第五章制冷换热器及辅助设备

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。制冷剂在管内流动外部空气热流传递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30～50w/m2.℃，而管内R12或R22的放热系数可高达1000～3000w/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。缠丝管缠丝管是是在光管管外缠绕绕针形肋肋带，靠靠胶合紧紧固．这这种肋管管紊流换换热性好好，且可可制成非非直线肋肋管，但但空气流流动阻力力大针形肋带带套片肋管管套片式肋肋管是将将预先冲冲好孔的的厚0.2～0.3mm的铝铝片，用用套片机机套在管管族上，，根部带带有卷边边，用以以增大与与管子的的接触面面积。铝片铜管2、肋管管参数节距e＝2～4mm肋片厚度度δ＝0.2～0.4mm肋高h＝7～～12mm管径dw加肋程度度用肋化化系数ττ表示τ=FW/Fn肋片管束束计算尺尺寸示意意图肋片的计计算高度度示意图图3、肋片片效率说明肋片片热交换换的有效效性，设肋片根根部与空空气之间间的温差差肋片平均均温度与与空气之之间的温温差为显然有：：定义称肋片效效率说明肋片片热交换换的有效效性总是小于于1肋片效率率与肋片片的导热热热阻及及肋片管管外侧的的放热系系数有关关，随肋肋片的厚厚度和节节距的增增加及h的减小小而增大大。因此此肋片热热交换器器常使用导热热性能良良好的铜铜质、铝铝质作为肋片片。的意义三、肋片片管式换换热器的的传热分分析与计计算1、传热热过程：①空气侧侧放热②通过管管壁与肋肋片的导导热③管内制制冷剂与与管壁的的对流放放热管内传热热外部换热热管壁传热热管内制冷冷剂管外空气气热流Q2、肋片片管换热热器传热热系数k的经验公公式式中：--污垢系数数--肋化系数数--肋片管内内冷剂的当量量放热系数--肋片与管管的接触热阻阻--肋片管外外空气侧当量量放热系数空气侧放热系系数空气横向流过过肋片管簇的的放热情况比比流过光管管管按时更为复复杂，它除了了与流动情况况、物性容数数、冲击角、、管于的排列列方式等有关关外，还与肋肋片间距、肋肋片高、肋片片厚等因素有有关。要得出各种因因素对放热的的影响，必须须对肋片管进进行大量的试试验。目前对对于空气流过过肋片管时放放热系数的计计算，通常使使用经验公式式来进行计算算。肋片管放热系系数的经验公公式式中：--管外平均均放热系数--通过肋片片间的空气流流速m/s肋片管内冷剂剂的当量放热热系数计算冷凝器，制冷冷剂在管内为为冷凝（气体体变为液体））蒸发器，制冷冷剂在管内为为沸腾（液体体变为气体））管内制冷剂的的当量换热系系数与制冷剂剂在管内的状状态有关，需需要对具体的的情况进行分分析。3、肋片管换换热器传热温温差的计算公公式一般采用对数数平均温差：：大温差小温差tkt1t2式中：两流体的大温温差：两流体的小温温差：4、换热器传传热面积F的计算式中：换热器的传热热量换热器的传热热系数换热器的传热热面积换热器的平均均传热温差第二节肋片片管式冷凝器器和蒸发器一、冷凝器结结构冷凝器是使制制冷剂将热量量放给冷却介介质(水或空空气)的换热热设备，从压压缩机出来的的高温高压制制冷剂蒸气在在冷凝器中进进行冷却、冷冷凝以至过冷冷。三种类型的冷冷凝器按其冷却方式式可：水冷式空气冷却式蒸发—淋激式式(此种方式，，制冷剂冷凝凝时放出的热热量主要被水水蒸发时吸收收的汽化潜热热带走)。车辆用制冷设设备中，由于于运用条件的的限制，只采采用空气冷却却式，即风冷冷冷凝器。采用空气冷却却比较简便，，但冷凝压力力高、尺寸大大、能量消耗耗也较大。风风冷冷凝器也也用于其他小小型制冷机上上，如冰箱、、冷藏柜、冷冷藏汽车、窗窗式空调器等等。风冷冷凝器都都做成蛇管式式，外套肋片片，制冷剂蒸蒸气在管内冷冷凝，空气在在轴流式回风风机的作用下下，在蛇管外外横向流过。。为了使冷凝凝器的结构紧紧凑，通常是是作成长方体体形，几蛇管管并联在一起起。上进下出式风风冷冷凝器结结构图1–分配集管2-冷凝蛇管3-集液器横进横出式风风冷冷凝器结结构图制冷剂蒸汽入入口制冷剂液体出出口冷却用空气冷凝器单元内内部结构图h肋高dw管径Δ肋厚e肋片节距典型的风冷冷冷凝器外形图图（一）典型的风冷冷冷凝器外形图图（二）自然对流的冷冷凝器外形图图二、蒸发器的的结构蒸发器是制冷冷机的另一主主要热交换设设备。在蒸发发器中，制冷冷剂液体在较较低温度下蒸蒸发（沸腾））而转变为蒸蒸气，利用制制冷剂的蒸发发潜热，吸收收被冷却介质质的热量而使使被冷却介质质的温度降低低。所以，蒸发器是制冷冷系统中产生生和输出冷量量的设备。1）冷却液体体（水、盐水水等）的蒸发发器冷却液体的蒸蒸发器有壳管管卧式蒸发器器、干式蒸发发器和沉浸式式蒸发器；2）冷却空气气的蒸发器冷却空气的蒸蒸发器有冷却却排管和直接接蒸发式空气气冷却器两种种。蒸发器的分类类直接蒸发式空空气冷却器也也称冷风机，，它适用于各各种空调机组组、冷藏库及及低温试验箱箱中。它的特特点是制冷剂剂在蛇管内吸吸热蒸发，管管外空气在风风机作用下强强迫流动。由由于空气是强强迫流动，所所以传热系数数比冷却排管管高。车辆制冷系统统中，采用的的蒸发器均为为直接蒸发式式空气冷却器器。（a）横向垂直；（b）水平；（c）倾斜。1-膨胀阀；2-分液器；3-分液管；4-汇集管；4-回气管；6-感温包。直接蒸发式空空气冷却器及及其安装位置置示意图典型的蒸发器器结构图典型的蒸发器器结构图平板形表冷器器结构图分液器第三节辅辅助设备在实际的制冷冷系统中，为为改善制冷装装置的工作条条件，提高运运行的经济性性和安全可靠靠性，还必须须设一些辅助助设备，如贮液器、气液液分离器、干干燥过滤器等。一、干燥过滤滤器在客车空调装装置制冷系统统节流装置前前的输液管上上，都装有干干燥过滤器，，它是制冷系系统的净化设设备。其作用是消除除制冷剂中的的水分和机械械杂质。干燥过滤器主主要由壳体，，滤网，干燥燥剂，进、出出液管接头等等组成。1-进液管接接头；2-压压盖；3-滤滤网；4-干干燥剂；5-出液管接接头；6-壳壳体；7-