冷凝器的种类与工作原理

冷凝器是制冷装置的主要热交换设备之一。它的任务是将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气，通过其向环境介质放出热量而被冷却、冷凝成为饱和液体，甚至过冷液体。

按照冷凝器使用冷却介质和冷却方式的不同，有 水冷式 、 空气冷却式 和 水-空气冷却 三种。

冷凝器按冷却方式：

1、空气冷却式；

2、 水冷式；

3、 蒸发冷却式（水-空气冷却）。

空气冷却式冷凝器中根据管外空气流动方式：

1、自然对流空气冷却式冷凝器

2、 强制对流空气冷却式冷凝器

一、水冷式冷凝器

这种型式的冷凝器用水作为冷却介质，带走制冷剂冷凝时放出的热量。冷却水可以一次性使用，也可以循环使用。用循环水时，必须配有冷却塔或冷水池，保证水不断得到冷却。根据其结构不同，主要有 壳管式 和 套管式 以及现在多用的 板式换热器 。

 卧式壳管式冷凝器

壳管式冷凝器： 制冷装置中使用的制冷剂不同，其结构特点也有所不同。一般立式壳管式冷凝器适用于大型氨制冷装置，而卧式壳管式冷凝器则普遍使用大、中型氨或氟利昂制冷装置中。管板与传热管的固定方式一般采用胀接法，以便于修理和更换传热管。

卧式壳管式冷凝器特点： 传热系数高，冷却水用量少，操作管理方便；但是对冷却水水质 要求高。目前大、中型制冷装置普遍采用这种装置。

立式管壳式冷凝器

1—出液管；２—压力表接头；３—进气管；４—配水箱；５—安全阀接头；６—均压管；７—放空管；8—放油管

套管式冷凝器： 它是由不同直径的管子套在一起，并弯制成螺旋形或蛇形的一种水冷式冷凝器。如图所示，制冷剂蒸气在套管间冷凝，冷凝液从下面引出，冷却水在直径较小的管道内 自下而上流动，与制冷剂成逆流式 ，因此传热效果较好。

板式冷凝器： 板式冷凝器是由一组不锈钢波纹板串接而成，在传热板两侧形成冷、热流体通道，在流动过程中通过板壁进行换热。

换热版厚度约为0.5mm左右，板间距一般为2-5mm， 板式换热器体积小，重量轻，传热效率高，所需制冷剂充注量少，可靠性高近年来得到广泛应用。 但其内容积小，冷凝后的液态制冷剂应及时排除，对冷却水质要求高，难以清洗，内部渗漏不易修复。

冷却水上进下出，制冷剂蒸气从上面进入，液态制冷剂从下面流出。

二、空气冷却式冷凝器

这种冷凝器以空气为冷却介质，制冷剂在管内冷凝，空气在管外流动，吸收管内制冷剂蒸气放出的热量。由于空气的换热系数较小，管外（空气侧）常常要设置肋片，以强化管外换热。分为 空气自由流动 和 空气强制流动 两种型式。 

（1）空气自由流动的空冷冷凝器： 该冷凝器利用空气在管外流动时吸收制冷剂排放的热量后， 密度发生变化 引起空气的自由流动而不断地带走制冷剂蒸气的凝结热。它不需要风机，没有噪声，多用于小型制冷装置。如下图所示：

空气强制流动的空冷冷凝器： 如下图所示，它由一组或几组带有肋片的蛇管组成。制冷剂蒸气从上部集管进入蛇管，其管外肋片用以强化空气侧换热，补偿空气表面传热系数过低的缺陷。在结构方面，沿空气流动方向的管排数愈多，则后面排管的传热量愈小，使换热能力不能得到充分利用。为提高换热面积的利用率，管排数以取4-6排为好。

空气冷却式冷凝器与水冷式冷凝器比较：

①在冷却水充足的地方水冷式设备的初投资和运行费用均低于风冷式；

②由于夏季室外空气温度较高，冷凝温度一般可达50℃，为了获得同样的制冷量，风冷式设备制冷压缩机的容量约需增大15%；

③采用风冷式冷凝器的制冷设备系统组成简单，可缓解水源紧张；

三、蒸发式冷凝器

以水和空气作为冷却介质。它利用水蒸发时吸收热量使管内制冷剂蒸气凝结。水经水泵提升再由喷嘴喷淋到传热管的外表面，形成水膜一部分吸热蒸发变成水蒸汽，然后被进入冷凝器的空气带走。未被蒸发的水滴则落到下部的水池内。箱体上方设有挡水栅。用于阻挡空气中的水滴散失。蒸发式冷凝器结构原理如图所示。 

蒸发式冷凝器特点：

①利用水汽化带走冷凝热，其所消耗的冷却水量只是补给的散失水量，冷却水耗量少；

②蒸发式冷凝器进口空气湿球温度对换热量影响很大。同样的冷凝温度和风量，进口湿球温度越小，冷却水蒸发量越大，冷凝效果越好；

③蒸发式冷凝器耗水量小，所需空气量不足风冷式1/2，因此特别适合于干燥缺水地区；