制冷设备的操作规程讲义

肋片一般采用厚度为 0.2~0.4mm铝片制成，套在
φ10—φ16mm钢管外，由弯
头连接成蛇管管组。 肋片根部用二次翻边与
管外壁接触，经机械或液压 胀管后，二者紧密接触以减 少其传热热阻。
由低噪声轴流式通风机迫 使空气流过肋片间隙，通过 肋片及管外壁与管内制冷剂 蒸气进行热交换，将其冷凝 成为液体。
1-端盖 2-壳体 3-进气管 4、17-传热管 5-支架 6-出液管 7-放空气管
8-水槽 9-安全阀 11一平衡管 12－混合管 13－放油阀 14－出液阀 15-压 力表 16-进气阀
其壳内管外为制冷剂,管内为冷却水。壳体的两端管板 上穿有传热管。壳体一般用钢板卷制(或直接采用无缝钢管) 焊接而成。管板与传热管的固定方式一般采用胀接法，以 便于修理和更换传热管。
压力
▪ 在制冷机中，制冷设备需要承受一定的工作 压力。作为受压容器．必须考虑其压力条件， 正确选择强度计算时的设计压力，以及制造 完结时的强度试验(液压试验)及气密试验(气 压试验)。气密试验时的压力标准非常重要， 它直接关系到制冷机寿命和操作人员的生命 安全。表6—1为JB/T6916《制冷装置用压力 容器》规定的制冷设备容器的压力试验标准。
此外，减少传热管壁厚、降低肋片节距、缩小肋片张角，
甚至采用矩形肋片，均可强化冷凝传热过程，提高冷凝换热 能力和整个装置的性能。
目前滚轧低肋管和新型锯齿形高效冷凝管已在大、中型 氟利昂制冷装里的冷凝器中得到广泛应用。
2）立式壳管式冷凝器
立式壳管式冷凝器以适合立式安装而得名。与卧式壳管式冷凝器的不同 点在于它的壳体两端无端盖，制冷剂过热蒸气由竖直壳体的上部进入壳内， 在竖直管簇外冷凝成为液体，然后从壳体下部引出。壳体的上端口设有配水 槽。管簇的每一根管口装有一个水分配器，冷却水通过该分配器上的斜分水 槽进入管内，并沿内表面形成液膜向下流动，以提高表面传热系数，节约冷 却水循环量。冷却水由下端流出井集中到水池内，再用泵送到冷却塔降温后， 可循环使用。
硬水、含泥水：(0.516 ~ 0.344) 103 (0.688 ~ 0.516) 103
铜管污垢热阻仅为钢管的50％，而且冷却水流速可提高到 2.5m/s,传热系数则随流速提高而增大。
一般卧式壳管式氨冷凝器在水速： 1.6 ~ 2.8 m s
传热系数K： 1360 ~ 1600W (m2 K )
国产卧式壳管式冷凝器一般为4—10个流程。若流程数过多，会增大水 流动阻力。加大水泵功耗，在端盖的上部和下部设有排气和放水阀，以便装 置启动运行时排出水里空气，或在停止运行时排出管内存水，防止冬季时冻 裂传热管。
氨制冷机配用的卧式壳管式冷凝器： 试验证明，其传热系数不受单位面积热流
量变化的影响，而是取决于冷却水流速和污垢 热阻的大小。
从传热理论分析，立管的换热性能较水平管差得多。其原
因在于立管上冷凝液膜的流动路线较短，而且管内的水较难以 保证完全为膜层流动，因此在传热系数方面，立式冷凝器低于 卧式冷凝器。
立式壳管式冷凝器可以使用水质较差的水，因为它可以在
运转时进行清洗。但由于冷却水不能始终沿管壁流动，且上部管 壁产生的凝结液覆盖下部管壁，因此传热系数低于卧式壳管式。
空气的温度从而下降
液体
热
气体
蒸发器 室内机组
影响蒸发器的传热系数因素主要是：
(一).制冷剂蒸发时放热系数的大小 (二).冷却介质侧的放热强度 (三)传热表面的污脏程度
(一).制冷剂蒸发时放热系数的大小
制冷剂蒸发时的放热系数取决于制冷剂在蒸发器 内的沸腾状态
沸腾形式有泡状沸腾和膜状沸腾之分。泡状沸 腾的放热系数比膜状沸腾高。随着传热温差的上升，汽化核心增加，生成
铜管易于在管外加工肋片，以利于氟利昂侧的 传热，一般在采用铜质翅片管以后．其氟利昂侧换 热系数较相同规格光管大1.5~2倍。
不仅如此，污垢热阻对冷凝器换热效果有重要影响，其 冷却介质为海、井、湖水时为
污垢热阻(m2K)/W ：铜管
钢管
海、井、湖水：(0.086 ~ 0.172) 103 (0.172 ~ 0.344) 103
的汽泡数量增q 增加到最大值 ，汽泡扰动剧烈，称该段为泡状沸腾。在加热面上形成稳定的蒸汽膜层， 产生的蒸汽Biblioteka Baidu规律地脱离膜层，致使 上升时，热流密度 q 上升，此阶段称为稳定膜态沸腾。
工业用的蒸发器一般应控制好传热温差，以便 得到泡状沸腾，所以在实际制冷系统中，传热温差 一般约10℃左右，蒸发器中制冷剂液体是处于泡状 沸腾状态。
▪ 蒸发式冷凝器的热流量与进口空气的湿球温度关系 很大，湿球温度愈高，则空气相对湿度愈大，若要 保持一定的蒸发量，就必须提高冷凝温度，对装置 的正常运行造成不利影响。因此，蒸发式冷凝器设 计参数的选择应注意以下问题：
▪ 1)、进口空气的湿球温度与当地气象条件有关。其 参数选择可参照JB/T7658.5氨制冷装置用蒸发式冷 凝器标准。
管：φ5～16mm紫铜管
管间距： 25mm～35mm
翅片：铝箔，δ＝0.1～0.4mm
翅片间距：2～4mm
风速：2.5～3.5m/s
传热系数： 25～50W/(m2 K)
进风温度：环境温度，一般35℃
出风温度：进风温度＋8～10℃ 冷凝温度：进风温度＋～15℃ 沿气流方向管排数：2～6排
沿空气流动方向的管排数
1）卧式壳管式冷凝器：
卧式壳管式冷凝器在管板外侧设有左右端盖，盖的内侧具有满足水流程需
要的隔腔，保证冷却水在管程中往返流动，使冷却水从一侧端盖的下部进入 冷凝器，经过若干个流程后由同侧端盖的上部流出。冷却水在冷凝器内流过 一次称做一个流程。
采用多流程设计主要是为了减小水的流通面积，提高冷却水流速，增强 水换热效果。
(三)传热表面的污脏程度
(1)制冷剂侧的传热表面，其管内壁的污垢， 主要是制冷剂中夹带的润滑油在制冷剂蒸发后沉 积在蒸发器管道中，过多的积沉将形成油膜。此 时热阻增大，放热系数降低。
〔2)冷却介质侧的传热表面，如盐水腐蚀管壁生 成铁锈，其热阻很大；此外盐水浓度过大或过小， 也会有盐或冰析出，粘附在传热表面，也使热阻增 大，降低传热系数。
水冷式
蒸发器
水吸收冷媒热量而使冷媒液化
冷却塔
压缩机
气态冷媒向水放 热成为液态
水冷冷凝器
冷却水
泵
▪水冷式冷凝器主要有壳管式和套管式两种 结构型式。
1）.壳管式冷凝器 ▪ 壳管式冷凝器分为立式和卧式两大类。
▪ 一般立式壳管式冷凝器适用于大型氨制冷装 置
▪ 卧式壳管式冷凝器则普遍使用大、中型氨或 氟利昂制冷装置中。
在平均传热温差 传热系数K约为 单位面积热流量
tm 4 ~60C
698 ~ 814W (m2 K )
qF 4071 ~ 4652W m2
3）.套管式冷凝器
氟利昂套管式冷凝器
逆流换热
端部温差小
传热效果好 水速 1 ~ 2 m s 传热系数
930W (m2 K )
由不同直径的管子套在一起，并弯制成螺旋形或蛇形的一种水冷式 冷凝器。
管：φ4～6mm, 邦迪管（钢 管外镀铜）
管间距：4～10cm
翅片：φ1.4~1.6钢 丝
翅片间距：4~10mm
传热系数： 15~17.5W/(m2 K)
(2) 、空气强制流动的空冷冷凝器
由一组或几组带有肋片的 蛇管组成。制冷剂蒸气从上 部集管进入蛇管，其管外助 片用以强化空气侧换热，补 偿空气表面传热系数过低的 缺陷。
制冷剂蒸气在套管间冷凝，冷凝液从下面引出，冷却水在直径较小 的管道内自下而上流动，与制冷剂成逆流式，因此传热效果较好。
套管式冷凝器
▪ 该冷凝器结构简单、制作方便。 ▪ 但是在套管长度较大时，下部管间易被液体
充斥，使传热面积不能得到充分利用，而且 金属耗量较大，一般只在小型氟利昂制冷装 置中使用。 ▪ 另外，套管式冷凝器无法机械清洗，应当使 用符合水质要求的水，并定期进行化学清洗。
制冷系统的热交换设备主要是冷凝器和蒸发 器，它们是制冷剂与外部热源介质之间发生热交 换的设备。
一）、 冷凝器
用冷凝器将制冷剂从低温热源吸收的热量及 压缩后增加的热焓排放到高温热源。
冷凝器按冷却方式
水冷式 空气冷却式 蒸发冷却式
▪ 1、水冷式冷凝器
▪ 这种型式的冷凝器是用水作为冷却介质带 走制冷剂冷凝时放出的热量。冷却水可以一 次性使用．也可以循环使用。
愈多，则后面排管的传热量 愈小，使换热能力不能得到 充分利用。为提高换热面积 的利用率，管排数取2—6排 为好。
（3）、蒸发式冷凝器
蒸发式冷凝器以水和 空气作为冷却介质。 它利用水蒸发时吸收 热量使管内制冷剂蒸气 凝结。 为防止传热管外壁面 结垢，对循环水应进行 软化处理后使用。
水经水泵提升再由喷田喷淋到传热管的外表面，形成水膜吸热蒸发变 成水蒸气，然后被进入冷凝器的空气带走。未被蒸发的水滴则落到下部的 水池内。箱体上方设有挡水板，用于阻挡空气中的水滴散失。该冷凝器空 气流且不大，耗水量也很少。
▪ 2)、风量配备与有关。越高则所要求的送风量就越 大。送风耗能也越多。所以送风量的配备应从节能 和性能要求两方面综合考虑。
▪ 3)、水量配备应以保证润湿全部换热表面为原则。 随意增大配水量会造成水泵功耗上升，水的飞散损 失增大，运行成本提高。
第三节 蒸发器
室内机
蒸发器（室内机）内的 液态冷媒吸收周围空 气的热量。
通常采用无缝钢管作为传热管： 25 ~ 32mm 一般卧式壳管式氨冷凝器在水速：w 0.8 ~ 1.5 m s
传热系数K： 930 ~ 1160W (m2 K )
单位面积热流量为 qF 4071 ~ 5234W m2
卧式壳管式氟利昂冷凝器 ：
用钢管，也可采用铜管。采用铜管时传热系数 可提高10%左右。
还包括具备各种功能的热交换器和一 些用于改善制冷机运行条件、提高运 行效率的部件，统称为制冷设备。
下面四个部件蒸气压缩式制冷系统必须的 压缩机
提供动力
蒸发器
提供冷量
膨胀阀
节流降压
冷凝器
排放热量
制冷设备可分为主要设备和辅助设备两部分
▪ 主要设备包括冷凝器、节流机构、蒸发器、 冷凝—蒸发器和中间冷却器以及发生器、吸 收器等，是制冷机中不可或缺的部件。
2、空气冷却式冷凝器
空冷式
冷媒向空气放热，由气态转化为液态 向空气排热
冷凝器 冷凝器（室外机）
空气冷却式冷凝器中 根据管外空气流动方式
自然对流空气冷却 式冷凝器
强制对流空气冷却 式冷凝器
(1)、空气自由运动的空气冷凝器
▪ 该冷凝器利用空气在管外流动时吸 收制冷剂排放的热量后，密度发生 变化引起空气的自由流动而不断地 带走制冷剂蒸气的凝结热。
▪ 辅助设备则有各种分离器、贮液器、回热器、 过冷器以及膨胀容器等，是制冷机正常、稳 定、可靠和高效工作重要保证。
材料
▪ 制冷设备使用的材料随介质不同而异。氨对 黑色金属（铁、锰、铬及其合金，如钢、生 铁、铁合金、铸铁等）。无侵蚀作用，而对 铜及其合金的侵蚀性强烈，所以氨制冷机中 制冷设备都用钢材制成。而氟利昂对一般金 属材料无侵蚀作用，可以使用铜或铜合金制 造。为了节省有色金属，大型氟利昂制冷机 仅在热交换器的传热部分采用铜管。
蒸发器的结构有利于沸腾生成气泡尽快离开传热 表面的，放热系数就高；反之，放热系数就下降。
(二).冷却介质侧的放热强度
主要取决于冷却介质的流速，流速增大，则 放热系数提高，但过大的流速又将增大机泵的 动力消耗，所以一般盐水的流速为0.75—2m/s。
此外，它还受传热表面的几何特性(结构、 形状)的影响，改进几何特性，可以增强流体流 动时的扰动，破坏层流边界层，增强传热。
上节课教学内容 吸收式制冷
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第六章 制 冷 设 备
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第六章 制 冷 设 备
第一节 概 述
第二节 制冷装置的换热设备 第三节 制冷装置的节流机构 第四节 其他制冷换热器及辅助设备
第一节 概 述
一、制冷设备概况 制冷机中除了压缩机等机器外，
第二节 制冷装置的换热设备
制冷装置的换热设备有冷凝器、蒸发器、 冷凝—蒸发器、中冷器、回热器，以及吸收器、 发生器和溶液热交换器等等。
其中冷凝器和蒸发器的结构型式和技术参
数对制冷装置的性能有决定性的影响。全面了 解它们的结构特点及设计计算方法，有利于进 一步提高和优化制冷装置的性能。
一、制冷装置热交换设备的结构