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冷凝器種類及特點(diǎn)

冷凝器按其冷卻介質(zhì)不同，可分為水冷式、蒸發(fā)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(zhì)，水的溫升帶走冷凝熱量。冷卻水一般循環(huán)使用，但系統(tǒng)中需設(shè)有冷卻塔或涼水池。水冷卻式冷凝器按其不同的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(tǒng)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(jìn)汽口進(jìn)入管束間空隙中，管內(nèi)的冷卻水與管外的高溫制冷劑蒸汽通過管壁進(jìn)行熱交換，從而使制冷劑蒸汽被冷凝成液體并逐漸下流到冷凝器底部，經(jīng)出液管流入貯液器。吸熱后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(jīng)過冷卻后循環(huán)使用。

為了使冷卻水能夠均勻地分配給各個(gè)管口，冷凝器頂部的配水箱內(nèi)設(shè)有勻水板并在管束上部每個(gè)管口裝有一個(gè)帶斜槽的導(dǎo)流器，以使冷卻水沿管內(nèi)壁以膜狀水層向下流動(dòng)，這樣既可以提高傳熱效果又節(jié)約水量。此外，立式冷凝器的外殼上還設(shè)有均壓管、壓力表、安全閥和放空氣管等管接頭，以便與相應(yīng)的管路和設(shè)備連接。

立式冷凝器的主要特點(diǎn)是：
1.由于冷卻流量大流速高，故傳熱系數(shù)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(dòng)且流速大，故對(duì)水質(zhì)要求不高，一般水源都可以作為冷卻水。
4.管內(nèi)水垢易清除，且不必停止制冷系統(tǒng)工作。
5.但因立式冷凝器中的冷卻水溫升一般只有2～4℃，對(duì)數(shù)平均溫差一般在5～6℃左右，故耗水量較大。且由于設(shè)備置于空氣中，管子易被腐蝕，泄漏時(shí)比易被發(fā)現(xiàn)。

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(jié)構(gòu)，但在總體上又有很多不同之處，主要區(qū)別在于殼體的水平安放和水的多路流動(dòng)。臥式冷凝器兩端管板外面各用一個(gè)端蓋封閉，端蓋上鑄有經(jīng)過設(shè)計(jì)互相配合的分水筋，把整個(gè)管束分隔成幾個(gè)管組。從而使冷卻水從一端端蓋下部進(jìn)入，按順序流過每個(gè)管組，最后從同一端蓋上上部流出過程中，要往返4～10個(gè)回程。這樣做既可以提高管內(nèi)冷卻水的流速，從而提高傳熱系數(shù)，又使使高溫的制冷劑蒸氣從殼體上部的進(jìn)氣管進(jìn)入管束間與管內(nèi)冷卻水進(jìn)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(shè)有排空氣閥和放水旋塞。排氣閥在上部，在冷凝器投入運(yùn)行開始時(shí)打開，以排出冷卻水管中的空氣，使冷卻水暢通地流動(dòng)，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(shí)放盡冷卻水管內(nèi)的存水，避免冬季因水凍結(jié)而凍裂冷凝器。臥式冷凝器的殼體上同樣留有若干與系統(tǒng)中其它設(shè)備連接的諸如進(jìn)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于氨制冷系統(tǒng)，也可以用于氟利昂制冷系統(tǒng)，但其結(jié)構(gòu)略有不同。氨臥式冷凝器的冷卻管采用光滑無(wú)縫鋼管，而氟利昂臥式冷凝器的冷卻管一般采用低肋銅管。這是由于氟利昂放熱系數(shù)較低的緣故。值得注意的是，有的氟利昂制冷機(jī)組一般不設(shè)貯液筒，只采用冷凝器底部少設(shè)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(nèi)壁下流，只能是單行程，故要得到足夠大的傳熱系數(shù)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(nèi)，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(shù)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(shù)高，冷卻水用量小，結(jié)構(gòu)緊湊、操作管理方便。但要求冷卻水的水質(zhì)好，且清洗水垢不方便、泄漏時(shí)也不易發(fā)現(xiàn)。

制冷劑的蒸氣從上方進(jìn)入內(nèi)外管之間的空腔，在內(nèi)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(jìn)入，依次經(jīng)過各排內(nèi)管從上部流出，與制冷劑呈逆流方式。

這種冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，且因系單管冷凝，介質(zhì)流動(dòng)方向相反，故傳熱效果好，當(dāng)水流速為1～2m/s時(shí)傳熱系數(shù)可達(dá)800kcal/(m2h℃)。其缺點(diǎn)是金屬消耗量大，而且當(dāng)縱向管數(shù)較多時(shí)，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，并需大量連接彎頭。因此，這種冷凝器在氨制冷裝置中已很少應(yīng)用。

（二）蒸發(fā)式冷凝器

蒸發(fā)式冷凝器的換熱主要是冷卻水在空氣中蒸發(fā)吸收氣化潛熱而進(jìn)行的。按空氣流動(dòng)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(gè)制冷系統(tǒng)中制冷劑的蒸發(fā)所產(chǎn)生的冷效應(yīng)去冷卻傳熱間壁另一側(cè)的制冷劑蒸汽，促使后者凝結(jié)液化。蒸發(fā)式冷凝器由冷卻管組、給水設(shè)備、通風(fēng)機(jī)、擋水板和箱體等部分組成。冷卻管組為無(wú)縫鋼管彎制成的蛇形盤管組，裝在薄鋼板制成的長(zhǎng)方形箱體內(nèi)。

箱體的兩側(cè)或頂部設(shè)有通風(fēng)機(jī)，箱體底部兼作冷卻水循環(huán)水池。蒸發(fā)式冷凝器工作時(shí)，制冷劑蒸汽從上部進(jìn)入蛇形管組，在管內(nèi)凝結(jié)放熱并從下部出液管流入貯液器。而冷卻水由循環(huán)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(nèi)冷凝熱量而蒸發(fā)。設(shè)在箱體側(cè)面或頂部的風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫空氣自下而上掠過盤管，促進(jìn)水的蒸發(fā)并帶走蒸發(fā)的水分。

其中，風(fēng)機(jī)安裝在箱體頂部，蛇形管組位于風(fēng)機(jī)的吸氣側(cè)時(shí)稱為吸入式蒸發(fā)冷凝器，而風(fēng)機(jī)安裝在箱體兩側(cè)，蛇形管組位于風(fēng)機(jī)的出氣側(cè)時(shí)稱為壓送式蒸發(fā)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(fēng)機(jī)在高溫高濕條件下運(yùn)行，易發(fā)生故障。壓送式雖空氣通過蛇形管組不太均勻，但風(fēng)機(jī)電機(jī)工作條件好。

蒸發(fā)式冷凝器的特點(diǎn)：
1、與直流供水的水冷式冷凝器相比，節(jié)省水95％左右。但與水冷式冷凝器和冷卻塔組合使用時(shí)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(tǒng)相比，二者的冷凝溫度差不多，但蒸發(fā)式冷凝器結(jié)構(gòu)緊湊。而與風(fēng)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(fēng)冷式冷凝器相比，其冷凝溫度低。尤其是干燥地區(qū)更明顯。全年運(yùn)行時(shí)，冬季可按風(fēng)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(jié)垢，且維修困難。
總上所述，蒸發(fā)式冷凝器的主要優(yōu)點(diǎn)是耗水量小，但循環(huán)水溫高，冷凝壓力大，清洗水垢困難，對(duì)水質(zhì)要求嚴(yán)。特別適用于干燥缺水地區(qū)，宜在露天空氣流通的場(chǎng)所安裝，或安裝在屋頂上，不得安裝在室內(nèi)。

（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(zhì)，空氣的溫升帶走冷凝熱量的。這種冷凝器適用于極度缺水或無(wú)法供水的場(chǎng)合，常見于小型氟利昂制冷機(jī)組。在這類冷凝器中，制冷劑放出的熱量被空氣帶走?？諝饪梢允亲匀粚?duì)流，也可以利用風(fēng)機(jī)作強(qiáng)制流動(dòng)。這類冷凝器系用于氟利昂制冷裝置在供水不便或困難的場(chǎng)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(jìn)汽口進(jìn)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(duì)流情況下，由于水的蒸發(fā)，而帶走部分冷凝熱熱量。被加熱后的冷卻水流入水池中，再經(jīng)冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，或排掉一部分水，而補(bǔ)充一部分新鮮水送入淋水箱。冷凝后的液態(tài)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(fā)帶走冷凝熱量。這種冷凝器主要用于大、中型氨制冷系統(tǒng)中。它可以露天安裝，也可安裝在冷卻塔的下方，但應(yīng)避免陽(yáng)光直射。淋水式冷凝器的主要優(yōu)點(diǎn)為：
1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。
2、漏氨時(shí)容易發(fā)現(xiàn)，維修方便。
3、清洗方便。
4、對(duì)水質(zhì)要求低。
缺點(diǎn)是：
1、傳熱系數(shù)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(tǒng)中，蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和節(jié)流閥是制冷系統(tǒng)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(jī)吸入從蒸發(fā)器出來的較低壓力的工質(zhì)蒸汽，然后再把壓縮機(jī)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，使之壓力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成壓力較高的液體，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后，成為壓力較低的液體后，再送入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)而成為壓力較低的蒸汽，從而達(dá)到制冷循環(huán)的目的。

1、蒸汽壓縮式制冷原理

單級(jí)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)，是由制冷壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流閥四個(gè)基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個(gè)密閉的系統(tǒng)，制冷劑在系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動(dòng)，發(fā)生狀態(tài)變化，與外界進(jìn)行熱量交換。其工作過程制冷系統(tǒng)的基本原理，液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機(jī)吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(zhì)(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流為低壓低溫的制冷劑、再次進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱汽化，達(dá)到循環(huán)制冷的目的。這樣，制冷劑在系統(tǒng)中經(jīng)過蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流四個(gè)基本過程完成一個(gè)制冷循環(huán)。

在制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和節(jié)流閥是制冷系統(tǒng)中必不可少的四大件，這當(dāng)中蒸發(fā)器是輸送冷量的設(shè)備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實(shí)現(xiàn)制冷。壓縮機(jī)是心臟，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(shè)備，將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)功所轉(zhuǎn)化的熱量一起傳遞給冷卻介質(zhì)帶走。節(jié)流閥對(duì)制冷劑起節(jié)流降壓作用、同時(shí)控制和調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的數(shù)量，并將系統(tǒng)分為高壓側(cè)和低壓側(cè)兩大部分。實(shí)際制冷系統(tǒng)中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設(shè)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(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，可靠性和安全性而設(shè)置的。

2、制冷系統(tǒng)主要部件構(gòu)成

空調(diào)機(jī)根據(jù)冷凝形式可分為：水冷式和空冷式兩種，根據(jù)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(gòu)成，都是由以下的主要部件組合而成的。

制冷系統(tǒng)主要部件有壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥(或毛細(xì)管、過冷卻控制閥)、四通閥、復(fù)式閥、單向閥、電磁閥、壓力開關(guān)、熔塞、輸出壓力調(diào)節(jié)閥、壓力控制器、貯液罐、熱交換器、集熱器、過濾器、干燥器、自動(dòng)開閉器、截止閥、注液塞以及其它部件組成。

電氣系統(tǒng)主要部件有電機(jī)(壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等用)、操作開關(guān)、電磁接觸器、連鎖繼電器、過電流繼電器、熱動(dòng)過電流繼電器、溫度調(diào)節(jié)器、濕度調(diào)節(jié)器、溫度開關(guān)(除霜、防止結(jié)凍等用)。壓縮機(jī)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(tǒng)由多個(gè)控制器件組成：

• 制冷劑控制器：膨脹閥、毛細(xì)管等。


• 制冷劑回路控制器：四通閥、單向閥、復(fù)式閥、電磁閥。


• 制冷劑壓力控制器：壓力開閉器、輸出壓力調(diào)節(jié)閥、壓力控制器。


• 電機(jī)保護(hù)器：過電流、熱動(dòng)過電流、溫度繼電器。


• 溫度調(diào)節(jié)器：溫度位式、溫度比例。


• 濕度調(diào)節(jié)器：濕度位式調(diào)節(jié)器。


• 除霜控制器：除霜溫度開關(guān)、除霜時(shí)間繼電器、各種溫度開關(guān)。


• 冷卻水控制：斷水繼電器、水量調(diào)節(jié)閥、水泵等。


• 報(bào)警控制：超溫、超濕、欠壓及火警、煙霧報(bào)警等。


• 其它控制：室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器等。