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冷凝器的類型和特性

根據冷卻介質的不同,冷凝器可分為四大類:水冷式、蒸發式、風冷式和淋水式冷凝器。

(1)水冷式冷凝器

水冷式冷凝器以水為冷卻介質,水的溫升帶走冷凝熱。壹般來說,冷卻水是循環使用的,但系統中需要冷卻塔或冷卻池。水冷式冷凝器按其結構型式不同可分為立式管殼式和臥式管殼式水冷式冷凝器,又可分為立式管殼式、臥式管殼式和套管式冷凝器,其中常見的是管殼式冷凝器。

1,立式管殼式冷凝器

立式管殼式冷凝器又稱立式冷凝器,是目前氨制冷系統中廣泛使用的壹種水冷式冷凝器。立式冷凝器主要由殼體(筒體)、管板和管束組成。

制冷劑蒸汽從2/3筒體高度處的蒸汽進口進入管束間的間隙,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,使制冷劑蒸汽冷凝成液體,逐漸向下流到冷凝器底部,通過出液管流入貯液器。吸收的水排入下層混凝土池,冷卻後泵入冷卻塔循環使用。

為了使冷卻水均勻地分配到各個噴嘴,在冷凝器頂部的配水箱上裝有配水板,在管束上部的各個噴嘴上裝有帶斜槽的導流板,使冷卻水以膜狀水層沿管內壁向下流動,既提高了傳熱效果,又節約了用水。此外,立式冷凝器的殼體上還設有均壓管、壓力表、安全閥和排氣管,以便與相應的管道和設備連接。

立式冷凝器的主要特點是:

1.由於冷卻流量大,流速高,傳熱系數高。

2.立式安裝占地面積小,可室外安裝。

3.冷卻水直接流動,流量大,所以對水質要求不高,壹般水源都可以作為冷卻水。

4.管內水垢容易清除,不需要停止制冷系統。

5.但由於立式冷凝器冷卻水的溫升壹般只有2 ~ 4℃,對數平均溫差壹般在5 ~ 6℃左右,用水量較大。並且由於設備放置在空氣中,管道容易被腐蝕,泄漏率容易被發現。

2.臥式管殼式冷凝器

臥式冷凝器和立式冷凝器具有相似的殼體結構,但總體上有許多不同之處,主要區別在於殼體的水平放置和水的多通道流動。臥式冷凝器兩端管板的外表面用端蓋封閉,端蓋鑄有設計好的相互配合的分水肋,將整個管束分成若幹管組。從而冷卻水從壹個端蓋的下部進入,依次流經每個管組,最後從同壹個端蓋的上部流出,有4-10個往返。這樣不僅可以提高管內冷卻水的流速,從而提高傳熱系數,還可以使高溫制冷劑蒸汽從殼體上部的進氣管進入管束,與管內冷卻水充分換熱。

冷凝後的液體從下出液管流入儲液桶。在冷凝器的另壹端蓋上,也有壹個排水閥和壹個排水旋塞。排氣閥在上部,冷凝器投入運行時打開,排出冷卻水管中的空氣,使冷卻水暢通。切記不要和排氣閥混淆,以免發生意外。冷凝器停用時將水龍頭放水,避免冬季因水結冰而凍裂冷凝器。臥式冷凝器的殼體上還設有多個與系統中其他設備連接的管接頭,如進氣口、出液口、均壓管、排氣管、安全閥、壓力表接頭和排油管。

臥式冷凝器不僅廣泛應用於氨制冷系統,也廣泛應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,氟利昂臥式冷凝器的冷卻管壹般采用低肋銅管。這是由於氟利昂的放熱系數低。值得註意的是,有些氟利昂制冷機組壹般沒有儲液筒,只在冷凝器底部布置幾排管子,冷凝器也作為儲液筒使用。

臥式和立式冷凝器除安裝位置和配水方式不同外,水溫升和用水量也不同。立式冷凝器的冷卻水靠重力沿管內壁流下,只能是單沖程,所以必須用大量的水才能得到足夠大的傳熱系數k,臥式冷凝器是將冷卻水壓力泵入冷卻管,所以可以做成多沖程冷凝器,冷卻水可以得到足夠的流量和溫升(?t=4~6℃).因此,臥式冷凝器可以用少量的冷卻水獲得足夠大的K值。

但如果流量增加過多,傳熱系數k不會增加太多,但冷卻水泵的功耗會明顯增加。因此,氨臥式冷凝器的冷卻水流量壹般約為1m/s,氟利昂臥式冷凝器的冷卻水流量大多為1.5 ~ 2m/s..臥式冷凝器傳熱系數高,冷卻水消耗量小,結構緊湊,操作管理方便。但要求冷卻水水質好,水垢清洗不方便,漏了也不容易發現。

制冷劑的蒸氣從上方進入內管和外管之間的空腔,在內管的外表面上冷凝,液體在外管的底部依次向下流動,並從下端流入貯液器。冷卻水從冷凝器下部進入,依次通過每排內管從上部流出,與制冷劑逆流。

這種冷凝器的優點是結構簡單,制造容易,由於是單管冷凝,介質流動方向相反,傳熱效果好。當水流速度為1 ~ 2m/s時,傳熱系數可達800kcal/(m2h℃)。其缺點是金屬消耗量大,縱向管數多時,下部管內充液較多,傳熱面積得不到充分利用。另外,致密性差,清洗困難,需要大量的連接彎頭。因此,這種冷凝器在氨制冷設備中已經很少使用。

(2)蒸發冷凝器

蒸發式冷凝器的熱交換主要是通過空氣中冷卻水的蒸發來吸收氣化潛熱來進行的。按空氣流動方式可分為吸入式和壓力式。在這種冷凝器中,傳熱隔墻另壹側的制冷劑蒸氣被另壹個制冷系統中制冷劑蒸發產生的冷效應冷卻,後者被冷凝液化。蒸發式冷凝器由冷卻管組、供水設備、風機、擋水板和箱體組成。冷卻管組是由無縫鋼管制成的蛇形盤管組,安裝在由薄鋼板制成的矩形盒內。

通風器安裝在箱體的兩側或頂部,箱體的底部也作為冷卻水循環池。蒸發式冷凝器工作時,制冷劑蒸汽從上部進入蛇形管組,在管內冷凝放熱,從下部出液管流入儲液器。冷卻水由循環水泵送至噴水器,從蛇形盤管組正上方的方向盤管組表面噴出,通過管壁吸收管內冷凝熱而蒸發。安裝在箱體側面或頂部的風扇迫使空氣自下而上掃過盤管,促進水分蒸發,帶走蒸發的水分。

其中,風機安裝在箱體頂部,蛇形管組位於風機吸入側時,稱為吸入蒸發式冷凝器,而風機安裝在箱體兩側,蛇形管組位於風機出口側時,稱為壓送式蒸發式冷凝器。吸入的空氣可以均勻地通過蛇形管組,所以傳熱效果好,但風機在高溫高濕條件下運行容易出現故障。雖然通過蛇形管組的空氣不均勻,但風扇電機的工作狀況良好。

蒸發式冷凝器的特性:

1.與DC供水的水冷式冷凝器相比,節水95%左右。但與水冷式冷凝器和冷卻塔的組合相比,用水量差不多。

2.與水冷式冷凝器和冷卻塔的組合系統相比,兩種系統的冷凝溫度相近,但蒸發式冷凝器更緊湊。與空冷凝汽器或DC供水的水冷式凝汽器相比,其尺寸相對較大。

3.與風冷式冷凝器相比,其冷凝溫度較低。尤其是在幹旱地區。全年運行時,冬天可以風冷。與DC供水的水冷式冷凝器相比,其冷凝溫度更高。

4、冷凝器盤管易腐蝕,管外易結垢,維護困難。

壹般來說,蒸發式冷凝器的主要優點是用水量少,但循環水溫高,冷凝壓力大,水垢不易清洗,對水質要求嚴格。特別適用於幹燥缺水地區,應安裝在空氣流通的露天場所,或屋頂,不要安裝在室內。

(3)風冷冷凝器

風冷式冷凝器以空氣為冷卻介質,空氣的溫升帶走冷凝熱。這種冷凝器適用於極度缺水或無水供應的場合,常用於小型氟利昂制冷機組。在這種冷凝器中,制冷劑釋放的熱量被空氣帶走。空氣可以是自然對流或風扇的強制流動。這種冷凝器用於供水不方便或困難的地方的氟利昂制冷設備。

(4)淋水冷凝器

它主要由換熱盤管和噴淋槽組成。制冷劑蒸汽從換熱盤管下部的蒸汽進口進入,而冷卻水從淋水槽的縫隙流到換熱盤管的頂部,呈膜狀向下流動,使水吸收冷凝熱,在空氣的自然對流下,由於水的蒸發帶走壹部分冷凝熱。加熱後的冷卻水流入水池,再由冷卻塔冷卻循環使用,或者排出壹部分水,壹部分淡水加入淋浴池。冷凝的液態制冷劑流入貯液器。淋水式冷凝器是水的溫度升高,空氣中的水分蒸發帶走冷凝熱。這種冷凝器主要用於大中型氨制冷系統。可安裝在露天或冷卻塔下,但應避免陽光直射。淋水冷凝器的主要優點如下:

1,結構簡單,制造方便。

2、氨氣泄漏時容易發現,且維修方便。

3、易清洗。

4.對水質要求低。

缺點是:

1,傳熱系數低

2.高金屬消耗

3、占地面積大

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