换热器设计课程讲稿-蒸发器

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1、热交器原理及应用热交器原理及应用 徐之平徐之平 2008年年9月月 目录目录一、绪论一、绪论 1 1、换热器研究的意义与重要性、换热器研究的意义与重要性 2 2、换热器应用领域、换热器应用领域二、换热器原理及分类二、换热器原理及分类 1 1、换热器原理、换热器原理 2 2、按流动形式、按流动形式 3 3、按使用领域划分、按使用领域划分三、换热器热计算方法和应用三、换热器热计算方法和应用 1 1、计算方法、计算方法 2 2、设计计算方法、设计计算方法 3 3、校核计算方法、校核计算方法 4 4、比拟设计计算方法、比拟设计计算方法四、热交换器在制冷空调行业的应用四、热交换器在制冷空调行业的应用 1

2、 1、换热器形式与特点、换热器形式与特点 2 2、应用领域、应用领域 3 3、计算方法、计算方法 冷凝器的设计计算冷凝器的设计计算 蒸发器的设计计算蒸发器的设计计算五、热交换器在汽车行业的应用五、热交换器在汽车行业的应用 1 1、换热器形式与特点、换热器形式与特点 2 2、应用领域、应用领域 3 3、计算方法、计算方法六、热交换器在电气行业的应用六、热交换器在电气行业的应用 1 1、换热器结构形式与特点、换热器结构形式与特点 2 2、应用领域、应用领域七、热交换器在微型燃气轮机中的应用七、热交换器在微型燃气轮机中的应用 1 1、换热器结构形式与特点、换热器结构形式与特点 2 2、应用领域、应用

3、领域八、八、热交换器在化工行业的应用热交换器在化工行业的应用 1、换热器形式与特点换热器形式与特点 2 2、应用领域、应用领域九、热交换器在锅炉与节能环保方面的应用九、热交换器在锅炉与节能环保方面的应用 1 1、换热器形式与特点、换热器形式与特点 2 2、应用领域、应用领域十、换热器性能试验十、换热器性能试验 1 1、意义、意义 2 2、试验系统与试验方法、试验系统与试验方法 3 3、数据整理方法、数据整理方法 4 4、设计编程、设计编程( (介绍介绍LabvieWLabvieW程序编程方法程序编程方法) )流体种类流体种类总传热系数总传热系数K W/(m2K)水气体1260水水8001800

4、水煤油350左右水有机溶剂280850气体气体1235饱和水蒸气水14004700饱和水蒸气气体30300饱和水蒸气油60350饱和水蒸气沸腾油290870四、热交换器在制冷空调行业的应用四、热交换器在制冷空调行业的应用1、换热器形式与特点、换热器形式与特点 在制冷空调领域使用的换热器，有多品种换热器使用，如在制冷制冰行业的换热器，既可以使用盘管换热器，也可使用套管换热器。而在空调应用领域，对冷水机组而言，其蒸发器、冷凝器既可以使用壳管式换热器，也可使用板式换热器等。其系统图如图4.1所示。图图4.14.1空调系统图空调系统图2、应用领域、应用领域 换热器在制冷空调领域应用主要集中在两个部分，

5、其一是制冷压缩系统中的冷换热器在制冷空调领域应用主要集中在两个部分，其一是制冷压缩系统中的冷凝器、蒸发器、中间冷却器。其二是在空调系统中的换热器，如风机盘管、表冷器、凝器、蒸发器、中间冷却器。其二是在空调系统中的换热器，如风机盘管、表冷器、诱导器、新风机组中的换热器、水诱导器、新风机组中的换热器、水-水热交换器、水水热交换器、水-蒸汽热交换器等。蒸汽热交换器等。3、设计计算、设计计算、负荷计算、负荷计算 要进行换热器的设计，首先须知道换热器的热负荷，就空调热负荷而言，主要有如下几部分：人体负荷、维护结构负荷、设备负荷、照明负荷等。而对于制冷系统冷负荷，主要包括：维护结构负荷(其与冷藏温度、地理

6、位置、当地常年气象条件有关，如低温库或高温库等)、食品进入冷库的携带负荷(其与冷藏物品的种类有关)冷藏物的总容量、冷库的大小等有关。有关此方面的计算方法，可参阅相应设计手册。、制冷空调蒸发器的设计计算制冷空调蒸发器的设计计算 由上面图4所示，系统中的蒸发器，其一是将经膨胀阀节流后产生的汽液物和物中的液相制冷剂进行气化，其二是吸收另一侧流体所带有的热量，使其温度下降。蒸发器的种类和形式与冷凝器差不多，有水冷的蒸发式、直接蒸发式、气冷式等。 按供液方式，蒸发器可区分为满液式、非满液式、循环式和喷淋式等。(1)满液式蒸发器满液式蒸发器由于满液式蒸发器内充满了液态制冷剂，使传热面积与液态制冷剂充分接触

7、，因此其沸腾表面传热系数较大，其缺点是需加大量的制冷剂。另外，如果使用与制冷剂亲和力较好的润滑油，由于油含于制冷剂中，因此，很难返回值压缩机内。属满液式蒸发器的有立管、螺旋管、卧式壳管蒸发器等。(1)(1)非满液式蒸发器非满液式蒸发器 对于非满液式蒸发器主要用于氟利昂系统中。制冷剂经膨胀阀直接进入蒸发器，处于液气混合状态的制冷剂，在蒸发器内蒸发，吸收蒸发器内的热量。由于部分气态制冷剂与管壁接触，因此，非满液式蒸发器的传热系数比满液式小，其优点是充液量少，润滑油容易返回。属这类蒸发器的有管壳式、套管式和直接蒸发式空气冷却器。循环式蒸发器是依靠泵强迫制冷剂在蒸发器中循环，因此，沸腾对流换热系数较大

8、，并且润滑油不宜在蒸发器中积存。由于循环式蒸发器出投资较高，因此，目前在大型系统中应用较多。 喷淋式蒸发器是用泵将制冷剂送至喷嘴后，喷淋之传热表面，其好处是制冷剂充液量较少，能消除静液高度对蒸发温度的影响。但由于设备投资高，运行管理费用大，很少使用。其传热系数与非满液式差不多。(3)(3)蒸发器的构造和特点蒸发器的构造和特点 根据被冷却介质，蒸发器可分为液态和气态两种。所谓液态，就是冷媒为液体状态。而气态，则是以空气为主。a a、立管式、立管式蒸发器蒸发器 立管式蒸发器，如图4.21所示。其由数个管组组成的立管式蒸发器组装在矩形水箱内，蒸发管组有上下集管和许多呈180连接弯管组成，上下集管的一

9、端焊有液体分离器，其底部接有一根立管，与下集管连通，使分离出来的制冷剂液体流回下集管。下集管的一端与集油器相连，集油器的上端与吸气管相通。每组蒸发管组的中部有一根穿过上集管通向下集管。这样能使液体从下部进入下集管后均匀地进入立管中。冷冻水由上部进入水箱，被冷却后右下部流出水箱。值得指出，水箱内的流速通常控制在0.50.7m/s，如条件允许，可大至1m/s。此种蒸发器，主要使用在氨水系统为了提高换热效果，立管式蒸发器还有加工成螺旋管式的形状，其优点是在相同的传热面积下，占地面积小，结构紧凑，减少加工工作量。图图 4.21 立式蒸发立式蒸发器器图图 4.22 卧式蒸发器卧式蒸发器 b、卧式壳管蒸发

10、器、卧式壳管蒸发器 卧式壳管式蒸发器，如图4.22所示。其外壳是用钢板卷制成立柱形的大圆筒，圆筒两边焊有管板，管板上开有按一定排列的圆孔，主要是插入散热管之用(散热管的形式多为内肋管)，散热管与管板连接的方式有涨管和焊接方式之分。筒体两端有端盖，端盖内设有隔板，其根据设计要求，隔成多个流程，每一流程内的管子呈并联方式。介质在壳程绕行，由气态变成液态，储存于蒸发器的底部，经出液管，到达储液罐内。 在设计中，卧式蒸发器的流程通常设定为偶数流程，其最大的好处是进水和出水在同一端盖上，而在另一侧的端盖上，装有排气管，管上装有阀门，以便在充水时排尽蒸发器中的空气。下部装有排液口，在冬季时，可及时排尽蒸发

11、器中的积液。 卧式蒸发器根据使用介质的不同，其冷却管的材质也不同，对于氨制冷系统，考虑到氨对材料的腐蚀，多采用无缝钢管形式，其管子直径在2532之间。而对于氟利昂介质系统，多采用滚压肋片的形式，以此提高换热器的总传热系数。 值得指出，对于卧式蒸发器，由于存在回油困难之不足，因此，考虑到回油问题，往往应用的是干式壳管式蒸发器。 水的流程与卧式冷凝器有所不同，其管内走制冷剂，而管外走冷媒。为了提高换热效果，在卧式壳管蒸发器内装有折流板，借以提高流速。 卧式蒸发器的优点是传热系数高，但其与立式蒸发器相比，占地面积要大些。 c c、套管蒸发器、套管蒸发器 套管式冷凝器的结构如图4.23所示。其结构为在