第五章制冷换热器及辅助设备介绍.ppt

第五章 制冷换热器及辅助设备 概述 在制冷设备中，除去起主导作用的压缩机外，还包括其他一些设备，这些设备统称辅机。其中换热器占很大比重，而且在制冷系统中起着重要的作用。 制冷换热器的换热机理 制冷机的换热器，大多数是面式换热器，热量从一种流体通过金属壁传给另一种流体。 制冷机换热器的分类 ①按面式换热器的结构型式分： 壳管式、蛇管式、螺旋管式、板翅式等。 ②按换热器用途分：冷凝器、蒸发器、中间冷却器、回热热交换器等。 几种换热器的外形图 第一节 肋片管式换热器 一、面式换热器加肋的原因 由于管内外的放热系数相差悬殊，管外空气侧的放热系数较小，通常只有30～50 w/m2.℃，而管内R12或R22的放热系数可高达1000～3000 w/m2.℃ ，所以在蛇管外部设有肋片，以强化传热，这种具有肋片的蛇管式换热器称为肋片管式换热器。 它是目前车辆制冷设备中广泛采用的结构型式。 二、肋管型式及其参数 1、肋管的型式较多，常见的肋管有： 绕片管 轧片管 套圈管 套片或套圈管 绕片管 绕片管是将薄钢带内侧轧有皱折．用专用机具绕在光铜管外，然后整根肋管紧固．所以接触热阻小，但其根部带有皱折，易于污脏，清除较困难，因此只适宜在蒸发器上采用。 轧片管 是在同一金固管外轧制出肋片，它的优点是没有 接触热阻．但肋化系数小，重量大。 缠丝管 缠丝管是在光管外缠绕针形肋带，靠胶合紧固．这种肋管紊流换热性好，且可制成非直线肋管，但空气流动阻力大 套片肋管 套片式肋管是将预先冲好孔的厚0.2～0.3mm的铝片，用套片机套在管族上，根部带有卷边，用以增大与管子的接触面积。 2、肋管参数 节距 e＝2～4mm 肋片厚度δ＝0.2～0.4mm 肋高 h＝7～12mm 管径 dw 加肋程度用肋化系数τ表示 τ=FW / Fn 肋片管束计算尺寸示意图 肋片的计算高度示意图 3、肋片效率 说明肋片热交换的有效性 总是小于1 肋片效率与肋片的导热热阻及肋片管外侧的放热系数有关，随肋片的厚度和节距的增加及h的减小而增大。因此肋片热交换器常使用导热性能良好的铜质、铝质作为肋片。 三、肋片管式换热器的传热分析与计算 1、传热过程： ①空气侧放热 ②通过管壁与肋片的导热 ③管内制冷剂与管壁的对流放热 2、肋片管换热器传热系数k的经验公式 空气侧放热系数 空气横向流过肋片管簇的放热情况比流过光管管按时更为复杂，它除了与流动情况、物性容数、冲击角、管于的排列方式等有关外，还与肋片间距、肋片高、肋片厚等因素有关。 要得出各种因素对放热的影响，必须对肋片管进行大量的试验。目前对于空气流过肋片管时放热系数的计算，通常使用经验公式来进行计算。 肋片管放热系数的经验公式 肋片管内冷剂的当量放热系数计算 冷凝器，制冷剂在管内为冷凝（气体变为液体） 蒸发器，制冷剂在管内为沸腾（液体变为气体） 管内制冷剂的当量换热系数与制冷剂在管内的状态有关，需要对具体的情况进行分析。 3、肋片管换热器传热温差的计算公式 一般采用对数平均温差 ： 4、换热器传热面积F的计算 第二节 肋片管式冷凝器和蒸发器 一、冷凝器结构 冷凝器是使制冷剂将热量放给冷却介质(水或空气)的换热设备，从压缩机出来的高温高压制冷剂蒸气在冷凝器中进行冷却、冷凝以至过冷。 三种类型的冷凝器 按其冷却方式可： 水冷式 空气冷却式 蒸发—淋激式 (此种方式，制冷剂冷凝时放出的热量主要被水蒸发时吸收的汽化潜热带走)。 车辆用制冷设备中，由于运用条件的限制，只采用空气冷却式，即风冷冷凝器。 采用空气冷却比较简便，但冷凝压力高、尺寸大、能量消耗也较大。风冷冷凝器也用于其他小型制冷机上，如冰箱、冷藏柜、冷藏汽车、窗式空调器等。 风冷冷凝器都做成蛇管式，外套肋片，制冷剂蒸气在管内冷凝，空气在轴流式回风机的作用下，在蛇管外横向流过。为了使冷凝器的结构紧凑，通常是作成长方体形，几蛇管并联在一起。 上进下出式风冷冷凝器结构图 横进横出式风冷冷凝器结构图 冷凝器单元内部结构图 典型的风冷冷凝器外形图（一） 典型的风冷冷凝器外形图（二） 自然对流的冷凝器外形图 二、蒸发器的结构 蒸发器是制冷机的另一主要热交换设备。在蒸发器中，制冷剂液体在较低温度下蒸发（沸腾）而转变为蒸气，利用制冷剂的蒸发潜热，吸收被冷却介质的热量而使被冷却介质的温度降低。所以，蒸发器是制冷系统中产生和输出冷量的设备。 蒸发器的分类 1）冷却液体（水、盐水等）的蒸发器