冷凝器為 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(lèi)的制冷蒸氣。石油化學(xué)工業(yè)中用冷凝器使烴類(lèi)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(chēng)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。
氣體通過(guò)一根長(zhǎng)長(zhǎng)的管子(通常盤(pán)成螺線管),讓熱量散失到四周的空氣中,銅之類(lèi)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。
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)是心臟,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)第二定律——根據(jù)熱力學(xué)第二定律,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?chē)臒崮鼙壤淠髦械臏囟冗€要高的話(huà),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)氐乃础⑺疁?、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)。
蒸汽冷凝器
蒸汽冷凝器這種冷凝常應(yīng)用于多效蒸發(fā)器末效二次蒸汽的冷凝,保證末效蒸發(fā)器的真空度。例(1)噴淋式冷凝器,冷水從上部噴嘴噴入,蒸汽從側(cè)面入口進(jìn)入,蒸汽與冷水充分接觸后被冷凝為水,同時(shí)沿管下流,部分不凝汽體也可能被帶出。例(2)充填式冷凝器,蒸汽從側(cè)管進(jìn)入后一上面噴下的冷水相接觸冷凝器里面裝了滿(mǎn)了瓷環(huán)填料,填料被水淋濕后,增大了冷水與蒸汽的接觸面積,蒸汽冷凝成水后沿下部管路流出,不凝氣體同上部管路被真空泵抽出,以保證冷凝器內(nèi)一定的真空度。例(3)淋水板或篩板冷凝器,目的是增大冷水與蒸汽的接觸面積?;旌鲜嚼淠骶哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳熱效率高等優(yōu)點(diǎn),腐蝕性問(wèn)題也比較容易解決。
鍋爐用冷凝器
鍋爐用冷凝器,又稱(chēng)煙氣冷凝器,鍋爐使用煙氣冷凝器后,可有效節(jié)約生產(chǎn)成本,降低鍋爐的排煙溫度,提高鍋爐熱效率。使鍋爐運(yùn)行符合國(guó)家節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)。
節(jié)能減排是國(guó)家“十一五”規(guī)劃綱要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的關(guān)鍵和保證,是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀和保證經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的重要標(biāo)志,特種設(shè)備作為耗能大戶(hù),同時(shí)也是環(huán)境污染的重要源頭、加強(qiáng)特種設(shè)備節(jié)能減排的任務(wù)任重道遠(yuǎn)?!秶?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》確立了單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總能源消耗降低20%左右,主要污染物排放總量減少10%為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的約束性指標(biāo)。其是有著工業(yè)生產(chǎn)“心臟”之稱(chēng)的鍋爐是我國(guó)能源消耗的大戶(hù)。高效能特種設(shè)備主要是指鍋爐、壓力容器中的換熱設(shè)備等。
《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)程》)于2010年12月1日開(kāi)始施行。并提出鍋爐排煙溫度不得高于170℃、節(jié)能燃?xì)忮仩t熱效率達(dá)到88%以上,未達(dá)到能效指標(biāo)的鍋爐不能辦理使用登記。
在傳統(tǒng)鍋爐中,燃料在鍋爐燃燒后,排煙溫度相對(duì)較高,煙氣中的水蒸汽仍處于氣態(tài),會(huì)帶走大量的熱量。在各類(lèi)化石燃料中,天燃?xì)獾臍浜孔罡?氫的質(zhì)量百分比約為20%到25%,因此,排煙中含有大量的水蒸汽,據(jù)測(cè)算,燃燒1平方米天燃?xì)猱a(chǎn)生的蒸汽要帶走的熱量紙為4000KJ,約為其高位發(fā)熱量的10%以上。
煙氣冷凝余熱回收裝置,利用溫度較低的水或空氣冷卻煙氣,實(shí)現(xiàn)煙氣溫度降低,靠近換熱面區(qū)域,煙氣中水蒸汽冷凝,同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣顯熱釋放和水蒸汽凝結(jié)潛熱釋放,而換熱器內(nèi)的水或空氣吸熱而被加熱,實(shí)現(xiàn)熱能回收,提高鍋爐熱效率。