蒸发式冷凝器

蒸发式冷凝器的主要特点是耗水量少，一般水冷式冷凝器每1kg冷却水能带走4～6kJ 的热量，而蒸发式冷凝器每1kg水蒸发能带走约580kJ的热量，因而理论耗水量只有一般水冷式冷凝器的1％。由于冷却水的飞溅以及蒸发、溢水等原因，实际耗水量约为一般水冷式冷凝器的5％～10％。据设计计算，蒸发式冷凝器的水泵和风机的能耗约占制冷压缩机能耗的7%～8％。

冷凝器是制冷装置中的主要热交换设备之一，它的作用是将高温高压制冷剂蒸汽的热量传递给冷却介质并使其凝结成液体，其性能好坏直接影响到制冷装置运行。它作为制冷装置的高温换热器，与高温热源进行热量交换，在制冷模式下是将系统产生和吸收的热量(直接或间接)排放到高温环境中去；而在制热模式下是将系统产生和从低温环境吸收的热量(直接或间接)排放到用热空间。

冷凝器按其制冷介质和冷却方式，可以分为水冷式、空气冷却式和蒸发式三种类型。蒸发式冷凝器主要是利用冷却水蒸发时吸收潜热而使制冷剂蒸气凝结。制冷剂蒸气在管内凝结时放出热量通过油膜、管壁及污垢传给管外的水膜，再通过水的蒸发将热量传递给空气。蒸发时产生的水蒸气被空气带走。冷却水的用量要比水冷式少得多，空气的流量也不大。每1.1 kW的冷凝负荷需要的循环水量为60~80 l/h，补充水量为3~5 l/h，空气流量为100~200 m3/h,水泵及风机的功率为0.2~0.3 kW。因此,蒸发式冷凝器特别适用于缺水地区，在气候干燥处更为有效。

2工作原理

蒸发式冷凝器主要有换热器，水循环系统及鼓风机三部分组成，结构如图1所示。换热器是由光管或翅片管组成的蛇形管组，管组装在一个由型钢和钢板焊制的立式箱体内，上部装有喷水装置，底部为一接水盘。制冷剂蒸气从蛇形管上面进入管内，冷凝的液体则经集液管流入储液器中。接水盘内利用浮球阀来调节补充水量,使其保持一定的水位。冷却水用循环水泵压送到冷凝器的上方，经喷嘴喷淋到蛇形管组的上面，沿蛇形管组的外表面成膜层下流。水受热后一部分变成蒸汽，其余的水沿蛇行管外表面流下,并汇集于下部的水盘内，经水泵再送至喷嘴循环使用。当水流经蛇形管组时，由于水的气化吸热,使管内的制冷剂蒸气冷却和液化。

为了强化换热效果,换热器上还装有鼓风机，使室外空气自下而上的经蛇形管组，并由箱体的上方排出。空气的作用主要是将冷凝器管外气化的水蒸气带走，而当空气的温度低于水温时，它还可以起一定的冷却作用。空气自下而上的从水膜表面吹过时，除把水蒸气带走外，还夹带一部分小水滴。为了减少水的吹散损失，在箱体的上部装有挡水板，它的作用是尽量把空气中夹带的水滴分离下来。

制冷剂在冷凝器中的冷却过程，实际上分成两个阶段：由过热蒸气冷却为饱和蒸气，由饱和蒸气再凝结为饱和液体或过冷液体。因此，为了减少冷却水的消耗，还可以在蒸发式冷凝器挡水板的上部增加几排盘管，使来自制冷压缩机的过热蒸气首先在此盘管中得到冷却，使其达到接近冷凝压力下的饱和温度，然后再进入下部盘管冷凝成饱和液体。带有预冷盘管的蒸发式冷凝器的传热效果比没有预冷盘管的蒸发式冷凝器增加10 %。

4蒸发式冷凝器主要设计参数的选择

4.1冷凝温度和进风湿球温度的选择

在一定的冷凝热负荷下，制冷剂蒸气的冷凝温度和进风湿球温度关系很大，而进风湿球温度又与各地的气候条件有关。为此，按机械工业部1982年制定的蒸发式冷凝器标准，冷凝温度取35℃，进风湿球温度取27℃。

4.2关于配风量的选取

配风量是指风量与制冷量之比。配风量与进口空气湿球温度有关,进口空气湿球温度越高，要求配风量也越大，但考虑到节约能源，国内外都趋向于选用较小的配风量。1982年机械工业部制定的蒸发式冷凝器标准要求配风量小于45.3 m3/1000kJ。

4.3关于配水量的选取

配水量是指喷淋水量与制冷量之比。配水量应能保证使水全部润湿换热表面，过多的配水量只会增加水泵的功率和水的飞散损失。1982年机械工业部制定的蒸发式冷凝器标准规定最大配水量不超过0.043 m3/1000kJ。

5蒸发式冷凝器的应用

由于以往蒸发式冷凝器多应用于大型的氨制冷系统，使得蒸发式冷凝器的应用较少，加之国产蒸发式冷凝器的质量普遍不高，换热效率没有体现其应有的优势，且存在水质问题,通常运行几年后就会出现外壳腐蚀和换热管结垢等问题，影响其寿命。而目前，已有一些生产厂家在结构上对其进行了完善，使之应用于中央空调机组。在空调机组内装有一种特制材质制作的蒸发式冷凝器，用自来水或者循环水喷在蒸发式冷凝器上，使其材质变湿，当完全流经时水分蒸发，吸收空气中的热量，从而使空气达到冷却降温之效果。它具有表面冷却及蒸发冷却二次冷却的功能，又具有一定的加湿功能。

蒸发式冷凝器的工作环境在室外，且高温潮湿，易于腐蚀，因此其上箱体和下箱应保证足够的镀锌厚度。由于管子表面上的水不断蒸发易结垢，而结垢将大大降低蒸发式冷凝器的换热性能，为此，可以采取以下的措施[5]来解决蒸发式冷凝器的结垢问题：

a、采用悬臂型蒸发式冷凝器：主机在起停的过程中，由于冷凝器蛇形管存在着压力差和温度差，导致铜管产生伸缩超直效应，由于铜材、垢质膨胀系数差别很大,因而悬臂型蒸发式冷凝器有自动脱垢的功能。在运行过程中由于制冷剂在冷凝器中发生两相转换产生高频震动，因此很难形成结垢核心，导致水垢无法附着管壁。

b、冷凝器制作时进行预膜防垢处理，可有效的阻止污垢晶体在铜管表面上附着。

c、采用少量连续排水装置，将冷却循环水的钙离子的浓缩倍数控制在一定范围内，有效的防止垢质的析出。

d、设置预冷器，使冷凝器管的表面蒸发温度在40℃以下，采用大水量，密集型布水器，确保冷凝器管表面时刻被水膜包覆,无干涸点。

e、设置档水板，使较高温度的冷凝管上无水沾附，可有效地预防冷凝器结垢。

6结论

在蒸发式冷凝器的设计过程中，应整体考虑，其中设计的关键是水量、风量和热负荷的合理匹配。随着国产冷凝器的性能的不断提高，不仅在氨制冷系统使用，而且在氟利昂中央空调系统也将大量使用，尤其是在缺水地区使用蒸发式冷凝器，最为经济，应用前景将会十分广阔。

1前言

随着工业的发展，我国水资源和能源都非常紧张，节能被称为是水、煤、石油和天然气之外的“第五能源”，而我国各类工业过程和设备中涉及的制冷过程耗能现象十分严重，相同的冷凝负荷，往往比国外多消耗几倍的能量。工业生产中冷却用水占70%以上，冷却用水直接排放会造成热污染、经济和资源浪费，目前节水节能已成为我国的一项基本国策。蒸发式冷凝器就是冷却水重复利用的关键设备之一；另外，能源危机和水环保也促进了蒸发式冷凝器的研究和应用。

2冷凝器概况

2. 1空气冷却式冷凝器

空气冷却式冷凝器简称为风冷式冷凝器，制冷剂放出的热量由空气带走，制冷剂在管内冷凝。由于空气的对流传热系数很低，故在盘管外侧通常加肋片以增加空气侧的传热面积。这种冷凝器的传热系数比较小，冷凝温度较高,使冷凝压力升高，制冷机效率降低。空气冷却式冷凝器的最大优点是不需冷却水，因此特别适用于缺水地区或者供水困难的场合。

2. 2水冷式冷凝器

用水作为冷却介质,使高温高压的气态制冷剂冷凝的设备,称为水冷式冷凝器。水冷式冷凝器的冷凝温度较风冷式冷凝器低,这对压缩机的制冷能力和运行的经济性都比较有利,目前在国内工业制冷系统中得到了广泛应用。水冷式冷凝器中使用的冷却水，可以一次流过，也可以循环使用。由于水资源短缺，目前普遍采用循环水的形式。使用循环水时，需设有冷却水塔等装置，使离开冷凝器的水得到冷却降温，以便重复循环使用。常用的水冷式冷凝器有卧式壳管式冷凝器、立式壳管式冷凝器和套管式冷凝器等型式。

2. 3空气与水联合冷却式冷凝器

2. 3. 1淋水式冷凝器

冷却水通过配水槽流到换热管组上，以水膜的形式往下流，水蒸发带走热量，即水以显热和潜热的方式起到冷却作用。但由于水膜外的空气，并不是在风机作用下以较高的速度流过,影响了水的蒸发，传热的效果较差。由于传热管之间需保持较大的距离使空气畅通，故