蒸发式冷凝器的选型与配管.docx

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1、蒸发式冷凝器的选型与配管卷第期6制冷与空调 RFEIRRAEINTN DI CO ND ONIIG GA AO R T 1 N b5E2RGbCAP2080年1月 2蒸 发式冷 凝 器选的型与 配管曹阳内（贸工易程 设 研究 院计） 国I摘要蒸发式 冷 凝 器 是 制 系 统冷的主 设要备 之 一 ， 确选 型是系统高效运行的本基保障。本文如从何 选正 n plEanqFDPwa 取恰 当的热 量 修正 系数 ， 级制 冷 系 如统 选 何取 冷 凝负荷系 数，双 以 及 蒸 式 冷 发凝器 管 路 设 等计 方面 述 阐蒸 发 冷式凝 器 的选 型 计 算 管 路及 计 。设 DXDiTa9

2、E3dT r a d 关 词键 蒸发 式 冷 凝器 型选修 系数配正 管存液弯 ERTCrpUDGiTn ad ppngS AR C TAT he sr5PCzVD7HxAjLBHrnAILgXIxHAQX74J0XWORDLDAYtRyKfEZzz6ZB2LtkdvzfvkwMI16 0Vrqyn14ZNXI随6着国民经济迅速发的展，低冷却水的消降耗量 成 为 冷 制空 调 行 业 的个 一 重 要 课题， 别 是 特 龙等介绍 3 了种算计分用的选析型法：方位面单积冷 负 估荷算、法 校 算法核 温 降计 算法和。概 单位积冷面负荷估法算，即首先 粗 选一 个 冷凝 流密热度值 ，后然 再

3、 算计 冷 凝面 积 ， 据根 算 结 计 果选择凝冷器 的 型 号及台数 。此 方 法 比较 粗糙、精度较 低 。 算 校核 法概 的计算 步 骤 为 ： 粗 估 热传 系数， 计算 冷凝 面 积； 设计 冷 凝盘 管 的器结构，标 准 按 择 选配 风量与 配 水量， 设定 计计 算 参 数 ； 计 算 确 EmxvxOtOco缺在 严水重 的 地区 ， 冷冷 凝方 式的 应用受 到 了 水 严 格 限制 。 蒸发 冷式凝器是利 用 空 气 强循制环和 水 分 的 蒸发 制冷 将 凝 结 剂 热走 的冷带凝装 置 。 由 气态于 制 剂冷 凝 冷程 所 过出 的凝 结 放 热 主潜要依 S

4、ixE2yXPq5冷却靠水的 蒸 带 走发 使，得 实 运际 中 蒸 发 式 行冷这凝 器比 水冷式 的 水量 耗消明显减 少 。此 外 ， 用采 蒸发式 冷 器凝 省却了冷塔却， 降 低了水的功泵 耗， 还具 噪有声低 、行 费 用 、低 运 占地面 少 、 装积 安方便、寿 用命 长的 点优目。 ，前发 式 凝 器 已冷 使 蒸 被广 泛应 用于 工 化 、药 医、品 加工、 筑 空物调食建 6ewMyirQFL行等 业和 领域 。 蒸发 式 冷 凝 在器我 国 应 用的时 间较短 ， 在设传 热数系。如果最后计的传算热数 与系 开始 粗估的 热 系 传 不 符数， 假 设 传 热 系 数

5、， 新 设计计再 重 ，算直 至 两者满 足 一 的精 定度 要求。降温计法 算的 算计 步骤 为：设假制 冷 剂 侧 的 冷 凝 温降 ，计 算制冷 剂 气体 管 内冷 凝 热放 系 数， kavU42VRUs管 热内流 ，量过 管 油内膜壁、 外 水 垢及 以 管 通管备的选用配管和 计设 中还存 在 一定 的问题。根据程 工设 计与 安装 实的 践 经验 者， 针对 备设 型选 、 笔配 设管计进行分析与计算1 0蒸发式冷凝器的选型水膜 表与 面流动的 空 湿 气之间 进 的 热 质 行 交 ；换分别计算以 管表内 面为 基 准 的热流 密为 基准 的 热流 密度； 计 算 管侧 热 流

6、 密内 积 积乘 管 外及 热侧流密 y6v3ALoS89度 及以 管 外 表面度 与 管 内壁面的发式冷 器凝的设计和选 型 方 较 多法 洪。 兴收稿日期 ：O 8 05 2a a 1 yan y ln3 m0 8 通讯作者：0阳，曹mE ci: c o a g a g6 . o度 管 外与M2ub6vSTnP制冷与空调第卷8壁积面的乘积， 两 者 不相 ，等重 新 设 假 制 冷剂 若 则时阻冷器凝的传热系数（？ ） w m/0） C ;空为 气与水 膜 间热的质换 交当量 传 热系 数 （ w/0YujCfmUCw? ）。m （o ）侧的 冷 凝 温 降， 行 迭 代计算 ，至 合符要

7、 求 进 直 为止。概算校核 与温法降计法 算实在际计设中 计 算 繁 且琐作 工大量，有很多不便之处 张。建一等 介绍了种2实用型方选：法冷 据 依 器凝的 负 热 荷行 选 择 ； 进 制据 冷 系 统制的 冷 量 依 eUts8ZQVRd行进选择根。据机械工 业行部标一业一J/ B通T常，由式 （）1式和（）式（）式（）联 2或3和4立可求f解但由于日和者Bn是函的，数不能以 ， 所直求解接，采 用解图。法假设若干个水 膜温 需度 据根 定 给条 的 作 件出 条2=（, 的 曲线 ，）sQsAEJkW5T它 们的交点 为即给出的水膜温度 和传热面积F , 代入式（）式（）便可以到蒸发得

8、冷凝式。再13 ,或器GMsIasNXkA的换热7 5一2 0氨 制装冷置用辅助设 备 第部 ：分式发 冷凝器接示表出其名规定，排义热凝 冷热 器负荷 进行选 型。发 式冷凝因设计TIrRGchYzg器型 中工命 名直程技 术蒸号人员 大多 据依在 现 发 蒸冷式 器生 凝产 业 众企1 2 蒸发冷凝器式的选型计算热能力后 ， 可根便据 7EqZcWLZNX冷制 统的系排量热 行设进备选型分企 业蒸 定 式发 冷 凝器 排 的级单制冷缩压系 统机 蒸发式 冷凝 的计算 量器 排热lzq7IGf02E不理 规够范 ，本提供 的 热排产 生标量数 据准、测有段手不 尽较 大 差，证。 相对 说 来

9、 ，凝面 积可 实以际测量 ，冷而单制级 压缩 冷机所配蒸 发式 凝冷器 排 热 量的相 其， 检 产且 以验 zvpgeqJ1hk因计公算式如下：Q = +N （ e Q据蒸根 发积面计算排 热 量 是 选择方 法，但要需计算 蒸 发 冷式热蒸发凝器冷式凝器较 为可NrpoJac3v1靠的压 机缩的 率1 1发蒸冷剂 在 管内水 fjnFLDa5Zo管外表与面正 系数修。冷凝Q)(功为器 热排为压缩机的制kw e为）冷凝式器的传冷 时凝的排热量热计 算换系热数、冷（量w ）1nowfTG4KI膜间之热及换线查出，e根据在 工程算计中，和实际工 作 状 下态球气温度定确。根据J凝冷的器传系热数

10、，由制膜 与 壁管 间的传热数由制、系油 垢的 热 、 阻 外水 管根可制冷据压机缩的性Q能曲冷的凝 温 而 需与进度空口 湿 tfnNhnE6e50 0 6的规定2 ,发式冷凝器的名义工为况蒸：凝冷温的垢热阻和冷 却 水膜 与 动 空气 流 的间换 热 决定 。 果如略 忽水膜 的 热阻， 蒸 发式 冷 凝器 传 热的 量 则 HbmVN777sL可 表示Q 为志 F。=) 一。( kL 一度3 C 5。，湿球温度4 2c。因，而发 式凝冷器 的 蒸)(1名 排热 量义名 为义 工 下况 的热 排 量。当凝冷度温 1 r。 一、r ,)%o 0F1 . . 1和湿 球 温 升度 高时 ， 式

11、发冷 凝 器的 排热 能力 蒸降低 ；而 凝 冷温度和湿 球度温降时低 ，发 式冷 器凝 蒸的 V7l4jRB8Hs热排能力升高。 1图为据根某品 牌蒸的发冷式凝器试验参数到得的排热 量 修 正 数系曲 线， 供可 设备 选时型参考。 确定凝 器排热 冷 量基本 参 的数 为 制冷 压缩机 83lcPA59W9果 如考 虑从 制 冷 剂 蒸气 冷 到却水 膜的传 热 ， 则传热量也可表为示、二是 F (k )0 一 ()3其中走)4 。 百中：为式凝冷器的换 热量( w)是 Q k;。为 忽水略膜 热时冷凝阻器传的热系(数/ m C) ;。为 冷w ( ? F)凝 外壁传热器面积 ()2 m

12、;为冷温凝度 (；C ) 为mZkklkzaaP水温膜度；（I冷凝器壁传内热积面（）日C） F m 为 。；，制为剂在冷管内冷凝时的 热放系 数（/wm;）r。为管内污油热阻的（？m /C Wr为） ；。管 t I，c外水垢的热阻 （？ C/w ） mn ;为膜水冷凝与间器间壁传热的系（数（？）； 虑水膜考热 w m。/ C）志为AVktR43bpw图1蒸发式冷凝器排量热修正系数第期曹6阳 发：式冷凝器的选型与 管配蒸的能性 、发温 度 、凝温 度 与 球 温湿度 。 发 蒸温 蒸冷 、 修 阀和安阀全阀。 当系 不统 设虹 罐吸时 ， 需 检设 置还 与高压 液 贮相 器 连的平衡管 。 从

13、冷 凝器 出来 的出液管道有不小于的向 2下坡 度，以于利液体依靠力重动 流自 人 贮 器 ，液 管 ORjBnOwcEd度 以可据根冷间温 度及 相 应的 传 热温差 确 定， 湿球温度 可 从以 相 手关 册查 ，得 凝温度 一 般比 夏 冷季外室均平不保 证 5 0 h湿的球度温高11 0 5 C , 具 体蒸由 发式 冷凝 器 的 排风量水、 量 及 其几何 配 参 数 定确。蒸 发 冷 式凝 的 配器风 量 和 配 水量 较 大 高，度较时 高， 温取差小值，反之取值。大 12 2MiJTy0dTT2 双级制冷 压缩机 统系发蒸式凝冷器排热.量计算 的 双级 冷 压 缩制机 大 多

14、用 冻于结 间 ， 食 品 的 而冻结 程过一 般 为 变 温过程 ， 货 物 进人 冻结 时间 即的温度较 ，高 系冷 统 蒸 的 温发度较 高 随。 着 制 gIiSpiue7A货 道的 直径保应证管道 内制 冷剂 部 上 存 的在 气 自蒸由动 的流 空 ， 以间保证蒸 发 式 凝冷 器与 贮 器液 之间 的压力平 衡 。 在水 平 段 上 安管装放空 阀 ， 垂气 直管 安装段 修检阀。在现 产 生大多的数 蒸发 冷 凝 式 器 所提供 的 出 口 接 尺寸口都是超大的， 管 时应进校行 核 算 。 计配 uEh0U1Yfmh物温度 的降 低，冷系统 蒸 的 发温 度也 随 之 降 低

15、 。制因而 ， 于 双 级制 冷 压缩 机 制 冷系 统 的 发 蒸式冷用凝器的 排 量 热， 简 能 地 计 算单 制冷量 与 轴 功率 不的， 应和 据根运 行 中的平均 发蒸 温 计度 双算级 制 冷 缩机系压统凝冷器荷系负，数见表1 。表IAg9qLsgBX1双制冷级压缩机系统冷凝负荷器系数高 低压 理 论量之比 一气 2 8 3 O蒸 八、发度温C 33 3 5 4 O - 45双制冷压级缩机所配蒸发冷凝式器热量排(w ) k的计算公式下如：Q V = D d e (6)图2 单台()发式冷 凝器的管道配置组蒸缩机排压接管气；放气空管；安全管 ； 维 修 阀；立 管检 修阀。 Wwg

16、hWvVhPE式中： 低为压级理论排量(气/ g为双)级 压V。 m ； h缩机不在同况工的冷凝负下荷系数。asfpsfpi4k2蒸 式发冷器的凝管配设计211进管气的 计设. 发蒸式冷凝器进的管来气自压 缩 机 管，径主要根 据 制 冷管道 允许 流速 和允许 压 降力大的小进 行计算，体如下： 具0 0 . ooeyYZTjjl()7大数多 蒸发 冷式凝器 用 采管 程数 较 多的 形蛇 盘 设计 管 ，温 压 的过 热高蒸 气 流 过 盘 管并 在 盘 管高内 凝冷， 为 饱和 液体 较。长 的 流 通程常 会 产 成较 大生压 ，降 将给 整个制 冷系 统 正 常的 运 行带 这 来较

17、大 的影 响 此。 ，外前 常 的 立 用式壳 管式 冷 以 凝器有进气管 、 液 出 管 空、 管 气 合、 气体管 、放混放 油、管安管全、平管衡压力及表接管 8接个；口蒸而发式冷凝器有进只气和出液2个接 管。其他接管需根据工 程实际计设安 装 配，管 不 当 ， 影 响 制 若 BkeGuInkxI会式:为制中 冷 管 内径道(； m) 为G 道 管的制 内 冷剂流量g s ; ( /k) v为设计在状态下 制冷剂的比 容(g / ; m0 k )叫为道管内侧制冷齐1J的流(速。m/s )根据计 算 果结，择相 应 规 格 的管 道后 ，根再选 PgdO0sRlMo冷系统 的正 运 常行

18、。 因 ，此蒸 发 式 冷 器 配 凝 在管计 设应时根 据 统 系点特进行合理置设。21单冷台 器凝配设 管计 据管 道度 长 门、及管件 数量 计 算 管 道 压 损 失力 阀，般每 3 管 路量当度的允长许降压相当于 冷m 0凝 温度 损失0 5 C此时。际实压的缩机排气 .6压当蒸发冷式 凝器只 有 组 一进气、 管液时 ， 出 其 管道配置推 荐用采图2所示 式形。图示 一为单回 路盘管蒸发式 冷 凝器，缩 排 机 气管装有放 空 气 压 3cdXwckm15力冷 与器凝 进口 的压处差可忽 略以不 计。 采用 离 压心缩机时 ，气 管 的 道尺 寸 应特别排考 虑 。这类压 缩机

19、的 压力 特性 较比苛， 要刻的需 h8c52WOngM制冷空与调第8卷管略径大。2 1 2出液管设计的.图 3示表2台发蒸式凝器冷并运行的系统联。台多发蒸冷凝器式连 接特 时别需注意冷要凝器到 贮 v4bdyGious发式 冷凝 器 出 的 液管 ， 有没存 液 弯的情在况下按，满荷负时体制冷剂液的 流速超不过05 . m /来定确径管这。种低流速管使道 液体上 部有 s蒸 自气由动流空的 间， 保 证 贮可 器 中液的 压 力与 盘管出液口 的处 力 压平 ， 得从 冷 凝 衡 器出来 的 使体 液自由地流入贮 液器 。 出 液 管应至 少有2 的 坡度走J0bm4qMpJ9向贮液器，以利

20、 于液 流动体。2 13 衡平 管设的 计.系统 置虹 吸设 罐时 吸罐， 的出气管与 蒸发 虹 式冷凝 器的气 进相连管 有 ，平 管衡 作的用 ， 而 具 因不需设再衡平 管。 系统不设虹吸罐 时，当蒸发式 冷器凝出液 管部局形液成 囊 当或冷凝温低 于贮XVauA9grYP液器周 度围环境温 时 ， 度 器液 内会 有 体 闪发 和 贮液 器间 的液出液管道。 每个 盘从管 出 的 出液 来管道必须在直管垂上配存置弯（液采以用图3所的示 可” “P形液存弯）存弯液的 度高 般不小于3） mm o ,（）（bR9c6TJSCW有潜在 相 对 的 高 ， 压液体 制 冷剂 不能 自由流 回

21、贮液器 ， 系 的统稳 定 运 被行 破 。坏 解决 为上 述问 ， 必须题在凝冷器 贮 和液器 之配间置平 衡管 。当 蒸发 式 凝 器 与 冷压 贮 高 器液 之距 离间短 较，道阀 门管 及 阀 阻件 力 较小 时， 按以照 高压 贮 液 器 平衡 管 可 管 pN9LBDdtrd径 置配 当阻； 较大力 时， 根据 蒸发 冷式凝器的 可图3台多（）发式冷 器凝的配 冒蒸组存液 的弯 主要 用作是建一立个垂直液 柱来 抵盘消 管 间之 出口压 力的 化 。变 没 这 些存 有 弯 ， 液 蒸发 式冷凝器并 联 运 时行 ，组 管盘会 于由 冷凝 各 效果 差 的异 致导 部内 压 降 等

22、 ，不 冷 剂 液体会 被 制 入压压 最降 大 出 口（压力最 低 ）或 的盘管 ， 果 使 结排热 量降低并造成运不稳 定 。行 DJ8T7nHuGT排热及量制冷种类选用（见表剂 2。）2表平管衡配管尺 k寸 W DN3 3 0506905 1 3 012031907341046 0 4存液弯 上部 的垂 直管 段 须有 足够 高 度 的， 以 使 液 压头体 等冷于 凝 器可 遇能到的 大 最压 降对 。 QF81D7bvUA垂直管段最小高度的求要为：为12 氨 4mm ,5卤碳DN25N3 2DDN 5070090810 6211 2 O12 6 7 07化物合族制冷剂为 3 6 8

23、m 。：m这就是图中的313 ”值这。些尺寸是在“常” 条计件的下合理H ”正设2多2台（发式）冷凝 器管的组配置安及 组蒸装 方范式围 正内常运的行最小立 管 高 度 ，根据 盘 管的是大 最冷凝 压确定降的。 果如 修 检安阀 装 在 管盘 的 出口 ， 当于 这些 阀 4B7a9QFw9h降 的制 剂 液冷 柱高 度 相必须加到增述的上小最管立度高。3 束语结多台 （） 组 蒸发 冷 式凝器并管道 ， 置获以得最 大的排热量境 件条下都能 稳定 运 行 。联 运必 行 正 须 配确，在 种各 荷负和 环 并荷情况 ix6iFA8xoX些有工安程 装 连接不，当 能只 所在 有冷凝 器 都

24、 投 入 运 行和 正 常负，下才 良能地好工。作然而，在 分 部荷 和低负 环 境温度满荷负 下，冷凝器由于荷载 低开始机 停时，统系运行得 不变 稳定 。贮液 器 中液位 的能 会可有大幅波 度 。冬季动，体 管路 可 能结 ， 液 霜且 而 的 有冷凝 器然突会显得排 热 不量 足。 有所这 些状 都 症 可以 归因于组配管不 置当 。 wt6qbkCyDE蒸发 冷式凝 器具 显有著的节水、 电 性 能 节， 但 若选型 管不、当， 会 响 系统 影的正常运行目配前蒸则发式冷凝 器 市 场品牌众多，量 不一 ，气 候工条 件， 排 热 量进 计行算型时 选质 根 据设应 计 况 和对 和

25、修 。正管配应据 系 根 特统点，行 理合取舍， 并 进对 Kp5zH46zRk各种 管 进行 校核 径 。（上转第 71 ）页第期6贝正 其等 ：频 空 器调用节流元 件剖 析 变表续5工 况双 向热力 膨 胀阀 能 对性 比 电子膨胀 阀 功 耗2测试项 目室外干 球 球度 进 出 风 差 温 功 率 气 温 排度 气回温 度 冷凝水 （ ）进 出 风 温差 冷 凝 水 干 湿W C r L m h 丫l4HdOAA6169.25274606 5 929.27402593287 7.22 2 740 82 .中 间 制冷5 5.555 1.9 8 4ch4PJx4BlI2 26362350

26、324455856325721 7.22 2.1 7 2.2 80 22 2,o9,8I O(L s , g i g女,i i (zO . 8% 乙 女 t9 L O I S (6女Z 9 , 9 Z女9I I w w q .，。女L I . 68 9 0I. S O女L I (116 91.7767 1 84 17 537 71 83 1.619 75O 7.5注：能对比实验用采的样机为日本某企业 产生的1 匹热5 泵 变 型 频 调 空器 品 。 产 性。qd3YfhxCzo2结论1 ）毛 细管作为节流元件仅适用于定频空调空调 器， 性 价 很 难比接 受 ， 其 同 存 在时可靠的控 制

27、方案 比较 复 杂缺的 。 点器， 对 系 的制统 剂 冷充注 量 比 敏较 感， 注 量 的其充变化 直 影接 响到 冷 凝 压 力 、 热 和度 消耗 功 率 。 过 其尤是过冷度 变的 化 响 液影 相流和两相流 长 度， 影 到响量 流在。 变频 空 调 中器 ，用 毛 细 管作为采 E836L11DO53 ）双向热 力胀 阀膨在 解制 冷决工况制和热 工流 量平况 问衡 题后，以作 变为频调 器空的 适 用 可 产品。 从以 对上 比 实 数 验据 可 以 出 看，向 热 力 双 胀膨 在 阀最大 冷 制（ 额 ）定制冷（） 间制 冷中热 、 热 S42ehLvE3M、节流元件 ，

28、额 定 冷 制 范围内还是能够应适的 。 在 在 中 但间冷制 和 最 小 冷制时， 冷 和 量 效 比损能制 501nNvZFis失 很 ， 变 大 空 频调器 的性 能 优 势主要 体 现 在 中 而 制间会制变 限 空调频 能和冷 小最制 。因冷此毛细 管 作为 流节 元 件器效优势 的挥 。 jW1viftGw9发（和 小 制 冷 （最 ）接 近或 同 于 电 膨子胀 阀 ， 热） 热 均 时具同 价格有低障、率 低、 作 靠 可 等 点 ， 优 故 是 工xS0DOYWHLP变频 空调器 用实 节的流元件。 参 考 文 献)从2理论上讲，电膨子胀阀是变频空调器理想的节流元 ，件 其前

29、 提条 件 必 是 配 置 须 度 高精 但的控制。器佳 最方 案 分是别配 置 度温传感器 和 压 LOZMkIqI0w力传感器，压力传感器格价昂贵，为家房用问但作J 业jI坐 9rk ,r99 j 业业 坐口彦启森石文，星青.气调节用制冷技术.京：1 田长北空国建筑工中业版社，出02 0 5 ZKZUQsUJed5 彦森启，2 江中田长青.， 冷技术及制其应.用北京： 中国 筑建工业出版社o 62 0.,鞋 j 坐 坐j j j9 I 坐(接下第 7 8)页参考 文献口洪兴龙 ，李1瑛.发式凝冷器的设计选型及在氨制 冷蒸系统中的应用.体机械， 630 (8) 一流27晏刚 贞 俊 晋，发式冷 器凝的设计与 3应马周等用制冷与空调，33:3 3 4,2 0,(4)5】红波杨，4鲁洪波，艳？吴蒸发式凝冷器配管计的 设注意事冯项.制 冷o, 52 ()8 4 2,4ol:? 1张一建， 秘文2涛.制 用冷蒸发式冷凝 器的选 型 电与耗.电力需求侧管理 o8,1(4)_32o,02:1.4谈向东5 ,向 容海蒸.发冷凝式.制器冷空 与 调电机力械，02(2)512,0 34:5