《换热器设计》
课程设计教材
同济大学 制冷与低温工程研究所
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第一节 壳管式冷凝器
换热器是制冷装置中的重要设备，制冷系统就是通过换热器来实现放出冷量和热量的过程。冷凝器则是主要热交换设备之一，它是将压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽中的热量传给水或空气等冷却介质，将制冷剂冷凝成高压的饱和液体或过冷液体。根据冷却介质和冷却方式的不同，冷凝器可分为三类（1）水冷式冷凝器，（2）空冷式冷凝器，（3）蒸发式冷凝器。
壳管式冷凝器属于水冷式冷凝器，如图1-1所示：
进气出水进水 图1-1 壳管式冷凝器 壳管式冷凝器的特点是传热效率高，结构比较紧凑，适用于中、大型制冷装置，制造方便，结构牢固，生产成本低，但需要有一冷却水系统。传热管内壁上容易结水垢，必须定期清洗，否则传热效果下降。制冷装置中所用壳管式冷凝器一般是固定管板式，主要由筒体外壳、管板、管束、封头、支座组成。见图1-2。 中档板弓形折流板带法兰管板拉杆分割前板分路前板加热管图 1--2 管壳式换热器 制冷剂蒸汽从顶部进气，过热蒸汽进入壳体后在传热管外凝结，凝结液从筒体底部流出，
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冷却水在管内多次往返流动，在正常情况下，筒体下部只有少量液体，但也有一些小型冷凝器的筒体下部不装管束，筒体底部直接用于贮存所凝结的液体，使设备简化。有时筒下部没有集油包，制冷剂液体由此排出，并用于集存润滑油及机械杂质。 卧式壳管式冷凝器常采用偶数流程，以使进出水管安装在同一端盖上，冷却水从下面的进水口流入，从上面的出水口流出。端盖用螺栓压紧在管板上，端盖和管板间用橡皮垫密封。端盖顶部有放气旋塞，以便供水时排除其中空气，否则将增加冷却水的流动阻力；下部则有一放水旋塞，在冬季冷凝器停用时用以排除其中的积水以免冻裂管子。 壳管式冷凝器一般分为立式和卧式二大类，立式壳管式冷凝器用于大中型氨制冷装置，其结构如图1-3所示。筒体直立地安装在贮水池上，冷却水从顶部的分水箱进入管道后，沿壁面呈膜状向下流动，流下的水集中在下面的水池中。制冷剂蒸汽从筒体上部进入放出热量后在管外凝结成液体，由底部排出。立式壳管式冷凝器可以露天安装，节省机房面积；也可以装在冷却塔下面，简化冷却水系统。与卧式壳管式冷凝器相比，立式壳管式冷凝器可以使用水质较差的水，因为它可以在运转时进行清洗。但由于冷却水不能始终沿管壁流动，且上部管壁的凝结液覆盖下部管壁，因此它的传热系数低于卧式壳管式冷凝器。 卧式氨冷凝器通常以φ25~32mm的无缝钢管作传热管。水流速度约为1~2m/s。卧式氟利昂冷凝器的传热管用铜管制造，称作低螺纹管，以提高制冷剂侧的传热效果。
壳管式冷凝器（包括其它制冷换热器）基本上都是采用镀金焊接结构的，所以，使用的材
放混合气平衡管放空气氨气进口安全阀压力表氨液出口图1-3 立式壳管式氨冷凝器 - ３ -