当前课程知识点:建筑冷热源 >  第四章 制冷热泵系统主要设备 >  4.2 换热器 >  4.2.2.3 制冷系统中的换热设备-蒸发器

返回《建筑冷热源》慕课在线视频课程列表

4.2.2.3 制冷系统中的换热设备-蒸发器在线视频

下一节:4.2.2.4 制冷系统中的换热设备-其他换热器

返回《建筑冷热源》慕课在线视频列表

4.2.2.3 制冷系统中的换热设备-蒸发器课程教案、知识点、字幕

下面

我来讲解 制冷系统中的蒸发器

也从蒸发器的种类和结构 热工性能

两方面进行阐述

蒸发器 主要有两种类型

其一是 冷水器

即是 制取冷水或低温溶液的蒸发器

其二是 空气冷却器

它是用低温制冷剂

直接冷却空气的这种装置

在冷水器中

主要有 壳管式蒸发器

包括干式 满液式 降膜式壳管式蒸发器

此外 还有水箱式蒸发器和板式 套管式蒸发器

板式 套管式蒸发器

与板式 套管式冷凝器的结构完全相同

可以通用

故 在这里就不再赘述了

由于壳管式蒸发器

具有回油等特殊要求

所以 我在下面将详细介绍

第二类蒸发器 是空气冷却器

它主要有

强制通风式和自然对流式两种类型

自然对流(式)在冰箱中应用最广

它以导热 辐射和(自然)对流方式

与被冷却物品进行换热

而在建筑冷热源系统中

用得最多的是 强制通风式空气冷却器

也即是 冷风式蒸发器

但 行业里也常常

把它叫做 风冷式蒸发器

同样 冷水器也常常被叫做 水冷式蒸发器

虽然这种叫法不够规范

但我们应该知道 这些习惯的叫法

首先 我们来看看干式壳管式蒸发器

它又有两种类型 直管式和U型管式

由于 前面我们已经

详细介绍了壳管式冷凝器

由于壳管式蒸发器的主要结构

和壳管式冷凝器相似

故 我们仅简要介绍其结构

重点阐述它的特殊性

干式蒸发器 是蒸发器出口制冷剂

为过热蒸气的蒸发器

实际上 套管式 板式 水箱式

以及风冷式蒸发器 都属于干式蒸发器

但是 壳管式换热器就可以做成干式

也可以做成 满液式或降膜式结构

直管式干式蒸发器

主要由筒体 端板 铜管束 折流板组成

铜管满布 壳内走水

管内走制冷剂

端盖和端板空间 为制冷剂通道

筒体内设有折流板

以提高水流外掠管道的速度

增加水侧换热

这里给出了

这种蒸发器的结构原理图

和实物解剖图

从中可以看出 它的工作原理

它具有如下特点

管内制冷剂逐渐蒸发

后半程 为气态制冷剂

平均传热系数较低

管内制冷剂的流速较高 回油性能较好

过热度采用热力膨胀阀

或电子膨胀阀控制

制冷剂的充注量小

但由于壳侧走水

集结水垢后 不便于清除

这里给出了

U型管干式蒸发器的原理结构图

和实物解剖图

从图中可以看到

它的总体结构 与直管式干式蒸发器相同

但 将铜管束做成一个整体

这样就无需左侧的端板了

制冷剂一去一回 流程较短

回油性能更好 其加工难度也得到了降低

无论是直管式 还是U型管干式蒸发器

它们都具有这些总体特点

管内流速高 易于回油

结构紧凑 但传热系数较低

能兼顾制冷和制热

常用于空气源热泵系统中

水和载冷剂在壳侧流动 不易冻结

故 防冻性能较好

制冷剂充注量少

系统可不设高压贮液器

可用热力膨胀阀和电子膨胀阀作为其节流装置

装配工艺较复杂

其水侧结垢后 不容易清洗

第二类壳管式蒸发器 是满液式蒸发器

它与干式壳管式蒸发器最大的区别在于

管内走水 筒体内走制冷剂 铜管半布

筒体内约50%液态制冷剂 淹没这些传热管

冷水将热量传递给制冷剂

使其沸腾蒸发 其传热效果较高

满液式蒸发器 通过电子膨胀阀

或浮球阀精确控制液位

但 制冷剂的过热度小

故需设置挡液板 防止回液

因管内走水

故 需严格控制机组的出水温度

和最小冷冻水流量

以防止蒸发温度低于0℃时

导致管内的水结冰 出现爆管

端盖与端板之间 为水通道

故拆卸端盖后 就可以进行机械清洗

因此 其维修也比较容易

但是 该蒸发器的制冷剂充注量很大

一旦泄漏对环境影响很大

由于低温下制冷剂

与润滑油呈有限溶解状态

且 润滑油的比重较制冷剂小

故 富油层制冷剂 将漂浮在制冷剂的液面上部

为了保证蒸发器的顺利回油

故 必须增设回油管路系统

那么 满液式蒸发器

如何才能实现顺利地回油呢

经过长期的研究实践表明

目前认为

采用高压制冷剂气体

引射蒸发器中的富油层制冷剂的方式

最为可靠

即 蒸发器液位附近水平面上

开设几个回油口

利用压缩机的高压排气

作为引射器的动力

把蒸发器内的含油浓度较高的制冷剂

连续引射回压缩机

这里给出了 采用满液式蒸发器的

冷水机组的回油循环的原理图

与干式壳管式蒸发器系统相比

满液式冷水机组的结构 更为复杂

但由于其蒸发器的传热性能

比干式蒸发器更高

故 已经成为

目前性能非常优异的冷水机组类型

从满液式蒸发器的结构来看

它与壳管式冷凝器的结构非常相似

在这里 我要提出一个问题

在大容量氟利昂风冷冷热水机组中

一般采用干式蒸发器

作为制取冷热水的换热器

请问 能否用满液式蒸发器

替代干式蒸发器呢

如果可行 请问又有什么优势和不足

请大家 在课后思考这个问题

由于满液式冷水机组的能效比高

故 一直受到企业的高度重视

但 由于其制冷剂的充注量巨大

故行业内一直在努力

希望获得与满液式机组性能相当的

但制冷剂充注量小的技术方案

因此 也就诞生了降膜式壳管蒸发器

这里给出了 蒸发器的结构原理剖面图

可以看出

冷水流程和满液式完全相同

但 制冷剂进口不是从底部进入筒体的

而是从上部进入布液器内

让制冷剂通过布液器上的孔板

均匀喷洒在换热管道上

这样的话

制冷剂碰到冷水管道后

就吸热蒸发成气体

气体 被压缩机抽吸返回到压缩机

未蒸发的液体

继续流到下一排蒸发管道上

当液体到达筒体底部的时候

已基本蒸发完毕

这样 就使用量很少的制冷剂

也达能到满液式蒸发器传热管

被制冷剂浸润的相同功效

沉积在底部的制冷剂中

润滑油的含量比较高

采用满液式蒸发器的回油技术方案

可以有效地实现蒸发器的回油

降膜式蒸发器 具有如下的特点

铜管表面润湿

蒸发换热系数高

制冷剂充注量少

降低了初投资和维护成本

尤其是

对于HFO这样的高价格的制冷剂来讲

更为有效

降低了制冷剂的泄漏对环境的影响

保留了满液式蒸发器水侧易清洗

维护方便的优点

但是 它也有明显的缺点

布液均匀对冷机安装水平度要求很高

安装的施工质量 直接影响到机组的性能参数

布液器技术含量高 工艺难度大

可以看出

在降膜式蒸发器中

布液器的设计 具有相当的技术难度

也是该蒸发器的核心技术

目前 已取得很好的技术进展

其冷水机组的性能

已与满液式冷水机组持平

但仍有提升的空间

尚需解决 布液均匀性和成膜连续性的问题

还有一种冷水器 就是水箱式蒸发器

它也是一种壳管式蒸发器

可以做成闭式结构

以便应用于闭式水系统中

也可以做成开式结构

它就是 将直立管或者是螺旋管换热器

放在水箱中

制冷剂在盘管内流动

水呢 在水箱中流动

由于水侧的流速较低

故 该类蒸发器的换热系数较低

在采用开式水箱的时候

只能用于 冷却水等非挥发性载冷剂

由于其具有一定的蓄冷能力

且稳定性好 因此 常用于实验室中

空气冷却器 也叫风冷式蒸发器

是目前应用最广

大家也最熟悉的一种蒸发器

它与风冷式冷凝器的结构基本相同

为翅片管式换热器

进液管上 多采用分液头

以保证各个管程的分液均匀

蒸发器 普遍采用强制对流方式

根据其应用场合

采用不同类型的风机

如 在房间空调器中

采用贯流风机和离心风机较多

而在冷库用冷风机中

多采用高静压轴流风机和离心风机

空气冷却器广泛应用于空调

热泵和冷库制冷系统中

它具有如下的特点

直接膨胀式蒸发器

换热环节少 可提高蒸发温度

多为湿工况运行

换热系数比风冷式冷凝器要高

在低温工况下运行时

换热器表面会结霜

热阻增加 风量减小 必然需要进行除霜

但如何准确判定 已经需要除霜

以及什么状态下已经除霜完成

这些都是

空气源热泵中最为重要的问题之一

有待于同学们 在今后的学习

研究中去提出更好的解决方案

下面 我们介绍蒸发器的热工性能

首先 我们来看看蒸发器的传热过程

冷水器 空气冷却器的传热过程

基本相同

其制冷剂分为蒸发和过热两个阶段

在蒸发段 约有90%以上的传热量

制冷剂的温度基本不变

但因为也存在着沿程流动损失

故制冷剂的温度略有降低

在过热段 换热量很小

且要占据很大的蒸发器的传热面积

空气或水等被冷却介质

在蒸发器中被冷却降温

当被冷却介质为空气时

且蒸发温度低于空气的露点温度时

空气不仅温度降低

而且被除湿

这与空调系统中的表冷器的工作原理

完全相同

这里 给出了房间空调器制冷时的

制冷剂和空气侧的温度变化情况

进入蒸发器的

气液两相制冷剂的饱和温度为9℃

在蒸发过程中存在沿程阻力

当液体全部被蒸发完的时候

其饱和温度为8℃

此后 制冷剂在蒸发器中过热

其出口的过热度达到了5℃

影响蒸发器性能的因素 与冷凝器类似

在制冷剂侧

不仅与蒸发器中两相区

与气相区的状态有关

还与蒸发过程中

气液两相制冷剂的流型有关

同时 也与制冷剂的流速

和强化传热措施有关

在被冷却介质一侧

换热性能 与被冷却介质的流速

传热面的积垢程度 都有很大关系

在换热器设计的时候

需仔细探讨换热器的流速

寻找换热提升和阻力减小的平衡点

并尽可能采取强化传热措施

最后 我们来看看蒸发器的热阻分布

和换热系数的范围

与冷凝器相同

蒸发器的热阻 也包含冷热介质

管壁 管内侧和管外侧污垢热阻

污垢热阻 仍然是最大的热阻环节

一般而言

由于蒸发器侧的水和空气相对干净

特别是 冷水采用了软化措施

故 水冷式蒸发器的污垢热阻

仅为0.010~0.025 m2℃/kW

而风冷式蒸发器的污垢热阻呢

约为水冷式的2倍

常用蒸发器(的)传热系数K 比冷凝器略低

其大致范围如下

风冷换热器为 40~60W/(m2℃)

干式蒸发器约为 500W/(m2℃)左右

满液式和降膜式约为 600W/(m2℃)左右

关于蒸发器的内容 就介绍完毕了

请大家课后阅读相关的教材和文献

以加深对这些换热器的基本结构

工作原理和传热过程的理解

建筑冷热源课程列表:

第一章 建筑冷热源概述

-1.1 建筑冷热源概述

--1.1 建筑冷热源概述

-1.2 冷热源设备与系统

--1.2 冷热源设备与系统

-1.3 《建筑冷热源》课程的知识结构

--1.3《建筑冷热源》课程的知识结构

-第一章课后习题

-建筑冷热源概述-讨论题1

-建筑冷热源概述-讨论题2

-第一章讲义 建筑冷热源概述

第二章 蒸气压缩式制冷与热泵原理

-2.1 理想循环

--2.1 理想循环

-2.2 理论循环

--2.2 理论循环

-2.3 循环计算

--2.3 循环计算

-2.4 循环改善

--2.4.1.1 提升制冷循环的能效比(1)

--2.4.1.2 提升制冷循环的能效比(2)

--2.4.2 改善制冷循环的低温性能

--2.4.3 改善制冷循环的高温性能

-2.5 实际循环

--2.5 实际循环

-第二章课后习题

-蒸气压缩式制冷与热泵原理-讨论题1

-蒸气压缩式制冷与热泵原理-讨论题2

-第二章讲义 蒸气压缩式制冷与热泵原理

第三章 制冷工质

-3.1 制冷剂

--3.1.1 制冷剂的定义、分类、命名

--3.1.2 制冷系统对制冷剂的要求

--3.1.3 常用制冷剂

--3.1.4 制冷剂的发展历程

-3.2 润滑油

--3.2 润滑油

-3.3 载冷剂

--3.3 载冷剂

-第三章课后习题

-制冷工质-讨论题1

-制冷工质-讨论题2

-第三章讲义 制冷工质

第四章 制冷热泵系统主要设备

-4.1 压缩机

--4.1.1 制冷压缩机的种类与应用领域

--4.1.2 压缩机的工作过程

--4.1.3 (1)容积式压缩机的结构和工作原理-活塞式压缩机

--4.1.3 (2)容积式压缩机的结构和工作原理-转子式压缩机

--4.1.3 (3)容积式压缩机的结构和工作原理-涡旋式压缩机

--4.1.3 (4)容积式压缩机的结构和工作原理-螺杆式压缩机

--4.1.4 离心式压缩机的结构和工作原理

--4.1.5 压缩机的运行工况和性能参数

--4.1.6 压缩机的运行极限

--4.1.7 压缩机小结

--4.1压缩机课后习题

--压缩机-讨论题1

--压缩机-讨论题2

--第四章讲义 压缩机部分

-4.2 换热器

--4.2.1 换热设备在制冷系统中的重要性

--4.2.2.1 制冷系统中的换热设备-冷凝器(1)

--4.2.2.2 制冷系统中的换热设备-冷凝器(2)

--4.2.2.3 制冷系统中的换热设备-蒸发器

--4.2.2.4 制冷系统中的换热设备-其他换热器

--4.2.3 冷却塔

--4.2换热器课后习题

--换热设备-讨论题1

--换热设备-讨论题2

--第四章讲义 换热设备部分

-4.3 节流装置

--4.3.1 节流装置的安装位置与功能

--4.3.2 节流装置的种类

--4.3.3.1 热力膨胀阀(1)

--4.3.3.2 热力膨胀阀(2)

--4.3.4 电子膨胀阀

--4.3节流装置课后习题

--节流装置-讨论题1

--节流装置-讨论题2

--第四章讲义 节流装置部分

-4.4 辅助设备

--4.4.1 辅助设备的类型与安装位置

--4.4.2 典型辅助设备的结构原理

--4.4.3 制冷剂管道

--4.4辅助设备课后习题

--辅助设备-讨论题1

--辅助设备-讨论题2

--第四章讲义 辅助设备部分

第五章 制冷热泵系统及其运行调节

-5.1 蒸气压缩式制冷热泵系统

--5.1.1 蒸气压缩式制冷热泵系统

--5.1.2 氟利昂制冷系统

-5.2 蒸气压缩式制冷热泵系统的工作特性

--5.2.1 蒸气压缩式制冷热泵系统的工作特性(1)

--5.2.2 蒸气压缩式制冷热泵系统的工作特性(2)

-5.3 蒸气压缩式制冷热泵装置的性能调节

--5.3.1 压缩机的容量调节(1)

--5.3.2 压缩机的容量调节(2)

--5.3.3 压缩机的容量调节(3)

--5.3.4 冷凝压力调节、蒸发压力调节及安全控制

-第五章课后习题

-制冷热泵系统及其运行调节-讨论题1

-制冷热泵系统及其运行调节-讨论题2

-第五章讲义 系统与调节

第六章 吸收式制冷与热泵

-6.1 吸收式制冷技术发展简况

--6.1 吸收式制冷技术发展简况

-6.2 吸收式制冷的基本原理

--6.2.1 吸收式制冷的基本原理(1)

--6.2.2 吸收式制冷的基本原理(2)

-6.3 溴化锂二元溶液的基本性质

--6.3.1 溴化锂二元溶液的基本性质(1)

--6.3.2 溴化锂二元溶液的基本性质(2)

-6.4 溴化锂吸收式制冷机组的结构原理

--6.4.1 单效机组的工作原理

--6.4.2 单效机组的原理分析

--6.4.3 双效吸收式制冷机

--6.4.4 直燃机

-6.5 吸收式热泵机组的类型与工作原理

--6.5 吸收式热泵机组的类型与工作原理

-6.6 吸收式制冷与热泵机组的性能改善

--6.6 吸收式制冷与热泵机组的性能改善

-第六章课后习题

-吸收式制冷与热泵-讨论题1

-吸收式制冷与热泵-讨论题2

-第六章讲义 吸收式制冷与热泵

第七章 供热锅炉

-7.1 锅炉及锅炉房基本知识

--7.1.1 锅炉及其热工知识

--7.1.2 锅炉房设备

-7.2 锅炉的热效率

--7.2.1 燃料及其燃烧反应

--7.2.2 热平衡方程

--7.2.3 锅炉的热效率

-7.3 供热锅炉

--7.3.1 锅炉的类型及典型结构

--7.3.2.1 供热用典型热水锅炉(1)

--7.3.2.2 供热用典型热水锅炉(2)

-第七章课后习题

-供热锅炉-讨论题1

-供热锅炉-讨论题2

-第七章讲义 供热锅炉基础

第八章 建筑冷热源设备与系统

-8.0 引言

--8.0 引言

-8.1 单独热源设备

--8.1 单独热源设备

-8.2 单独冷源设备

--8.2 单独冷源设备

-8.3 冷热同源设备

--8.3.1.1 空气-空气热泵机组(1)

--8.3.1.2 空气-空气热泵机组(2)

--8.3.2 水-水热泵机组

--8.3.3 空气-水热泵与水-空气热泵机组

--8.3.4 同时制冷和制热的机组

-第八章课后习题

-建筑冷热源设备与系统-讨论题1

-建筑冷热源设备与系统-讨论题2

-第八章讲义 建筑冷热源设备与系统

第九章 空调与供暖水系统

-9.1 空调与供暖水系统概述

--9.1 空调与供暖水系统概述

-9.2 冷水/热水系统的类型与特点

--9.2.1 直连/间连系统

--9.2.2 两水管/四水管水系统

--9.2.3 开式/闭式系统

--9.2.4 一级泵系统

--9.2.5 二级泵系统

--9.2.6 水系统的定压方式

--9.2.7 不同的泵与冷水机组连接方式

-9.3 冷却水系统

--9.3 冷却水系统

-9.4 实际工程水系统举例

--9.4 实际工程水系统举例

-第九章课后习题

-空调与供暖水系统-讨论题2

-空调与供暖水系统-讨论题1

-第九章讲义 空调与供暖水系统

第十章 课程总结

-10.1 课程总结

--10.1 课程总结

-10.2 问题探讨

--10.2.1 建筑中的冷和热

--10.2.2 建筑节能的技术路线

--10.2.3 产品设计与工程应用

-10.3 结束语

--10.3 结束语

-第十章课后习题

-课程总结-讨论题1

-课程总结-讨论题2

-课程教学评估

-第十章讲义 课程总结

4.2.2.3 制冷系统中的换热设备-蒸发器笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

© 柠檬大学-慕课导航 课程版权归原始院校所有,
本网站仅通过互联网进行慕课课程索引,不提供在线课程学习和视频,请同学们点击报名到课程提供网站进行学习。