恒溫器畢業(yè)設計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上鄭州輕工業(yè)學院本科畢業(yè)設計（論文）題 目 HX-3060 恒溫循環(huán)器 學生姓名 堯 紅 超 專業(yè)班級 熱能與動力工程09-2班 學 號 9 院（系） 機電工程學院 指導教師(職稱) 胡春霞(講師) 完成時間 2013年5月20日 專心-專注-專業(yè)目 錄3333HX-3060 恒溫循環(huán)器摘 要本文的目的是為了設計一臺采用環(huán)保制冷劑R404A的恒溫循環(huán)器。恒溫循環(huán)器又稱低溫浴槽，是自帶制冷和加熱的高精度恒溫源?？稍谠〔蹆?nèi)進行恒溫實驗，或通過軟管與其他設備相連，作為恒溫源配套使用，如旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、電泳儀、粘度計、醫(yī)用冷帽、降溫毯等?；蛴糜诮o其它設備進行循環(huán)冷卻，如電鏡、分子泵

2、、離子泵、擴散泵、微波治療機等。本次設計采用單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)進行熱力計算。根據(jù)制冷的基本原理知識，從單級壓縮的工作原理，本文較為詳細的介紹了恒溫循環(huán)器的設計計算過程，包括制冷劑、載冷劑的選擇，工況基本參數(shù)的確定，制冷循環(huán)主要部件的設計計算，如壓縮機的選型計算，節(jié)流結(jié)構的選型計算，蒸發(fā)器的設計，冷凝器的設計計算。為了完善制冷的技術性能，并保證其可靠的進行，還需要一些輔助設備，可以進行一些選型計算來選擇所需要的輔助設備。此次設計關鍵在蒸發(fā)器、冷凝器的設計計算、壓縮機的選型計算等。關鍵詞 制冷劑R404A /換熱器/節(jié)流裝置/壓縮機/冷凝器The HX-3060 constant tempera

3、ture circulatorABSTRACTThe purpose of this paper is to constant temperature circulator design a use of environmentally friendly refrigerant R404A. Constant temperature circulator is also called low temperature bath, is of high precision constant temperature source with refrigerating and heating. Can

4、 be constant temperature experiment in the bath, or connected with other equipment supporting the use of hose, as a constant temperature source, such as a rotary evaporator, electrophoresis, viscometer, medical cold cap, cooling blanket. Or for other equipment cooling, such as electron microscopy, m

5、olecular pump, ion pump, diffusion pump, microwave therapy machine. This design adopts single stage vapor compression refrigeration cycle thermodynamic calculation. According to the basic principle of knowledge of refrigeration, from the working principle of single stage compression, this paper intr

6、oduces in detail the design and calculation process of constant temperature circulator, includes a refrigerant, refrigerant selection, to determine the basic parameters, design and calculation of main parts of refrigeration cycle, such as compressor selection calculation, calculation and selection o

7、f throttling structure the design calculation, evaporator, condenser design. In order to improve the technical performance of refrigeration, and ensure its reliable, also need some auxiliary equipment, can undertake some selection to select the auxiliary equipment needed. The design of the key in th

8、e evaporator, condenser, compressor design calculation of type selection calculation.KEY WORDS refrigerant R404A，heat exchanger，throttling device，compressor，condenser1 單級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)概述1.1 單級蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)一個典型的單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器節(jié)流元件和蒸發(fā)器四個部分組成。四個部件之間用管道連接起來就組成了一個簡單的單級蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)。1.1.1 單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)組成單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機

9、、冷凝器、節(jié)流元件和蒸發(fā)器組成。其工作過程如下：制冷劑在蒸發(fā)壓力下沸騰，蒸發(fā)溫度低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力，然后送往冷凝器，在冷凝壓力下等壓冷卻和冷凝成液體，制冷劑冷卻和冷凝時放出的熱量傳給冷卻介質(zhì)（通常是水或空氣）與冷凝壓力相對應的冷凝溫度一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或其它節(jié)流元件進入蒸發(fā)器。當制冷劑通過膨脹閥時，壓力從冷凝壓力降到蒸發(fā)壓力，部分液體氣化，剩余液體的溫度降至蒸發(fā)溫度，于是離開膨脹閥的制冷劑變成溫度為蒸發(fā)溫度的兩相混合物?；旌衔镏械囊后w在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，從被冷卻物體中吸取它所需要的氣化潛熱1?；旌衔镏械?/p>

10、蒸氣通常稱為閃發(fā)蒸氣，在它被壓縮機重新吸入之前幾乎不再起吸熱作用。1.1.2 單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)中各部件的作用在整個循環(huán)過程中，壓縮機起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣并造成蒸發(fā)器中低壓力、冷凝器中高壓力的作用，是整個系統(tǒng)的心臟；壓縮機是用來把低壓制冷劑蒸汽變成高壓的制冷劑蒸汽的一個機器。壓縮機的吸氣端和蒸發(fā)器相連，吸收低壓的制冷劑蒸汽；另一端與冷凝器相連，把高壓的制冷劑蒸汽排到冷凝器冷凝；制冷劑蒸汽通過壓縮后溫度和壓力都升高了，壓縮機消耗外界的功，把這部分功轉(zhuǎn)變成了制冷劑蒸汽的能量，即制冷蒸汽的焓值2。 節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用并調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。節(jié)流元件是將高溫高壓的制冷劑液體變成

11、低溫低壓的制冷劑液體的一個元件，制冷劑在節(jié)流元件中流動的過程稱為節(jié)流，節(jié)流過程可近似的看作絕熱過程。蒸發(fā)器是輸出冷量的設備，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體的熱量，從而達到制取冷量的目的。蒸發(fā)器是低溫低壓的制冷劑液體與需要制冷的介質(zhì)進行熱交換的器件，需冷介質(zhì)進行熱交換后放出熱量溫度降低，制冷劑在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)是在等溫條件下進行的，相應的溫度和壓力稱之為蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力，單位時間內(nèi)制冷劑在蒸發(fā)器中從需要制冷的介質(zhì)中吸收的熱量稱為蒸發(fā)器的制冷量，也是整個系統(tǒng)的制冷量。冷凝器是輸出熱量的設備，從蒸發(fā)器中吸取的熱量連同壓縮機消耗的功所轉(zhuǎn)化的熱量的冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走。冷凝器是將高溫高壓的制冷劑蒸汽

12、變成高溫高壓的制冷劑液體的一個換熱設備，高溫高壓的制冷劑蒸汽在冷凝器中與冷卻介質(zhì)進行熱交換而得到液化。液化過程是在等溫等壓下進行的，此時的溫度成為冷凝溫度，壓力成為冷凝壓力。單位時間內(nèi)制冷劑在冷凝器中向冷卻介質(zhì)排放的熱量稱為冷凝器的熱負荷。根據(jù)熱力學第二定律，壓縮機所消耗的功（電能）起了補償作用，使制冷劑不斷從低溫物體中吸熱，并向高溫物體放熱，從而完整個制冷循環(huán)。1.2制冷劑制冷劑又叫冷媒、制冷工質(zhì)，是指在制冷系統(tǒng)中實現(xiàn)制冷循環(huán)的工作介質(zhì)。在壓縮式制冷循環(huán)中，利用制冷劑的相變傳遞熱量，即制冷劑在蒸發(fā)過程吸熱，在冷凝過程放熱。它是在制冷系統(tǒng)中不斷循環(huán)并通過其本身的狀態(tài)變化以實現(xiàn)制冷的工作物質(zhì)。制

13、冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸收被冷卻介質(zhì)（水或空氣等）的熱量而汽化，在冷凝器中將熱量傳遞給周圍空氣或水而冷凝。1.2.1制冷劑分類制冷劑又叫冷媒、制冷工質(zhì)，是指在制冷系統(tǒng)中實現(xiàn)制冷循環(huán)的工作介質(zhì)。在壓縮式制冷循環(huán)中，利用制冷劑的相變傳遞熱量，即制冷劑在蒸發(fā)過程吸熱，在冷凝過程放熱。常用的制冷工質(zhì)可分為CFCs、HCFCs 、HFCs三大類，而前二者屬于被替代類制冷劑3。制冷劑的具體分類如下所示：無機化合物H2O，NH3，CO2 飽和碳氫化合物的鹵素（氟氯溴）衍生物（俗稱氟利昂）,主要為甲烷和乙烷的衍生物。如R12，R22，R134a.飽和碳氫化合物 ,如丙烷C3H8，異丁烷。 不飽和碳氫化合物：乙烯C2H

14、4，丙烯C3H6。共沸混合制冷劑 R502 非共沸混合制冷劑R404a1.2.2制冷劑滿足的要求制冷工質(zhì)或制冷劑的選擇對制冷循環(huán)及制冷機的性能有重大影響。制冷劑根據(jù)其不同的應用場合有著不同的要求，通常需要滿足以下要求：1） 制冷劑的熱力性質(zhì)好。2） 制冷劑具有適宜的飽和壓力和壓力比。3） 對容積式壓縮機，希望有較大的單位體積制冷量qv，這有利于減小壓縮機的尺寸；對離心式壓縮機，因過小的尺寸反而會造成制造上的困難，故需要qv較小的制冷劑。4） 制冷機具有較低的壓縮終了溫度。5） 良好的流動性。6） 較好的換熱特性。7） 與潤滑油的相溶性好。8） 從安全角度考慮制冷劑應無毒、不燃燒、不爆炸。9）

15、具有良好的化學穩(wěn)定性，不與油、水、金屬材料及密封材料產(chǎn)生化學反應，制冷劑本身在高溫下也不易分解。10）易檢漏。11）價格低，容易獲得。1.2.3制冷劑的替代對于R22的替代問題，目前國際上有不同的路線。利用氫氟烴(HFCs)類替代物來替代R22是廣泛采用的方式。但對不同類型的設備，往往采用不同的替代物，有時候不同國家和地區(qū)也不一定完全相同。目前不同的國家和地區(qū)，對不同類型的設備，往往采用不同的替代物，例如美國、加拿大、意大利等多數(shù)國家的研究注意力主要集中于R407C和R410A上，并傾向于在家用空調(diào)器中使用R410A，在大中型制冷空調(diào)中使用R407C；而歐共體國家則均傾向于R407C。研究表明

16、，其運行性能如容量和效率都可以替代R22用于較低蒸發(fā)溫度的場合，計算和實驗表明，R404A具有與R22相近的制冷性能特別是在蒸發(fā)溫度和冷凝溫度低的情況下。目前R404A廣泛使用在商業(yè)制冷系統(tǒng)中，如市場展示柜，低溫熱泵也使用愈來愈多。用R404A替代的最大問題是潤滑油問題，目前可用POE替代礦物油，并應選擇合適的POE和不同的壓縮機相配。此外，它們一些實用方面的問題還需要進行深人研究，如潤滑油的吸水性、互溶性、水解性和穩(wěn)定性，還有潤滑油、替代物與材料的相容性，以及排氣壓力高帶來的安全問題。目前這些HFC混合物的產(chǎn)量有限，制冷劑的價格還較高，達到商業(yè)化還需要幾年的時間4。氨與R22 相比具有良好的

17、制冷性能,通過在兩個較小的制冷系統(tǒng)中對氨和R22 的一些運行特性進行比較,顯示出R22 在熱交換器內(nèi)的性能及壓縮機效率方面與氨存在著較大的差異。這兩個制冷系統(tǒng)采用完全一樣的螺旋凍結(jié)器和制冷機組,所有的部件和制冷管路的設計都一樣(除了氟利昂系統(tǒng)的回油系統(tǒng)) 。唯一不同的是一個系統(tǒng)用氨,另一個系統(tǒng)用R22。在相同的工況下運行,二個系統(tǒng)的差別完全是由于制冷劑的特性不同所致。從性能比較看,R22 制冷系統(tǒng)在凍結(jié)量和凍結(jié)時間基本相同的情況下,R22 制冷系統(tǒng)所需壓縮機單位軸功率比氨系統(tǒng)高約18 %5。在本次恒溫循環(huán)器設計中，制冷劑將采用R404A制冷劑。R404A滑移溫度小，在大氣壓力下只有0.8的溫度

18、滑移，它的性質(zhì)與R22非常相近，因此采用灌注式替代對原R22系統(tǒng)改動較小。而且R404A還是一款由HFC類物質(zhì)組成的混合制冷劑，不含任何破壞臭氧層的物質(zhì)，其ODP值為0，是目前世界上公認的R502制冷劑的長期性替代品之一。國內(nèi)外對于采用R404A的低溫制冷系統(tǒng)或空調(diào)制冷機組的性能研究較多。1.3換熱器的選擇在工業(yè)制冷系統(tǒng)中, 制冷換熱設備一般按照換熱器在制冷裝置中所起的作用進行分類, 可以分為蒸發(fā)器、冷凝器、經(jīng)濟器、中間冷卻器、冷卻器、液化器等, 如果按照換熱器的結(jié)構來分類, 又可分為管殼式換熱器與板式換熱器。冷凝器是制冷循環(huán)四大關鍵部件之一，它是一種制冷劑向外放熱的熱交換器6。從壓縮機出來的

19、高壓、高溫制冷劑蒸汽經(jīng)過分離潤滑油污以后進入冷凝器管間，受到管內(nèi)冷卻水的冷卻放出熱量，在一定的壓力和溫度下凝結(jié)成飽和液體并不斷流入貯液器。制冷時，將液體通過節(jié)流閥降壓、降溫進入蒸發(fā)器吸收冷媒水的熱量而汽化，低壓、低溫的制冷劑蒸汽又被壓縮機吸入，完成制冷循環(huán)。冷凝器中冷卻水及水溫是蒸發(fā)器設計的重要參數(shù)，南北方所使用的冷卻水溫相差較大在蒸發(fā)器設計時應有所區(qū)別 否則會影響蒸發(fā)器的使用性能7。蒸發(fā)器是一種伴隨有蒸發(fā)（沸騰）相變的熱交換器，制冷劑液體通過蒸發(fā)器吸收被冷卻介質(zhì)（通常是水或空氣）的熱量蒸發(fā)(沸騰)為蒸汽8。它在制冷系統(tǒng)中的作用是對外輸出冷涼，冷卻被冷卻介質(zhì)。在主機或空調(diào)器中通過分組使用換熱器

20、可增加空調(diào)機在保持房間空氣溫度不變的情況下, 排除空氣中的多余水分的功能。熱泵機組的工作原理與制冷劑原理基本相同, 不同的是熱泵機組比冷水機組多了一個四通換向閥, 通過換向閥的換向作用使機組能分別進行冬夏兩種循環(huán)。冬季室內(nèi)換熱器作為冷凝器, 氟里昂在其中從氣態(tài)變成液態(tài), 起到制熱的作用, 同時室外換熱器作蒸發(fā)器用; 夏天室內(nèi)換熱器作蒸發(fā)器用, 隨著氟里昂的蒸發(fā)汽化, 從而起到制冷作用。有一種融霜系統(tǒng)可在不停機不改變制冷劑流向的情況下解決融霜問題, 這種融霜系統(tǒng)的原理就是將室外換熱器(冬季運行為蒸發(fā)器, 夏季運行為冷凝器) 分組使用來實現(xiàn)的。其工作原理為: 室外換熱器分為左右兩組, 融霜時, 由

21、電子控制中心指揮電磁閥切換, 壓縮機排氣管路分二路, 一路進入室外機左組或右組進行融霜，一路仍進入系統(tǒng)制熱, 既保證壓縮機不用停下來, 可以在融霜整個過程中機組連續(xù)運行, 待一路融霜完畢, 二路排氣熱量全部去制熱, 過一段時間, 另一組蒸發(fā)器融霜, 以此循壞不止運轉(zhuǎn)。融霜時間長短根據(jù)實際需要, 自動控制, 保證能把霜融化, 保證機組長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。從而解決了由于空氣寒冷地區(qū)熱泵機組融霜壓縮機起停頻繁的問題, 同時也一定程度的減少了系統(tǒng)的冷熱抵消, 節(jié)約能量, 提高效率9。冷凝器中的冷卻水和水溫是蒸發(fā)器設計的重要參數(shù)，南北方所使用的冷卻水溫相差較大，在蒸發(fā)器設計時應有所區(qū)別，否則會影響蒸發(fā)器的使用

22、性能10。冷卻水進口溫度的高低是計算冷凝器換熱面積的主要依據(jù)，當換熱面積確定后，冷卻水量和水溫決定著蒸發(fā)系統(tǒng)參數(shù)的變化， 也決定著蒸發(fā)量的大小，不同地區(qū)的冷卻水溫度差別較大，在設計蒸發(fā)器時必須對當?shù)乩鋮s水的來源、利用特別水溫年度的變化有所掌握，并作為設計的依據(jù)，只有這樣才能使蒸發(fā)器適應環(huán)境條件的生產(chǎn)， 才能使蒸發(fā)器處于良好的工作運行狀態(tài)。將先進的熱管技術和熱管換熱設備應用于熱能回收領域具有其他傳統(tǒng)換熱技術和設備無法比擬的獨特優(yōu)點, 熱管技術推動了熱回收行業(yè)的技術進步, 與此同時, 熱回收領域的許多難題及需要又反過來促進了熱管技術、熱管產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。熱管是一種充填了適量工作介質(zhì)的真空密封容器, 是

23、一種高效傳熱元件, 主要由管芯、管殼和工質(zhì)組成。熱管的制作過程是先將管密閉, 抽成負壓, 在此狀態(tài)下充入少量液體工質(zhì)。熱管的內(nèi)壁有同心圓筒式的金屬絲網(wǎng)(或其他多孔介質(zhì)) , 稱為吸液芯11, 吸液芯內(nèi)充滿液體工質(zhì), 當熱量傳入熱管的蒸發(fā)段時, 工作介質(zhì)吸熱蒸發(fā)流向冷凝段, 在那里介質(zhì)蒸汽被冷卻, 釋放出汽化潛熱, 冷凝變成液體, 然后在多孔吸液芯的毛細力或重力的作用下返回蒸發(fā)段, 如此反復循環(huán),通過工質(zhì)的相變和傳質(zhì)實現(xiàn)熱量的高效傳遞。套管式熱管換熱器有兩個不同直徑的圓管同心相套, 又稱其為徑向熱管, 這是因為其熱量傳遞方向為徑向。當外管外側(cè)為高溫側(cè), 內(nèi)管內(nèi)側(cè)為低溫側(cè)時, 處于真空狀態(tài)的套管間

24、隙內(nèi)熱側(cè)工質(zhì)受熱汽化膨脹, 與冷側(cè)工質(zhì)形成高速對流并在冷側(cè)凝結(jié), 即當熱量傳入熱管的外管時, 工作介質(zhì)吸熱蒸發(fā), 流向冷側(cè), 在那里介質(zhì)蒸汽被冷卻, 釋放出汽化潛熱, 冷凝變成液體, 然后返回熱側(cè), 如此反復循環(huán), 通過工質(zhì)的相變和傳質(zhì)實現(xiàn)熱量的高效傳遞12。目前, 空調(diào)的節(jié)能已經(jīng)成為一個當務之急,換熱器的換熱能力以及與系統(tǒng)的匹配情況成為影響制冷系統(tǒng)能耗大小的關鍵問題。翅片管式換熱器在制冷空調(diào)領域廣泛使用,提高其換熱能力的研究成為當今熱點問題之一13。在迎風面面積一定的條件下,增加風速可以提高換熱量,但同時需加大風機風量,既增加了設備成本也增大了噪聲污染,并且隨著風速的增加蒸發(fā)器換熱量的增幅隨

25、之下降,因此,應根據(jù)具體的應用場合及設計要求進行。在其它參數(shù)不變的條件下,翅片間距的減小(或管間距的增大)均能增加傳熱面積,同時增加換熱量,但隨著翅片間距的減小(或管間距的增大)蒸發(fā)器換熱量的增幅隨之下降,尤其在風速較大的情況下,超過一定數(shù)值時換熱量基本不變,因此,需要根據(jù)增加成本與換熱量增幅的關系具體分析來進行參數(shù)的選定。1.4節(jié)流裝置的選用在制冷系統(tǒng)中的四大部件中，節(jié)流裝置是其中重要的一個部件，其作用如下：首先，對高壓液體制冷劑進行節(jié)流降壓，保證冷凝器和蒸發(fā)器之間的壓力差，以便使蒸發(fā)器中液體制冷劑在要求的低壓下蒸發(fā)吸熱，從而達到制冷降壓的目的；同時，使冷凝器中的氣態(tài)制冷劑在給定的高壓下放熱

26、，冷凝。其次，調(diào)整供入蒸發(fā)器的制冷劑的流量，以適應蒸發(fā)器熱負荷的變化，使制冷裝置更加有效的運轉(zhuǎn)。常用的節(jié)流機構有以下幾種：手動式膨脹閥、浮球式膨脹閥、熱力式膨脹閥以及毛細管等。毛細管是根據(jù)“液體比氣體更容易通過” 14這一原理工作的。它的供液能力主要取決于毛細管入口處制冷劑的狀態(tài)以及毛細管的幾何尺寸 隨著入口壓力的提高，毛細管的供液能力增加，毛細管的長度增加，內(nèi)徑縮小相應地使供液能力減小。使用毛細管應注意以下幾點：1）在制冷循環(huán)的高壓側(cè)管路上不能存有制冷劑容一出氣易聚集的地方。2）采用毛細管的制冷系統(tǒng)制冷劑的充注量一定要容量是熱力膨脹閥的重要特性參數(shù)，所以我們必須了解影響容量的主要因素：a）膨

27、脹閥前后的壓力差；b）蒸發(fā)溫度；c）制冷劑過冷度。熱力膨脹閥的安裝位置必須在靠近蒸發(fā)器的地正確。3) 毛細管入口部分應裝設200-300目英寸的過濾器(網(wǎng))，防止污垢堵塞內(nèi)孔。4) 當幾根毛細管并聯(lián)使用時，為使流量均勻，其后應采用分液器。5) 應在毛細管外包扎異丁橡膠等材料，用以隔聲防震。相對于熱力膨脹閥, 電子膨脹閥雖然有很多優(yōu)點。使用電子膨脹閥改造傳統(tǒng)的使用熱力膨脹閥的制冷設備, 可以實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的15。1.5壓縮機的選擇制冷壓縮機可分為容積式和速度式兩類。容積式制冷壓縮機是通過強制縮小控制容積的方式來提高制冷劑氣體壓力的；速度式壓縮機提升制冷劑氣體壓力的方式是先使吸入的氣流獲得一定的

28、高速，然后將氣流的動壓轉(zhuǎn)化為制冷劑氣體的靜壓。容積式制冷壓縮機按其壓縮部件的運動特點可分為往復活塞式(簡稱往復式)和回轉(zhuǎn)式兩種形式，而后者又可根據(jù)結(jié)構特點分為滾動活塞式、渦旋式、雙螺桿式(簡稱螺桿式)、單螺桿式等。應用于制冷和熱泵系統(tǒng)速度式制冷壓縮機基本都是離心式壓縮機。離心式制冷壓縮機工作時，制冷劑氣體由吸氣室進入，吸收葉輪的角動量后壓力、速度、溫度提高，流經(jīng)擴壓器，速度降低，壓力提高。氣流在復雜形狀的流道中流動時存在摩擦和邊界層，并且氣體參數(shù)在不同截面、同一截面不同點處是變化的，因此，級中的流動是三元非定常粘性湍流流動。葉輪是離心式壓縮機最重要的部件，它負責由歐拉透平機械方程所描述的能量傳

29、輸過程，直接決定著整級及至整機的性能和效率，葉輪設計是離心式制冷壓縮機最關鍵的技術。由于離心葉輪內(nèi)部流動是三元湍流流動，受葉輪旋轉(zhuǎn)和表面曲率的影響還伴有脫流、回流及二次流現(xiàn)象，給試驗研究和數(shù)值計算帶來很大困難，對數(shù)值模擬、計算流體動力學及流體機械內(nèi)部流場理論水平均有較高的要求16。壓縮機主要作用是以電動機作為動力，帶動壓縮機的曲軸旋轉(zhuǎn)，使連桿推動活塞在氣缸內(nèi)作往復運動,從而推動制冷劑在系統(tǒng)中流動.壓縮機的工作過程:吸氣、壓縮、排氣、膨脹的循環(huán)過程。在小型制冷裝置中，通常選用全封閉制冷壓縮機。全封閉制冷壓縮機的壓縮機和電動機全部被密封在一個鋼質(zhì)外殼內(nèi)，電動機在氣態(tài)制冷劑中運行，結(jié)構緊湊，體積小，

30、重量輕，密封性能好，振動小，噪聲低，多用于家用制冷空調(diào)設備和小型商用制冷機械中。壓縮機由曲軸、連桿組件、活塞、氣缸、機體、轉(zhuǎn)子和定子等部件組成 。 1.6制冷系統(tǒng)的過冷與過熱制冷劑在進入壓縮機汽缸前對其進行過熱，使制冷劑蒸汽有適當?shù)倪^熱度便于制冷劑在進入汽缸前充分汽化，這樣，不會因蒸發(fā)器熱負荷的波動而使液態(tài)制冷劑進入壓縮機汽缸而產(chǎn)生“液擊”。因此，使蒸汽在吸入壓縮機汽缸前有適當?shù)倪^熱度，有利于保證制冷循環(huán)的安全。不過制冷循環(huán)的過熱對有的制冷劑可提高制冷循環(huán)的制冷系數(shù)，但對有的制冷劑卻減少制冷循環(huán)的制冷系數(shù)。考慮到制冷循環(huán)的安全性，要給制冷劑在吸入汽缸前有一定的過熱度。過冷循環(huán)可以提高制冷循環(huán)的

31、制冷量和性能系數(shù)。實現(xiàn)過冷的方法有多種，例如冷凝器內(nèi)過冷，回熱過冷過冷器過冷等，一般過冷度都較小，常常是310。采用打過冷度的方法有：一是機械過冷方法(即：利用一個單獨的輔助制冷循環(huán)給主制冷循環(huán)的制冷劑液體過冷)，其主輔循環(huán)需要良好的優(yōu)化匹配；二是冰蓄冷的方法電力低谷時機組用于制冰白天電力高峰時制冷劑融冰過冷。冰的溫度較低可達到0，用它作為制冷劑的過冷劑完全可以實現(xiàn)大過冷度制冷。冷卻機組俗稱冷凍機、制冷機、冰水機、凍水機、冷卻機等，因各行各業(yè)的使用比較廣泛，所以名字也就多得不計其數(shù)。其性質(zhì)原理是一個多功能的機器，主要通過制冷劑蒸氣壓縮或熱吸收式實現(xiàn)制冷循環(huán)。蒸汽壓縮冷卻機組包括四個主要組成部分

32、蒸發(fā)器，壓縮機、冷凝器和節(jié)流裝置。它是利用低壓制冷劑液體在低溫下與被冷卻對象發(fā)生熱交換以制冷，產(chǎn)生的低壓蒸氣被壓縮機吸入并壓縮成高壓蒸氣，高壓蒸氣進入冷凝器并凝結(jié)為高壓液體，高壓液體經(jīng)過節(jié)流再次成為低壓制冷劑液體，實現(xiàn)循環(huán)17。吸收式冷卻機利用熱源在發(fā)生器中加熱具有一定含量的溶液，使其中作為制冷劑的低沸點部分被蒸發(fā)出來。然后進入冷凝器冷凝成為液體，由節(jié)流閥降壓到蒸發(fā)壓力，在蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷。蒸發(fā)器中出來的制冷劑蒸氣被發(fā)生器中完成發(fā)生過程后剩下的溶液吸收，使溶液重新恢復到原有含量，再由發(fā)生泵送到發(fā)生器中循環(huán)使用。本文的目的是為了設計一臺采用環(huán)保制冷劑R404A的恒溫循環(huán)器。具體要求是：制冷溫度-

33、30，儲液容積60L，設計最高環(huán)境溫度35，最低環(huán)境溫度0；名義工況是室外空氣干球溫度32，出水溫度-30，回水溫度-25；控溫精度1；制冷量5KW；冷凝器冷卻方式為強制對流風冷；制冷劑R404A；電源為380V，50Hz。在循環(huán)熱力計算的基礎上本文對機組中的主要設備壓縮機、換熱器、節(jié)流裝置以及主要輔助設備進行了設計計算和選型。2 循環(huán)的熱力計算系統(tǒng)循環(huán)熱力計算的目的是確定循環(huán)的性能指標，它包括壓縮機容量、功率以及換熱設備的熱負荷等，為系統(tǒng)主要設備如壓縮機和換熱器以及其它輔助設備包括管道的設計、選配提供原始數(shù)據(jù)。在進行熱力計算時首先需確定循環(huán)及工作參數(shù)設計要求。壓縮式蒸汽制冷循環(huán)是目前制冷設備

34、中廣泛采用的一種方式, 作理論分析時把它看作由兩個等壓過程, 兩個絕熱過程組成的循環(huán)過程。本文采用定性半定量的分析方法, 依據(jù)物態(tài)方程和熱力學的基本關系式, 分析循環(huán)過程中的熱力學現(xiàn)象, 狀態(tài)參量變化和功能轉(zhuǎn)換。實際的制冷循環(huán)過程涉及較多的變化參量, 分析過程中作如下簡化:1) 不計冷凝器和蒸發(fā)器中制冷劑壓力的變化, 以壓縮機的排氣壓力作為冷凝壓力P2, 以壓縮機的吸氣壓力為蒸發(fā)壓力P1, 冷凝溫度和蒸發(fā)溫度為定值。 2) 節(jié)流前后的焓值不變 。3) 壓縮過程為絕熱過程。絕熱過程：壓縮機吸入由回氣管送來的低溫低壓的氣體, 過熱氣體在氣缸中被快速壓縮, 活塞對氣體做功。實際的壓縮過程是一個壓縮指

35、數(shù)不斷變化的多變過程, 由于過程進展迅速通常認為是絕熱過程, 即認為壓縮過程是一個絕熱不可逆過程。等壓冷凝過程 ：冷凝過程是一個等壓等溫的相變過程。由壓縮機出來的高溫高壓氣體在冷凝器中發(fā)生物態(tài)的變化, 釋放出相變潛熱, 最后由氣體變?yōu)橐后w。節(jié)流過程：節(jié)流過程中發(fā)生的熱力學過程最為復雜。在制冷設備中, 節(jié)流裝置主要有熱力膨脹閥、毛細管、電子膨脹閥等類型。蒸發(fā)過程：蒸發(fā)過程也是一個等壓等溫的相變過程。由節(jié)流出來的低溫低壓過冷液體在蒸發(fā)器中發(fā)生物態(tài)變化而成為低溫低壓的氣體。蒸發(fā)過程可認為是等壓膨脹過程, 制冷劑吸收介質(zhì)的熱量使得態(tài)函數(shù)焓增加。在蒸氣壓縮式制冷循環(huán)中，高低溫熱源的溫度決定制冷劑放熱和吸

36、熱的溫度和壓力，相應地決定了制冷循環(huán)中高低壓側(cè)的壓力比。當高低溫熱源的溫度差值不太大，高低壓比不太大時，采用單級壓縮制冷循環(huán)；如果溫差大到使壓力比超過單級壓縮允許的極限值時，則采用壓縮過程分級進行的多級壓縮制冷循環(huán)18，或者采用分段制冷的復疊式制冷循環(huán)。選擇一個合適的制冷系統(tǒng)不僅能使設計機組更容易的達到制冷要求，而且還能有效地降低成本和消耗，有利于節(jié)能減排。從課題的設計要求并綜合了各方面因素來看，現(xiàn)擬采用最簡單的制冷循環(huán)系統(tǒng)，即單級壓縮制冷循環(huán)。原因主要有以下幾個：1）查閱相關資料可知，單級壓縮制冷所能達到的溫度大約為0-40。2）設計要求的制冷溫度為-30，此溫度并不算高，用普通的中溫制冷劑

37、即可達到要求。3）在單級壓縮制冷系統(tǒng)中，制冷器件數(shù)量少，易設計及選取，更有利于節(jié)約成本。4）系統(tǒng)組成簡單，布置結(jié)構緊湊，體積更小。由于制冷量只有5KW，若采用多級壓縮制冷循環(huán)，壓縮機及換熱器增多，成本加大，系統(tǒng)復雜。所以，本次設計擬采用單級壓縮蒸氣制冷循環(huán)。2.1 設計參數(shù)的確定參考相關設計資料和標準，取蒸發(fā)溫度t0=35，冷凝溫度tk=50，過熱度t0=2。2.2 循環(huán)熱力計算圖1是系統(tǒng)在制冷運行時的 lg P -h圖，其中點0為蒸發(fā)器出口狀態(tài)點；點1為壓縮機吸氣狀態(tài)點；點4為進入節(jié)流元件前的制冷劑狀態(tài)。循環(huán)的各點狀態(tài)參數(shù)如表1所示。圖2.2.1 系統(tǒng)的lg P -h圖表2.2.1 各點狀態(tài)

38、參數(shù)點pbartl/kghkJ/kgskJ/(kgK)01.64-33.0117.32348.331.638811.64-23.0114.32356.681.63332S22.9674.359.54415.711.6782322.9674.359.54415.711.6782422.9649.721.11276.831.2539表2.2.2 系統(tǒng)熱力計算結(jié)果項目數(shù)值單位質(zhì)量制冷量71.5kJ/kg單位容積制冷量609.44kJ/m3制冷劑質(zhì)量流量0.0699kg/s單位理論功67.38 kJ/kg理論制冷系數(shù)1.06冷凝器熱負荷9.7 kw3 系統(tǒng)主要設備選型本設計系風冷冷卻機組，主要功能是冷

39、卻載冷劑，機組另一側(cè)與空氣換熱。其組成部分包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置以及其它輔助設備。3.1 壓縮機選型壓縮機可以分為兩大類：速度型和容積型。速度型的又包括往復式和回轉(zhuǎn)式，其中回轉(zhuǎn)式的有滾動轉(zhuǎn)子式制冷壓縮機、渦旋式制冷壓縮機、螺桿式制冷壓縮機和滑片式制冷壓縮機，而速度型的只有離心式制冷壓縮機。壓縮機按密封方式可分為三種：全封閉制冷壓縮機，半封閉制冷壓縮機和開啟式制冷壓縮機。根據(jù)冷卻機組壓縮機的工作原理不同可分為容積型和速度型兩大類。容積型主要有活塞式壓縮機和螺桿式壓縮機。速度型壓縮機是指透平式壓縮機,也稱離心式壓縮機。目前我國市面上最多見的也是各個生產(chǎn)商生產(chǎn)最多的幾大最有特點的機型活

40、塞式壓縮機，螺桿式壓縮機，離心式壓縮機。離心式壓縮機用于壓縮氣體的主要部件是高速旋轉(zhuǎn)的葉輪和通流面積逐漸增加的擴壓器。簡而言之，離心式壓縮機的工作原理是通過葉輪對氣體作功，在葉輪和擴壓器的流道內(nèi)，利用離心升壓作用和降速擴壓作用，將機械能轉(zhuǎn)換為氣體的壓力能的。更通俗地說，氣體在流過離心式壓縮機的葉輪時，高速運轉(zhuǎn)的葉輪使氣體在離心力的作用下，一方面壓力有所提高，另一方面速度也極大增加，即離心式壓縮機通過葉輪首先將原動機的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的靜壓能和動能19。此后，氣體在流經(jīng)擴壓器的通道時，流道截面逐漸增大，前面的氣體分子流速降低，后面的氣體分子不斷涌流向前，使氣體的絕大部分動能又轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，也就是

41、進一步起到增壓的作用。顯然，葉輪對氣體做功是氣體得以升高壓力的根本原因，而葉輪在單位時間內(nèi)對單位質(zhì)量氣體作功的多少是與葉輪外緣的圓周速度密切相關的，圓周速度越大，葉輪對氣體所作的功就越大?；钊綁嚎s機適應性強,即排氣范圍較廣,且不受壓力高低影響,能適應較廣闊的壓力范圍和制冷量要求。對材料要求低,多用普通鋼鐵材料,加工較容易,造價也較低廉?；钊麎嚎s機技術上較為成熟,生產(chǎn)使用上積累了豐富的經(jīng)驗。由于活塞式壓制冷壓縮機其固有的優(yōu)點被廣泛的應用在家用冷藏箱、冷凍箱、房間空調(diào)器、汽車空調(diào)器,以及住宅用空調(diào)器和熱泵。螺桿式壓縮機螺旋形轉(zhuǎn)子的空間曲面,加工精度要求高,需用專用設備和刀具來加工，因此市場成本較

42、高。而且由于間隙密封和轉(zhuǎn)子剛度等的限制,目前螺桿式壓縮機還不能象往復式壓縮機那樣達到較高的終了壓力。本次設計制冷量只有5KW，屬于小型制冷裝置設計。蒸發(fā)溫度 t035，冷凝溫度tk=50，因此壓縮機要能適應較廣闊的壓力范圍。制冷劑為環(huán)保制冷劑R404A。綜合以上考慮，并查閱相關資料，本設計中采用的德國比澤爾壓縮機有限公司的4PCS-10.2Y型半封閉式壓縮機。該型壓縮機制冷量數(shù)據(jù)見表3-1。表3-1 4PCS-10.2Y型相關技術參數(shù)型號4PCS-10.2Y缸徑行程（毫米）65*42汽缸數(shù)4排氣量（立方米/小時）48.50最大工作電流（安培）380V 50HZ21.0接管外徑尺寸排氣管接管35

43、接管外徑尺寸吸氣管接管28啟動工作電流（安培）380V 50HZ59-99底腳安裝尺寸（AB）（毫米）295*279油充注量（升）2.63.1.1 計算壓縮機在名義工況下的制冷量并校核蒸發(fā)溫度（）冷凝溫度（）吸氣溫度（）-355020該循環(huán)的P-H圖如下圖所示：圖3.1.1 名義工況下P-H圖R404A的循環(huán)參數(shù)如下表：點pbartl/kghkJ/kgskJ/(kgK)01.64-33.0117.32348.331.638811.64-33.0117.32348.331.63882S22.9674.359.54415.711.6782322.9674.359.54415.711.6782422

44、.9649.721.11276.831.2539在設計工況t0-35，50下，綜合考慮溫度、壓力、泄露等因素的影響，輸氣系數(shù)乘以修正系數(shù)。已知該型壓縮機排氣量v排=48.5m3/h。據(jù)此，可算出在本設計工況下，該型壓縮機的制冷量： Q=5.47kw5kw (2)則選擇的壓縮機可滿足設計要求。3.2 冷凝器設計冷凝器是制冷系統(tǒng)中主要的熱交換設備之一。根據(jù)設計任務的要求，該冷凝器的冷卻方式采用強制對流風冷，它的主要優(yōu)點是不需要冷卻水，安裝和使用都很方便。風冷冷凝器的設計主要是根據(jù)制冷系統(tǒng)的額定工況確定冷凝器的結(jié)構和換熱面積，并選擇合適的風機類型。冷凝器是制冷裝置的主要熱交換設備之一。它的任務是通過

45、環(huán)境介質(zhì)（水或空氣）將壓縮機排出的過熱制冷劑蒸氣冷卻、冷凝成為飽和液體，甚至過冷液體。冷凝器按冷卻方式可分為三類：水冷式冷凝器，空氣冷卻式冷凝器，蒸發(fā)式冷凝器?？諝饫鋮s式冷凝器以空氣為介質(zhì)，制冷劑在管內(nèi)冷凝，空氣在管外流動，吸收管內(nèi)制冷劑蒸氣放出的熱量。由于空氣的傳熱系數(shù)較小，管外常常要設置肋片，以強化管外換熱。按空氣流動方式的不同，空氣冷卻式冷凝器可分為空氣自由流動和空氣強制流動兩種形式20。 本設計要求采用強制對流風冷冷凝器。它由一組或幾組帶有肋片的U型管組成。制冷劑蒸氣從上部集管進入U型管反復流動。由低噪聲軸流式通風機迫使空氣流過肋片間隙，通過肋片及管外壁與管內(nèi)制冷劑蒸氣進行熱交換，將其

46、冷凝成為液體。這種冷凝器具有結(jié)構緊湊、換熱效果好、制造簡單等優(yōu)點。已經(jīng)知道所選壓縮機制冷量為5.64 KW，計算可知冷凝器冷凝熱負荷Qk=9.7116kw。3.2.1 冷凝器結(jié)構規(guī)劃及有關參數(shù)傳熱管選用7mm0.32mm的純銅管，d0=0.007m，di=0.00636mm，肋片選用平直翅片（鋁片），片厚f=0.115mm。管排方式采用正三角形排列，管間距s1=0.020m，排間距s2=0.01732m，肋片節(jié)距sf=0.0018m，沿氣流方向的管排數(shù)n=5，片寬L=0.0866m。 管外肋片單位面積ff(3)m2/m 肋間管外單位表面積fb為(4)m2/m管外總單位表面積ft(5)m2/m

47、管內(nèi)單位表面積fi為(6) m2/m肋化系數(shù)為(7)3.2.2 空氣側(cè)傳熱系數(shù)計算 3.2.2.1 空氣進出冷凝器的溫差及風量取進風溫度ta1=35, 出風溫度ta2=45。溫差(8)平均溫度(9)風量(10) m3/s平均溫度下空氣物性參數(shù)為：密度m=1.128kg/m3;定壓比熱容cpa=1.005kJ/(kgk);運動粘度m=16.9610-6m2/s,熱導率m=0.0276W/(mK)。3.2.2.2 肋片效率及空氣側(cè)傳熱系數(shù)根據(jù)肋片參數(shù)，冷凝器的空氣最窄流通面積與迎風面積之比為(11)取迎面風速wf=2.5m/s，則最小流通面的風速(12)m/s當量直徑(13)mm空氣雷諾數(shù)(14)

48、單元空氣流道長徑比(15)平直翅片的管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為(16)根據(jù)表D-1中流體流過整張平套片管管簇時的換熱公式5，有C=0.11101,n=0.6948,m=-0.2331，則0=51.70W/(m2K)。對于叉排管有(17)肋片當量高度(18)m肋片特性參數(shù)(19)m-1肋片效率(20)冷凝器外表面效率(21)當量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)(22)W/(m2K)3.2.3 管內(nèi)R404A冷凝時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計算首先設管壁溫度tw=47.0，則平均溫度(23)根據(jù)R404A管內(nèi)冷凝換熱計算公式(24)其中，=32qgM，導熱系數(shù)=20.93w/k 密度=137.70kg/ m3 冷凝換熱量q=9.7116k

49、w 動力粘度M=15.3396MPa*s帶入上式中得出=180.62代入24式中，則(25)由熱平衡可得管壁溫度平衡方程(26)由試湊法得tw=47.7，與設定值近似相等地，證明合適。此時W/(m2K)。3.2.4 計算所需傳熱面積考慮到傳熱管為純銅管，取傳熱管導熱熱阻、接觸熱阻和污垢熱阻之和r0=0.0048 m2K/ W。以管外面積為基準的傳熱系數(shù)為(27)W/(m2K)平均溫差為(28)所需管外面積(29)m2所需肋片管總長度(30)m冷凝器每列管數(shù)取18根，總管數(shù)為90根，單管有效長度0.93m，總有效管長為83.7m，稍大于L。冷凝器高度為H=18.50.020=0.37m，實際迎風

50、面積A=0.930.37=0.3441m2，實際迎面風速w=qva/A=2.489m/s，與初取值接近，設計合理。3.2.5 風側(cè)阻力計算及風機選型由于為叉排，風側(cè)阻力為(31)Pa采用成都飛德科技有限公司的型號為LFF-3.5-1的軸流風機。該型號風機給出技術參數(shù)為:轉(zhuǎn)速1450r/min，風量qva=1800m3/h，全壓pl=100Pa，功率0.12KW。由其外形尺寸知，其葉輪直徑d=360mm，則風機進風風速為(32)m/s則風機動壓為(33)Pa其中=1.128kg/m3，是空氣在40下的密度。已知風機全壓，則風機靜壓為(34)Pa顯然pwps，說明該型號風機可以克服風側(cè)阻力，滿足送

51、風要求。3.3 蒸發(fā)器設計蒸發(fā)器的作用是使蒸發(fā)的制冷劑與被冷卻對象進行熱交換，以使被冷卻物體或空間降溫。在制冷器件中，它是吸收熱量的設備。3.3.1 蒸發(fā)器的分類制冷裝置的蒸發(fā)器的結(jié)構按被冷卻介質(zhì)可分為冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器和冷卻空氣的蒸發(fā)器兩大類。冷卻液體載冷劑的蒸發(fā)器有管殼式蒸發(fā)器、直立管式蒸發(fā)器、螺旋管式蒸發(fā)器、蛇形管式蒸發(fā)器、板式蒸發(fā)器和套管式蒸發(fā)器。管殼式蒸發(fā)器是主要用于冷卻如水和鹽水等液體載冷劑的蒸發(fā)器。直立管式蒸發(fā)器通常只用于氨制冷裝置。換熱器的用途很廣泛，可用于各種不同的換熱過程，作為傳熱設備隨處可見，在工業(yè)中應用非常普遍，而常用的換熱器設備按結(jié)構可分為兩大類，板片式換熱器和管

52、殼式換熱器。板片式換熱器由板片和密封墊片組合而成。管殼式換熱器是管子、殼體及管板等組成的設備。按使用目的不同，換熱器可分為加熱器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等。在生產(chǎn)中有時把換熱器作為一個單獨的化工設備，有時則把它作為某一工藝設備中的組成部分。按傳熱原理和實現(xiàn)熱交換的方法，換熱器可分為混合式、間壁式及蓄熱式三類，其中間壁式換熱器應用最普遍。間壁式換熱器在各工業(yè)部門中使用極其廣泛，擔負著各種換熱任務，例如用以加熱、蒸發(fā)、冷凝和廢熱回收等。由于它們的使用條件和要求差別很大，如容量、溫度、壓力和工作介質(zhì)的性質(zhì)等，涉及的范圍極廣，因此換熱器的結(jié)構型式也多種多樣。間壁式換熱器，從作為換熱面的間壁形式看，主要

53、分為管式和板式兩大類。管殼式、套管式換熱器的換熱面由管子構成，屬于管式換熱器；板翅式、板式換熱器的換熱面由板片構成，屬于板式換熱器。各種間壁式換熱器的特征、工作特性、允許的使用范圍等差別很大，其結(jié)構設計、熱計算也各有特點。管殼式換熱器又稱為列管式換熱器，屬于間壁式換熱器。其主要的結(jié)構形式及使用特點如下：（1）浮頭式換熱器圖3.3.1.1 浮頭式換熱器示意圖如圖3.3.1.1該換熱器是由管箱、殼體、管束、浮頭蓋、外頭蓋等組成。優(yōu)點：1.管束可以抽出來，方便清洗管程、殼程；2.介質(zhì)間溫差不受限制；3.可在高溫、高壓下工作；4.可用于結(jié)垢比較嚴重的場合；5.可用于管程易腐蝕場合。缺點：小浮頭易發(fā)生泄

54、露；金屬材料耗量大；3.結(jié)構復雜。（2）U形管換熱器圖3.3.1.2 U形管式換熱器示意圖如圖3.3.1.2該換熱器由管箱、殼體、管束等零部件組成，只需一塊管板，重量較輕。相同直徑下，換熱面積最大，結(jié)構較簡單緊湊，在高溫高壓下金屬耗量最少，目前加氫換熱器基本上全部采用U形管換熱器。優(yōu)點：1.管束可抽出來機械清洗；2.殼體與管壁不受溫差限制；3.可在高溫高壓下工作；4.可用于殼程結(jié)垢較嚴重的場合；5.可用于管程易腐蝕的場合。缺點：1.在管子的U形處易沖蝕，應控制管內(nèi)流速；2.管程不適于結(jié)垢較嚴重的場合；3.單管程換熱器不適用；4.不適用于內(nèi)導流筒，故死區(qū)較大。（3）固定管板式換熱器圖3.3.1.

55、3 固定管板式換熱器如圖3.3.1.3該換熱器是由管箱、殼體、管板、管子等零件組成。其結(jié)構較緊湊，排管較多，在相同直徑時面積較大，制造較簡單。優(yōu)點：1.傳熱面積比浮頭換熱器大；2.旁路泄流較小；3.鍛件使用較少，成本低；4.沒有內(nèi)漏。缺點：1.殼體和管子壁溫差一般易小于或等于50，大于50時應在殼體上設膨脹節(jié)；2.管板和管子之間易產(chǎn)生溫差應力而損壞；3.殼程無法機械清洗；4.管子腐蝕易造成殼體報廢，殼體壽命決定于管子，故設備壽命較低；5.不適于殼程易結(jié)垢的場合。（4）蛇管式換熱器該換熱器屬于管殼式換熱器的一種，其蛇管的形式如圖3.3.1.4所示：圖3.3.1.4 蛇管結(jié)構示意圖此類換熱器按結(jié)構形狀可分為沉浸式和噴淋式蛇管換熱器兩類?，F(xiàn)分別介紹如下：沉浸式蛇管換熱器，此形狀的蛇管換熱器是由殼體、i支撐輔助零部件組成，結(jié)構如圖3.3.1.5所示：圖3.3.1.5 沉浸式蛇管換熱器示意圖沉浸式蛇管換熱器，通常用于對管內(nèi)介質(zhì)的冷卻，優(yōu)點是結(jié)構簡單，造價低，操作方便；且蛇管可以承受高壓。缺點是容器內(nèi)流體流動速度低，傳熱系數(shù)小，換熱效果差，設備