制冷原理与设备第 8 章蒸发器与冷凝器

制冷原理与设备第 8 章蒸发器与冷凝器

主编李晓东

电子制作齐向阳

第 8 章蒸发器与冷凝器

8.1 传热基础知识8.1.1 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


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


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。


热辐射是指物体发出辐射能，通过电磁波产生能量传递。

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


8.1.2 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

ii

o

i

oSI

m

oSO d

d

d

dR

d

bdR

K

0

11


换热设备的基本传热公式

2

1

21

lnt

ttt

tm


顺流和逆流时流体温度的变化a ）顺流　　　　 b ）逆流


8.1.3 常用制冷换热设备传热参数表 8-1 常用制冷换热设备总传热系数 K 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 ) 810～ 1050 传热温差 4～ 6℃，单位面积冷却水用量 0.5～ 0.9m3/(㎡·h)

卧式冷凝器 (氟利昂 ) 930～ 1169传热温差 ,7～ 9℃ ≥，低肋管，肋化系数 3.5，水速 1.5～ 2.5m/s

表 8-2 制冷装置中常用材料的导热系数 λ

材料 λ/W/（m·℃）材料 λ/W/（m·℃）

铜铝钢新霜旧霜

383． 79227． 9552． 340.1180． 55

玻璃水

玻璃丝棉发泡塑料空气

1.09320． 599

0． 034890.046520． 0244


表 8-3 常用的制冷和空调装置中对流传热系数 α

流体的种类和状态 α/W/（m2·℃）流体的种类和状态 α/W/（m2·℃）

静止气体流动气体静止液体

4～ 2010～ 50070～ 300

流动液体冷凝面 R12 蒸发面 R12

200～ 100016001700

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

5.1590×10-4

3.4394×10-4

5.1950×10-4

5.1590×10-4

有机化合物空气

溶剂蒸汽盐水

0.8598×10-4

3.4394×10-4

1.7194×10-4

1.7197×10-4


8.2 蒸发器8.2.1 影响蒸发器传热的主要因素

1. 生产中应控制蒸发器在泡状沸腾下操作 2. 控制润滑油进入蒸发器 3. 蒸发器结构应有利于气液分离

8.2.2 冷却空气的蒸发器1 ．自然对流式冷却空气的蒸发器

又称为排管 , 根据其安装的位置分为有墙排管、顶排管、搁架式排管等多种形式；从构造形式上可分为立式、卧式和盘管式等类型


冷库盘管式墙排管蒸发器

第 8 章蒸发器与冷凝器2 ．强迫对流式冷却空气的蒸发器

第 8 章蒸发器与冷凝器8.2.3 卧式管壳式蒸发器

1 ．满液式蒸发器

优点是：（ 1 ）结构紧凑，占地面积小；（ 2 ）传热性能好；（ 3 ）制造和安装较方便；（ 4 ）用盐水作载冷剂，不易腐蚀和避免盐水浓度被空气中水分稀释




第 8 章蒸发器与冷凝器2 ．干式壳管式蒸发器



干式壳管式蒸发器的优点：（ 1 ）充液量少，为管内容积的 40% 左右（ 2 ）受制冷剂液体静压力的影响较少；（ 3 ）排油方便；（ 4 ）载冷剂结冰不会胀裂管子；（ 5 ）制冷剂液面容易控制；（ 6 ）结构紧凑。

干式壳管式蒸发器缺点：制冷剂在换热管束内供液不易均匀，弓形折流板制造与装配比较麻烦，载冷剂在折流板孔和换热管间、折流板外周与筒体间容易产生泄漏旁流，从而降低传热效果


8.2.4 板式蒸发器


板式换热器具有如下特点： 1 ）体积小，结构紧凑，比同样传热面积的壳管式换

热器体积小 60% ； 2 ）总传热系数高，约为 2000～ 3000W/ （㎡ ·K ）； 3 ）流速小，流动阻力损失小； 4 ）能适应流体间的小温差传热，可降低冷凝温度，提高制冷压缩机性能；

5 ）制冷剂充注量少；（ 6 ）质量轻，热损失小。


8.2.5 沉浸式蒸发器当用水作为载冷剂时，可将水冷却到接近于 0℃ ，适用于空调系统；

当用盐水作为载冷剂时，可将水冷却到－ 10～－ 20℃ ，适用于盐水池制冰或食品的冷加工


8.3 　冷凝器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。冷凝器按其冷却介质和冷却方式，可以分为空气冷却式、水冷却式和蒸发冷却式三种类型

8.3.1 影响冷凝传热的主要因素 1 ．制冷剂凝结方式 2 ．减少蒸汽中不凝气的含量 3 ．减少蒸汽中含油

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


(1) 安全阀：冷剂压力过高打开，通过管路将冷剂泄往舷外。


(2)放空气阀：装在壳体最高处，泄放不凝性气体。注意：应在压缩机停车时进行放气。


(3) 水室放气旋塞：装在端盖最高处，泄放水侧空气。


(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。


第 8 章蒸发器与冷凝器1. 蒸发器的构造

冷却液体的蒸发器

冷却空气的蒸发器

蒸发盘管 ( 自然对流 )

冷风机 ( 强迫对流 )

干式壳管蒸发器


蒸发盘管：主要用于冷库绕片式蛇行管


套片式蛇行管


绕片式排管



空气冷却式冷凝器

8.3.2 空气冷却式冷凝器

第 8 章蒸发器与冷凝器8.3.3 水冷式冷凝器

1 ．套管式冷凝器


第 8 章蒸发器与冷凝器淋水式冷凝器

第 8 章蒸发器与冷凝器2 ．壳管式冷凝器


第 8 章蒸发器与冷凝器 3 ．板式冷凝器

第 8 章蒸发器与冷凝器8.3.4 蒸发冷却式冷凝器优点是：（ 1 ）用水量少；（ 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 8 章蒸发器与冷凝器 8.4 传热过程的强化

1 ．增大传热面积 2 ．增大对数平均温度度差 3 ．增大总传热系数 4 ．降低污垢热阻值 5 ．降低管壁热阻

第 8 章蒸发器与冷凝器8.4 传热过程的强化

1 ．增大传热面积 2 ．增大对数平均温度度差 3 ．增大总传热系数 4 ．降低污垢热阻值 5 ．降低管壁热阻

第 8 章蒸发器与冷凝器8.4 传热过程的强化

1 ．增大传热面积 2 ．增大对数平均温度度差 3 ．增大总传热系数

4 ．降低污垢热阻值 5 ．降低管壁热阻


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. 影响蒸发器传热的主要影响因素有那些？5. 说明蒸发器的作用和如何分类？6. 比较干式壳管式蒸发器和满液式壳管式蒸发器，各自的优点是什么？7. 影响冷凝器传热的主要影响因素有那些？8. 说明冷凝器的作用和分类？9. 立式壳管式冷凝器上各管接头的作用是什么？10 .举例说明如何强化换热器的换热效率。11. 板式换热器有什么突出的优点？12. 举例说明制冷空调产品上强化传热采取的措施？

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