蒸汽壓縮式制冷循環(huán)四大部件之三蒸發(fā)器

制冷循環(huán)四大部件三

----蒸發(fā)器是制冷裝置中的主要換熱設備之一第一頁，共四十四頁。蒸發(fā)器種類和工作原理

蒸發(fā)器的作用是通過制冷劑蒸發(fā)(沸騰)，吸收冷源（被冷卻系統(tǒng)）的熱量，從而達到制冷目的。蒸發(fā)器的形式很多，按照被冷卻介質的不同可分為冷卻液體、冷卻空氣及接觸式等蒸發(fā)器。（一）冷卻液體蒸發(fā)器冷卻液體的蒸發(fā)器主要用于冷卻水、鹽水及其他溶液的載冷劑，主要有臥式殼管式和沉浸式。1.臥式殼管式蒸發(fā)器臥式殼管式蒸發(fā)器一般用于閉式的載冷劑系統(tǒng)，有滿液式和干式兩類。第二頁，共四十四頁。1）結構：和臥式冷凝器結構相似（1）滿液式蒸發(fā)器：內部充滿液態(tài)制冷劑氨用換熱管一般用φ25mm×2.5mm～φ38mm×3mm無縫鋼管氟利昂用換熱管一般多用φ20mm以下的滾壓成薄壁低肋的紫銅管或黃銅管。第三頁，共四十四頁。2）配管、件：壓力表、安全閥、放油管、放空氣管、泄水管等3）工作流程：制冷劑走殼管間→供液入殼底，若為氨時，充滿高度約為筒徑的70～80%；鑒于氟利昂液面沸騰泡沫較嚴重，故其充液量為筒徑的55～65%。載冷劑（冷卻水）走管束內→同側水平進出。淡水作為載冷劑時，在管內流速為1.5～2.5m/s,海水為1～2m/s。第四頁，共四十四頁。4）滿液式蒸發(fā)器的特點優(yōu)點是：（1）結構緊湊，占地面積??；（2）傳熱性能好；（3）制造和安裝較方便；（4）用鹽水作載冷劑，不易腐蝕和避免鹽水濃度被空氣中水分稀釋。缺點：制冷劑充灌量大，液體靜壓影響較大。5）應用廣泛被用于船舶制冷、制冰、食品冷凍和空氣調節(jié)中第五頁，共四十四頁。

由于蒸發(fā)器的傳熱面幾乎全部與不同干度的濕蒸氣接觸，故屬于非滿液式蒸發(fā)器。干式殼管蒸發(fā)器按照管組的排列方式不同可分為直管式和U形管式兩種，見圖。(2)干式殼管蒸發(fā)器：內部充液量少第六頁，共四十四頁。圖示為直管式干式蒸發(fā)器第七頁，共四十四頁。工作流程

制冷劑走管束內

載冷劑走水箱內討論1：滿液式蒸發(fā)器和干式殼管式蒸發(fā)器在工作流程上和充液量上有什么不同？第八頁，共四十四頁。

討論2：直管式干式蒸發(fā)器和U形管式蒸發(fā)器的區(qū)別？第九頁，共四十四頁。有落地式和吊頂式兩類。上集管焊有液體分離器，下集管焊有集油罐，集油罐上部接有均壓管與回氣管相通。來自冷凝器的高壓高溫制冷劑液體在盤管內流動，而來自蒸發(fā)器的低壓低溫制冷劑蒸氣則從盤管外部空間通過，使液體再冷卻。4）滿液式蒸發(fā)器的特點臥式殼管式蒸發(fā)器一般用于閉式的載冷劑系統(tǒng)，有滿液式和干式兩類。制冷劑走殼管間→供液入殼底，若為氨時，充滿高度約為筒徑的70～80%；蒸發(fā)器的作用是通過制冷劑蒸發(fā)(沸騰)，吸收冷源（被冷卻系統(tǒng)）的熱量，從而達到制冷目的。圖示為直管式干式蒸發(fā)器載冷劑走水箱內冷卻水在內管中自下而上流動，氨液在內管外部環(huán)形空間中自上而下流動。5m/s,海水為1～2m/s。上集管焊有液體分離器，下集管焊有集油罐，集油罐上部接有均壓管與回氣管相通。第十三頁，共四十四頁。對于冷凝器來說，希望能使冷凝后的液態(tài)制冷劑達到一定的再冷度，以便提高制冷系統(tǒng)的制冷能力和有利于液態(tài)制冷劑的輸送。低溫級制冷劑在管外冷凝。干式殼管式蒸發(fā)器的優(yōu)點：（1）充液量少，為管內容積的40%左右（2）受制冷劑液體靜壓力的影響較少；（3）排油方便；（4）載冷劑結冰不會脹裂管子；（5）制冷劑液面容易控制；（6）結構緊湊。干式殼管式蒸發(fā)器缺點：（1）制冷劑在換熱管束內供液不易均勻，（2）弓形折流板制造與裝配比較麻煩，（3）載冷劑在折流板孔和換熱管間、折流板外周與筒體間容易產生泄漏旁流，從而降低傳熱效果。第十頁，共四十四頁。

(二)沉浸式蒸發(fā)器（又稱水箱式蒸發(fā)器）臥式殼管蒸發(fā)器存在兩個缺點：1、使用時需注意蒸發(fā)壓力的變化，避免蒸發(fā)壓力過低，使被冷卻的水凍結，脹裂傳熱管；2、蒸發(fā)器水容量小，運行過程的熱穩(wěn)定性差，水溫易發(fā)生較大變化。水箱式蒸發(fā)器可消除此缺點。第十一頁，共四十四頁。水箱式蒸發(fā)器由水箱和蒸發(fā)盤管組成，水箱由鋼板焊接而成，盤管可為立管、螺旋形盤管、蛇形盤管及V形管式等。圖示為氨立管式水箱式蒸發(fā)器，水箱中裝有兩排或多排管組，每排管組由上下集管和介于其間的許多鋼制立管組成；上集管焊有液體分離器，下集管焊有集油罐，集油罐上部接有均壓管與回氣管相通。1）結構及組成第十二頁，共四十四頁。第十三頁，共四十四頁。2）工作流程制冷劑走管束內載冷劑走水箱內直立管式：氨用，腐蝕性大3）類型螺旋管式：氨用，結構緊湊

，傳熱性能更好蛇管式：小型氟里昂裝置

討論3：立管式、螺旋式和蛇管式蒸發(fā)器的區(qū)別及聯(lián)系？第十四頁，共四十四頁。第十五頁，共四十四頁。（二）冷卻空氣用的蒸發(fā)器在冷卻空氣的蒸發(fā)器中，制冷劑沿管程流動冷卻管外空氣。冷卻空氣的蒸發(fā)器主要有空氣自然對流的冷卻排管和空氣強迫的冷風機。1.冷卻排管根據排管安裝不同有三類：墻排管頂排管擱架管其結構有直管式、集管式與盤管式第十六頁，共四十四頁。根據排管安裝不同有三類：（二）影響蒸發(fā)器傳熱的因素制冷劑走殼管間→供液入殼底，若為氨時，充滿高度約為筒徑的70～80%；高溫級制冷劑由上部供入，在管內蒸發(fā)，蒸氣由下部導出；來自冷凝器的高壓高溫制冷劑液體在盤管內流動，而來自蒸發(fā)器的低壓低溫制冷劑蒸氣則從盤管外部空間通過，使液體再冷卻。蒸發(fā)器種類和工作原理對于冷凝器來說，希望能使冷凝后的液態(tài)制冷劑達到一定的再冷度，以便提高制冷系統(tǒng)的制冷能力和有利于液態(tài)制冷劑的輸送。圖示為直管式干式蒸發(fā)器第四十三頁，共四十四頁。對于冷凝器來說，希望能使冷凝后的液態(tài)制冷劑達到一定的再冷度，以便提高制冷系統(tǒng)的制冷能力和有利于液態(tài)制冷劑的輸送。第十一頁，共四十四頁。在冷卻空氣的蒸發(fā)器中，制冷劑沿管程流動冷卻管外空氣?；責崞魍鈿殇撝茍A筒，內裝銅制螺旋盤管。第三十三頁，共四十四頁。為了解決此問題，除在膨脹閥后設置分液器增強氣液混合以外，還設置等長度的分液管，增加各通路阻力，保證各通路分液均勻。立式墻排管

（1）立式墻排管第十七頁，共四十四頁。（2）盤管式墻排管

盤管式墻排管

盤管式墻排管

第十八頁，共四十四頁。冷庫盤管式墻排管蒸發(fā)器第十九頁，共四十四頁。第二十頁，共四十四頁。兩層頂排管

（3）集管式頂排管一般用于氨制冷系統(tǒng)中，根據需要有兩層光滑管、兩層翅片管、四層翅片管等第二十一頁，共四十四頁。第二十二頁，共四十四頁。（4）擱架式冷卻排管擱架式排管第二十三頁，共四十四頁。第二十四頁，共四十四頁。3.干式冷風機主要由箱體、蒸發(fā)器和通風機組成。主要依靠通風機強迫空氣流過箱體內的蒸發(fā)器管組進行熱交換。有落地式和吊頂式兩類。大型干式冷風機一般采用落地式，分為氨用和氟用討論4：落地式和吊頂式冷風機的區(qū)別和聯(lián)系？第二十五頁，共四十四頁。第二十六頁，共四十四頁。

分液器和分液管是保證將液態(tài)制冷劑均勻分配給直接蒸發(fā)式空氣冷卻器各通路的主要部件。由于液態(tài)制冷劑流經膨脹閥降壓后，呈氣液兩相狀態(tài)，處理不當，則導致各通路分液不均；為了解決此問題，除在膨脹閥后設置分液器增強氣液混合以外，還設置等長度的分液管，增加各通路阻力，保證各通路分液均勻。分液管為內徑頗小的毛細管，其尺寸選擇可參見資料。第二十七頁，共四十四頁。第二十八頁，共四十四頁。圖示是五種常見的分液器示意圖。第二十九頁，共四十四頁。二、蒸發(fā)器的傳熱及影響因素（一）蒸發(fā)器的傳熱（二）影響蒸發(fā)器傳熱的因素（三）提高蒸發(fā)器傳熱效率1.氨制冷系統(tǒng)，應定期排油；2.適當提高載冷劑流速；3.及時清除載冷劑側水垢；4.冷庫中應定期除霜；5.防止蒸發(fā)溫度過低，避免載冷劑結冰。

第三十頁，共四十四頁。第三節(jié)其他換熱設備制冷裝置的換熱設備除了冷凝器和蒸發(fā)器外，為了提高制冷裝置工作效率或達到所需要的低溫，還有其他一些換熱設備，其中包括再冷卻器、回熱器、中間冷卻器、水冷卻塔和冷凝-蒸發(fā)器等。一、再冷卻器對于冷凝器來說，希望能使冷凝后的液態(tài)制冷劑達到一定的再冷度，以便提高制冷系統(tǒng)的制冷能力和有利于液態(tài)制冷劑的輸送。為了獲得較大的再冷度一般有兩種方法：一種是使冷凝器底部的部分傳熱管浸沒在被冷凝下來的液態(tài)制冷劑中；另一種則是獨立設置再冷卻器。第三十一頁，共四十四頁。

采用冷凝下來的液態(tài)制冷劑浸泡部分傳熱管時，由于液態(tài)制冷劑與剛進入冷凝器的冷卻水通過管壁進行熱交換，可使液態(tài)制冷劑有較大的再冷。但是，浸泡式傳熱面的換熱屬于自然對流換熱，傳熱系數頗低。圖示為套管式氨再冷卻器。冷卻水在內管中自下而上流動，氨液在內管外部環(huán)形空間中自上而下流動。這種與冷凝器分離的再冷卻器，一則可以使之進行強迫對流換熱，再則可使冷卻水與氨液之間呈逆流式熱交換，因此，再冷能力較強。第三十二頁，共四十四頁。第三十三頁，共四十四頁。二、中間冷卻器

中間冷卻器位于制冷冷壓縮機的低、高壓級之間。它有怎樣的作用和使用條件？氨中間冷卻器結構見圖。第三十四頁，共四十四頁。氟利昂中間冷卻器結構見右圖，其結構比氨中間冷卻器簡單。第三十五頁，共四十四頁。第三十六頁，共四十四頁。三、回熱器回熱器是指氟利昂制冷裝置中使節(jié)流裝置前制冷劑液體與蒸發(fā)器出口制冷劑蒸氣進行換熱的氣液熱交換器，它的作用是：(1)對于R12、R134a和R502，通過回熱提高制冷裝置的制冷系數；(2)使得節(jié)流裝置前制冷劑液體再冷以免氣化，保證正常節(jié)流；(3)使蒸發(fā)器出口制冷劑蒸氣中夾帶的液體氣化，以提高制冷壓縮機的容積效率和防止壓縮機液擊。對于大中型制冷裝置多采用盤管式回熱器；0.5～15kW容量的制冷裝置可采用套管式和繞管式。第三十七頁，共四十四頁。對于電冰箱等小型制冷裝置，將供液管和吸氣管綁在一起或并行焊接在一起，或將作為節(jié)流裝置的毛細管同吸氣管綁在一起，或者直接插入吸氣管中，構成最簡單的回熱器。盤管式回熱器如圖所示?；責崞魍鈿殇撝茍A筒，內裝銅制螺旋盤管。來自冷凝器的高壓高溫制冷劑液體在盤管內流動，而來自蒸發(fā)器的低壓低溫制冷劑蒸氣則從盤管外部空間通過，使液體再冷卻。第三十八頁，共四十四頁。

為了防止?jié)櫥统练e在回熱器的殼體內，制冷劑蒸氣在回熱器最窄截面上的流速取8～10m／s；設計時，制冷劑液體在管內的流速可取0.8～1.0m／s，這時回熱器的傳熱系數約為240～300W／(m2·K)。制冷劑蒸氣的干度對回熱器的換熱影響很大，飽和蒸氣的傳熱系數比x。=0.86～0.88的濕蒸氣低三分之一。第三十九頁，共四十四頁。四、冷凝-蒸發(fā)器冷凝-蒸發(fā)器用于復疊式制冷裝置，它是利用高溫級制冷劑制取的冷量，使低溫級壓縮機排出的氣態(tài)制冷劑冷凝，既是高溫級循環(huán)的蒸發(fā)器，又是低溫級循環(huán)的冷凝器。常用的結構形式有套管式、繞管式和殼管式。

第四十頁，共四十四頁。(一)套管式套管式冷凝--蒸發(fā)器與套管式冷凝器結構相似，它是將兩個直徑不同的管道套在一起后彎曲而成。一般高溫級循環(huán)制冷劑在管間蒸發(fā)，低溫級制冷劑蒸氣在管內冷凝。這種蒸發(fā)一冷凝器結構簡單，加工制作方便，但外形尺寸較大；當套管太長時，蒸發(fā)和冷凝兩側的流動阻力都較大，故它適用于小型復疊式制冷裝置。第四十一頁，共四十四頁。(二)繞管式

繞管式冷凝一蒸發(fā)器的結構如圖所示，它是由一組多頭的螺旋形盤管裝在一個圓形的殼體內組成的。高溫級制冷劑由上部供入，在管內蒸發(fā)，蒸氣由下部導出；低溫級制冷劑在管外冷凝。這種冷凝．蒸發(fā)器結構及制造工藝較其他形式復雜，但是它傳熱效果好，制冷劑充注量較小。由于其殼體內容積較大，必要時還可以起到膨脹容器的作用。第四十二頁，共四十四頁。(三)殼管式

殼管式冷凝-蒸發(fā)器在