冷凝器

簡介

冷凝器大部分置於汽車水箱前方_然而空調系統的機件_能將管子中的熱量_以很快的方式_傳到管子附近的空氣.在蒸餾過程中_把氣體或蒸氣轉變成液態的裝置稱為冷凝器_然而所有的冷凝器都是利用氣體或蒸氣的熱量帶走而進行運轉的.

汽車冷凝器是致冷劑進入蒸發器_壓力減小_由高壓氣體_變成低壓氣體_這一過程要吸收熱量_所以蒸發器表面溫度很低_再經風扇_就可以將冷風吹出.冷凝器是將從壓縮機出來的高壓_高溫的致冷劑_冷卻成高壓_低溫.然後經過毛細管氣化_去蒸發器中蒸發.

種類及特點

冷凝器按其冷卻介質不同_可分為水冷式、蒸發式、空氣冷卻式、淋水式冷凝器四大類.

（一）水冷式冷凝器

水冷式冷凝器是以水作為冷卻介質_水的溫升帶走冷凝熱量.冷卻水一般循環使用_但系統中需設有冷卻塔或涼水池.水冷卻式冷凝器按其不同的結構型式又可分為立式殼管式、臥式殼管式水冷卻式冷凝器按其不同的結構型式又可分為立式殼管式、臥式殼管式和套管式等多種_常見的是殼管式冷凝器.

1、立式殼管式冷凝器

立式殼管式冷凝器又稱立式冷凝器_它是目前氨制冷系統廣泛采用的一種水冷式冷凝器.立式冷凝器主要由外殼(筒體)、管板及管束等組成.

制冷劑蒸汽從筒體高度2/3處的進汽口進入管束間空隙中_管內的冷卻水與管外的高溫制冷劑蒸汽通過管壁進行熱交換_從而使制冷劑蒸汽被冷凝成液體並逐漸下流到冷凝器底部_經出液管流入貯液器.吸熱後的水則排入下部的混凝土水池中_再用水泵送入冷卻水塔中經過冷卻後循環使用.

為了使冷卻水能夠均勻地分配給各個管口_冷凝器頂部的配水箱內設有勻水板並在管束上部每個管口裝有一個帶斜槽的導流器_以使冷卻水沿管內壁以膜狀水層向下流動_這樣既可以提高傳熱效果又節約水量.此外_立式冷凝器的外殼上還設有均壓管、壓力表、安全閥和放空氣管等管接頭_以便與相應的管路和設備連接.

立式冷凝器的主要特點是：
1.由於冷卻流量大流速高_故傳熱系數較高.
2.垂直安裝占地面積小_且可以安裝在室外.
3.冷卻水直通流動且流速大_故對水質要求不高_一般水源都可以作為冷卻水.
4.管內水垢易清除_且不必停止制冷系統工作.
5.但因立式冷凝器中的冷卻水溫升一般只有2～4℃_對數平均溫差一般在5～6℃左右_故耗水量較大.且由於設備置於空氣中_管子易被腐蝕_洩漏時比易被發現.

2、臥式殼管式冷凝器

臥式冷凝器與立式冷凝器有相類似的殼體結構_但在總體上又有很多不同之處_主要區別在於殼體的水平安放和水的多路流動.臥式冷凝器兩端管板外面各用一個端蓋封閉_端蓋上鑄有經過設計互相配合的分水筋_把整個管束分隔成幾個管組.從而使冷卻水從一端端蓋下部進入_按順序流過每個管組_最後從同一端蓋上上部流出過程中_要往返4～10個回程.這樣做既可以提高管內冷卻水的流速_從而提高傳熱系數_又使使高溫的制冷劑蒸氣從殼體上部的進氣管進入管束間與管內冷卻水進行充分的熱交換.

冷凝下來的液體從下部出液管流入貯液筒.在冷凝器的另一端端蓋上還常設有排空氣閥和放水旋塞.排氣閥在上部_在冷凝器投入運行開始時打開_以排出冷卻水管中的空氣_使冷卻水暢通地流動_切記不要與放空氣閥混淆_以免造成事故.放水旋塞供冷凝器停用時放盡冷卻水管內的存水_避免冬季因水凍結而凍裂冷凝器.臥式冷凝器的殼體上同樣留有若干與系統中其它設備連接的諸如進氣、出液、均壓管、放空氣管、安全閥、壓力表接頭及放油管等管接頭.

臥式冷凝器不僅廣泛地用於氨制冷系統_也可以用於氟利昂制冷系統_但其結構略有不同.氨臥式冷凝器的冷卻管采用光滑無縫鋼管_而氟利昂臥式冷凝器的冷卻管一般采用低肋銅管.這是由於氟利昂放熱系數較低的緣故.值得注意的是_有的氟利昂制冷機組一般不設貯液筒_只采用冷凝器底部少設幾排管子_兼作貯液筒用.

臥式和立式冷凝器_二者除安放位置和水的分配不同外_水的溫升和用水量也不一樣.立式冷凝器的冷卻水是*重力沿管內壁下流_只能是單行程_故要得到足夠大的傳熱系數K_就必須使用大量的水.而臥式冷凝器是用泵將冷卻水壓送到冷卻管內_故可制成多行程式冷凝器_且冷卻水可以得到足夠大的流速和溫升(Δt=4～6℃).所以臥式冷凝器用少量的冷卻水就可以得到足夠大的K值.

但過分地加大流速_傳熱系數K值增大不多_而冷卻水泵的功耗卻顯著增加_所以氨臥式冷凝器的冷卻水流速一般取1m/s左右為宜_氟利昂臥式冷凝器的冷卻水流速大多采用1.5～2m/s.臥式冷凝器傳熱系數高_冷卻水用量小_結構緊湊、操作管理方便.但要求冷卻水的水質好_且清洗水垢不方便、洩漏時也不易發現.

制冷劑的蒸氣從上方進入內外管之間的空腔_在內管外表面上冷凝_液體在外管底部依次下流_從下端流入貯液器中.冷卻水從冷凝器的下方進入_依次經過各排內管從上部流出_與制冷劑呈逆流方式.

這種冷凝器的優點是結構簡單_便於制造_且因系單管冷凝_介質流動方向相反_故傳熱效果好_當水流速為1～2m/s時傳熱系數可達800kcal/(m2·h·℃).其缺點是金屬消耗量大_而且當縱向管數較多時_下部的管子充有較多的液體_使傳熱面積不能充分利用.另外緊湊性差_清洗困難_並需大量連接彎頭.因此_這種冷凝器在氨制冷裝置中已很少應用.

（二）蒸發式冷凝器

蒸發式冷凝器的換熱主要是冷卻水在空氣中蒸發吸收氣化潛熱而進行的.按空氣流動方式可分為吸入式和壓送式.在這類冷凝器中系依靠另一個制冷系統中制冷劑的蒸發所產生的冷效應去冷卻傳熱間壁另一側的制冷劑蒸汽_促使後者凝結液化.蒸發式冷凝器由冷卻管組、給水設備、通風機、擋水板和箱體等部分組成.冷卻管組為無縫鋼管彎制成的蛇形盤管組_裝在薄鋼板制成的長方形箱體內.

箱體的兩側或頂部設有通風機_箱體底部兼作冷卻水循環水池.蒸發式冷凝器工作時_制冷劑蒸汽從上部進入蛇形管組_在管內凝結放熱並從下部出液管流入貯液器.而冷卻水由循環水泵送到噴水器_從蛇形盤管組的正上方向盤管組的表面噴淋_通過管壁吸收管內冷凝熱量而蒸發.設在箱體側面或頂部的風機強迫空氣自下而上掠過盤管_促進水的蒸發並帶走蒸發的水分.

其中_風機安裝在箱體頂部_蛇形管組位於風機的吸氣側時稱為吸入式蒸發冷凝器_而風機安裝在箱體兩側_蛇形管組位於風機的出氣側時稱為壓送式蒸發冷凝器_吸入式空氣能均勻地通過蛇形管組_故傳熱效果好_但風機在高溫高濕條件下運行_易發生故障.壓送式雖空氣通過蛇形管組不太均勻_但風機電機工作條件好.

蒸發式冷凝器的特點：
1、與直流供水的水冷式冷凝器相比_節省水95％左右.但與水冷式冷凝器和冷卻塔組合使用時相比較_用水量差不多.
2、與水冷式冷凝器和冷卻塔組合系統相比_二者的冷凝溫度差不多_但蒸發式冷凝器結構緊湊.而與風冷式或直流供水的水冷式冷凝器相比_其尺寸就比較大.
3、與風冷式冷凝器相比_其冷凝溫度低.尤其是干燥地區更明顯.全年運行時_冬季可按風冷式工作.與直流供水的水冷式冷凝器相比_其冷凝溫度高些.
4、冷凝盤管易腐蝕_管外易結垢_且維修困難.
總上所述_蒸發式冷凝器的主要優點是耗水量小_但循環水溫高_冷凝壓力大_清洗水垢困難_對水質要求嚴.特別適用於干燥缺水地區_宜在露天空氣流通的場所安裝_或安裝在屋頂上_不得安裝在室內.

（三）空氣冷卻式冷凝器

空氣冷卻式冷凝器是以空氣作為冷卻介質_空氣的溫升帶走冷凝熱量的.這種冷凝器適用於極度缺水或無法供水的場合_常見於小型氟利昂制冷機組.在這類冷凝器中_制冷劑放出的熱量被空氣帶走.空氣可以是自然對流_也可以利用風機作強制流動.這類冷凝器系用於氟利昂制冷裝置在供水不便或困難的場所.

（四）淋水式冷凝器

其主要由換熱盤管、淋水箱等組成.制冷劑蒸氣從換熱盤管下部進汽口進入_而冷卻水從淋水箱的縫隙流到換熱盤管的頂端_成膜狀向下流_水吸收冷凝熱_在空氣的自然對流情況下_由於水的蒸發_而帶走部分冷凝熱熱量.被加熱後的冷卻水流入水池中_再經冷卻塔冷卻後循環使用_或排掉一部分水_而補充一部分新鮮水送入淋水箱.冷凝後的液態制冷劑流入貯液器中.淋水式冷凝器是水的溫升和水在空氣中蒸發帶走冷凝熱量.這種冷凝器主要用於大、中型氨制冷系統中.它可以露天安裝_也可安裝在冷卻塔的下方_但應避免陽光直射.淋水式冷凝器的主要優點為：
1、結構簡單_制造方便.
2、漏氨時容易發現_維修方便.
3、清洗方便.
4、對水質要求低.
缺點是：
1、傳熱系數低
2、金屬消耗量高
3、占地面積大

冷凝器制冷原理

在制冷系統中_蒸發器、冷凝器、壓縮機和節流閥是制冷系統中必不可少的四大件_一般的冷凝器的制冷原理是把壓縮機吸入從蒸發器出來的較低壓力的工質蒸汽_然後再把壓縮機壓力較低的蒸汽壓縮成壓力較高的蒸汽_使蒸汽的體積減小_壓力升高_使之壓力升高後送入冷凝器_在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體_經節流閥節流後_成為壓力較低的液體後_再送入蒸發器_在蒸發器中吸熱蒸發而成為壓力較低的蒸汽_從而達到制冷循環的目的.

1、蒸汽壓縮式制冷原理

單級蒸汽壓縮制冷系統_是由制冷壓縮機、冷凝器、蒸發器和節流閥四個基本部件組成.它們之間用管道依次連接_形成一個密閉的系統_制冷劑在系統中不斷地循環流動_發生狀態變化_與外界進行熱量交換.其工作過程制冷系統的基本原理_液體制冷劑在蒸發器中吸收被冷卻的物體熱量之後_汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽後排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(水或空氣)放熱_冷凝為高壓液體、經節流閥節流為低壓低溫的制冷劑、再次進入蒸發器吸熱汽化_達到循環制冷的目的.這樣_制冷劑在系統中經過蒸發、壓縮、冷凝、節流四個基本過程完成一個制冷循環.

在制冷系統中_蒸發器、冷凝器、壓縮機和節流閥是制冷系統中必不可少的四大件_這當中蒸發器是輸送冷量的設備.制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現制冷.壓縮機是心髒_起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用.冷凝器是放出熱量的設備_將蒸發器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走.節流閥對制冷劑起節流降壓作用、同時控制和調節流入蒸發器中制冷劑液體的數量_並將系統分為高壓側和低壓側兩大部分.實際制冷系統中_除上述四大件之外_常常有一些輔助設備_如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成_它們是為了提高運行的經濟性_可靠性和安全性而設置的.

2、制冷系統主要部件構成

空調機根據冷凝形式可分為：水冷式和空冷式兩種_根據使用目的可分為單冷式和制冷制暖式兩種_不論是哪一種型式的構成_都是由以下的主要部件組合而成的.

制冷系統主要部件有壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥(或毛細管、過冷卻控制閥)、四通閥、復式閥、單向閥、電磁閥、壓力開關、熔塞、輸出壓力調節閥、壓力控制器、貯液罐、熱交換器、集熱器、過濾器、干燥器、自動開閉器、截止閥、注液塞以及其它部件組成.

電氣系統主要部件有電機(壓縮機、風機等用)、操作開關、電磁接觸器、連鎖繼電器、過電流繼電器、熱動過電流繼電器、溫度調節器、濕度調節器、溫度開關(除霜、防止結凍等用).壓縮機曲軸箱加熱器_斷水繼電器_電腦板及其它部件組成.

控制系統由多個控制器件組成：