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冷庫系統(tǒng)中的冷凝器和蒸發(fā)器統(tǒng)稱為換熱器，換熱器的性能直接影響制冷系統(tǒng)的性能，而且金屬材料消耗大，體積大，它的質(zhì)量要占整個(gè)制冷系統(tǒng)質(zhì)量的50%~70%，它所占據(jù)的空間直接影響制冷冷庫設(shè)備的體積大小，因此，研制生產(chǎn)高效換熱器是極為重要的，且具有現(xiàn)實(shí)意義。

一、冷凝器

  冷凝器的主要作用是使制冷壓縮機(jī)排出的高壓過熱蒸氣冷卻、冷凝為液體，負(fù)責(zé)將制冷劑在蒸發(fā)過程和壓縮過程中得到的熱量排放給冷卻介質(zhì)。冷凝器按冷卻方式不同可分為水冷式、蒸發(fā)式及風(fēng)冷式，其中水冷式和風(fēng)冷式利用冷卻介質(zhì)的顯熱，即水或空氣溫度升高，蒸發(fā)式同時(shí)利用水沮降低的顯熱和水蒸氣的滿熱，而冷卻水再將熱量傳給空氣。用于冷庫中的典型冷凝器有水冷臥式殼管式、水冷套管式、風(fēng)冷式和蒸發(fā)式冷凝器。

 (一)水冷臥式殼管式冷凝器

  該冷凝器的外殼是由容器鋼板卷制的大圓簡，兩端焊上圓管板，管板上鉆有許多小孔，兩板每一相對應(yīng)小孔中裝一極無縫鋼管(或純鋼管)，管與管板的連接可用脹管或焊接來密封固定，管板兩端裝有端蓋，端蓋上有分水肋，使冷卻水分成許多個(gè)來回流動(dòng)的流程，以提高冷卻水流速。增加傳熱效果。這樣，在冷凝器內(nèi)有兩個(gè)相互隔開的空間，即以管板、冷凝管外壁與筒體內(nèi)壁組成的一個(gè)空間，此空間內(nèi)流動(dòng)的是制冷劑:另外一個(gè)是由許多管子的內(nèi)壁與兩個(gè)端蓋水室所組成的空間，內(nèi)流冷卻水。后端蓋有進(jìn)出水孔各一個(gè)，下進(jìn)上出，筒體上焊有制冷劑的進(jìn)出管，制冷劑蒸氣在筒體上部進(jìn)入，蒸氣在筒體內(nèi)與冷凝管外壁接觸。溫度下降并逐漸凝結(jié)為液體，滴入容器下部積聚起來，然后由出液管輸出。冷凝器的前端蓋底部有兩個(gè)放水悶頭，冬季當(dāng)制冷設(shè)備不用時(shí)，應(yīng)將冷凝器內(nèi)積存的冷卻水放凈，以避免冷卻管結(jié)冰而脹裂。

  水冷冷凝器冷卻水流速一般取0.8~3.0m/s，冷卻水溫升可取4~6℃，使用循環(huán)水時(shí)可使用下限，平均傳熱溫度可取7℃。

  對于大、中型冷庫裝置，水冷冷凝器耗水量很大，一般都希望能將冷卻水循環(huán)使用，即采用冷卻塔。

  冷卻塔的作用是使水冷冷凝器流出的高溫水在塔內(nèi)與空氣進(jìn)行熱交換而得到溫度較低的冷卻水，再供冷凝器循環(huán)使用，其基本結(jié)構(gòu)，它主要由塔體、風(fēng)機(jī)、布水器、淋水裝置等組成。

  塔體由上、中、下三部分及進(jìn)風(fēng)百葉組成，塔體一般采用玻璃鋼制造，風(fēng)機(jī)為冷卻塔抽風(fēng)之用。一般由立式防水電機(jī)和風(fēng)機(jī)組成。對中小型冷卻塔，風(fēng)葉直接裝于電機(jī)出頭，而大型冷卻塔，風(fēng)機(jī)則經(jīng)減速箱驅(qū)動(dòng)。布水器一般為旋轉(zhuǎn)式，利用水的反沖力自動(dòng)旋轉(zhuǎn)布水，使水均勻向下噴灑，與向上氣流充分接觸，強(qiáng)化冷水的蒸發(fā)冷卻。大型冷卻塔為布水均勻和旋轉(zhuǎn)靈活，其布水轉(zhuǎn)軸設(shè)置了軸承。

  填料是冷卻塔的熱交換部件，它具有布水均勻，空氣阻力小等特點(diǎn)一般多采用耐腐蝕的改性聚氯乙烯和聚丙烯，當(dāng)冷卻水溫高達(dá)80℃以上時(shí)，則采用玻璃鋼或鋁皮填料。

(二)蒸發(fā)式冷凝器

  蒸發(fā)式冷凝器主要利用水蒸發(fā)時(shí)吸收熱量，而使管內(nèi)制冷劑蒸氣冷凝，制冷劑蒸氣由上部進(jìn)入蛇形盤管，冷凝后的液體從盤管的下部流出。冷卻水儲(chǔ)存在箱底部水池中，用浮球閥保持一定的水位。水池中的冷卻水用水泵送到噴水管，經(jīng)噴嘴噴琳在傳熱管的外表而上，形成一層水膜。水膜中部分水吸熱后蒸發(fā)為水蒸氣被空氣帶走，未蒸發(fā)的水仍滴回水池內(nèi)。在箱體上方裝有擋水柵，用來阻擋空氣中夾帶的水滴，以減少水的飛散損失。水池中的水由于水的蒸發(fā)而不斷減少，同時(shí)水中的含鹽濃度也不斷增加，故需要經(jīng)常補(bǔ)充經(jīng)過軟化處理的冷卻水。

  為了強(qiáng)化盤管的放熱效果，在冷凝器的側(cè)而裝有軸流式風(fēng)機(jī)，使空氣強(qiáng)制流經(jīng)盤特，將產(chǎn)生的水蒸氣帶走，以提高冷卻效果。

  蒸發(fā)式冷凝器的鋼管傳熱管外表面需鍍鋅。一般蒸發(fā)式冷凝器的冷凝溫度近似等于35~37℃，空氣流速為3~4m/s。噴嘴前水壓為0.05~0.1MPa(表壓)，配風(fēng)量為(40~45m³/s)/1000kw冷凝器負(fù)荷，循環(huán)水量為(0.01~0.017m3/s)/l000kw冷凝器負(fù)荷，補(bǔ)充水量約為循環(huán)水量的5%~10%。

(三)套管式冷凝器

  該冷凝器是由兩種不同直掛的管子套在一起，并彎制成螺旋形或蛇形的一種水冷式冷凝器。制冷劑蒸氣在套管間冷凝，冷凝液從下面引出，冷卻水在直徑較小的管道內(nèi)自下而上流動(dòng)，與制冷劑成逆流式，因此傳熱效果較好。由于水在管內(nèi)流程較長，因而進(jìn)出口溫差較大，約在8~10℃之間。當(dāng)水速為l~2m/s時(shí)，其傳熱系數(shù)K為900~1200w/(m2·K)。

  套管式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是:①結(jié)構(gòu)緊湊、制造簡單;②冷卻水與制冷劑成逆向流動(dòng)，因而制冷利液體的過冷度較大;③由于冷卻水溫升高，因而耗水量較少。其缺點(diǎn)是:①水流限力較其他冷凝器大;②清除水垢較困難，要求冷卻水的水質(zhì)好。該冷凝器一般用于制冷量較小的制冷裝置中。

(四)風(fēng)冷式冷凝器

  風(fēng)冷冷凝器是以空氣為冷卻介質(zhì)，制冷劑在冷凝管中流動(dòng)，空氣在管外掠過由于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很小，所以空氣側(cè)的放熱系數(shù)很低，影響了冷凝器的傳熱系數(shù)。為了提高空氣側(cè)的傳熱性能。需在管外加翅片，增加空氣側(cè)的傳熱面積，并在風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)下，提高了空氣側(cè)的傳熱能力。

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