车辆制冷与空气调节6

车辆制冷与空气调节,第六章制冷换热器及辅助设备换热器一般知识定义：使高温流体通过固体壁对低温流体进行传热的热力设备，称热交换器（传热器）冷、热流体的相对流动方向，有平行流动和交叉流动两种。平行流又分顺流和逆流两种。,交叉流又分顺排和叉排两种。顺排时流动方向较为稳定，阻力相对较小，压力损失也较小。大多数工程情况下，顺排的平均换热系数比叉排小，但当流速很高时，也可能超过叉排,车辆制冷与空气调节,较为普遍的是壳管式换热器，由一个大的外壳和许多管子组成。管子外部可以是光的，也可以布置有肋片。,车辆制冷与空气调节,车辆制冷与空气调节,换热器的计算：单流程壳管式换热器，用对数平均温差法对数平均温差t1和t2分别为两端高低温流体的温度差多流程壳管式换热器和交叉流式换热器的计算，常常中先按逆流计算对数平均温差，然后再乘一个校正系数。不同形式的换热器校正系数，可查相关手册,车辆制冷与空气调节,车辆制冷与空气调节,车辆制冷与空气调节,1冷凝器一、作用、分类及结构作用：将制冷剂过热蒸汽冷却并凝结成液体类型：水冷式：一次使用，需丰富的水源循环使用，需设置冷却介质容器风冷式：自然对流式强制对流式水-空气式：淋水式蒸发式,车辆制冷与空气调节,结构：强制对流空气冷却式冷凝器一般由蛇形管组成，蛇形管外部套有翅片(肋片)蛇形管材质为铜，直径6-20mm，也有用铝替代的肋片材质为铜或铝，厚0.2-0.6mm，间距2-4mm,车辆制冷与空气调节,1、上进下出式图6-2蒸汽从上部集气管进入蛇形管，冷凝后制冷剂液体汇集于底部液体集管排出。空气在风机作用下强制横向流过翅片管，将热量带走。单根蛇管的流程较长2、横进横出式图6-3缩短单根蛇管长度，提高传热效率。,车辆制冷与空气调节,二、空气冷却式冷凝器的选择计算1、冷凝器传热面积冷凝器热负荷（1）冷凝器的热负荷Qc，是指制冷剂蒸气在冷凝器中排放出的总热量。一般情况下包括制冷量和压缩过程的机械功单级压缩近似计算是冷凝器的负荷系数（图6-4）,车辆制冷与空气调节,（2）传热对数平均温差式中：t2为冷却介质出口温度t1为冷却介质进口温度传热对数平均温差也可按表6-1的推荐值选取在初步估算或计算要求不严格时，对数平均温差也可用算术平均温差来代替：以上计算均无过冷现象,车辆制冷与空气调节,（3）冷凝器翅片管外表面的平均传热系数K式中：a是污垢系数，一般取0.9-0.95R2是肋片与管接触热阻为肋化系数dn、dw管内、外直径，e肋距，h肋高，肋厚,车辆制冷与空气调节,管内侧放热系数与制冷剂物性有关的系数，定性温度是液膜的平均温度r是制冷剂的汽化潜热m液态制冷剂的比重m液态制冷剂的导热系数m液态制冷剂的动力粘度以上参数从制冷剂热力性质表中查取,车辆制冷与空气调节,管外侧（空气侧）放热系数肋表面放热系数冷凝器迎风面的风速肋片管的肋片效率肋片参数是肋片形状系数，可查相关传热学手册肋片效率随肋片的导热系数和肋厚的增加及肋高的减小而增大。,车辆制冷与空气调节,（4）冷凝器传热面积qA是按冷凝器总翅片管外表面计算的单位面积热负荷（热流密度）qA的推荐值见表6-12、通过冷凝器的空气量计算Cp空气的平均比定压热容，一般取：Cp=1.005kJ/(kgk),车辆制冷与空气调节,3、冷凝器空气的阻力计算顺排平板翅片管A是表面状况系数，表面不平整时取0.11表面精加工时取0.07L冷凝器沿空气流动方向深度窄是最窄流通截面上的空气流速当量直径叉排平板翅片管束，按上式计算值增大20%当翅片距较小时流动阻力将显著增大对不同迎风面风速时，修正系数查表6-2,车辆制冷与空气调节,2蒸发器一、蒸发器的种类、构造和工作原理种类通常按制冷剂在蒸发器内充满程度及蒸发情况分类干式、再循环式、满液式构造及原理干式：制冷剂经膨胀阀节流后进入管子一端，吸热气化，当到达管子另一端时全部气化。,车辆制冷与空气调节,再循环式：由于气体与液体密度不同，受重力影响，使液向下，气向上。蒸发器上方出口设一气液分离器，分离后的气体进入压气机，而分离后的液体再进入蒸发器完成再循环。满液式：蒸发器上方为气，下方为液，制冷剂在管外汽化，载冷剂在管内流动并被冷却。,车辆制冷与空气调节,二、冷却空气的蒸发器1、冷却排管多用于冷库和试验用低温装置冷却排管通常用翅片管做成结构形式：图6-10绕片式扎片式套圈式套片式,车辆制冷与空气调节,2、空气冷凝器多用于空调、除湿机等管外一般装有翅片（套片或绕片）当冷却空气湿度特别大时，为防止或减少蒸发器结霜，也有使用光管的清况.目前均用直接蒸发式空气冷却器作用蒸发器结构：外形与冷凝器相似，图6-11分液管由一组等长的毛细管制成，保证进入各路肋片管的供液量均匀冷凝器可以垂直安装，水平安装和倾斜安装。但需保证：冷凝器肋片立放，保证凝结水可顺肋片流下分液器垂直,车辆制冷与空气调节,三、直接蒸发式空气冷凝器的传热过程1、从湿空气向冷表面的换热过程如果冷表面的温度低于被冷却空气的露点温度，则其传热过程既有干空气温差产生的显热交换，又有与水蒸汽质量交换相联系的潜热交换显热交换量潜热交换量,车辆制冷与空气调节,总热交换量w外表面当量放热系数tf空气平均温度，tb管子外壁面平均温度hf温度tf时的空气比焓df空气平均含湿量hb和hb分别为tb时饱和空气和饱和水的焓db是tb时饱和空气的含湿量是tb时水蒸汽的凝结潜热,车辆制冷与空气调节,2、通过管壁、垢层或霜层的导热一般管壁的导热热阻可忽略不计，但在有结垢或结霜时导热热阻明显增大结霜对传热影响较大：一方面：结霜通道变窄，气流速度上升，表面粗糙度上升，传热系数上升，有利于冷却另一方面：霜层热阻，使流动阻力上升，传热系数下降霜层导热系数计算近似公式：,车辆制冷与空气调节,霜厚对传热的影响试验霜层密度对导热系数影响试验3、管内壁制冷剂的沸腾放热管内沸腾是一个比较复杂的过程，进口处液体到出口处蒸汽中间要经过多种流动形态，其放热强度相差甚大一般用试验的方法确定整个管子的平均放热系数,车辆制冷与空气调节,四、蒸发器的选择计算主要选择计算蒸发器的传热面积，载冷剂流量，阻力等1、蒸发器传热面积的确定直接蒸发式空气冷却器的传热系数和热流密度的推荐值见表6-4传热温差蒸发器传热面积,车辆制冷与空气调节,2、蒸发器中制冷剂流量h1、h4蒸发器进出口处制冷剂焓值3、制冷剂在管内蒸发时的流动阻力沿程阻力损失局部阻力损失,车辆制冷与空气调节,3回热热交换器作用：提高制冷系数液体过冷蒸汽过热结构：图6-17，图6-18套管式螺旋管式交换器,车辆制冷与空气调节,4其他辅助设备一、分油器作用：将压缩机排气中的润滑油分离出来常用离心式、过滤式或填料式等分离器安装在压缩机排气口与冷凝器之间。过滤式铜丝网布滤网浮球式自动回油阀,车辆制冷与空气调节,二、贮液器作用：贮存制冷剂液体，以适应工况变动时制冷工质流量变化结构：耐高压钢瓶的进出液口在容器上部，底部装有放油排污口，中部装有视液镜，以观察液面的变化情况贮存的制冷剂量不允许超过其容积的80%,车辆制冷与空气调节,三、过滤器作用：过滤掉制冷剂中的机械杂质，以防刮伤膨胀阀孔、压缩机气缸和吸排气阀等过滤器装在贮液器与膨胀阀之间的输液管上结构：无缝钢管壳体内装有100目的黄钢丝网网目：表示标准筛的筛孔尺寸的大小。在泰勒标准筛中，网目就是1平方英寸中筛孔的数目，并简称为目。也是衡量颗粒大小的单位，目数越大说明颗粒越小，目数越小说明颗粒越大,车辆制冷与空气调节,四、干燥器作用：除去制冷剂中的水分，防止其停留在阀孔周围干燥剂常用硅胶、活性氧化铝、分子筛等为简化结构，也有将过滤器和干燥器合二为一形成干燥过滤器干燥器使用一段时间后，干燥剂含水量增加，应将其取下，将干燥剂加热再生，然后继续使用。,车辆制冷与空气调节,五、气液分离器作用：将蒸发后的制冷剂蒸汽中的液滴分离出来U形管底部开有一小孔a，为均压孔，防止压缩机停机时，蒸发器侧压力过高，而将分离器中液体通过a孔流向压缩机,车辆制冷与空气调节,六、易熔塞作用：将易熔金属装在压力容器上，以防发生意外事故，气体压力上升，温度也上升，使易熔塞熔化，容器内压力下降七、视镜作用：观察制冷剂供液管路的运行状态等,车辆制冷与空气调节,5管路设计和配置一、一般原则保证足量的制冷剂进入蒸发器保证润滑油能连续的返回压缩机的曲轴箱尽量减少管路中压力损失防止液态物进入压缩机避免低压部分存留有润滑油保证在冷、热状态中可靠运行和安全,车辆制冷与空气调节,二、管路压降的计算沿程阻力降沿程摩擦阻力系数，流动通道是园管时层流：紊流：w流速，L定型尺度，运动粘度,车辆制冷与空气调节,局部压力损失按当量长度Le折算成沿程摩擦阻力局部阻力件的当量长度与内径关系见表6-5管内蒸发时的沿程阻力系数与单相流动时的阻力系数不同三、管长的确定根据制冷机的配置，推算预计的管长。并将局部阻力件折算成长度，计入相当长度,车辆制冷与空气调节,四、管径的选择G管内制冷剂的质量流量v制冷剂的比容w制冷剂的流速dn管内直径，应选取规范尺寸应选择适当的流速：流速大，则阻力损失大，制冷机容量小，润滑油易带回曲轴箱,车辆制冷与空气调节,1、吸气管为保证制冷系统能够高效率的工作，吸气管管径的标准尺寸应该使压力损失不致引起吸气管中饱和温度下降1作为设计范围。见表6-6低负荷时，流速低，回油困难，应保证吸气管水平管段流速在3.5m/s以上高负荷时，流量大，压力损失大，饱和温度下降过多上升的吸气竖管，需要人为地缩小垂直管段的管径，称为升油管，其管径按最低负荷设计，垂直管内流速不低于7.6m/s,车辆制冷与空气调节,2、排气管压力损失限定为相当于饱和冷凝温度差为0.5氟利昂制冷系统，排气管路中的流速推荐按1018m/s计算3、高压液体管当过冷度为35时，压力损失不超过0.34105-0.69105Pa液体管内的流速按0.51.25m/s左右来决定管径,车辆制冷与空气调节,五