送 式 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condensersl冷 卻 水 來 源冷 卻 塔 應 用 最 廣 泛深 水 井海 水 或 河 水l特 點冷 凝 溫 度 低相 同 換 熱 面 積 排 熱 量 大多 用 于 大 中 型 制 冷 機 組要 求 有 冷 卻 水 源 第 一 節(jié) 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condensers 第 一 節(jié) 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 第 一 節(jié)臥 式 殼 管 式 冷 凝 器 1.1 水

4、 冷 式 冷 凝 器 第 一 節(jié)臥 式 殼 管 式 冷 凝 器 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 第 一 節(jié)臥 式 殼 管 式 冷 凝 器n 優(yōu) 點n 1 結(jié) 構 緊 湊 ， 空 間 高 度 低 ， 有 利 于 機 組 化n 2 進 出 水 溫 差 一 般 為 4 6 ， 傳 熱 效 果較 好n 3 冷 卻 水 循 環(huán) 使 用 ， 耗 水 量 少n 4 操 作 方 便 ， 運 行 可 靠n 缺 點1 冷 卻 水 流 動 阻 力 大 ， 水 泵 耗 電 多 2 對 水 質(zhì) 要 求 較 高 ， 清 洗 不 方 便3 清 洗 水 垢 不 方 便 ， 且 需 要 停 止 運 行 1.1 水 冷 式 冷

5、凝 器 Water-cooled Condenser立 式 殼 管 冷 凝 器管 外 ： 制 冷 劑管 內(nèi) ： 冷 卻 水 n 優(yōu) 點1 占 地 面 積 小 ， 可 露 天 安 裝2 對 水 質(zhì) 要 求 較 低3 冷 卻 水 所 需 壓 頭 低 ， 水 泵 耗 電 少4 清 洗 水 垢 比 較 方 便 ， 可 不 必 停 止 冷 凝 器 地 工 作5 冷 卻 能 力 大 ， 適 用 于 大 、 中 型 氨 制 冷 系 統(tǒng)n 缺 點1 冷 卻 水 用 量 大 ， 耗 水 量 多2 進 出 水 溫 差 比 臥 式 小 （ 冷 卻 水 溫 升 為 23 ） ， 傳 熱 效 率 較 低3 操 作 維

6、護 不 及 臥 式 方 便4 安 裝 在 室 外 時 ， 水 花 飛 濺 對 周 圍 的 環(huán) 境 有 影 響 第 一 節(jié)1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condenser立 式 殼 管 冷 凝 器 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-cooled Condenser套 管 式 冷 凝 器 外 套 管 為 ： 無 縫 鋼 管外 套 管 ： 制 冷 劑內(nèi) 套 管 ： 冷 卻 水 n 特 點 多 用 于 冷 量 小 于 25kW的 氟 利 昂 制 冷 機 組 傳 熱 效 果 好 結(jié) 構 簡 單 ， 易 加 工 可 套 在 全 封 閉 壓 縮 機 上 ， 結(jié) 構 緊

7、湊 冷 卻 水 流 動 阻 力 大 金 屬 耗 量 大 第 一 節(jié)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 點 體 積 小 、 重 量 輕 、 傳 熱 效 率 高 、 可 靠 性 好 、加 工 過 程 簡 單 內(nèi) 容 積 小 、 難 以 清 洗 、 內(nèi) 部 滲 漏 不 易 修 復 1.1 水 冷 式 冷 凝 器 Water-c

8、ooled Condensern 水 冷 式 冷 凝 器 的 傳 熱 溫 差 1.2 風 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser 1.2 風 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser 自 然 對 流 式 自 然 對 流 空 氣 冷 卻 式 冷 凝 器 a 平 板 式 b 百 葉 窗 式 c 鋼 絲 式 第 一 節(jié)1.2 風 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser 1.2 風 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser強 迫 對 流 式 強 迫 對 流 式 強 迫 對 流 空 冷 式 冷 凝 器1 肋 管 束 2

9、貯 液 筒 3 氣 態(tài) 制 冷 劑 入 口 第 一 節(jié)1.2 風 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser n 特 點 （ 與 水 冷 式 的 比 較 ）1 適 用 于 中 、 小 型 氟 利 昂 制 冷 機 組 、 缺 水 環(huán) 境 和 汽 車 空 調(diào)2 傳 熱 系 數(shù) 低 ， 傳 熱 溫 差 大3 氣 溫 高 時 冷 凝 壓 力 高4 不 需 要 配 冷 卻 水 系 統(tǒng) （ 氨 制 冷 系 統(tǒng) 一 般 不 采 用 空 冷 式 ）5 露 天 布 置 ， 不 需 要 機 房6 翅 片 清 洗 不 便 第 一 節(jié)1.2 風 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Conden

10、ser n風 冷 式 冷 凝 器 的 傳 熱 溫 差 第 一 節(jié)1.2 風 冷 式 冷 凝 器 Air-cooled Condenser 1.3 蒸 發(fā) 式 冷 凝 器 1.3 蒸 發(fā) 式 冷 凝 器 第 一 節(jié)1.3 蒸 發(fā) 式 冷 凝 器小 型 機 組 的室 外 機 吸 入 式 第 一 節(jié)1.3 蒸 發(fā) 式 冷 凝 器 壓 送 式 第 一 節(jié)1.3 蒸 發(fā) 式 冷 凝 器 n 特 點 （ 兼 備 水 冷 式 和 風 冷 式 的 優(yōu) 點 ） 適 用 于 中 、 小 型 氨 和 府 兩 制 冷 機 組 傳 熱 系 數(shù) 比 較 高 ， 冷 凝 溫 度 低 耗 水 量 少 ， 露 天 布 置 ，

11、不 需 要 機 房 造 價 高 清 洗 、 維 修 均 較 麻 煩 第 一 節(jié)1.3 蒸 發(fā) 式 冷 凝 器 n蒸 發(fā) 式 冷 凝 器 的 傳 熱 溫 差 第 一 節(jié)1.3 蒸 發(fā) 式 冷 凝 器 n不 同 冷 凝 器 的 傳 熱 性 能 比 較 第 二 節(jié)2 冷 凝 器 中 的 傳 熱 過 程 2 冷 凝 器 中 的 傳 熱 過 程n 影 響 冷 凝 器 傳 熱 性 能 的 因 素機 理l制 冷 劑 側(cè)凝 結(jié) 換 熱l冷 卻 劑 側(cè)風 冷 /水 冷 式 ： 對 流 換 熱蒸 發(fā) 冷 凝 式 ： 蒸 發(fā) 換 熱 2 冷 凝 器 中 的 傳 熱 過 程n 影 響 冷 凝 器 傳 熱 性 能 的

12、因 素冷 卻 劑 側(cè) 冷 卻 介 質(zhì) 流 速流 速 高 ： 換 熱 增 強 ， 減 少 積 垢流 速 低 ： 流 動 阻 力 小 ， 泵 /風 扇 能 耗 小最 佳 流 速 ：水 ： 0.81.2m/s（ 氨 ） ， 2.5m/s（ 氟 利 昂 ）空 氣 ： 24m/s冷 卻 介 質(zhì) 傳 熱 面 積 垢水 冷 式 ： 水 垢 、 銹 蝕 風 冷 式 ： 灰 塵 、 銹 蝕 2 冷 凝 器 中 的 傳 熱 過 程n 影 響 冷 凝 器 傳 熱 性 能 的 因 素制 冷 劑 側(cè) 流 態(tài) ： 過 熱 蒸 汽 飽 和 蒸 汽 兩 相 液 態(tài) 過 冷 液凝 結(jié) 形 式冷 凝 壁 面 的 表 面 狀 態(tài)壁

13、 面 粗 糙 會 使 液 膜 積 聚 變 厚 ， 熱 阻 增 大傳 熱 面 油 膜 的 影 響氨 冷 凝 器 會 沉 積 潤 滑 油 膜不 凝 器 體 的 影 響 制 冷 劑 蒸 汽 中 含 有 空 氣 等 不 凝 性 氣 體 時 ， 聚 集 的氣 膜 會 降 低 傳 熱 系 數(shù) 膜 狀 凝 結(jié) ： 換 熱 系 數(shù) 小珠 狀 凝 結(jié) ： 換 熱 系 數(shù) 大立 式 冷 凝 器 下 部 液 膜 增 厚 ，傳 熱 系 數(shù) 降 低 2 冷 凝 器 中 的 傳 熱 過 程n 影 響 冷 凝 器 傳 熱 性 能 的 因 素冷 凝 器 熱 阻 的 大 致 分 配R總 =R介 質(zhì) +R管 壁 +R制 冷 劑

14、+R污 垢R總 ： 臥 0.0008， 立 0.0013， 套 管 0.0009， 風 冷 0.036， 蒸 發(fā)0.0014冷 卻 介 質(zhì) 側(cè)水 冷 式 冷 凝 器 R 污 垢 =0.00018 0.0005風 冷 式 冷 凝 器 R污 垢 =0.0001 0.0003制 冷 劑 側(cè)氨 冷 凝 器 R污 垢 =0.00035 0.0006 n冷 凝 器 設 計 的 要 點 第 三 節(jié)3 冷 凝 器 的 設 計 計 算首 先 根 據(jù) 當 地 條 件 確 定 采 用 冷 凝 器 的 類 型總 換 熱 面 積 應 滿 足 最 大 負 荷 要 求 并 有 裕 量冷 凝 器 臺 數(shù) 一 般 應 與 壓

15、縮 機 對 應技 術 經(jīng) 濟 比 較大 中 型 系 統(tǒng) 蒸 發(fā) 式 冷 凝 器 與 水 冷 冷 凝器 +冷 卻 水 塔 基 本 相 等 ， 但 運 行 費 低維 護 費 蒸 發(fā) 式 冷 凝 器 最 高冷 凝 器 的 排 熱 量 有 多 少壓 縮 機 散 熱 量 是 多 少 3 冷 凝 器 的 設 計 計 算n 水 冷 冷 凝 器 主 要 設 計 內(nèi) 容1 設 計 條 件 壓 縮 機 、 制 冷 劑 、 工 況 、 額 定 負 荷 （ 可 變 ）2 主 要 參 數(shù) 選 擇 冷 凝 器 結(jié) 構 型 式 冷 卻 水 的 流 速 冷 卻 水 進 出 口 溫 度 及 其 與 冷 凝 溫 度 之 差 冷

16、卻 水 的 溫 升 選 擇 污 垢 熱 阻 的 選 取3 冷 卻 水 的 流 動 阻 力 臥 式 冷 凝 器 ：冷 卻 水 溫 升 48 （ 23 ）立 式 殼 管 式 冷 凝 器 ：冷 卻 水 溫 升 24冷 卻 水 出 水 溫 度 與冷 凝 溫 度 之 差 ：23 3 冷 凝 器 的 設 計 計 算空 氣 冷 卻 式 冷 凝 器 主 要 設 計 內(nèi) 容1 設 計 條 件 壓 縮 機 、 制 冷 劑 、 工 況 、 額 定 負 荷 （ 可 變 ）2 主 要 參 數(shù) 選 擇 冷 凝 器 結(jié) 構 型 式 空 氣 進 出 口 溫 升 選 擇 冷 凝 溫 度 的 選 擇 管 排 數(shù) 的 選 擇 迎

17、面 風 速 的 選 擇3 空 氣 的 流 動 阻 力 4 風 機 需 用 功 率 空 氣 入 口 溫 度 與冷 凝 溫 度 之 差 ：1015通 常 小 于8 3 冷 凝 器 的 設 計 計 算n 假 設 、 迭 代 求 解 假 設 熱 流 密 度 值 確 定 結(jié) 構 后 假 設 一 熱 流 密 度 值 ， 進 而 得 出 傳 熱 系 數(shù) 值 ， 從 而 又 可 求 得 新 的 熱 流 密 度 值 。 將 所 求 得 的 熱 流 密 度 與 假 設 值 相 比 較 ， 若 在 誤 差 范 圍 內(nèi) 則 繼 續(xù) 求 出 傳 熱 面 積 ， 否 則 ， 重 新 假 設 重 復 以 上 步 驟 計 算

18、 n 分 類 第 四 節(jié)4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理按 制 冷 劑 的 供 液 方 式 劃 分 滿 液 式循環(huán)式 非滿液式淋激式 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 滿 液 式 蒸 發(fā) 器臥 式 殼 管 式水 箱 式 第 四 節(jié) 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 滿 液 式 蒸 發(fā) 器臥 式 殼 管 式水 箱 式 第 四 節(jié)優(yōu) 點 結(jié) 構 簡 單 檢 修 方 便 。 管 子 內(nèi) 側(cè) 易 于清 洗 去 垢缺 點 制 冷 劑 充 注 量 多 由 于 液 柱 靜 壓 力 的 影 響 ， 使 蒸 發(fā) 器 下 部 制 冷 劑 的 蒸 發(fā) 溫度 升 高 當

19、使 用 淡 水 或 使 用 的 鹽 水 濃 度 過 低 ， 熱 負 荷 突 降 時 ， 載冷 劑 有 可 能 在 管 內(nèi) 凍 結(jié) 而 造 成 管 子 凍 裂 易 積 油 。 對 于 氟 利 昂 用 蒸 發(fā) 器 ， 易 溶 于 液 體 制 冷 劑 中 的油 很 難 隨 蒸 氣 一 起 從 上 部 排 出 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 滿 液 式 蒸 發(fā) 器臥 式 殼 管 式水 箱 式 第 四 節(jié)立 管 式 水 箱 管 內(nèi) ： 制 冷 劑 管 外 ： 冷 凍 水 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 滿 液 式 蒸 發(fā) 器臥 式 殼 管 式水 箱 式 第 四 節(jié)盤

20、管 式 水 箱 管 內(nèi) ： 制 冷 劑 管 外 ： 冷 凍 水 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 滿 液 式 蒸 發(fā) 器臥 式 殼 管 式水 箱 式 第 四 節(jié)特 點 ：占 地 面 積 大 ， 結(jié) 構 不 緊 湊 ， 用 于非 整 體 機 組 系 統(tǒng)直 立 管 和 螺 旋 管 式 適 用 于 氨 制 冷系 統(tǒng) ， 盤 管 式 適 用 于 氟 利 昂 系 統(tǒng)有 蓄 冷 能 力只 能 使 用 非 揮 發(fā) 性 載 冷 劑易 積 油 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 非 滿 液 式 蒸 發(fā) 器干 式 殼 管 式 蒸 發(fā) 器直 接 蒸 發(fā) 式 空 氣 冷 卻 器 第 四

21、節(jié)管 內(nèi) ： 制 冷 劑管 外 ： 載 冷 劑 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 非 滿 液 式 蒸 發(fā) 器干 式 殼 管 式 蒸 發(fā) 器直 接 蒸 發(fā) 式 空 氣 冷 卻 器 第 四 節(jié)直 管 式管 內(nèi) ： 制 冷 劑管 外 ： 載 冷 劑 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 非 滿 液 式 蒸 發(fā) 器干 式 殼 管 式 蒸 發(fā) 器直 接 蒸 發(fā) 式 空 氣 冷 卻 器 第 四 節(jié)U形 管管 內(nèi) ： 制 冷 劑管 外 ： 載 冷 劑 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 非 滿 液 式 蒸 發(fā) 器干 式 殼 管 式 蒸 發(fā) 器直 接 蒸 發(fā) 式 空

22、氣 冷 卻 器 第 四 節(jié)優(yōu) 點 1 制 冷 劑 充 注 量 少 ， 可 不 設 置 高 壓 貯 液 桶 2 制 冷 劑 的 流 速 高 ， 蒸 發(fā) 器 內(nèi) 不 易 積 油 3 載 冷 劑 的 流 速 較 高 ， 不 易 凍 結(jié) 4 蒸 發(fā) 管 簇 多 采 用 肋 片 管 ， 且 殼 體 內(nèi) 設有 折 流 板 ， 故 傳 熱 系 數(shù) 較 大 缺 點 1 折 流 板 的 裝 配 工藝 較 復 雜 ， 檢 修 較困 難 2 折 流 板 與 殼 體 及管 簇 之 間 容 易 泄 漏 3 管 子 外 側(cè) 清 洗 去垢 較 困 難 ， 一 般 只能 采 用 化 學 清 洗 法 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類

23、 和 工 作 原 理n 非 滿 液 式 蒸 發(fā) 器干 式 殼 管 式 蒸 發(fā) 器直 接 蒸 發(fā) 式 空 氣 冷 卻 器 第 四 節(jié) 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 非 滿 液 式 蒸 發(fā) 器干 式 殼 管 式 蒸 發(fā) 器直 接 蒸 發(fā) 式 空 氣 冷 卻 器 第 四 節(jié)典 型 分 液 器 示 意 圖 a 離 心 式 b、 c 碰 撞 式 d、 e 降 壓 式 4 蒸 發(fā) 器 的 種 類 和 工 作 原 理n 非 滿 液 式 蒸 發(fā) 器干 式 殼 管 式 蒸 發(fā) 器直 接 蒸 發(fā) 式 空 氣 冷 卻 器 第 四 節(jié)特 點 ：適 用 于 冷 庫 和 空 調(diào) 設 備家 用 空 調(diào)

24、器組 合 式 空 調(diào) 機 組不 需 要 載 冷 劑 ， 冷 損 失 少結(jié) 構 緊 湊 控 制 方 便 5 蒸 發(fā) 器 內(nèi) 的 傳 熱 過 程n 影 響 蒸 發(fā) 器 傳 熱 性 能 的 因 素 第 五 節(jié)機 理l制 冷 劑 側(cè)蒸 發(fā) 換 熱l冷 卻 介 質(zhì) 側(cè)載 冷 劑 ： 水 等 載 冷 劑 對 流 換 熱直 接 蒸 發(fā) 式 ： 空 氣 自 然 或 強 迫 對 流 6 蒸 發(fā) 器 的 設 計 計 算n 冷 卻 液 體 型 干 式 殼 管 式 蒸 發(fā) 器 主 要 設 計 內(nèi) 容1 給 定 設 計 條 件 壓 縮 機 、 制 冷 劑 、 工 況 、 額 定 負 荷2 主 要 參 數(shù) 選 擇 制 冷

25、 劑 質(zhì) 量 流 速 的 選 擇 制 冷 劑 與 載 冷 劑 相 對 流 向 的 選 擇 制 冷 劑 側(cè) 的 流 程 數(shù) 選 擇 載 冷 劑 溫 降 選 擇 載 冷 劑 折 流 板 型 式 及 數(shù) 量 的 選 擇 載 冷 劑 側(cè) 污 垢 熱 阻 傳 熱 管 型 式3 液 體 流 動 阻 力4 管 內(nèi) 換 熱 系 數(shù) 的 確 定 冷 水 或 鹽 水 蒸 發(fā) 器 的 出 口溫 度 是 根 據(jù) 空 調(diào) 或 工 藝 要求 提 出 的 。 一 般 ， 蒸 發(fā) 溫度 比 冷 水 出 口 溫 度 低24 ， 冷 水 進 出 口 溫 差： 46 第 六 節(jié) 6 蒸 發(fā) 器 的 設 計 計 算n 冷 卻 空 氣

26、 型 干 式 蒸 發(fā) 器 主 要 設 計 內(nèi) 容1 給 定 設 計 條 件 壓 縮 機 、 制 冷 劑 、 工 況 、 額 定 負 荷2 主 要 參 數(shù) 選 擇 （ 空 氣 流 量 、 空 氣 進 出 口 參 數(shù) ）結(jié) 構 參 數(shù) （ 肋 片 參 數(shù) 、 管 參 數(shù) 等 ）管 束 排 列 方 式管 片 材 料 選 擇空 氣 流 速 選 擇傳 熱 管 型 式3 傳 熱 系 數(shù) 的 計 算4 濕 工 況 下 析 濕 系 數(shù)5 流 動 阻 力 冷 間 溫 度 與 制冷 劑 蒸 發(fā) 溫 度之 差 ： 715 第 六 節(jié) 空 冷 冷 凝 器 的 設 計 計 算 舉 例n試 設 計 制 冷 劑 為 R22的 2FM5全 封 閉 壓 縮 機 配 用 的空 氣 冷 卻 式 冷 凝 器 。要 求 冷 凝 液 有 5 過 冷 ， 已 知 壓 縮 機 在 蒸 發(fā) 溫 度為 5 ， 冷 凝 溫 度 為 50 時 排 氣 溫 度 為 85 ，壓 縮 機 的 實 際 排 氣 量 為 Gr=180kg/h， 空 氣 進 風 溫度 t2 為 35。