蒸发器与冷凝器.pptx
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1、冷凝器与蒸发器9.1 冷凝器的传热分析9.1.1 传热基本方式换热设备的工作原理是热流体和冷流体同时在换热器传热面两侧流动,热量通过壁面从热流体传给冷流体 传热有三种基本方式,即热传导、热对流和热辐射 第1页/共71页冷凝器与蒸发器热传导是指静止物体(如气体、液体、固体),由于分子、原子、电子的运动,使热量从物体内由高温处向低温处的传递。例如第2页/共71页冷凝器与蒸发器热对流或称对流传热是指气、液流体流动引起的热量传递,又分为强制对流和自然对流两种 特点:加快液体或气体的流动速度,能加快对流传热。对流是液体和气体特有的传热方式。第3页/共71页冷凝器与蒸发器热辐射是指物体发出辐射能,通过电磁
2、波产生能量传递。当温度较高时才能发生制冷换热设备的传热情况,往往是热传导、热对流、热辐射两种或三种传热方式组合作用的结果 第4页/共71页冷凝器与蒸发器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 第5页/共71页冷凝器与蒸发器选定冷凝器后,提高冷凝器单位面积换热量,提高内外流体的传热温差,提高传热系数。传热系数:反映传热效果强弱的指标。流体的物理性质,流动情况,传热表面特性,冷凝器形式等。l换热设备的基本传热公式 第6页/共71页冷凝器与蒸发器 l9.1.3影响制
3、冷剂侧蒸汽凝结放热的因素l R蒸汽的流速和流向:l膜状凝结;珠状凝集l流向影响膜的厚度:同向;反向 l反向时取决于流速:小-厚;大-膜脱离K增大l壁面粗糙度的影响第7页/共71页冷凝器与蒸发器 l 制冷剂蒸汽含油时对凝结放热的影响l0.1mm的油膜33mm钢板l氨系统;氟利昂系统l设置高效油分离器 l 制冷剂蒸汽中含有不凝性气体的影响lR蒸气分压力降低l 冷凝器结构形式的影响l竖横 凝结液膜分离问题;增加长径比第8页/共71页冷凝器与蒸发器 l 9.1.4影响冷却介质侧放热的因素l种类:水;空气l流速:大K大;水为0.81.5m/s,空气为24m/sl流动途径:管内,管外,自由空间l流动方式:
4、自然对流,强制对流l清洗第9页/共71页冷凝器与蒸发器 l 9.2.冷凝器种类、结构、工作原理l冷凝器是一个使制冷剂向外放热的换热器。压缩机的排气(或经油分离器后)进入冷凝器后,将热量传递给周围介质水或空气,制冷剂蒸气冷却凝结为液体。l按冷却介质和冷却方式:水冷却式;空气冷却式;蒸发式l9.2.1水冷却式(水冷式)l种类:卧式壳管式,立式,套管式第10页/共71页蒸发器与冷凝器1.立式壳管式冷凝器 第11页/共71页冷凝器与蒸发器 l 结构组成:筒体,管簇,管板,分水环(导流管头)l 工作原理:水进入冷凝器吸热水池冷却水塔,R蒸气r凝结贮液器,放空气,放油,l优缺点:K高,冷却冷凝能力大,安置
5、室外占地面积小,对水质要求不高;用水量大,水泵功耗大,笨重,R泄露不易发现,易结水垢。l适用场所:水量充足的地区的大中型氨制冷系统第12页/共71页冷凝器与蒸发器2.卧式壳管式冷凝器种类第13页/共71页卧式壳管式冷凝器1-出口2-端盖3-垫片4-管板5-放空气阀接头6-气态制冷剂进口7-挡气板8-管架10-安全阀接头11-水室放气旋塞12-水室放水旋塞13-泄放阀接头14-冷却管15-液态制冷剂出口16-水入口冷凝器与蒸发器第14页/共71页(1)安全阀:冷剂压力过高打开,通过管路将冷剂泄往舷外。冷凝器与蒸发器第15页/共71页(2)放空气阀:装在壳体最高处,泄放不凝性气体。注意:应在压缩机
6、停车时进行放气。冷凝器与蒸发器第16页/共71页(3)水室放气旋塞:装在端盖最高处,泄放水侧空气。冷凝器与蒸发器第17页/共71页(3)水室泄水旋塞:装在端盖最低处,检修或长期停用时泄放存水。冷凝器与蒸发器第18页/共71页冷凝器与蒸发器 l 卧式壳管式冷凝器种类l(1)氨用l410个水程;淡水流速0.8 1.2m/s,海水0.7m/s,技术数据l(2)氟利昂用l薄壁低肋片铜管(螺纹管),提高放热系数高,技术数据第19页/共71页冷凝器与蒸发器 l 卧式壳管式冷凝器优缺点l传热系数高,冷却水用了少(立式一半),高度低,结构紧凑便于机组化,运行可靠操作方便l水质要求高,水温要低,清洗麻烦,造价高
7、l用于船舶、室内、操作空间狭窄,水源丰富和水质好的地区第20页/共71页冷凝器与蒸发器常用制冷换热设备传热参数表表8-1 常用制冷换热设备总传热系数常用制冷换热设备总传热系数K的大致范围的大致范围换热器名称及型式传热系数/K/W/(K)相应条件卧式冷凝器(氨)8101050传热温差46,单位面积冷却水用量0.50.9m3/(h)卧式冷凝器(氟利昂)9301169传热温差,79,低肋管,肋化系数3.5,水速1.52.5m/s表表8-2 制冷装置中常用材料的导热系数制冷装置中常用材料的导热系数材 料/W/(m)材 料/W/(m)铜铝钢新霜旧霜383792279552340.118055玻璃水玻璃丝
8、棉发泡塑料空气1.093205990034890.0465200244第21页/共71页冷凝器与蒸发器表8-3 常用的制冷和空调装置中对流传热系数流体的种类和状态/W/(m2)流体的种类和状态/W/(m2)静止气体流动气体静止液体4201050070300流动液体冷凝面 R12蒸发面 R12200100016001700 表8-4 常用制冷装置污垢热阻值流体名称壁面污垢热阻/(/W)流体名称壁面污垢热阻/(/W)河水,流速1m/s以下流速1m/s以上硬水,流速1m/s以下流速1m/s以上5.159010-43.439410-45.195010-45.159010-4有机化合物空 气溶剂蒸汽盐
9、水0.859810-43.439410-41.719410-41.719710-4第22页/共71页蒸发器与冷凝器 3.套管式冷凝器 第23页/共71页蒸发器与冷凝器第24页/共71页冷凝器与蒸发器顺流和逆流时流体温度的变化a)顺流b)逆流第25页/共71页冷凝器与蒸发器 4.板式冷凝器 第26页/共71页冷凝器与蒸发器空气冷却式冷凝器 l9.2.2 空气冷却式冷凝器第27页/共71页冷凝器与蒸发器 l 铜管1016l两侧放热系数差大,加翅片l翅片:0.2-0.6mm铜、铝片,间距2-4mmlR上进下出,风吹翅片l技术数据:tm=10-15;=1.5-2.5m/sl影响因素:周围空气温度l使用
10、场所:少水,无法供水;高温低压R第28页/共71页冷凝器与蒸发器第29页/共71页冷凝器与蒸发器9.2.3 蒸发冷却式冷凝器结构组成:箱体,冷却管组,给水设备,挡风板,通风机等类型:吹风式;吸风式第30页/共71页冷凝器与蒸发器9.2.3 蒸发冷却式冷凝器优点是:(1)用水量少;水冷的理论1%实际5-10%(2)结构紧凑,可安装在屋顶上,节省占地面积。蒸发式冷却冷凝器的耗水量少,特别适合用于缺水和气候干燥的地区特别适用于缺水地区,通常安装在制冷机房的屋顶上。缺点是:冷却水不断循环使用,水垢层增长较快,需要使用经过软化处理的水。第31页/共71页蒸发器与冷凝器淋水式冷凝器第32页/共71页冷凝器
11、与蒸发器淋水式冷凝器第33页/共71页冷凝器与蒸发器9.2.3 蒸发冷却式冷凝器淋水式冷凝器的主要优点为1、结构简单,制造方便;2、漏氨时容易发现,维修方便;3、清洗方便4、对水质要求低。淋水式冷凝器主要缺点是:1、传热系数低;2、金属消耗量高;3、占地面积大。淋水式冷凝器是靠水的温升和水在空气中蒸发带走冷凝热量。这种冷凝器主要用于大、中型氨制冷系统中。它可以露天安装,也可安装在冷却塔的下方,但应避免阳光直射。-复制自 第34页/共71页冷凝器与蒸发器 第35页/共71页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.
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