冷凝器(Condenser),為制冷系統(tǒng)的機(jī)件,屬于換熱器的一種,能把氣體或蒸氣轉(zhuǎn)變成液體,將管子中的熱量,以很快的方式,傳到管子附近的空氣中。冷凝器工作過(guò)程是個(gè)放熱的過(guò)程,所以冷凝器溫度都是較高的。
發(fā)電廠要用許多冷凝器使渦輪機(jī)排出的蒸氣得到冷凝。在冷凍廠中用冷凝器來(lái)冷凝氨和氟利昂之類的制冷蒸氣。石油化學(xué)工業(yè)中用冷凝器使烴類及其他化學(xué)蒸氣冷凝。在蒸餾過(guò)程中,把蒸氣轉(zhuǎn)變成液態(tài)的裝置也稱為冷凝器。所有的冷凝器都是把氣體或蒸氣的熱量帶走而運(yùn)轉(zhuǎn)的。
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氣體通過(guò)一根長(zhǎng)長(zhǎng)的管子(通常盤成螺),讓熱量散失到四周的空氣中,銅之類的金屬導(dǎo)熱性能強(qiáng),常用于輸送蒸氣。為提高冷凝器的效率經(jīng)常在管道上附加熱傳導(dǎo)性能優(yōu)異的散熱片,加大散熱面積,以加速散熱,并通過(guò)風(fēng)機(jī)加快空氣對(duì)流,把熱量帶走。
一般制冷機(jī)的制冷原理是壓縮機(jī)把工質(zhì)由低溫低壓氣體壓縮成高溫高壓氣體,再經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝成中溫高壓的液體,經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后,則成為低溫低壓的液體。低溫低壓的液態(tài)工質(zhì)送入蒸發(fā)器,在蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)而成為低溫低壓的蒸汽,再次輸送進(jìn)壓縮機(jī),從而完成制冷循環(huán)。
單級(jí)蒸汽壓縮制冷系統(tǒng),是由制冷壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器四個(gè)基本部件組成,它們之間用管道依次連接,形成一個(gè)密閉的系統(tǒng),制冷劑在系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動(dòng),發(fā)生狀態(tài)變化,與外界進(jìn)行熱量交換。
冷庫(kù)冷凝器在制冷系統(tǒng)中,蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和節(jié)流閥是制冷系統(tǒng)中必不可少的四大件,這當(dāng)中蒸發(fā)器是輸送冷量的設(shè)備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實(shí)現(xiàn)制冷。壓縮機(jī)是,起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設(shè)備,將蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)功所轉(zhuǎn)化的熱量一起傳遞給冷卻介質(zhì)帶走。節(jié)流閥對(duì)制冷劑起節(jié)流降壓作用,同時(shí)控制和調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器中制冷劑液體的量,并將系統(tǒng)分為高壓側(cè)和低壓側(cè)兩大部分。實(shí)際制冷系統(tǒng)中,除上述四大件之外,常常有一些輔助設(shè)備,如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成,它們是為了提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性而設(shè)置的。
空調(diào)機(jī)根據(jù)冷凝形式可分為:水冷式和空冷式兩種,根據(jù)使用目的可
分為單冷式和制冷制暖式兩種,不論是哪一種型式的構(gòu)成,都是由以下的主要部件組合而成的。
冷凝器的必要性基于熱力學(xué)定律——根據(jù)熱力學(xué)定律,封閉系統(tǒng)內(nèi)部熱能自發(fā)的流動(dòng)方向是單向的,即只能從高熱流向低熱,在微觀世界表現(xiàn)為承載熱能的微觀粒子只能由有序變成無(wú)序。所以,一個(gè)熱機(jī)在有能量輸入做功的同時(shí),下游也必須有能量放出,這樣上下游才會(huì)有熱能差距,熱能的流動(dòng)才會(huì)成為可能,循環(huán)才會(huì)繼續(xù)下去。
所以,如果想讓承載物重新做功,就必須先把沒(méi)有完全釋放的熱能釋放干凈,這時(shí)候就需要用到冷凝器。如果周圍的熱能比冷凝器中的溫度還要高的話,為了使得冷凝器降溫,就必須人為做功(一般來(lái)說(shuō)是使用壓縮機(jī))。冷凝后的流體重新回歸高有序、低熱能的狀態(tài),可以重新做功。
冷凝器的選擇包括形式和型號(hào)的選擇,并確定流經(jīng)冷凝器的冷卻水或空氣的流量和阻力。冷凝器型式的選擇要考慮當(dāng)?shù)氐乃?、水溫、氣候條件,以及制冷系統(tǒng)總制冷量的大小和制冷機(jī)房的布置要求。在確定冷凝器型式的前提下,根據(jù)冷凝負(fù)荷和冷凝器單位面積的熱負(fù)荷來(lái)計(jì)算冷凝器的傳熱面積,以此來(lái)選定具體的冷凝器的型號(hào)。
冷凝器2液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后,汽化成高溫低壓的蒸汽、被壓縮機(jī)吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(zhì)(水或空氣)放熱,冷凝為高壓液體、經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流為低壓低溫的制冷劑、再次進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱汽化,達(dá)到循環(huán)制冷的目的。這樣,制冷劑在系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、壓縮、冷凝、節(jié)流四個(gè)基本過(guò)程完成一個(gè)制冷循環(huán)。
主要部件有壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥(或毛細(xì)管、過(guò)冷卻控制閥)、四通閥、復(fù)式閥、單向閥、電磁閥、壓力開(kāi)關(guān)、熔塞、輸出壓力調(diào)節(jié)閥、壓力控制器、貯液罐、熱交換器、集熱器、過(guò)濾器、干燥器、自動(dòng)開(kāi)閉器、截止閥、注液塞以及其它部件組成。
制冷劑分類
CF2Cl2
氟里昂12(CF2Cl2)代號(hào)R12 氟里昂12是一種無(wú)色、無(wú)臭、透明、幾乎性的制冷劑,但空氣中含量超過(guò)80%時(shí)會(huì)引起人的窒息。氟里昂12不會(huì)燃燒也不會(huì)爆炸,當(dāng)與明火接觸或溫度達(dá)到400℃以上時(shí),能分解出對(duì)人體有害的氟化氫、氯化氫和(CoCl2)。 R12是應(yīng)用較廣泛的中溫制冷劑,適用于中小型制冷系統(tǒng),如電冰箱、冰柜等。R12能溶解多種有機(jī)物,所以不能使用一般的橡皮墊片(圈),通常使用氯丁二烯人造橡膠或丁睛橡膠片或密封圈。
CHF2Cl
氟里昂22(CHF2Cl)代號(hào)R22 R22不燃燒也不爆炸,其毒性比R12稍大,水的溶解度雖比R12大,但仍可能使制冷系統(tǒng)發(fā)生“冰塞”現(xiàn)象。R22能部分地與潤(rùn)滑油互相溶解,其溶解度隨著潤(rùn)滑油的種類及溫度而改變,故采用R22的制冷系統(tǒng)必須有回油措施。
R22在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的對(duì)應(yīng)蒸發(fā)溫度為-40.8℃,常溫下冷凝壓力不超過(guò)15.68×105 Pa,單位容積制冷量與比R12大60%以上。在空調(diào)設(shè)備中,大都選用R22制冷劑
CHF2F3
四氟乙烷R134a(ch2fcf3)代號(hào)R13是一種無(wú)污染安全性的制冷劑。TLV 1000pm,GWP 1300.廣泛應(yīng)用于制冷設(shè)備中。特別是對(duì)制冷劑要求高的儀器中。