10种冷凝器的结构、组成、性能、应用附图片说明

冷凝器是一种常见的热交换设备，其主要作用是将蒸气或气体冷却凝结成液体。它通常用于各种工业过程中，如空调系统、冷却循环、酒精精制、蒸馏等。

冷凝器的主要组成部分是管子、翅片、壳体，以及内部的冷却介质。在操作时，热蒸气或气体从管子里面流过，冷却介质(如水、空气、蒸汽)则从壳体中流过，从而实现热的传导。热蒸气或气体将其热量传递给了冷却介质，从而温度逐渐下降，最终发生凝结并变成液体。这些液体可以在管子内部或外部流出，然后继续进行下一步的工艺。

下面介绍冷凝器的分类，常见冷凝器的工作原理及构造。

分类一

风冷翅片式冷凝器是利用常温的空气来冷却的，按空气在冷凝器盘管外侧的流动原因，可分为空气自然对流和强迫对流两种型式。

1、空气自然对流冷凝器

这种冷凝器的空气对流依靠热压作用，不设置风机，无风机噪声，结构简单，不易发生故障，但传热效率低，通常用制冷量很小的制冷装置，如家用冰箱等。

2、强迫对流式冷凝器

有风机噪声，但传热效率较高，单位热负荷的体积小，使用方便，不需水源，应用广泛。家用空调系统就是用这种型式的冷凝器来进行换热的。它由几组蛇形盘管组成，在盘管外加有肋片。盘管组的一侧设置轴流风扇。盘管多采用Ф10~Ф16的小径铜管错排；肋片片厚为0.1~0.6mm，片间节距为1.5~4mm。这种冷凝器通常做成长方形或L型。

分类二

按照冷却方式可分为：空气冷却式冷凝器、水冷式冷凝器（壳管式冷凝器、套管式冷凝器、壳-盘管式冷凝器、螺旋板式冷凝器、沉浸式冷凝器）、蒸发式和喷淋式冷凝器。

1、水冷式冷凝器

水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。水冷式冷凝器按其结构形式又可分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种，常见的是壳管式冷凝器。

（1)立式壳管式冷凝器

主要特点是：

· 由于冷却流量大流速高，故传热系数较高，一般K=600～700(kcal/m2/h/℃)。

· 垂直安装占地面积小，且可以安装在室外。

· 冷却水直通流动且流速大，故对水质要求不高，一般水源都可以作为冷却水。

· 管内水垢易清除，且不必停止制冷系统工作。

· 因立式冷凝器中的冷却水温升一般只有2～4℃，对数平均温差一般在5～6℃左右，故耗水量较大。且由于设备置于空气中，管子易被腐蚀，泄漏时比易被发现。 立式壳管式冷凝器结构图

· 1一出液管接头2—压力表接头3—进气管接头4一配水箝5—安全阀接头6—均压音接头7—放空气管接头8—放油管接头9一导流管嘴10—管板

(2)卧式壳管式冷凝器

它与立式冷凝器有相类似的壳体结构，主要区别在于壳体的水平安放和水的多路流动。卧式冷凝器不仅广泛地用于氨制冷系统，也可以用于氟利昂制冷系统，但其结构略有不同。氨卧式冷凝器的冷却管采用光滑无缝钢管，而氟利昂卧式冷凝器的冷却管一般采用低肋铜管。这是由于氟利昂放热系数较低的缘故。值得注意的是，有的氟利昂制冷机组一般不设贮液筒，只采用冷凝器底部少设几排管子，兼作贮液筒用。

图：壳管式水冷冷凝器

卧式壳管式冷凝器的结构

1一放空气管接头2—压力表接头3—安全阀接头4一均压管接头5—进气管接头6—放空气旋寒接头7—泄水旋塞接头8—出液管接头9—放油管接头

(3)套管式冷凝器

套管式冷凝器由两种不同赀径的管子制成，单根或多根小直径管套在大直径管内，然后绕成蛇形或蠔旋形，如下图所示。制冷剂的蒸气从上方进人内外管之间的空腔，在内管外表面上冷凝，

液体在外管底部依次下流，从下端流人贮液器中。冷却水从冷凝器的下方进人，依次经过各排内管从上部流出，与制冷剂呈逆流方式。套管式冷凝器的冷却水流程长，制冷剂在被冷却水吸热的同时，还被管外空气冷却。

套管式冷凝器结构

这种冷凝器的优点是结构简单，便于制造，且因系单管冷凝，介质流动方向相反，故传热效果好，当水流速为1～2m/s时传热系数可达800kcal/(m2/h/℃)。其缺点是金属消耗量大，而且当纵向管数较多时，下部的管子充有较多的液体，使传热面积不能充分利用。另外紧凑性差，清洗困难，并需大量连接弯头。因此，这种冷凝器在氨制冷装置中已很少应用。对于小型氟利昂空调机组仍广泛使用套管式冷凝器。

图：套管式水冷冷凝器

（4）螺旋折流板冷凝器。

螺旋折流板冷凝器中螺旋主体由螺旋折流板和阻流板顶角搭接组成。螺旋折流板靠定距管固定，冷凝管从螺旋折流板一一穿过，螺旋折流板与管板共同作为冷凝管束的支撑。螺旋折流板里扇形，每块折流板与壳体轴线成一定的夹角，相邻的折流板在周边首尾相接，使其外圆形成连续的螺旋线，这种装置方式改变了壳程流体的流动状态，从而提高了壳程传热效率，降低了壳程流体压力降。

图：盘管式水冷冷凝器

（5）板式冷凝器板式冷凝器

由一系列具有一定波纹形状的金属板片叠装而成。各板片之间形成许多小流通断面的流道，制冷剂和软冷剂通过板片进行换热。

板式冷凝器结构图

（6）螺旋板式冷凝器

由两个螺旋体加上顶盖和接管构成。两个螺旋体形成两个螺旋形通道，两种流体在通道中逆流流动，一种流体由螺旋中心流入，从周边流出，另一种流体由周边流人，从中心流出。螺旋结构使得内部不易淸洗和检修。

螺旋板式冷凝器结构

图：螺旋板式冷凝器

2、空气冷却式冷凝器

空气冷却式冷凝器是以空气作为冷却介质，靠空气的温升带走冷凝热量的。这种冷凝器适用于极度缺水或无法供水的场合，常见于小型氟利昂制冷机组。根据空气流动方式不同，可分为自然对流式和强迫对流式两种。

其常应用于冰箱、冷柜、小型空调器、冷场车、汽车空调等一些小型制冷装置中。它不需水，安装简单，可置于屋面；传热系数小，受环境温度影响大，恶化环境，除尘困难。但一般仅用于氟利昂制冷机中。

分类：据空气的流动情况，可分为自然对流冷却冷凝器和强制对流冷却冷凝器。

图：自然对流空气冷却式冷凝器

图：强制对流冷却冷凝器

3、蒸发式冷凝器

蒸发式冷凝器的换热主要是靠冷却水在空气中蒸发吸收气化潜热而进行的。按空气流动方式可分为吸入式和压送式。

蒸发式冷凝器由冷却管组、给水设备、通风机、挡水板和箱体等部分组成。冷却管组为无缝钢管弯制成的蛇形盘管组，装在薄钢板制成的长方形箱体内。箱体的两侧或顶部设有通风机，箱体底部兼作冷却水循环水池。

图：蒸发式冷凝器

4、喷淋式冷凝器

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图：喷淋式冷凝器

淋水式冷凝器的主要优点为：

1、结构简单，制造方便；

2、漏氨时容易发现，维修方便；

3、清洗方便；

4、对水质要求低。

其主要缺点是：

1、传热系数低；

2、金属消耗量高；

3、占地面积大。

淋水式冷凝器是靠水的温升和水在空气中蒸发带走冷凝热量。这种冷凝器主要用于大、中型氨制冷系统中。它可以露天安装，也可安装在冷却塔的下方，但应避免阳光直射。