冷干機冷凝器的種類和工作原理

冷凝器是制冷裝置的主要熱交換設備之一。它的任務是將壓縮機排出的高壓過熱制冷劑蒸氣，通過其向環(huán)境介質(zhì)放出熱量而被冷卻、冷凝成為飽和液體，甚至過冷液體。

按照冷凝器使用冷卻介質(zhì)和冷卻方式的不同，有水冷式、空氣冷卻式和水-空氣冷卻三種。

冷凝器按冷卻方式：

空氣冷卻式、水冷式、蒸發(fā)冷卻式（水-空氣冷卻）

空氣冷卻式冷凝器中根據(jù)管外空氣流動方式：

自然對流空氣冷卻式冷凝器、強制對流空氣冷卻式冷凝器
 

一、水冷式冷凝器

這種型式的冷凝器用水作為冷卻介質(zhì)，帶走制冷劑冷凝時放出的熱量。冷卻水可以一次性使用，也可以循環(huán)使用。

用循環(huán)水時，必須配有冷卻塔或冷水池，保證水不斷得到冷卻。根據(jù)其結(jié)構不同，主要有殼管式和套管式以及現(xiàn)在多用的板式換熱器。

臥式殼管式冷凝器

1. 殼管式冷凝器：

制冷裝置中使用的制冷劑不同，其結(jié)構特點也有所不同。一般立式殼管式冷凝器適用于大型氨制冷裝置，而臥式殼管式冷凝器則普遍使用大、中型氨或氟利昂制冷裝置中。管板與傳熱管的固定方式一般采用脹接法，以便于修理和更換傳熱管。

2. 臥式殼管式冷凝器特點：

傳熱系數(shù)高，冷卻水用量少，操作管理方便；但是對冷卻水水質(zhì) 要求高。目前大、中型制冷裝置普遍采用這種裝置。

立式管殼式冷凝器

1—出液管；２—壓力表接頭；３—進氣管；４—配水箱；５—安全閥接頭；６—均壓管；７—放空管；8—放油管

3. 套管式冷凝器：

它是由不同直徑的管子套在一起，并彎制成螺旋形或蛇形的一種水冷式冷凝器。如圖所示，制冷劑蒸氣在套管間冷凝，冷凝液從下面引出，冷卻水在直徑較小的管道內(nèi)自下而上流動，與制冷劑成逆流式，因此傳熱效果較好。

套管式冷凝器

4. 板式冷凝器：

板式冷凝器是由一組不銹鋼波紋板串接而成，在傳熱板兩側(cè)形成冷、熱流體通道，在流動過程中通過板壁進行換熱。

換熱版厚度約為0.5mm左右，板間距一般為2-5mm。

板式換熱器體積小，重量輕，傳熱效率高，所需制冷劑充注量少，可靠性高近年來得到廣泛應用。但其內(nèi)容積小，冷凝后的液態(tài)制冷劑應及時排除，對冷卻水質(zhì)要求高，難以清洗，內(nèi)部滲漏不易修復。

冷卻水上進下出，制冷劑蒸氣從上面進入，液態(tài)制冷劑從下面流出。
 

二、空氣冷卻式冷凝器

這種冷凝器以空氣為冷卻介質(zhì)，制冷劑在管內(nèi)冷凝，空氣在管外流動，吸收管內(nèi)制冷劑蒸氣放出的熱量。由于空氣的換熱系數(shù)較小，管外（空氣側(cè)）常常要設置肋片，以強化管外換熱。分為空氣自由流動和空氣強制流動兩種型式。

1. 空氣自由流動的空冷冷凝器：

該冷凝器利用空氣在管外流動時吸收制冷劑排放的熱量后，密度發(fā)生變化引起空氣的自由流動而不斷地帶走制冷劑蒸氣的凝結(jié)熱。它不需要風機，沒有噪聲，多用于小型制冷裝置。如下圖所示：

空氣強制流動的空冷冷凝器：如下圖所示，它由一組或幾組帶有肋片的蛇管組成。制冷劑蒸氣從上部集管進入蛇管，其管外肋片用以強化空氣側(cè)換熱，補償空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)過低的缺陷。

在結(jié)構方面，沿空氣流動方向的管排數(shù)愈多，則后面排管的傳熱量愈小，使換熱能力不能得到充分利用。為提高換熱面積的利用率，管排數(shù)以取4-6排為好。

2. 空氣冷卻式冷凝器與水冷式冷凝器比較：

（1）在冷卻水充足的地方水冷式設備的初投資和運行費用均低于風冷式；

（2）由于夏季室外空氣溫度較高，冷凝溫度一般可達50℃，為了獲得同樣的制冷量，風冷式設備制冷壓縮機的容量約需增大15%；

（3）采用風冷式冷凝器的制冷設備系統(tǒng)組成簡單，可緩解水源緊張；
 

三、蒸發(fā)式冷凝器

1. 蒸發(fā)式冷凝器：

以水和空氣作為冷卻介質(zhì)。它利用水蒸發(fā)時吸收熱量使管內(nèi)制冷劑蒸氣凝結(jié)。水經(jīng)水泵提升再由噴嘴噴淋到傳熱管的外表面，形成水膜一部分吸熱蒸發(fā)變成水蒸汽，然后被進入冷凝器的空氣帶走。

未被蒸發(fā)的水滴則落到下部的水池內(nèi)。箱體上方設有擋水柵。用于阻擋空氣中的水滴散失。蒸發(fā)式冷凝器結(jié)構原理如圖所示。

2. 蒸發(fā)式冷凝器特點：

（1）利用水汽化帶走冷凝熱，其所消耗的冷卻水量只是補給的散失水量，冷卻水耗量少；

（2）蒸發(fā)式冷凝器進口空氣濕球溫度對換熱量影響很大。同樣的冷凝溫度和風量，進口濕球溫度越小，冷卻水蒸發(fā)量越大，冷凝效果越好；

（3）蒸發(fā)式冷凝器耗水量小，所需空氣量不足風冷式1/2，因此特別適合于干燥缺水地區(qū)；