工业制冷常用换热器

在产业制冷系统中，制冷换热设施普遍依据换热器在制冷安设中所起的影响施行分类，能够分为挥发器、冷凝器、经济器、中央冷却器、冷却器、液化器等,假使依据换热器的机关来分类,又可分为管壳式换热器与板式换热器。本文将对管壳式换热器施行详细讨论。

挥发器

挥发器是制冷系统的紧要热替换设施。行使制冷剂液体在较低温度下挥发,摄取被冷却介质的热量使之温度下降。

1.挥发器中的传热

影响挥发器传热系数的成分紧要有:1）制冷剂的物理性格、沸腾形态、挥发器机关;2）被冷却介质固定形态、传热表面好多性格;3）传热表面玷污水平,主借使油、铁锈、霜层。

2.挥发器的情势和机关

紧要用于载冷剂系统,用来冷却水或盐水、乙二醇等载冷剂,再由载冷剂去冷却被冷却物体。依照挥发器形状能够分为立管(螺旋管)式挥发器和卧式管壳式挥发器。

1）立管(螺旋管)式挥发器是制冷剂在管内挥发,挥发器沉迷在载冷剂箱内。这两种挥发器只可用于开式轮回系统,载冷剂务必长短挥发性的,如盐水和水等。为保证载冷剂在箱内以必然的速率轮回,箱内焊有纵向隔板并装有螺旋搅拌器。载冷剂流速为0.3~0.7m/s以加强换热。这类系统由于载冷剂简单和空气来往,挥发管简单侵蚀,盐水易吸潮变稀。水箱应选择须要的密封办法,见图1。

2）卧式管壳式挥发器依照制冷剂的挥发方法不同,又分为干式挥发器、满液式挥发器和热虹吸式挥发器。干式挥发器(见图2)是液体系冷剂经节俭后从挥发器一端的端盖投入管程,端关上铸有隔板,制冷剂经历两个或多个过程挥发并摄取载冷剂的热量后从统一个端盖出来后投入紧缩机。假使端盖隔板垫片暴露,会使制冷剂短路,形成回液及制冷才略降落。这类挥发器的紧要特征是:制冷剂在管内全面挥发并过热成为过热气体,这有益于运用热力膨胀阀主动调整供液量。普遍运用的制冷剂有R22、Ra、RC、RA等。由于制冷剂管内挥发,唯有管内流速超出4m/s,就能够把管内的光滑油带回紧缩机,回油便利。在打算之中,壳程采取GB或TEMA规章的E型机关(折流板型式),折流板的缺口巨细依照载冷剂的物理性质与流量巨细开15%~50%的缺口,普遍处境下,折流板缺口的流速与载冷剂横向擦过管教的流速大抵相等,为了保证换热成果,折流板与圆筒的空隙、换热管与折流板的空隙要小于即是GB或TEMA规章的最小空隙,稀奇是在低温处境下,这些空隙显得尤其要紧,由于在低温处境下,载冷剂普遍为高粘度流体,流速慢,热阻相对增大,空隙暴露愈加显然,因此在低温处境下对空隙的管束必然要愈加严峻。换热管采取内部加强的高效换热管,换热管内部采取螺旋线沟槽的型式,普遍内部有32~75个沟槽,紧要用来加强管内的传热成果,偶然换热管的外部也做响应的加强,换热管依照载冷剂的不同可采取紫铜T2、高磷紫铜TP2、镍铜BFe10-1-1、锡铜HSn70-1、铝铜HA-2等材料。换热管与管板普遍采取胀接的衔接方法,在制冷剂入口普遍配置一套分派器用来匀称分派气液搀和物,干式挥发器普遍适当在排量小于m3/h的紧缩机制冷系统中运用,在大型系统中由于制冷剂的分派不均题目,最佳不运用此类别的挥发器。

3）满液式挥发器机关与干式挥发器彷佛,只不过载冷剂走管程,制冷剂走壳程。制冷剂液体从筒体下部投入,壳程内沸腾,从上部的气液别离器或回气包回气,别离的液滴仍流回挥发器。满液式挥发器的充液量大,传热温差小,不异的冷媒温度挥发温度高,制冷量大。为避免太高的液面会使未汽化的液体随沸腾的气泡带出挥发器,投入紧缩机引发液击,普遍采取液位管束器来管束挥发器内液面的高度,大多设有气液别离器。制冷剂为氨时,液位为筒体的70%~80%;制冷剂为氟利昂时,液位为筒体的55%~65%。满液式挥发器的缺陷是回油艰难,特为是制冷剂为氟利昂时。打算中,壳程采取GB或TEMA规章的X型机关(管教采取少量撑持板撑持),制冷剂的入口设有均液板,用来匀称分派擦过管教的制冷剂,壳程上部普遍留有必然的沸凌空间与气液别离的空间,关于一些大型满液式挥发器为了削减桶径,只是留有少许的沸凌空间,同时在挥发器上部装备一个气液别离器(起因同上),关于R22、Ra等的HCFC类制冷剂,为了节俭铜材,加强管内的换热成果,常采取外部加强的高效换热管。跟着高效传热技能的进展,在中大型空调机组中,管外的换热系数曾经高于管内的换热系数,是以管内也做了响应的加强。所用制冷剂品种与换热管材质及管与管板的团结型式同干式。满液式挥发器普遍运用于载冷剂粘度较小即在运用前提卑劣动性稀奇好的场面。

4）热虹吸挥发器,来自经济器的过冷制冷剂液体经历节俭阀节俭后先投入气液别离器,气体系冷剂被紧缩机吸回,液体靠重力影响投入挥发器,在气液别离器中准确地管束液位,使得虹吸挥发器的制冷剂侧的轮回量大于挥发量,制冷剂侧的换热成果得到显然的改良。虹吸挥发器采取立式或卧式机关,关于卧式虹吸挥发器,挥发的制冷剂普遍安顿在壳侧,载冷剂或须要冷却的介质放在管侧;关于立式虹吸挥发器而言,挥发的制冷剂普遍安顿在管侧,载冷剂或须要冷却的介质放在壳侧,然而关于一些须要冷却高粘度流体的场面,挥发的制冷剂也能够安顿在管内。立式虹吸挥发器的管程普遍打算为1个过程,卧式虹吸挥发器的管程可认为多过程。换热管采取碳钢、紫铜T2、高磷紫铜TP2镍铜BFe10-1-1、锡铜HSn70-1、铝铜HA-2、钛TA2等材料。换热管与管板的衔接依照换热管材质的不同能够采取焊接、胀接或焊接与胀接相连接的方法。热虹吸挥发器普遍用在产业制冷光滑油冷却、低温液化等场面,特为是在石化行业,由于保证了高粘度盐水在低温下的换热本能和高品级无缝管换热管的采取(保证挥发器的耐侵蚀性与牢固性),故运用越来越宽广。

冷凝器

冷凝器是蒸气紧缩式制冷系统的四大部件之一,是将紧缩机排放的高温制冷剂气体冷凝成饱和或过冷液体的设施。经历冷凝器,将热负荷(制冷场合、机电功耗)传达给处境介质(水或空气)。

冷凝器的传热

制冷剂侧油膜的影响:氟利昂系统中,油和制冷剂在冷凝器中互溶,对传热没有影响;在氨系统中,油膜会严峻影响换热,务必实时排放冷凝器底部的存油。

不凝性气体的影响:会吞噬必然的换热空间并提升冷凝压力,应实时排放。氨系统务必经历空气别离器排放,氟系统能够经历冷凝器上部的放空阀排放。

制冷剂充注量:过量的充注量会削减冷凝面积,致使冷凝压力抬高,应加以管束。

冷却介质侧(水或空气)

冷却介质流速的影响:恰当的流速会提升放热系数并下降污垢的堆积。水为冷却介质的,水的流速为0.8~1.2m/s(氨,钢管),或小于2.5m/s(氟,铜管);空气为冷却介质的,空气流速为2~4m/s。

污垢的影响:污垢的导热系数对照小,会影响热量的传达,理当尽可能避免并实时清除。水冷式冷凝器水侧污垢包含水垢、锈蚀、泥沙等。对水质较差的,应选择软化处置或用池塘堆积泥沙。冷凝器的水路普遍走管程,能够选择呆板式冲洗或化学办法冲洗。空冷式冷凝器空气侧的污垢紧要有尘土、油污和锈蚀物等。要选择防尘、防腐处置。

冷凝器的机关

冷凝器的类别许多,按其带走热量的方法,可分为三类。

1水冷式冷凝器

水冷式冷凝器由于采取水做为冷却介质,而水温普遍又对照低,因此能够得到较低的冷凝温度,有益于提升制冷才略,下降运转花费,运用相当宽广。水冷式冷凝器又分为立式和卧式两种。

立式冷凝器:冷凝器顶部装有配水箱,能够将水匀称地分派给各个管口的分水头,沿管内壁螺旋状流下,与管外的高温气体施行热替换。制冷剂蒸气放出热量后,冷凝成液体后沿管外壁流下堆积在冷凝器底部,经液体管路流入贮液器。冷凝器底部装有放油阀。

立式冷凝器的益处是:占大地积小,能够安置在室外;易冲洗,且无须中止劳动;不易阻塞,对水质请求不高。缺陷是:耗水量大,水泵功率大;管子易侵蚀,且暴露不易被发觉。卧式冷凝器:卧式冷凝器(见图3)的两头管板外观用端盖关闭,端关上铸有分水隔板,把集体管教分开成几个管组(或过程)。冷却水从一端的端盖投入后,按次流过每个过程,末了从统一端关上部流出。如此可提升管内水的流速,提升水侧的放热系数。冷凝器端关上部和下部份别设有放空气

和放水丝堵。

卧式冷凝器的益处是传热系数高,用水量小收支水温简单管束,能够安置在室内。缺陷是冷却水固定阻力较大,对水质请求高,冲洗时需中止劳动,暴露不易发觉。罕用于水质较好、水温较低、水量充沛的区域,实用于中袖珍制冷系统。

水冷冷凝器运用最为宽广,制冷用水冷冷凝器的壳程普遍采取GB或TEMA规章的E型或X型机关。假使采取E型机关,折流板的底部普遍开有V形或梯形的缺口,紧要用来泄放冷凝液体。如采取X型机关,最幸好冷凝器的上部配置一个分派机构,尽可能使过热的制冷剂气体匀称擦过管教。依照制冷剂和冷却轮回水的不同换热管采取碳钢、紫铜T2、高磷紫铜TP2、镍铜BFe10-1-1、锡铜HSn70-1、铝铜HA-2、钛TA2等材料。换热管与管板的衔接依照换热管材质的不同,能够采取焊接、胀接或焊接与胀接相连接的方法。

空冷式冷凝器(见图4)

以空气为冷却介质。制冷剂在管内固定历程中渐渐冷却、冷凝直至末了成为过冷液体。换热管普遍用紫铜管。空气在风机的胁迫影响下横向擦过管外,带走热量并分散到四周处境中。为了加强空气侧的传热,普遍在管外加肋片,增多传热面积。

空冷式冷凝器最大特征是不须要水。是以,实用于缺水区域和氟利昂系统。空冷式冷凝器受处境温度影响很大。夏令处境温度假使很高,冷凝压力就会很高;而冬天运转时应避免冷凝压力太低,致使挥发器供液不够,冰箱、空调制冷才略下降。风冷式冷凝器在空调、热泵方面运用对照宽广,对照有代表性的是翅片管换热器,在热泵机组中运用的翅片管换热器紧要有三种型式,即L形、笔直形、V形。L形悠闲直形实用于容量较小(小于70kW)的热泵机组。这两种型式的换热器实用于侧向吸风或进取斜吹风。而V形翅片换热器则实用于中型热泵机组(70~kW),换热器分左右两个成V形安置,制冷时由紧缩机排出的高压气体分两路别离投入左右换热器的汇总管,再别离投入各分路,在管内冷凝,冷凝后的液体在投入分派器后流出。

挥发式冷凝器(见图5)

挥发式冷凝器是近几年进展起来的直接用湿空气冷却制冷剂的一种换热器,以水和空气配合做为冷却介质,主借使行使部份水挥发时(气化潜热)摄取制冷剂气体的热量完结制冷剂的冷凝(以少许的水带走大批的冷凝排热量)。紧要由冷凝管组、淋水安设、挡水栅、集水盘、轮回水泵及风机等构成(相当于把水冷冷凝器与冷却水塔、水泵、轮回池塘组合在一同)。挡水栅的影响是避免未挥发的水点被气流带走,削减水的耗费;水盘内的浮球阀是跟着水的耗费、水位下降时主动翻开增多冷却水。

挥发式冷凝器的益处是传热系数高,制冷剂的冷凝温度比水冷冷凝器要低3~5℃,冷却水耗费少,实用于缺水区域,运转经管花费较水冷式冷凝器低。缺陷是保护对照费事,冲洗艰难;对水质请求高,应施行软化处置;空气湿度大时冷凝压力会抬高。

紧要的运转道理为:盘管内的高温气态制冷剂与盘管外的喷淋水和空气施行热替换,由气态渐渐被冷凝为液态。引风机的超强风力使喷淋水全面包裹住盘管表面,水借风势,换热成果显著增高。喷淋水与空气摄取热量后温度抬高,部份水由液态变为水蒸汽,气化潜热带走大批排热,热空气中的水份被挡水板拦阻并搜罗到PVC热替换层中,PVC热替换层中的水被流过的空气冷却,温度下降,投入集水槽中,再由轮回水泵送入喷淋水系统中,继承轮回。流失到空气中而损失的水份由水位调整管束器管束完结主动增多。

经济器

经济器普遍运用在螺杆单级紧缩系统中,用来过冷制冷剂液体,提升在低温运转机缘组制冷量,制冷剂液体在投入经济器前分红两路,一小部份节俭后投入换热器管程或壳程来冷却大部份投入壳程或管程的制冷剂液体,挥发的制冷剂由紧缩机中央补气口吸入,可显然提升制冷量,同时由于增多了补宇量,轴功率略有增多,但COP值特为在低温时可得到显然提升。

经济器也分为满液式和干式两种,机关与干式和满液式挥发器机关全面不异,打算与建造历程中可参考挥发器,运用哪类别式紧要由管程与壳程的热阻分派处境来决意。现建造厂家多将经济器带于紧缩机组之上。

中央冷却器

中央冷却器运用在双级或多级紧缩系统中,紧要用来冷却中央制冷剂的温度,由于两级节俭的中央冷却器只是是个容器,是以紧要谈甲第节俭轮回的中央冷却器。

制冷系统中的甲第节俭中央冷却器分为中央不全面冷却和中央全面冷却两种,中央不全面冷却中央冷却器每每做成干式经济器机关(见图6),道理也与干式经济器不异。产业制冷运用中最为宽广的是中央全面冷却中央冷却器(见图7),来自贮液器高压液体分红两路,沿途投入浮球机构节俭往后跟着低压级的排气投入中央冷却器中制冷剂液体内里,经历中央冷却器的气液别离空间把制冷剂液体别离往后,纯洁的制冷剂气体投入高压级的进气口;别的沿途制冷剂液体投入至中央冷却器底部的盘管内部与管外的制冷剂液体施行热替换,管内的制冷剂液体得到冷却或过冷,管外的液体挥发后投入高压级紧缩机。

冷却器

冷却器(见图8)的紧要影响是对单相流体施行冷却,譬喻油冷却器、自然气冷却器等。从紧缩机排出的高温高压油气搀和物中别离出来的光滑油温度较高,不能再喷入紧缩机起光滑冷却影响,需经油冷却器冷却到紧缩机须要的粘度和温度后才气反复运用。普遍需管束喷油温度在40℃左右,粘度适中。罕用油冷却器有水冷型和工质冷却型。水冷型普遍油在壳程沿折流板施行固定换热,油的进

出口均衔接在管桶上。冷却水的收支水均设在统一端盖,水进管内,与油热替换,冷却成果与水流量和进水温度有着密不行分的关联;工质冷却型,油侧与水冷型机关同样,惟独外壳为高压打算,管内是经膨胀阀冷却绝热后的液体系冷剂。基根源理是,经冷凝器冷凝的制冷剂液体先投入辅佐贮液器(虹吸罐),液面到达溢流口时液体经溢流口投入贮液器从而向挥发器供液,而溢流口下列的液体经底部仰赖重力影响流向螺杆紧缩机的油冷却器,节俭后挥发带走光滑油的热量,变为气体回到辅佐贮液器,别离出液体后,在紧缩机排气影响下,又回到挥发冷却器入口继承冷凝,轮回复始。值得一提的是虹吸罐内的液面至油冷却器进液口之间、冷凝器出液口至虹吸罐内的液面之间的位差普遍是要保证的,由于惟独保证了三者之间的彼此位差才气使冷凝器、虹吸罐、油冷却器内的压力处于一个均衡的形态,固定才气通畅并充沛表现各自的工效。自然气冷却器与上述的虹吸式挥发器型式不异,不过自然气侧的压力较高。冷却器普遍制做成GB或TEMA规章的E型或X型机关。

液化器

液化器(见图9)紧要用来液化自然气中含碳量较高的烃类、氯气等,普遍处境下把液化气体放到换热管侧,液化器壳程制做成GB或TEMA规章的U型机关(U型换热管),壳侧采取制冷剂沸腾的型式,换热管依照温度、介质的侵蚀性等成分能够采取碳钢、紫铜T2、高磷紫铜TP2、镍铜BFe10-1-1、锡铜HSn70-1、铝铜HA-2、钛TA2等材料,相同于满液式挥发器。

本文起因于互联网，暖通南社对图片、实质从新编纂。

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