第九章冷凝器与蒸发器
冷凝器和蒸发器PPT课件
海水进 出端盖
高压高温冷剂气体进 壳体
海水出 海水进
冷却水管
管板 高压常温冷剂过冷液体出
连通端盖
.
3
船舶辅机第9章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
双流程进出口端盖—— 隔板 隔离进、出腔
.ห้องสมุดไป่ตู้
4
船舶辅机第9章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
QK
管壁
对流
导热
换热
管外壁
管内壁
冷却水
QK
QK
任何一个环节换热不良都影响整个传热的进行
管内壁和管外壁的对流换热是薄弱环节
冷却不良→冷凝压力、温度升高→压缩机排压升高
冷剂气体不能及时 冷凝成液体
.
14
船舶辅机第9章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
冷凝器工作性能的影响因素
(1)冷凝器的状态
(2)冷却水温
脏污、有空气(K)
水量不足(Gw)
QK
管子被浸没多(A) tk(pk)
换热面积过小(A)
tw1升高
(3)吸入压力 p0(t0)升高
p0(t0)降低
Qk
tk(pk) tk(pk)
.
15
船舶辅机第11章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
w =2~4ºC
平均水温
tk -tw2 =3~5ºC
冷凝温度 冷却水管外表总面积
tk-tw1 =5~9ºC
冷凝器传热系数
.
13
船舶辅机第9章 船舶制冷装置 [Marine Refrigeration Plant]
冷凝器蒸发器设计计算
冷凝器蒸发器设计计算冷凝器和蒸发器是制冷循环中非常重要的组件，它们分别被用于制冷循环的冷凝和蒸发过程。
在设计冷凝器和蒸发器时，我们需要考虑如下因素：制冷剂的特性、制冷负载、传热和传质等。
首先，我们需要了解制冷剂的特性。
制冷剂的性质包括其工作压力范围、蒸发压力、饱和温度和流态等。
对于不同的制冷剂，其特性将直接影响到冷凝器和蒸发器的设计和计算。
其次，制冷负载是设计冷凝器和蒸发器的另一个重要因素。
制冷负载是指被冷却或加热的介质需要的冷量或热量。
制冷负载的大小将决定冷凝器和蒸发器的尺寸和性能需求。
接下来，传热是设计冷凝器和蒸发器的关键环节之一、传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
对于冷凝器来说，传热是指热量从制冷剂气态状态转变为液态状态的过程。
而对于蒸发器来说，传热是指热量从被冷却的介质转移到制冷剂的过程。
传热的计算中，我们需要考虑到传热系数、表面积和温度差等因素。
传质也是设计冷凝器和蒸发器的一个重要因素。
传质是指物质从一个位置移到另一个位置的过程。
对于冷凝器来说，传质是指从制冷剂的气态变为液态的过程。
对于蒸发器来说，传质是指从制冷剂的液态变为气态的过程。
在传质计算中，我们需要考虑到传质系数、表面积和浓度差等因素。
综上所述，设计冷凝器和蒸发器需要考虑到制冷剂的特性、制冷负载、传热和传质等因素。
在进行设计和计算之前，我们需要详细了解冷凝器和蒸发器的工作原理和特性。
同时，我们还要根据具体的制冷需求和工作条件来选择合适的制冷剂、调整尺寸和优化设计，以确保冷凝器和蒸发器的性能和效率。
蒸发器与冷凝器PPT课件
第三节
38
3 冷凝器的设计计算
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
冷却水出水温度与 冷凝温度之差：
优点
➢ 3 管子外侧清洗去
➢ 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
垢较困难，一般只 能采用化学清洗法
➢ 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
51
第四节
4 蒸发器的种类和工作原理
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
3
制冷装置的换热设备
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
冷凝器 蒸发器 再冷却器 回热器 中间冷却器 冷凝-蒸发器
4
制冷装置的换热设备
主要内容
冷凝器的种类、基本构造和工作原理 蒸发器的种类、基本构造和工作原理 冷凝器与蒸发器中的传热过程及分析 冷凝器与蒸发器的设计计算 其他换热器介绍
2 主要参数选择
冷水或盐水蒸发器的出口 温度是根据空调或工艺要
制冷剂质量流速的选择
求提出的。一般，蒸发温
制冷剂与载冷剂相对流向的选择 制冷剂侧的流程数选择
度比冷水出口温度低 2~4℃，冷水进出口温差
： 4~6℃
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
第九章冷凝器与蒸发器
第九章冷凝器与蒸发器第一节冷凝器的传热分析冷凝器的位置：制冷循环中，冷凝器在制冷压缩机后（高温高压制冷剂蒸气从压缩机出来后进入冷凝器）。
冷凝器的作用：使用不同的冷却介质，将制冷压缩机出口的高温高压制冷剂气体等压冷却成制冷剂液体。
一、影响制冷剂侧蒸气凝结放热的因素1.制冷剂蒸气的流速和流向当蒸气与凝结的液膜做同向运动时，气流能促使冷凝液膜减薄和较快地与冷却壁面脱开，使放热系数增大。
而当气流与液膜层流向相反时,放热系数的大小取决于制冷剂蒸气的流速。
考虑到制冷剂蒸气的流速和流向对传热的影响，立式壳管式冷凝器的蒸气进口一般总是设在冷凝器高度2/3处的筒体侧面，以便不使冷凝液膜太厚而影响传热。
2.传热壁面粗糙度的影响壁面光滑、清洁，液膜流动阻力小，凝结的液体能较快流出，使液膜层减薄，放热系数相应增大。
如果壁面粗糙，液膜的流动阻力增大，使液膜层增厚，放热系数也就降低，严重时放热系数下降20%～30%。
冷凝管表面应保持光滑和清洁，以保证有较大的凝结传热系数。
3.制冷剂蒸气中含油时对凝结放热的影响制冷剂蒸气中混有大量润滑油时，油将沉积在冷却壁面上形成导热系数很低的油膜，形成附加热阻，使制冷剂侧的传热系数降低。
因而，油在制冷剂中的溶解量不得超过规定范围，否则，会使传热系数降低。
在冷凝器的设计和运行中，应设置高效的油分离器，以减少制冷剂蒸气中的含油量，从而降低其对凝结放热的不良影响4.制冷剂蒸气中含有空气或其他不凝性气体的影响制冷系统中存在空气或其它不凝性气体是难以避免的。
这些气体随制冷剂蒸气进入冷凝器，附着在凝结液膜附近，使制冷剂蒸气的分压力减低，不及时排除会使制冷剂放热系数大大下降、影响制冷剂蒸气的凝结放热。
5.冷凝器结构形式的影响无论何种结构的冷凝器，都应设法使冷凝液体迅速地从冷却壁面离开。
二、影响冷却介质侧放热的因素通常采用水或空气，由于水的热容量大于空气的热容量，因此用水作冷却介质的冷凝器的传热性能要优于用空气作冷却介质的冷凝器。
蒸发器和冷凝器分类
一、冷凝器的种类及特点冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。
（一）水冷式冷凝器水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。
冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。
水冷式冷凝器按其结构形式又可分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种，常见的是壳管式冷凝器。
1、立式壳管式冷凝器立式冷凝器的主要特点是：1°由于冷却流量大流速高，故传热系数较高，一般K=600～700(kcal/m2? h?℃)。
2°垂直安装占地面积小，且可以安装在室外。
3°冷却水直通流动且流速大，故对水质要求不高，一般水源都可以作为冷却水。
4°管内水垢易清除，且不必停止制冷系统工作。
二、蒸发器分类：根据被冷却介质的种类不同，蒸发器可分为两大类：(1)冷却液体载冷剂的蒸发器。
用于冷却液体载冷剂——水、盐水或乙二醇水溶液等。
这类蒸发器常用的有卧式蒸发器、立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器等。
(2)冷却空气的蒸发器。
这类蒸发器有冷却排管和冷风机。
以下主要介绍空调系统中常用的冷却液体载冷剂的蒸发器。
一、卧式蒸发器卧式蒸发器又称为卧式壳管式蒸发器。
其与卧式壳管式冷凝器的结构基本相似。
按供液方式可分为壳管式蒸发器和干式蒸发器两种。
1、卧式壳管式蒸发器卧式壳管式蒸发器是满液式蒸发器。
即载冷剂以1～2m/s的速度在管内流动，管外的管束间大部分充满制冷剂体，二者通过管壁进行充分的热交换。
吸热蒸发的制冷剂蒸汽，经蒸发器上部的液体分离器，进入压缩机。
为了保证制冷系统正常运行，这种蒸发器中制冷剂的充满高度应适中。
液面过高可能使回气中夹带液体而造成压缩机发生液击；反之，液面过低会使得部分蒸发管露出液面而不起换热作用，从而降低蒸发器的传热能力。
因此，对于氨蒸发器其充满高度一般为筒体直径的70～80％，对于氟利昂蒸发器充满高度一般为筒体直径的55～65％。
卧式壳管式蒸发器广泛使用于闭式盐水循环系统。
1第九章蒸发器与冷凝器
换热器名称及型式 卧式冷凝器(氨) 卧式冷凝器(氟利昂)
传热温差4～6℃，单位面积冷却水用量0.5～0.9m3/(㎡· h) 传热温差,7～9℃，低肋管，肋化系数≥3.5，水速1.5～2.5m/s
表8-2 制冷装置中常用材料的导热系数λ
冷凝器与蒸发器
9.1.2 总传热系数与基本传热方程
工程上，为了简化计算，通常把以上复杂的 热传递过程用一个总传热系数来表示，当传 热面为圆管形状时，常常以外传热表面为基 准面 总传热系数的计算公式
K
1 1
0
RSO
bdo do do RSI d m d i i di
干式壳管式蒸发器的优点：
（1）充液量少，为管内容积的40%左右 （2）受制冷剂液体静压力的影响较少； （3）排油方便； （4）载冷剂结冰不会胀裂管子； （5）制冷剂液面容易控制； （6）结构紧凑。 制冷剂在换热管束内供液不易均匀， 弓形折流板制造与装配比较麻烦， 载冷剂在折流板孔和换热管间、折流板外周与筒体间容易产生 泄漏旁流，从而降低传热效果
冷凝器与蒸发器
蒸发器与冷凝器
思考题 1. 什么叫顺流？什么叫逆流？ 2. 影响总传热系数的因素有哪些？ 3. 传热基本公式中各量的物理意义是什么？ 4.影响冷凝器传热的主要影响因素有那些？ 5.说明冷凝器的作用和分类？ 6.立式壳管式冷凝器上各管接头的作用是什么？ 7.说明蒸发器的作用和如何分类？ 8.比较干式壳管式蒸发器和满液式壳管式蒸发器，各自的优点是什么？ 9.举例说明如何强化换热器的换热效率。 10 .影响蒸发器传热的主要影响因素有那些？板式换热器有什么突出的优点？ 11.举例说明制冷空调产品上强化传热采取的措施？
冷凝器和蒸发器
B.压缩历程：压缩机工作后，在蒸发器中吸收热量后变为低温低压的气态制冷剂，经压缩机吸入压缩后，将制冷剂压缩为高温高压气态制冷剂，排入冷凝器。
B.冷凝历程：高温高压的气态制冷剂进入冷凝器后，在冷凝器风机的作用下，通过冷凝器散热装置向周围环境空气中散热，同时冷凝为高温高压液态制冷剂。
（3）压缩机要小型轻量化，如许可以节省汽车空间，安装位置方便，且节省质料和燃料的消耗。
（4）要能经受很坏运行条件的考验，有高度的靠得住性和耐久性。在怠速时，汽车发动机舱内温度有时候高达80℃冷凝压力高，就要求压缩机能蒙受高温及高压和有限的过载。汽车行驶在道路上总有颠簸振动，这也要求压缩机有良好的抗震性能，并把制冷剂的泄漏减小到最低程度。
3.2汽车空调压缩机的特殊要求：
汽车运行的动态特征与多变的外界环境对汽车空调压缩机的性能和结构提出了一些特殊要求，表现在：
（1）要有良好的低速性能，要求压缩机在汽车发动机低速和空载时有较大的制冷能力和较高的效率。
（2）汽车高速行驶时输入功率低，如许不仅节省油耗，而且能降低发动机用于空调方面的功率消耗，提高汽车自身的动力性能。
②分散式是指压缩机，冷凝器和蒸发器各自独立的总成。分散安装在汽车的适当部位。
（3）按蒸发器和冷凝器的安插方式分
①内置式
②顶置式
③混合置式
④背置式
第二章 汽车空调制冷原理
2.1概述：
当前汽车空调制冷系统普遍采用蒸汽压缩式制冷方式，即利用液体气化吸收热量来实现制冷。
（1）热、湿负荷大，在同样空间容积内配置的系统容量要大的多。
（2）车室的容积不大，空调装置的重量、安装尺寸和位置等均要受到整车的限制。
停机后,蒸发器与冷凝器压力不一致的原因
停机后,蒸发器与冷凝器压力不一致的原因文章标题：探讨停机后蒸发器与冷凝器压力不一致的原因目录1. 蒸发器和冷凝器的作用2. 正常运行情况下的蒸发器和冷凝器压力3. 停机后蒸发器和冷凝器压力不一致的原因3.1 残留液体引起的蒸发器压力3.2 残留气体引起的冷凝器压力4. 解决停机后蒸发器和冷凝器压力不一致的方法5. 个人观点和理解6. 结语1. 蒸发器和冷凝器的作用蒸发器和冷凝器是制冷循环中至关重要的组件。
蒸发器负责将制冷剂从液态转化为气态吸收热量，从而实现制冷的效果；而冷凝器则负责将制冷剂从气态转化为液态释放热量。
两者在制冷系统中起着至关重要的作用。
2. 正常运行情况下的蒸发器和冷凝器压力在正常运行情况下，蒸发器和冷凝器会维持一定的压力。
这些压力是由制冷剂的状态和温度决定的，而状态和温度则受到外界条件和制冷系统本身的影响。
正常情况下，蒸发器和冷凝器的压力应该是一致的，符合制冷系统设计时的要求。
3. 停机后蒸发器和冷凝器压力不一致的原因然而，当制冷系统停机后，蒸发器和冷凝器的压力可能会出现不一致的情况。
这种情况通常由以下原因所导致：3.1 残留液体引起的蒸发器压力一部分制冷剂在蒸发器内可能会残留为液体状态，尤其是在停机后。
由于蒸发器内温度的变化或者设计缺陷，这些残留液体可能无法完全蒸发，导致蒸发器内压力升高，进而与冷凝器的压力产生差异。
3.2 残留气体引起的冷凝器压力另在冷凝器内，由于停机后的温度变化或者设计不当，残留的气体也可能无法完全冷凝液化，从而导致冷凝器压力的异常。
4. 解决停机后蒸发器和冷凝器压力不一致的方法要解决停机后蒸发器和冷凝器压力不一致的问题，首先需要设计合理的制冷系统，确保在停机后能够尽量排空残余制冷剂，避免残留气体或液体。
制冷设备的保养和维护也至关重要，确保蒸发器和冷凝器的顺利工作。
5. 个人观点和理解我认为，停机后蒸发器和冷凝器压力不一致的问题是一个常见但容易被忽视的制冷系统故障。
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4.制冷剂蒸气中含有空气或其他不 凝性气体的影响
制冷系统中存在空气或其它不凝性气体 是难以避免的。这些气体随制冷剂蒸气进入冷 凝器，附着在凝结液膜附近，使制冷剂蒸气的 分压力减低，不及时排除会使制冷剂放热系数 大大下降、影响制冷剂蒸气的凝结放热。
5.冷凝器结构形式的影响
无论何种结构的冷凝器，都应设法使冷 凝液体迅速地从冷却壁面离开。
冷凝器圆筒上还设有安全阀接口、放空 气口、压力表接口、平衡口，在端盖上还设 有放气口和放水口。
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氨用卧式壳管式冷凝器
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氟用卧式壳管式冷凝器
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特点：传热系数高，冷却水用量比立式冷
凝器少，结构紧凑，占空间高度小，便于机组化， 运行可靠。 制作难度较大，金属材料耗量较大，冷却水 水质要求高，水温要求低，清洗时要停止工作。
2014-9-23 12
2014-9-23
13
特点：传热系数高，冷却冷凝能力大， 可以安装在室外，节省机房面积，对冷却 水要求不高。 用水量大，水泵消耗功率加大，比较 笨重，搬运安装不方便，制冷剂泄露不易 发现，易于结水垢，需要经常清洗。 适用范围：水质差，水温较高而水量 充足的大、中型氨制冷系统。 制作材料：外壳用钢板；管子用无缝 钢管。
2014-9-23 6
3.制冷剂蒸气中含油时对凝结放热 的影响
制冷剂蒸气中混有大量润滑油时，油将 沉积在冷却壁面上形成导热系数很低的油膜， 形成附加热阻，使制冷剂侧的传热系数降低。 因而，油在制冷剂中的溶解量不得超过规定 范围，否则，会使传热系数降低。
在冷凝器的设计和运行中，应设 置高效的油分离器，以减少制冷剂蒸 气中的含油量，从而降低其对凝结放 热的不良影响。
冷却介质为水——利用水吸收制冷剂放出的冷 凝热量。 构造型式：壳管式、套管式、螺旋板式。 外形型式：立式、卧式。
分类： 1) 立式壳管式水冷冷凝器。 2) 卧式壳管式水冷冷凝器。 3) 套管式水冷冷凝器。
2014-9-23 11
1. 立式壳管式冷凝器
工作原理 立式冷凝器广 泛用于制冷系统中。 在其中，冷却水从 上部进入冷凝器， 在分水器的作用下 以螺旋状流过管程， 与壳程的高温、高 压氨气换热，使过 热氨气等压冷凝成 氨液。
2014-9-23
第一节
冷凝器的传热分析
传热学原理分析
冷凝器中的传热过程是制冷剂流体将 热量通过间壁式热交换器传向冷却介质 （水或空气）,再通过冷却介质传向环境。 在冷凝器中的放热液化过程中，由于制冷 过热蒸气放出热量后被冷却、冷凝成液体， 因此其放热量应包括气体冷却热、 凝结 热，这就是冷凝器热负荷。其中，凝结热 占总负荷的80%以上。
其基本传热公式： Q K F t
2014-9-23 3
冷凝器的位置及作用
位置： 制冷循环中，冷凝器在制冷压缩 机后（高温高压制冷剂蒸气从压缩机 出来后进入冷凝器）。 作用： 使用不同的冷却介质，将制冷 压缩机出口的高温高压制冷剂气体 等压冷却成制冷剂液体。
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一、影响制冷剂侧蒸气凝结放热的因素 1.制冷剂蒸气的流速和流向
201原理
冷却介质——带走热量的介质（如空气、水） 被冷却介质——制冷剂 冷却方式——水冷、空气冷却（风冷）、水 与空气联合冷却
按其冷却介质和冷却方式的不同，可 以分为水冷却式、空气冷却式和蒸发式三 种类型。
2014-9-23
10
一、水冷却式冷凝器
2014-9-23
1
第 九 章
冷凝器与蒸发器
冷凝器与蒸发器均属于热交换设备。
热交换器： 指实现两种或两种以上温度不同 的流体之间相互传热的设备。 在制冷系统中的热交换设备： 冷凝器(＊) 蒸发器(＊) 中间冷却器——氟利昂双级压缩系 统 冷凝－蒸发器——复叠式系统 过热冷却器——复叠式系统 气－气热交换设备——复叠式系统2
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2.传热壁面粗糙度的影响 壁面光滑、清洁，液膜流动阻力 小，凝结的液体能较快流出，使液膜层 减薄，放热系数相应增大。如果壁面粗 糙，液膜的流动阻力增大，使液膜层增 厚，放热系数也就降低，严重时放热系 数下降20%～30%。 因而冷凝管表面应保持光滑和 清洁，以保证有较大的凝结传热系数。
2014-9-23 8
二、影响冷却介质侧放热的因素 冷却介质
通常采用水或空气，由于水的热容量 大于空气的热容量，因此用水作冷却介质的 冷凝器的传热性能要优于用空气作冷却介质 的冷凝器。另外，用水作冷却介质时，制冷 系统的冷凝压力明显低于用空气作冷却介质 的，这有利于制冷系统的安全工作。
在冷凝器传热壁的冷却介质一侧， 流动的冷却水或空气的流速对冷却介质 一侧的放热系数有很大的影响。
当蒸气与凝结的液膜做同向运动时，气流 能促使冷凝液膜减薄和较快地与冷却壁面脱开， 使放热系数增大。而当气流与液膜层流向相反 时,放热系数的大小取决于制冷剂蒸气的流速。
考虑到制冷剂蒸气的流速和流向对传热 的影响，立式壳管式冷凝器的蒸气进口一般 总是设在冷凝器高度2/3处的筒体侧面，以 便不使冷凝液膜太厚而影响传热。
氨用套管式冷凝器
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氟用套管 式冷凝器
2014-9-23
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特点：冷液体的流速较大，冷热两流体呈
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2. 卧式壳管式冷凝器
卧式冷凝器是一种壳管式换热器，来自 压缩机的高温高压氨蒸气，由冷凝器壳体的 顶部进气口进入冷凝器的壳程，在固定于管 板上的冷凝管束上放热冷凝成液体，氨液由 壳体的底部出液口流出。冷却水从端盖下法 兰口进入，受端盖内的分程隔板的导向，在 冷凝器的换热管内呈多流程来回流动。吸收 热量后从端盖上法兰排出。
适用：水质较好的地区，以及要求占地位
置小的地方。
制作材料：
氨用：管用无缝钢管，外壳采用钢板。 氟用：管用无缝钢管或紫铜管（可用外 螺纹管），外壳采用钢板。
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3.套管式冷凝器 工作原理： 冷却水在内管内 由下至上流动， 制冷剂在内管外 由上至下流动冷 凝。
2014-9-23
20