在電力制冷機組中，致冷熱力設備一般根據熱交換器在制冷裝置中常起到的作用進行篩選，可分為空調蒸發器、冷卻器、經濟發展器、中間冷卻器、冷卻塔、液化器等, 如果按熱交換器的構造來歸類, 可以分為管殼式換熱器與板式熱交換器。本文對管殼式換熱器進行系統討論。
空調蒸發器
空調蒸發器是制冷機組的重要熱換器。運用冷媒液態在比較低條件下揮發, 消化吸收被冷卻介質熱量使其環境溫度減少。
1.空調蒸發器里的熱傳導
危害空調蒸發器導熱系數的影響因素主要包括: 1） 冷媒的物理特征、燒開情況、空調蒸發器構造; 2） 被冷卻介質流動性情況、熱傳導表層幾何特性; 3） 熱傳導表面污染水平, 通常是油、銹跡、霜層。
2.空調蒸發器的方式材料結構
主要運用于蓄冷劑系統軟件, 用于冷卻循環水或食鹽水、乙二醇等蓄冷劑, 然后由蓄冷劑去制冷被冷卻物件。依據空調蒸發器外觀設計可分為排水立管(螺旋鋼管) 式空調蒸發器和立式列管式式空調蒸發器。
1）排水立管(螺旋鋼管) 式空調蒸發器是冷媒在管中揮發, 空調蒸發器沉浸于蓄冷劑箱里。這幾種空調蒸發器只有用以開啟式循環, 蓄冷劑務必是是非非揮發物的,如食鹽水跟水等。為確保蓄冷劑在箱里以一定速度循環系統, 箱里焊用豎向擋板并配有螺旋攪拌器。蓄冷劑流動速度為0.3~0.7m/s以加強傳熱。這類系統軟件由于蓄冷劑非常容易與空氣觸碰, 蒸發管非常容易浸蝕, 食鹽水易受潮變稀。儲水箱要采取必須的密封性對策, 如圖1。
2）立式列管式式空調蒸發器依據冷媒的揮發不同, 又可分為干試空調蒸發器、滿液式蒸發器和熱吸虹式空調蒸發器。干試空調蒸發器(如圖2) 是液態冷媒經節流閥后往空調蒸發器一端的軸承端蓋進到殼程, 軸承端蓋上鑄有擋板,冷媒通過2個或幾個步驟揮發并消化吸收蓄冷劑熱量后往同一個軸承端蓋出去再進入制冷壓縮機。假如軸承端蓋擋板密封墊泄露, 會讓冷媒短路故障, 導致回液及致冷能力差。這類空調蒸發器的重要特征是: 冷媒在管中徹底揮發并超溫變成超溫汽體, 這有助于應用膨脹閥調節供液量。一般所使用的冷媒有R22、R134a、R407C、R410A 等。由于冷媒管中揮發, 只需管中流動速度超出4m/s, 就可以將管中的機油帶到制冷壓縮機, 泵油便捷。在規劃之中, 殼程選用GB151或TEMA 所規定的E 型構造(折流板形式), 折流板的空缺尺寸依據蓄冷劑的化學性質與流量大小開15% ~ 50% 的空缺, 一般來說,折流板空缺的流動速度與蓄冷劑橫著劃過管教的流動速度大概相同, 為了確保傳熱實際效果, 折流板與圓桶間隙、換熱器與折流板間隙要不大于GB151或TEMA 所規定的最小間隙, 尤其是在超低溫前提下, 這種空隙是十分重要的, 因為低溫環境前提下, 蓄冷劑一般為低粘度液體, 流動速度慢, 傳熱系數相對性擴大, 空隙泄露更明顯, 因此低溫環境狀況對空隙控制一定要更嚴格。換熱器選用內部結構加強高效換熱器, 換熱器內部結構選用螺旋管溝的形式, 一般內部結構有32~ 75個管溝, 主要是用于提高管中的換熱功效,有時候換熱器的內部也做對應的加強, 換熱器依據蓄冷劑的差異可采取紅銅T2、高磷紅銅TP2、鎳銅BFe10-1-1、錫銅HSn70-1、鋁銅HA177-2等相關材料。換熱器與筒體一般采用脹接的接口方式, 在冷媒進口的一般設定一套調節器用于平分氣液混合物, 干試空調蒸發器一般適宜于排氣量低于2000m3/h的壓縮機制冷系統軟件中應用, 在各類系統內因為冷媒的分配不公難題,最好是不能使用此類別的空調蒸發器。
3）滿液式蒸發器結構和干試空調蒸發器類似, 只不過是蓄冷劑走殼程, 冷媒走殼程。冷媒液態從封頭下邊進到, 殼程內燒開, 從上端的氣液分離器或回氣包回氣, 分開的液體仍流回空調蒸發器。滿液式蒸發器的充液量多, 傳熱溫差小, 同樣的制冷劑環境溫度蒸發溫度高, 空調制冷量大。為避免太高的液位會讓未氣化的液態隨燒開的汽泡弄出空調蒸發器, 進到制冷壓縮機造成液擊, 一般采用水位控制器來調節空調蒸發器內液位高度, 大多數配有氣液分離器。冷媒為氨時,液位儀為筒節的70% ~ 80% ; 冷媒為空調氟利昂時,液位儀為筒節的55% ~ 65% 。滿液式蒸發器的主要缺點泵油艱難, 特別是冷媒為空調氟利昂時。設計里,殼程選用GB151或TEMA 所規定的X 型構造(管教選用極少數承重板支撐點) ,冷媒的進口的配有均液板, 用于平分劃過管教的冷媒, 殼程上端一般留出一定的燒開室內空間與氣液分離空間, 對于一些大中型滿液式蒸發器為減少桶徑, 只是留出少量燒開室內空間, 另外在空調蒸發器上端配置一個氣液分離器(緣故齊上) , 針對R22、R134a 等HCFC類冷媒, 為了節約銅料, 加強管中的傳熱功效, 常使用外界加強高效換熱器。伴隨著高效率熱傳導技術發展, 在大型制冷機組中, 管以外換熱系數早已高過管中的換熱系數, 因而管中都做了對應的加強。常用制冷劑種類與換熱器材料及管和筒體的聯接形式同干試。滿液式蒸發器一般用于蓄冷劑黏度較小即使用環境下流通性特別好場所。
4）熱虹吸空調蒸發器, 來源于經濟發展裝置的低溫冷媒液態通過溢流閥節流閥前先進到氣液分離器, 汽體冷媒被制冷壓縮機吸回, 液態靠重力作用下進到空調蒸發器,在氣液分離器中準確地操縱液位儀, 促使虹吸式空調蒸發器的冷媒側循環系統量超過水面蒸發, 冷媒側傳熱作用獲得顯著的提升。虹吸式空調蒸發器選用立柱式或立式構造, 針對立式虹吸式空調蒸發器, 揮發的冷媒一般安排到殼側, 蓄冷劑或者需要制冷的物質放到管側; 針對立柱式虹吸式空調蒸發器來講, 揮發的冷媒一般安排到管側, 蓄冷劑或者需要制冷的物質放到殼側, 但對于一些必須制冷低粘度流體場所, 揮發的冷媒還可以安排到管中。立柱式虹吸式空調蒸發器的殼程一般設計成1個過程, 立式虹吸式空調蒸發器的殼程能夠為主步驟。換熱器選用碳素鋼、紅銅T2、高磷紅銅TP2鎳銅BFe10-1-1、錫銅HSn70-1、鋁銅HA177-2、鈦TA2等相關材料。換熱器與筒體連接依據換熱器材質不一樣可以采取電焊焊接、脹接或電焊焊接與脹接相結合的。熱虹吸空調蒸發器一般用在工業制冷潤滑脂制冷、超低溫汽化等場所, 尤其是在石油化工行業, 由于確保了低粘度食鹽水低溫環境中的傳熱性能高級無縫鋼管換熱器的選用(確保空調蒸發器的耐蝕性與穩定性) , 故應用愈來愈廣泛性。
冷卻器
冷卻器是蒸汽壓縮式制冷系統軟件的四大構件之一, 是把制冷壓縮機排出的持續高溫冷媒汽體冷疑成飽和狀態或低溫液體機器設備。根據冷卻器, 將耗熱量(致冷場地、電動機功能損耗) 傳達給環境介質(水和氣體)。
冷卻器的熱傳導
冷媒側浮油產生的影響: 空調氟利昂系統內, 油和冷媒在冷卻器中相溶, 對熱傳導沒影響; 在氨系統內, 浮油會影響到傳熱, 務必立即排出冷卻器底部集油。
不凝性氣體產生的影響: 會占有一定的傳熱室內空間并提升冷凝壓力, 需及時排出。氨系統軟件需要通過空氣分離器排出, 氟系統軟件能通過冷卻器上端的放空閥排出。
冷媒充注量: 過多充注量也會減少冷疑總面積, 造成冷凝壓力上升, 應加以控制。
冷卻介質側(水和氣體)
冷卻介質流動速度產生的影響: 適度的流動速度也會提高放熱系數并減少污漬的堆積。水是冷卻介質的, 水的流速為0.8~ 1.2 m/s (氨, 無縫鋼管) , 或低于2.5 m/s(氟, 空調銅管) ; 氣體為冷卻介質的, 氣體壓力為2~4 m/ s。
污漬產生的影響: 污漬的傳熱系數非常小, 會影響到熱量的傳遞, 理應盡量減少并立即清除。水冷式冷凝器水側污漬包含污垢、生銹、細沙等。對水體比較差的, 要采取變軟處理用蓄水池堆積細沙。冷卻器的水道一般走殼程, 可以采用腳踏式清理或化學方法清理。風冷式冷卻器氣體側污漬主要包括塵土、油垢和生銹物等。應采取防污、防銹處理。
冷卻器的構造
冷卻器的種類許多, 按照其帶去熱量方法, 可以分為三類。
1水冷式冷凝器
水冷式冷凝器因為選用水做為冷卻介質, 而溫度一般又非常低, 因此可以得到相對較低的冷凝溫度,有益于提升致冷水平, 減少運轉花費, 運用十分廣泛。水冷式冷凝器又可分為立柱式和立式這兩種。
立柱式冷卻器: 冷卻器頂端配有配儲水箱, 能將水均勻的分給每個支管的分水鎮頭, 沿管內腔螺旋形流下來, 與管內高溫汽體開展熱交換器。冷媒蒸汽釋放熱能后, 冷疑成液態后沿管表面流下來附著在冷卻器底端, 經藥液管道注入貯液器。冷卻器底端配有放油閥。
立柱式冷卻器的優勢是: 占地總面積小, 能夠組裝在戶外; 容易清洗, 且無須停止運行; 不容易阻塞, 對水體沒有要求。主要缺點:用水量大, 水泵選型大;管道易浸蝕, 且泄露不容易被發覺。臥式冷凝器: 臥式冷凝器(如圖3) 的兩邊筒體外邊用軸承端蓋封閉式, 軸承端蓋上鑄有分水鎮擋板, 把所有管教隔開成好多個管組(或步驟)。冷卻循環水從一端的軸承端蓋進去后, 次序穿過每一個步驟, 最終從同一軸承端蓋上端排出。那樣可以提高管中水的流速, 提升水側的放熱系數。冷卻器軸承端蓋上端和下邊各自配有放氣
和加水絲堵。
臥式冷凝器的優勢是導熱系數高, 需水量小出入水的溫度非常容易操縱, 能夠組裝在房間里。主要缺點冷卻循環水壓損比較大, 對水體要求嚴格, 清洗時需停止運行, 泄露不容易發覺。主要用于水體不錯、水的溫度比較低、水流量充沛的地域, 適用大中小型制冷機組。
水冷冷凝器運用最普遍, 致冷用水冷冷凝器的殼程一般采用GB151或TEMA 所規定的E 型或X型構造。如果使用E 型構造, 折流板底部一般開有V 形或梯狀的空缺, 主要是用于釋放冷疑液態。如選用X 型構造, 最好是在冷卻器的上端設置一個分派組織, 盡可能使超溫的冷媒汽體均值劃過管教。依據冷媒和循環水系統的差異換熱器選用碳素鋼、紅銅T2、高磷紅銅TP2、鎳銅BFe10-1-1、錫銅HSn70-1、鋁銅HA 177-2、鈦TA2等相關材料。換熱器與筒體連接依據換熱器材質不一樣, 可以采取電焊焊接、脹接或電焊焊接與脹接相結合的。
風冷式冷卻器(如圖4)
以氣體為冷卻介質。冷媒在管內流動環節中逐漸制冷、冷疑直到最終成為低溫液態。換熱器一般用銅管。氣體在風機逼迫影響下橫著劃過管內, 帶去發熱量并釋放到周邊環境中。以便加強氣體側熱傳導, 一般在管另加傳熱管, 提升熱傳導總面積。
風冷式冷卻器較大特性是不用水。因而, 適用缺水地區和空調氟利昂系統軟件。風冷式冷卻器受溫度產生影響。夏天工作溫度假如非常高, 冷凝壓力就會比較高; 而冬天運作時要避免冷凝壓力太低, 造成空調蒸發器供液不夠, 電冰箱、空調不制冷水平減少。風冷式冷凝器在空調、熱泵機組層面運用非常廣泛, 較為具有代表性是翅片式換熱器, 在水源熱泵機組中常用的翅片式換熱器主要有三種形式, 即L形、豎直形、V 形。L形友誼直型適用容積比較小(低于70kW ) 的水源熱泵機組。這兩種形式的熱交換器適用側面進風或往上斜吹風機。而V 形翅片換熱器則適用中小型水源熱泵機組( 70~ 700 kW ) , 熱交換器分左右兩成V 形布局, 致冷的時候由制冷壓縮機排出高壓空氣分兩路各自進到上下熱交換器的統計管, 再各自進到各分開, 在管外冷卻, 冷疑后液態進入到調節器后排出。
閉式冷卻塔(如圖5)
閉式冷卻塔是近年來發展起來直接使用濕蒸發冷卻冷媒的一種熱交換器, 以水和空氣一同做為冷卻介質, 通常是運用一部分水蒸發時(汽化汽化熱)消化吸收冷媒汽體熱量完成冷媒的冷疑(以少量水帶去大量冷疑排發熱量)。主要是由冷凝器組、淋水裝置、擋水柵、集水盤、循環泵及離心風機等構成(等同于把水冷冷凝器與冷卻塔、離心水泵、循環水池組合在一起)。擋水柵作用是避免未揮發的水珠被空氣搞定,降低水耗費; 水盤內的浮球開關也隨著水耗費、水位線減少時全自動開啟填補冷卻循環水。
閉式冷卻塔的優勢是導熱系數高, 冷媒的冷凝溫度比水冷冷凝器略低3~ 5℃, 冷卻循環水耗費少, 適用缺水地區, 運作期間費用較水冷式冷凝器低。主要缺點維護保養非常麻煩, 清理艱難; 對水體要求嚴格, 應做變軟解決; 濕度大時冷凝壓力會上升。
關鍵的運轉基本原理為: 風機盤管內高溫氣體冷媒與風機盤管以外噴灑水和空氣開展熱交換器, 由汽態慢慢被冷疑為液體。風機的強力風速使噴灑水徹底裹住風機盤管表層, 水借急風, 傳熱成效顯著提高。噴灑水和空氣吸收的熱量后溫度上升, 一部分水以液體變為水蒸氣,汽化汽化熱帶去大量排熱, 暖空氣的水分被隔板阻攔并獲取到PVC 熱交換器層內, PVC熱交換器層里的水被流下的蒸發冷卻, 環境溫度減少, 進到集水槽中, 然后由循環泵送進噴灑空調水系統中, 再次循環系統。散失到空氣中的而損害水分由水位調節控制板操縱完成全自動填補。
經濟發展器
經濟發展器一般運用在絲桿單級壓縮系統內, 用于低溫冷媒液態, 提升低溫環境運行中發電機組空調制冷量,冷媒液態進入到經濟發展器前分為雙路, 一小部分節流閥再進入換熱器管程或殼程來制冷絕大多數進到殼程或管程的冷媒液態, 揮發的冷媒由制冷壓縮機正中間補氣血口吸進, 可明顯增強空調制冷量, 并且由于增強了補氣血量, 電機功率略微提升, 但COP 值特別是在低溫環境時需獲得明顯增強。
經濟發展器也分滿液式或干試二種, 結構和干試和滿液式蒸發器構造完全一致, 設計和生產流程中可參考空調蒸發器, 采用哪一種形式主要是由殼程與殼程的傳熱系數分配原則來確定。現生產廠商多將經濟發展器帶于壓縮機組以上。
中間冷卻器
中間冷卻器運用在雙極或多級別縮小系統內, 主要是用于制冷正中間冷媒溫度, 因為二級節流閥的中間冷卻器僅僅是個器皿, 因而關鍵談一級節流閥周而復始的中間冷卻器。
制冷機組中的一級節流閥中間冷卻器分成正中間不完整制冷和里面徹底制冷二種, 正中間不完整制冷中間冷卻器常常制成干試經濟發展器結構(如圖6), 基本原理也和干試經濟發展器同樣。工業制冷運用中最廣泛是正中間徹底制冷中間冷卻器(如圖7), 來源于貯液器髙壓液態分為雙路, 一路進到浮球開關組織節流閥之后伴隨著低電壓級排氣管進到中間冷卻器中冷媒液態里邊, 根據中間冷卻器的氣液分離室內空間把冷媒液態分離出來之后, 清澈的冷媒汽體進到髙壓級進風口; 此外一路冷媒液態進到至中間冷卻器底部風機盤管內部結構與管以外冷媒液態開展熱交換器, 管路的冷媒液態獲得制冷或低溫, 管以外液體蒸發再進入髙壓級制冷壓縮機。
冷卻塔
冷卻塔(如圖8) 的重要的作用是對單相電液體開展制冷, 比如水冷卻器、天燃氣冷卻塔等。從制冷壓縮機排出超高壓高溫燃氣混合物質中提取的機油環境溫度比較高, 不能噴入制冷壓縮機起光滑制冷功效, 須經水冷卻器制冷到制冷壓縮機所需要的黏度和環境溫度之后才能多次重復使用。一般需操縱油泵溫度是40℃上下, 黏度適度。常見水冷卻器有水冷散熱型蒸汽參數制冷型。水冷散熱型一般油在殼程沿折流板開展流動性傳熱, 油的進
出入口均聯接在管桶上。冷卻循環水的出入水均建在同一軸承端蓋, 水進管中, 與油熱交換器, 制冷實際效果與出水量和入水環境溫度擁有密切的關系; 蒸汽參數制冷型, 油側與水冷散熱型構造一樣,僅有機殼為髙壓設計方案, 管中是經過空調膨脹閥制冷隔熱后液態冷媒。基本概念是, 經冷卻器冷疑的冷媒液態先進到協助貯液器(虹吸式罐), 液位做到溢水口時液態經溢水口進到貯液器從而向空調蒸發器供液, 而溢水口以內的液態經底端借助重力作用下流入螺桿式壓縮機的水冷卻器, 節流閥后揮發帶去潤滑脂熱量, 變為汽體返回協助貯液器, 分離出來出液態后, 在制冷壓縮機排氣管影響下,又回到了揮發冷卻塔通道再次冷疑, 循環系統復始。值得一提的是虹吸式罐里的液位至水冷卻器漏液口中間、冷卻器排液口至虹吸式罐里的液位間的合差一般是要保證的, 所以只有確保了三者間的彼此合差才能讓冷卻器、虹吸式罐、水冷卻器內壓力處于一個均衡的情況, 流動性才可以流暢并發揮分別的作用。天燃氣冷卻塔與上述吸虹式空調蒸發器形式同樣, 僅僅天燃氣側工作壓力比較高。冷卻塔一般做成GB151或TEMA所規定的E 型或X型構造。
液化器
液化器(如圖9) 主要是用于lng天然氣中含碳相對較高的氮化合物、氫氣等, 一般來說把液化氣體放進換熱器側, 液化器殼程做成GB151或TEMA所規定的U 型構造(U 型換熱器) , 殼側選用冷媒燒開的形式, 換熱器依據環境溫度、介質腐蝕等多種因素可以采取碳素鋼、紅銅T2、高磷紅銅TP2、鎳銅BFe10-1-1、錫銅HSn70-1、鋁銅HA177-2、鈦TA2等相關材料, 類似滿液式蒸發器。
文章正文：德力西精密空調
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