如果采用E 型结构, 折流板的底部一般开有V 形或梯形的缺口, 主要用来泄放冷凝液体。如采用X 型结构, 最好在冷凝器的上部设置一个分配机构, 尽量使过热的制冷剂气体平均掠过管束。根据制冷剂和冷却循环水的不同换热管采用碳钢、紫铜T2、高磷紫铜TP2、镍铜BFe10-1-1、锡铜HSn70-1、铝铜HA 177-2、钛TA2等材料。
换热管与管板的连接根据换热管材质的不同, 可以采用焊接、胀接或焊接与胀接相结合的方式。空冷式冷凝器(见图4)以空气为冷却介质。制冷剂在管内流动过程中逐步冷却、冷凝直至最后成为过冷液体。换热管一般用紫铜管。空气在风机的强迫作用下横向掠过管外, 带走热量并散发到周围环境中。为了强化空气侧的传热, 通常在管外加肋片, 增加传热面积。
空冷式冷凝器最大特点是不需要水。因此, 适用于缺水地区和氟利昂系统。空冷式冷凝器受环境温度影响很大。夏季环境温度如果很高, 冷凝压力就会很高; 而冬季运行时应防止冷凝压力过低, 导致蒸发器供液不足, 冰箱、空调制冷能力降低。风冷式冷凝器在空调、热泵方面应用比较广泛, 比较有代表性的是翅片管换热器, 在热泵机组中使用的翅片管换热器主要有三种型式, 即L形、平直形、V 形。
L形和平直形适用于容量较小(小于70kW ) 的热泵机组。这两种型式的换热器适用于侧向吸风或向上斜吹风。而V 形翅片换热器则适用于中型热泵机组( 70~ 700 kW ) , 换热器分左右两个成V 形布置, 制冷时由压缩机排出的高压气体分两路分别进入左右换热器的汇总管, 再分别进入各分路, 在管内冷凝, 冷凝后的液体在进入分配器后流出。
蒸发式冷凝器(见图5)蒸发式冷凝器是近几年发展起来的直接用湿空气冷却制冷剂的一种换热器, 以水和空气共同作为冷却介质, 主要是利用部分水蒸发时(气化潜热)吸收制冷剂气体的热量实现制冷剂的冷凝(以少量的水带走大量的冷凝排热量)。主要由冷凝管组、淋水装置、挡水栅、集水盘、循环水泵及风机等组成(相当于把水冷冷凝器与冷却水塔、水泵、循环水池组合在一起)。
挡水栅的作用是防止未蒸发的水滴被气流带走,减少水的消耗; 水盘内的浮球阀是随着水的消耗、水位降低时自动打开补充冷却水。蒸发式冷凝器的优点是传热系数高, 制冷剂的冷凝温度比水冷冷凝器要低3~ 5℃, 冷却水消耗少, 适用于缺水地区, 运行管理费用较水冷式冷凝器低。缺点是维护比较麻烦, 清洗困难; 对水质要求高, 应进行软化处理; 空气湿度大时冷凝压力会升高。
主要的运行原理为: 盘管内的高温气态制冷剂与盘管外的喷淋水和空气进行热交换, 由气态逐渐被冷凝为液态。引风机的超强风力使喷淋水完全包裹住盘管表面, 水借风势, 换热效果显著增高。喷淋水与空气吸收热量后温度升高, 部分水由液态变成水蒸汽,气化潜热带走大量排热, 热空气中的水分被挡水板拦截并收集到PVC 热交换层中, PVC热交换层中的水被流过的空气冷却, 温度降低, 进入集水槽中, 再由循环水泵送入喷淋水系统中, 继续循环。
散失到空气中而损失的水分由水位调节控制器控制实现自动补充。经济器经济器一般应用在螺杆单级压缩系统中, 用来过冷制冷剂液体, 提高在低温运行时机组制冷量,制冷剂液体在进入经济器前分成两路, 一小部分节流后进入换热器管程或壳程来冷却大部分进入壳程或管程的制冷剂液体, 蒸发的制冷剂由压缩机中间补气口吸入, 可明显提高制冷量, 同时由于增加了补气量, 轴功率略有增加, 但COP 值尤其在低温时可得到明显提高。
经济器也分为满液式和干式两种, 结构与干式和满液式蒸发器结构完全相同, 设计与制造过程中可参考蒸发器, 使用哪种型式主要由管程与壳程的热阻分配情况来决定。现制造厂家多将经济器带于压缩机组之上。中间冷却器中间冷却器应用在双级或多级压缩系统中, 主要用来冷却中间制冷剂的温度, 由于两级节流的中间冷却器仅仅是个容器, 因此主要谈一级节流循环的中间冷却器。
制冷系统中的一级节流中间冷却器分为中间不完全冷却和中间完全冷却两种, 中间不完全冷却中间冷却器经常做成干式经济器结构(见图6), 原理也与干式经济器相同。工业制冷应用中最为广泛的是中间完全冷却中间冷却器(见图7), 来自贮液器高压液体分成两路, 一路进入浮球机构节流以后随着低压级的排气进入中间冷却器中制冷剂液体里面, 通过中间冷却器的气液分离空间把制冷剂液体分离以后, 纯净的制冷剂气体进入高压级的进气口; 另外一路制冷剂液体进入至中间冷却器底部的盘管内部与管外的制冷剂液体进行热交换, 管内的制冷剂液体得到冷却或过冷, 管外的液体蒸发后进入高压级压缩机。
冷却器冷却器(见图8) 的主要作用是对单相流体进行冷却, 例如油冷却器、天然气冷却器等。从压缩机排出的高温高压油气混合物中分离出来的润滑油温度较高, 不能再喷入压缩机起润滑冷却作用, 需经油冷却器冷却到压缩机需要的粘度和温度后才能重复使用。一般需控制喷油温度在40℃左右, 粘度适中。常用油冷却器有水冷型和工质冷却型。
水冷型通常油在壳程沿折流板进行流动换热, 油的进出口均连接在管桶上。冷却水的进出水均设在同一端盖, 水进管内, 与油热交换, 冷却效果与水流量和进水温度有着密不可分的关系; 工质冷却型, 油侧与水冷型结构一样,只有外壳为高压设计, 管内是经膨胀阀冷却绝热后的液体制冷剂。基本原理是, 经冷凝器冷凝的制冷剂液体先进入辅助贮液器(虹吸罐), 液面达到溢流口时液体经溢流口进入贮液器进而向蒸发器供液, 而溢流口以下的液体经底部依靠重力作用流向螺杆压缩机的油冷却器, 节流后蒸发带走润滑油的热量, 变成气体回到辅助贮液器, 分离出液体后, 在压缩机排气作用下,又回到蒸发冷却器入口继续冷凝, 循环复始。
值得一提的是虹吸罐内的液面至油冷却器进液口之间、冷凝器出液口至虹吸罐内的液面之间的位差一般是要确保的, 因为只有保证了三者之间的相互位差才能使冷凝器、虹吸罐、油冷却器内的压力处于一个平衡的状态, 流动才能顺畅并充分发挥各自的功效。天然气冷却器与上述的虹吸式蒸发器型式相同, 只是天然气侧的压力较高。冷却器一般制作成GB151或TEMA规定的E 型或X型结构。
液化器液化器(见图9) 主要用来液化天然气中含碳量较高的烃类、氯气等, 通常情况下把液化气体放到换热管侧, 液化器壳程制作成GB151或TEMA规定的U 型结构(U 型换热管) , 壳侧采用制冷剂沸腾的型式, 换热管根据温度、介质的腐蚀性等因素可以采用碳钢、紫铜T2、高磷紫铜TP2、镍铜BFe10-1-1、锡铜HSn70-1、铝铜HA177-2、钛TA2等材料, 类似于满液式蒸发器。
