蒸發(fā)式冷凝器概況

一、蒸發(fā)式冷凝器的工作原理

蒸發(fā)式冷凝器是制冷、空調(diào)系統(tǒng)中的主要熱交換設(shè)備，其工作原理是：制冷、空調(diào)系統(tǒng)中壓縮機排出的制冷劑高壓過熱氣體經(jīng)過蒸發(fā)式冷凝器中冷凝排管，使高壓高溫氣態(tài)的制冷劑與排管外的噴淋水和空氣進行熱交換。即氣態(tài)制冷劑由上部進氣口進入冷凝排管后自上而下逐漸被冷凝成為液態(tài)制冷劑。其上部配套引風(fēng)機的超強風(fēng)力使噴淋水完全均勻地覆蓋在冷凝排管的表面，水借風(fēng)勢極大地提高了換熱效果。溫度升高的噴淋水有一部分吸熱后蒸發(fā)為氣態(tài)，利用水的汽化潛熱由引風(fēng)機帶走大量的熱量，水蒸氣中的水滴被高效脫水器擋住，并與其它吸收了熱量的水，散落到PVC淋水片的熱交換層中，被流經(jīng)的空氣冷卻后溫度降低進入底部水箱，再經(jīng)循環(huán)水泵繼續(xù)進行循環(huán)，在冷凝過程中蒸發(fā)掉的水份由水位調(diào)節(jié)浮球控制器自動給予補充。

二、蒸發(fā)式冷凝器的安裝

（一）介紹

制冷系統(tǒng)的目的是把熱量從一空間或物體中移走，然后再以某種方式將此熱量排放到環(huán)境中。在制冷系統(tǒng)中要用冷凝器來排放熱量。蒸發(fā)式冷凝器實質(zhì)上就是水冷式冷凝器與風(fēng)冷式冷凝器兩者的結(jié)合，通過流經(jīng)冷凝盤管表面水的蒸發(fā)由水蒸汽帶走熱量而完成熱交換的。

對于大多數(shù)制冷與空調(diào)系統(tǒng)而言，蒸發(fā)式冷凝器具有節(jié)省費用的突出優(yōu)點。它們排除了水冷式系統(tǒng)中水泵的問題和大量用水而產(chǎn)生的水處理問題。與具有同等制冷量和成本的風(fēng)冷式冷凝器相比，它們的風(fēng)機功率要小很多。最重要的是，采用蒸發(fā)式冷凝器的制冷、空調(diào)系統(tǒng)，其冷凝壓力可以比傳統(tǒng)的水冷式或風(fēng)冷式更低一些。這樣，壓縮機所消耗的功率就減少一些。

（二）制冷系統(tǒng)

相應(yīng)的傳熱過程是從蒸發(fā)器中出來的帶有一些過熱度的制冷劑蒸汽進入到壓縮機后，被壓縮到冷凝壓力，吸氣過熱度的大小與蒸發(fā)器的型號和當(dāng)氣體從蒸發(fā)器到壓縮機的吸氣管路中流過時從環(huán)境中所吸收的熱量有關(guān)。被壓縮后的過熱蒸汽進入到排熱裝置（冷凝器），并在此裝置中過熱被迅速排走，并很快達到飽和狀態(tài)，其間冷凝壓力恒定，直至制冷劑達到飽和液態(tài)。

在蒸發(fā)式冷凝器的出口附近的液體制冷劑或許有一些過冷，但這很快就在從冷凝器到貯液器的排液管中散失掉。在排液管與貯液器中既含有制冷劑液體又有制冷劑蒸汽，它們處于兩相共存的狀態(tài)，所以不可能使制冷劑液體的溫度保持在飽和溫度以下。因此，一小部分過冷液體要來冷凝一部分制冷劑蒸汽直到在一個相當(dāng)于冷凝壓力的飽和溫度達到平衡。制冷劑液體經(jīng)過節(jié)流裝置（節(jié)流閥）在焓值保持不變的情況下，壓力降到系統(tǒng)吸氣壓力進入到蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱進行有效的制冷循環(huán)過程。

（三）制冷排熱系統(tǒng)

1、一次性用水冷凝系統(tǒng)：

因為水在表面上看來是取之不盡，用之不竭的資源，加上它的穩(wěn)定性和良好的傳熱特性，所以長久以來，一直被人們用作制冷與空調(diào)系統(tǒng)中散熱的主要介質(zhì)。

最簡單的散熱系統(tǒng)就是一個采用城市水、井水或地表水源直接流過制冷系統(tǒng)中的冷凝器，然后再把水排放到下水道、再回到地表水源。冷凝器所放出的熱量取決于水的溫和水的流量。對于每冷噸平均散熱量為4.4KW和水的溫升為11.1℃的冷凝器來說，每冷噸將浪費5.7L/min的水。

這種一次性用水系統(tǒng)，過去曾經(jīng)在制冷系統(tǒng)中被普遍采用，然而由于用水費用和排污費用的增加以及熱污染的限制，這種用水方式已被淘汰，不允許再采用了。

2、殼管式冷凝器和冷卻塔系統(tǒng)：

在一次性用水系統(tǒng)上最初的改進產(chǎn)品之一是冷卻塔，冷卻塔可使冷卻水被循環(huán)使用，這樣節(jié)約了水源。在冷卻塔中，來自于冷凝器中的熱水與空氣接觸，并且一小部分水蒸發(fā)成水蒸汽，每0.45㎏的蒸發(fā)水大約要從循環(huán)水中帶走252Kcal的熱量。因此對于每冷噸制冷量來說只需要0.114L/min的水，這樣理論上就節(jié)省了98%的一次性用水系統(tǒng)中所浪費的水量。然而在實際運行當(dāng)中，必須放掉一小部分水來控制循環(huán)水中的雜質(zhì)，所以實際節(jié)省了大約95%的水。

從冷卻塔中出來的水溫是由環(huán)境空氣中的濕球溫度決定的。在大多地區(qū)所采用的濕球設(shè)計溫度應(yīng)使從冷卻塔出來的水溫比井水水溫和地面水源水溫要高。因此彌補較高的冷卻水溫和由冷卻塔所帶來的熱交換的附加環(huán)節(jié)，冷凝器的循環(huán)水量和設(shè)計冷凝溫度與一次性用水型系統(tǒng)相比較都必須相應(yīng)增加。在氨制冷系統(tǒng)中，當(dāng)冷凝溫度為37.8℃，濕球溫度為25.6℃，水的溫升為3.3℃時每冷噸制冷量最少需要18.9L/min的循環(huán)水。由于水泵必須使水在殼管式冷凝器、冷卻塔和管路中循環(huán)，所以就需要相對較高的揚程。氟里昂制冷系統(tǒng)的冷凝溫度比氨系統(tǒng)通常被設(shè)計的稍高一點，這樣就會使通過冷凝器水的溫升高一點，并相應(yīng)增加壓縮機的功耗。對應(yīng)于氨系統(tǒng)中所要求的每冷噸18.9＿22.7L/min的水循環(huán)量來說，氟里昂系統(tǒng)中每冷噸需要11.4L/min水的循環(huán)量。

3、風(fēng)冷式冷凝器

風(fēng)冷式冷凝器是用于制冷及空調(diào)系統(tǒng)中的一種散熱裝置，由于它不使用蒸發(fā)式的原理，風(fēng)冷式冷凝器的冷卻量就取決于環(huán)境的干球溫度。而設(shè)計干球溫度通常比設(shè)計的濕球溫度高8.3℃－13.9℃。因此使用風(fēng)冷式冷凝器的冷凝溫度要比使用蒸發(fā)式冷凝器的冷凝溫度高出許多，這樣將導(dǎo)致壓縮機功耗的增加。

風(fēng)冷式冷凝器是通過流經(jīng)空氣的顯熱變化帶走熱量，由于空氣的比熱較低，所以要求空氣的流量很大（大約是蒸發(fā)式冷卻裝置的4倍），相應(yīng)的就需要較大的風(fēng)機功率和較大的迎風(fēng)面積。使用風(fēng)冷式冷凝器可以避免使用水源，但這是以消耗更多的壓縮機和冷凝器功耗為代價的。

4、蒸發(fā)式冷凝器

蒸發(fā)式冷凝器從制冷和空調(diào)系統(tǒng)中帶走熱量，但其消耗的能量和水量最少，水泵將水從集水槽送到噴淋系統(tǒng)中，通過噴嘴噴淋到冷凝盤管表面，確定水的最小流量應(yīng)能保證噴淋水完全覆蓋冷凝器盤管表面，噴淋水分布均勻和防止結(jié)垢就足夠了，由此可確定水泵的最小功率。

風(fēng)機系統(tǒng)強迫空氣穿過下落水和盤管的表面，一小部分水被蒸發(fā)后帶走制冷劑蒸氣中的熱量并將盤管內(nèi)的制冷劑蒸氣冷凝，因此就像冷卻塔一樣，所有的散熱都是通過水的蒸發(fā)來完成的，這樣就節(jié)省了大約95%的通常由一次性用水系統(tǒng)所需的水量。

蒸發(fā)式冷凝器實際上就是把冷卻塔和殼管式冷凝器結(jié)合在同一設(shè)備中。它去掉了在冷卻塔/殼管式冷凝器系統(tǒng)中所必須的冷凝水的顯熱傳熱過程。這樣就允許冷凝溫度大體上接近設(shè)計濕球溫度，從而使壓縮機功率消耗最小。

水的溫度和水流量是在指定設(shè)計的濕球溫度條件下，是以氨和氟為制冷劑的制冷和空調(diào)系統(tǒng)中普遍采用的，這些條件有助于選擇最經(jīng)濟的蒸發(fā)式冷凝器。然而，在同等的濕球溫度下，使用一個較大的其它類型的冷凝器，也可以獲得較低的冷凝溫度和降低壓縮機消耗功率。

蒸發(fā)式冷凝器相對其它冷凝系統(tǒng)具有以下主要優(yōu)點：

1、系統(tǒng)運行費用低

冷凝溫度在濕球設(shè)計溫度8.3℃以內(nèi)是非常實際和經(jīng)濟的，其結(jié)果是壓縮機功率比其它的冷卻塔/冷凝器系統(tǒng)節(jié)省至少10%的功耗，并且比風(fēng)冷式冷凝器系統(tǒng)節(jié)省30%的功耗，風(fēng)機的功率與冷卻塔/冷凝器系統(tǒng)的風(fēng)機消耗的功率相當(dāng)，并且大約是相同規(guī)格的風(fēng)冷式冷凝器風(fēng)機功率的1/3。由于泵的揚程較低和水流量的降低，水泵的功率大約是普通的冷卻塔/冷凝器系統(tǒng)中所需要的水泵功率25%。

2、節(jié)省初投資

蒸發(fā)式冷凝器把冷卻塔、冷凝器、循環(huán)水池、循環(huán)水泵和水管綜合為一體，這樣減少了冷卻塔、循環(huán)水泵和水管等設(shè)備，也減少了冷卻塔/冷凝器系統(tǒng)中處理與安裝單個元件的費用。

由于蒸發(fā)式冷凝器高效率地利用蒸發(fā)式冷卻換熱方式，所以能有效地減少換熱面積、風(fēng)扇的數(shù)量和風(fēng)機電機功耗。

3、節(jié)省空間

蒸發(fā)式冷凝器通過把冷凝器盤管和冷卻塔結(jié)合成一體節(jié)省了寶貴的空間，并且沒必要向冷卻塔/冷凝器系統(tǒng)那樣需要較大的水泵與管路。

蒸發(fā)式冷凝器只要求大約是相同規(guī)格的風(fēng)冷式冷凝器的50%的迎風(fēng)面積。

（四）蒸發(fā)式冷凝器設(shè)計與安裝建議

冬季運行

大多數(shù)蒸發(fā)式冷凝器都是常年運行的，所以必須考慮在環(huán)境溫度降到0℃以下時循環(huán)水的防凍問題。通?？刹捎靡韵聨追N方法。

1、設(shè)置集水槽

最令人滿意的方法就是使用一個帶有噴淋水循環(huán)水泵且位于一個加熱空間之內(nèi)的集水槽。一個典型的帶有遠(yuǎn)置集水槽的蒸發(fā)式冷凝器，任何時候只要當(dāng)循環(huán)水泵停止工作，冷凝器水盤中所有的水就排放到室內(nèi)水槽中。那么室內(nèi)的水槽大小必須能夠為水泵提供足夠的吸程，并提供一個高于此運行水位的緩沖容積來容納當(dāng)水泵關(guān)閉的時候流回的所有的水，這包括在正常運行期間冷凝器的水和冷凝水盤里的水，再加上冷凝器與水槽之間管路中的水。

在遠(yuǎn)置集水槽應(yīng)用中，必須選擇能達到所要求的水流量和所要求的整個壓頭的循環(huán)水泵，這整個壓頭包括垂直揚程、管的沿程壓力（從供水到回水）加上在水分配系統(tǒng)進水集管中所要求的壓力。在泵的排水管中必須裝上調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)進入冷凝器的水流量。

2、水盤電加熱器

有時，由于蒸發(fā)式冷凝器擺放位置空間的限制，不能使用遠(yuǎn)置貯水池，可以在冷凝器水盤里安裝電加熱器來防止當(dāng)冷凝器停止運行時在較低的環(huán)境溫度下出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象。并且泵的吸水管路和泵的排水管路（一直到溢流接口處）上都應(yīng)包上帶電熱絲的膠帶并外裹保溫層。

3、干式運行

在冬季運行時，制冷負(fù)荷和環(huán)境空氣溫度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計工況。蒸發(fā)式冷凝器可以在沒有水循環(huán)的情況下干式運行。這將減少設(shè)備的負(fù)荷也減少了能耗。

蒸發(fā)式冷凝器的干式運行被作為一種季節(jié)性使用方法。并且不能采用水泵的開停來作為能量調(diào)節(jié)方式。由于是否使用循環(huán)水對冷凝能力的影響很大，而且此種控制方法又會造成循環(huán)水泵的啟動與停止過于頻繁，冷凝盤管的交替潤濕和干燥將會促進冷凝盤管表面水垢的形成。

當(dāng)設(shè)備冷水水盤中儲存有冷凝水時，蒸發(fā)式冷凝器在半結(jié)凍的環(huán)境溫度下將不能使用干式運行。即使使用電加熱器對水盤水管進行防凍處理，流動的冷空氣還會使水盤中的水結(jié)冰。電加熱器設(shè)計時只有當(dāng)風(fēng)扇和水泵全部關(guān)閉時才能防止結(jié)凍，此外，風(fēng)扇所帶動的氣流的喘流也吹動設(shè)備內(nèi)的水，從而造成水盤水表面結(jié)冰。在使用干式運行時要完全排空水盤中的水。

4、冷凝器配管

蒸發(fā)式冷凝器在制冷系統(tǒng)中運行的好壞，一方面取決于它本身性能，另一方面取決于它的配管。蒸發(fā)式冷凝器的配管主要包括從壓縮機的排氣端到冷凝器制冷劑進口端之間的管路和從冷凝器制冷劑出液口到高壓貯液器進口端之間的管道。人們在長期的配管實踐中逐步掌握了一些規(guī)律，并加以整理而成為蒸發(fā)式冷凝器的配管原則。

壓縮機排氣管的尺寸大小應(yīng)反映出壓縮機與冷凝器之間的設(shè)計壓降允許值。通常認(rèn)為每30m當(dāng)量管長的壓力降相當(dāng)于損失0.56℃冷凝溫度。這0.56℃損失就是在ASHRAE（美國、采暖、制冷、空調(diào)工程學(xué)會）基礎(chǔ)手冊中管路容量表的設(shè)計基礎(chǔ)。

對于緊密相聯(lián)的系統(tǒng)來說，建立在0.56℃冷凝壓力損失基礎(chǔ)上來選擇管路尺寸，就可忽略壓縮機排氣端壓力與冷凝器進口端壓力之間的壓差。

然而，如果排氣管路很長或按更大的壓力降來確定管路尺寸，那么在選擇壓縮機與冷凝器時必須把實際的壓力損失考慮進去。舉個例子來說，壓縮機排氣壓力為1275.9KPA，排氣管路的總的壓降為41.4KPA的氨系統(tǒng)將要求所選的冷凝器的冷凝溫度為34.6℃（1234.5KPA）而不是35.7℃（1275.9KPA）。

在使用蒸發(fā)式冷凝器的離心式壓縮機系統(tǒng)中排氣管路的損失就尤其重要。離心式壓縮機具有苛刻的壓頭特性并且在選擇壓縮機與冷凝器時必須仔細(xì)考慮排氣管路的壓力降。

制冷系統(tǒng)中貯液器為隨著系統(tǒng)容量變化時造成的高壓側(cè)與低壓側(cè)制冷劑量的波動提供一個平衡容積。要允許制冷劑在冷凝盤管里自由地流動而不允許滯存在冷凝盤管里而造成冷凝器的容量損失。

那么，要想讓制冷劑在冷凝器的盤管里能順利的流動，（除了盤管本身沿著制冷劑的流動方向具有適當(dāng)?shù)南蛳缕露韧猓?，貯液器必須與系統(tǒng)的某個高壓側(cè)的某個部位平衡，這種平衡通過一個外部的平衡管來實現(xiàn)。

當(dāng)通過制冷劑排液管路達到平衡時，在這種情況下，貯液器是上進口，管路中沒有存液彎，這時應(yīng)按滿負(fù)荷時最大液體制冷劑流速為0.5m/s來設(shè)計管路尺寸。另外，排液管應(yīng)朝向貯液器設(shè)計2%的坡度。

這樣可保證貯液器中的壓力與冷凝盤管出口處的壓力平衡，使得從冷凝器出來的液體自由的流入貯液器。貯液器與盤管出口之間的壓力平衡不能通過排液管得到。必須從貯液器頂部到冷凝器盤管出口之間另外連接一條平衡管。

因此排液管路可按0.5m/s－0.76m/s的制冷劑流速來確定尺寸。

配管方式應(yīng)遵循規(guī)則是：

1、壓縮機排氣管的最高點裝有放氣閥，垂直管段上按一個檢修閥。

2、從冷凝器出來的排液管在水平管段上裝放氣閥和安全閥，且有2.1%坡度坡向貯液器。在垂直管段上裝有檢修閥，且至少在水平管段下面0.3m處。

3、在貯液器上另外裝有放氣閥和安全閥。

4、現(xiàn)在生產(chǎn)的大多數(shù)蒸發(fā)式冷凝器所提供的出口接口尺寸對應(yīng)于設(shè)計負(fù)荷和制冷劑來說都是過大的。如果在設(shè)計負(fù)荷下液體速度沒有超過0.5m/s或0.76m/s（0.5m/s或0.76m/s取決于貯液器進口的形式），那么允許在連接管路中減小排液管的尺寸。

5、多臺冷凝器并聯(lián)

如果在所有的運行工況下想獲得最大的效率，對于多臺蒸發(fā)式冷凝器與一個單一的貯液器相連的系統(tǒng)而言，配管的要求就顯得特別重要。對兩臺或更多的蒸發(fā)式冷凝器或蒸發(fā)式冷凝器與其它類型冷凝器一起運行的系統(tǒng)。可按最大的液體流速0.76m/s來選擇排液管垂直管路和液體集管。單個垂直管段通過存液彎與在貯液器上方的普通液體集管相連接。存液彎可縮短到配管實際中的允許值。液體集管應(yīng)具有垂直管路中的液體容積相等的容積。垂直管路按0.76m/s來定尺寸，液體集管按0.5m/s流速來定尺寸，且有2.1%坡度坡向貯液器。

使用一垂直的積液器從而沒必要在單獨的垂直管路上作存液彎。垂直積液器的頂部必須與平衡管路相連以防止從液體集管到貯液器的虹吸現(xiàn)象。垂直管路與液體集管應(yīng)按最大的液體速度0.76m/s來定尺寸。從積液器到貯液器的垂直排液管路應(yīng)按最大的液體速度0.5m/s來定尺寸。

通過殼管式冷凝器的配管的壓降是很小的，只需把殼管式冷凝器放在貯液器的上方來保證液體流動就可以了。

為了平衡每個單臺冷凝器的氣體壓降而要求對于多臺冷凝器的排氣配管應(yīng)盡可能的對稱。

配管最顯著的變化是冷凝器與貯液器之間的液體管路的連接方式。對于多臺冷凝器系統(tǒng)，必須在每個盤管出口出來的排液管道的垂直管段上設(shè)有一個存液彎來平衡盤管出口壓力的壓差。如果由于某種原因在一個盤管中的壓降比在另一個盤管中的壓降大，因而導(dǎo)致盤管出口壓力的不同，那么液體制冷劑將被逼入最大壓降的盤管中直到液體壓頭能夠克服壓差。不同的盤管壓差可能是由使用不同規(guī)格的冷凝器、配管方式的變化或波動的負(fù)荷工況而造成的。一個冷凝盤管可能被完全的關(guān)閉最終具有零壓降。在垂直管路上設(shè)有存液彎，盤管出口壓力的不同就隨著改變垂直段的液位來校正，而不存在把液體逼進冷凝盤管中，而降低運行效率。

如兩臺蒸發(fā)式冷凝器A、B并聯(lián)連接，無存液彎，但液體可自由流入貯液器，（制冷劑NH3）冷凝器A、B都在滿負(fù)荷下運行，A冷凝器總的壓降為7KPa，其中入口檢修閥壓降為1.8KPa，盤管壓降為5.2KPa。B冷凝器總的壓降為4.4KPa，其中入口檢修閥壓降為1.8KPa，盤管壓降為2.6KPa。這時A冷凝器中制冷劑液體不可能從1269KPa的低壓流向1271.6KPa較高的壓力，所以就出現(xiàn)積累液柱壓頭，即液體被逼入A冷凝器盤管中，直到抵消了壓力差，（1271.6-1269＝2.6KPa相當(dāng)于444mm的液柱高度），也就是說A冷凝器要建立這樣高的液柱才能使制冷劑流動，這種液柱大大降低了有效的冷凝面積，使得系統(tǒng)感到制冷劑不足，排氣壓力將明顯升高。排液管可能有點涼，這因為充滿液體的冷凝起到類似過冷器的作用。

應(yīng)在水平液體集管的底部連接處設(shè)有存液彎，然后由水平集管將液體排入貯液器。從貯液器到壓縮機排氣管設(shè)有一根平衡管，這對保持貯液器中壓力穩(wěn)定是必要的，以保證冷凝器中的液體可自由排入貯液器。

存液彎起到液封作用。上述相同的運行條件下，兩個垂直管段中分別要建立1194mm和750mm的液柱，而不在冷凝器盤管中建立液柱。

存液彎上面的垂直管段高度必須高到足以使液體壓頭等于冷凝器可能遇到的最大壓降。垂直液體管路高度“H”對氨系統(tǒng)來說應(yīng)至少2m,，而對于R22來說應(yīng)至少4m。這些尺寸是在“正?！痹O(shè)計條件下的合理范圍內(nèi)滿負(fù)荷運行的最小立管高度，主要是根據(jù)盤管的最大冷凝壓力降來確定的。如果檢修閥安裝在盤管的進口和出口處，相當(dāng)于這些閥門上壓降的制冷劑液柱高度必須增加到以上推薦的最小立管高度上去。

在溫度低的環(huán)境條件下，冷凝器的傳熱能力將有所增加。這種增加，有時允許關(guān)閉一臺或幾臺冷凝器，余下的冷凝器就能承擔(dān)壓縮機的滿負(fù)荷運行。其結(jié)果是，運行中的冷凝器所通過的制冷劑流量將增大，經(jīng)過盤管及其連接管道的壓力降就會比“額定設(shè)計”條件大許多。另外，在低溫度環(huán)境下，冷凝壓力也大大降低，從而節(jié)省了運行能耗。較低的氣體密度將增大壓力降。為了冷凝器在低溫環(huán)境下系統(tǒng)能耗量少，冷凝器運行在最高效率上。需要把出液立管做得高一些。在可能情況下，應(yīng)設(shè)計成比最小推薦高度增加50%。

出液管的垂直段管徑應(yīng)使管內(nèi)的液體流速不超過0.76m/s，向貯液器出液的水平總管要有2%的坡度向貯液器。總管內(nèi)的液體應(yīng)不超過0.5m/s，以此確定總管管徑。要注意：在水平總管本身不可設(shè)置存液彎。

平衡管是從貯液器接到排向冷凝器的排氣管中心位置上。任何情況下，都不能把平衡管接到多臺冷凝器的出液口上，這樣做，等于取消了存液彎。這會把液體逼入出口壓力最低的冷凝器中。

6、平衡管

在以上各種配管連接中，都涉及到平衡管路的問題。貯液器是貯存液體制冷劑的蓄存器，用于調(diào)節(jié)由于系統(tǒng)負(fù)荷或運行條件的變化而引起的高壓側(cè)或低壓側(cè)所需制冷劑量的波動。它也將冷凝器中的液體全部排放入貯液器中，而不致于有液體殘留在冷凝器的盤管內(nèi)而減少有效冷凝面積。

根據(jù)貯液器周圍的環(huán)境溫度，貯液器內(nèi)可能有氣體冷凝或液體閃發(fā)。平衡管就是用來解除這些潛在的不均勻壓力狀況。舉例來說，冷凝溫度為32℃，而貯液器放在38℃的機房中，這時貯液器內(nèi)就會有液體閃發(fā)和有潛在的高壓。因此，為使液體能從冷凝器中自由地流入貯液器，貯液器的壓力必須與上游管段進行平衡。

如果是單臺冷凝器盤管，出液管未設(shè)存液彎，那么出液管只要像下水道那樣選取管徑適當(dāng)，流速不超過0.5m/s，則出液管本身就能起到平衡作用。如果單臺冷凝器盤管設(shè)有存液灣，則平衡管中以直接接到盤管出口處的出液管上或者接到冷凝器入口處的排氣管上。如果是接到排氣管上，那么垂直液管的高度必須足以抵消冷凝器盤管的壓力降，如多臺冷凝器配管中所闡述的那樣。

對于多臺冷凝器安裝工程，平衡管總是從貯液器到排氣管接到各冷凝器進口的對稱位置上。

確定平衡管的管徑多半是憑經(jīng)驗而不是根據(jù)計算。表3提供選取平衡管管徑的指南。表中數(shù)據(jù)能滿足大多數(shù)典型系統(tǒng)。

7、放氣

各種系統(tǒng)管道布置中都有一個或幾個放空氣接口。設(shè)計并正確使用這些放空氣口排除系統(tǒng)中的不凝性氣體，是冷凝器和制冷系統(tǒng)獲得最低運行費用的重要環(huán)節(jié)。

空氣和其他不凝性氣體通過多種渠道存在并聚集在制冷系統(tǒng)內(nèi)：

（1）系統(tǒng)拆開檢修之后，或第一次充灌制冷劑之前沒有徹底抽空。

（2）低壓測漏氣，如果低壓的運行壓力低于大氣壓力。

（3）加進含不凝性氣體的劣質(zhì)制冷劑。

（4）油和制冷劑的化學(xué)裂變。

不凝性氣體的存在會使冷凝壓力高出設(shè)計值。這就增大了系統(tǒng)運行所需的功率。這些氣體越積越多，冷凝壓力也將不斷升高，不凝性氣體的百分率對排氣壓力的增高量沒有一個確切的關(guān)系。但是，少量的不凝性氣體，可以使電費增加很多。

系統(tǒng)運行時，不凝性氣體將掠過冷凝器，高度集中在冷凝器的出口處，以及貯液器中。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時，不凝性氣體趨向于系統(tǒng)的高處集結(jié)，通常是在靠近冷凝器進氣口的排氣管上。應(yīng)當(dāng)在這些地方設(shè)DN32至DN20放空氣接口，并單獨裝閥后連接到放氣管上。此放空氣管可以不接到空氣分離器。當(dāng)用人工放空氣時，必須遵循正確的安全程序和注意事項。在運行中放空氣是最普通的操作程序，并且一般認(rèn)為是最有效的。打開冷凝盤管和貯液器上的放空氣閥，將系統(tǒng)中不凝性氣體直接放到大氣。在系統(tǒng)高點放空氣只有當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備停止運行時才能進行操作。

8、管道配置上的多方面考慮

（1）未來擴建的可能性要提前規(guī)劃，這對管道管徑，貯液器上面的高度的確定以及提供適當(dāng)空間得到足夠的風(fēng)量等方面尤其重要。

（2）管道的設(shè)計要正確，要允許其有膨脹、收縮和震動的余地。

（3）安裝在水平管段上的任何制冷劑閥門，其閥桿要處于水平位置。

（4）在多臺壓縮機并聯(lián)的氟系統(tǒng)中，各個壓縮機的排氣管總是交叉連接到一根總排氣管再接到冷凝器。多臺壓縮機可以單獨自成回路，也可以對幾臺壓縮機提供一個適宜的回油系統(tǒng)。

（5）當(dāng)冷凝器的進氣口和出液口都裝有檢修閥時，應(yīng)在冷凝器上裝安全閥。當(dāng)冷凝器盤管已經(jīng)充滿液體制冷劑，并且閥門關(guān)閉時，容易發(fā)生反常事故。另外環(huán)境溫度改變所產(chǎn)生的制冷劑液壓力也足以破壞盤管。

（6）直角閥常常用于制冷管道，但必須按裝正確，閥孔要開足，其流動阻力與普通彎頭相同。

三、蒸發(fā)式冷凝器的運行和維護

蒸發(fā)式冷凝器在正確安裝、運行和維護就能保證長時間無故障運行。為了獲得最佳的性能和最長的使用壽命，制定一套合理的檢查和維護程序非常重要。這對設(shè)備啟動、運行、停機及維修周期提出了要求。如果維護次數(shù)偏少，如果運行環(huán)境惡劣，應(yīng)適當(dāng)增加維護次數(shù)。對于每一項維護操作來說，必須遵循此文中“維護保養(yǎng)”部分所規(guī)定的步驟。

（一）、維護知識

應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃涂諝赓|(zhì)量來確定蒸發(fā)式冷凝器所需的維護周期和范圍。

表-1蒸發(fā)式冷凝器的維護項目

空氣

對設(shè)備最有害的空氣狀況是大氣中含有大量的工業(yè)廢氣、化學(xué)煙霧、鹽分和灰塵，這些雜質(zhì)進入設(shè)備被循環(huán)水吸收而形成腐蝕性的溶液。

水

當(dāng)水被蒸發(fā)時，原來溶解在水中的固態(tài)物質(zhì)則被留下來，這種狀況對設(shè)備有害。這些溶解在水中的固態(tài)物質(zhì)可能是酸性也可能是堿性，它們在循環(huán)水中被不斷濃縮，便產(chǎn)生水銹而加速設(shè)備的腐蝕。

空氣和水中的雜質(zhì)含量決定設(shè)備主要維護項目的周期和水處理的程度。并可通過簡單的連續(xù)排污和復(fù)雜的生物水處理系統(tǒng)來改變（“水處理”部分）

（二）運行和維護

表1：關(guān)于蒸發(fā)式冷凝器的有關(guān)維護項目

1、上述有關(guān)維護周期的建議是在正常安裝情況下確定的，如果環(huán)境惡劣需要增加維護次數(shù)。

2、當(dāng)在低于冰點的環(huán)境溫度下運行時，需要更加頻繁的檢查蒸發(fā)式冷凝器（見“冬季運行”部分）。在進行任何維護和檢查之前，必須確認(rèn)所有的電源已經(jīng)關(guān)閉并處于安全狀態(tài)。

結(jié)冰保護：必須采用機械的或可操作的方法以防止設(shè)備損壞和減少由于可能的冰塞而產(chǎn)生的影響（“冬季運行”部分）。

運行與維護

3、初次開機與季節(jié)性起動

在初次起動之前或停機一段時間之后，應(yīng)該徹底檢查和清洗蒸發(fā)式冷凝器。

（1）、清除設(shè)備內(nèi)部和空氣進風(fēng)格柵處的碎屑，諸如樹葉和塵土。

（2）、排干水槽（水過濾器在原位），沖掉積塵。

（3）、卸下過濾器，洗凈后重新裝上。

（4）、檢查噴水頭和傳動部件。

（5）、用手轉(zhuǎn)動風(fēng)機確保能正常運行。

（6）、起動風(fēng)機電機，檢查風(fēng)機能否正常運行。

（7）、檢查浮球補水閥，確保此閥運行正常。

（8）、在季節(jié)性起動前，請潤滑風(fēng)機軸承。

（9）、將浮球安裝在補水閥上，調(diào)整到使浮球大約在溢水位以下10mm時補水閥關(guān)閉。

（10）、起動循環(huán)水泵并檢查水泵的轉(zhuǎn)向是否正確。

（11）、打開補水閥并調(diào)整好補水量。

（12）、檢查風(fēng)機電機和水泵電機所有的三相電壓和電流，電流不能超過銘牌上的額定值。在長期停機后，必須用絕緣測試儀檢測電機的絕緣性，然后才能重新啟動電機。頻繁的開停會引起風(fēng)機電機過熱，允許每小時開停不超過6次。

4、運行24小時后

在24小時的負(fù)載運行后，應(yīng)進行以下維護工作：

（1）、檢查設(shè)備是否有不正常的噪音和振動。

（2）、檢查水槽中的運行水位是否正常，如果必要的話調(diào)整補水浮球閥。

（3）、清洗進水過濾網(wǎng)。

（4）、檢查噴頭和傳熱部件。

5、運行

在運行期間，應(yīng)該對設(shè)備進行例行的檢查、清洗和潤滑。

季節(jié)性的停機

每當(dāng)蒸發(fā)式冷凝器長時間停機時，必須進行如下的保養(yǎng)工作。

（1）、清除設(shè)備內(nèi)部或空氣進風(fēng)格柵處的所有碎屑，諸如樹葉和塵土。

（2）、排干水槽（進水過濾器在原處）沖掉積塵。

（3）、卸下進水過濾器，清洗后重新裝上。

（4）、蓋好風(fēng)機排風(fēng)口，以防止碎屑的和塵土進入。

（5）、潤滑風(fēng)機軸承和電機底座調(diào)整螺栓。

（6）、關(guān)閉補水管路的水閥并排凈戶外補水管路和水槽中的積水。

（7）、檢查防腐蝕系統(tǒng)是否完好。

（三）維護程序

1、水槽和吸入過濾器

水槽應(yīng)該定期檢查，積聚在水槽或過濾器上的任何雜質(zhì)應(yīng)該清理掉，浮球應(yīng)該按設(shè)計要求調(diào)整水平。每季度應(yīng)該將水槽排干一次或多次，用清水沖洗掉積聚在它里面的泥漿。如果不能定期清洗，泥漿會變得具有腐蝕性并減弱防銹層的保護作用，水槽被清洗后，應(yīng)撒下過濾器，清洗并重新裝上，然后向水槽里重新注入清水。

2、補水閥

浮球補水裝置是一個標(biāo)準(zhǔn)裝置安裝在設(shè)備中來控制補水的，它安裝在設(shè)備水槽內(nèi)部，在空氣入口的外部很容易就能接觸到。

補水裝置是由銅補水閥組成，補水閥與浮球臂裝置相連并由一個直徑很大的聚笨乙烯的塑料浮球控制動作，浮球安裝在一個螺紋桿上，由翼形螺母固定。水槽中的運行水位可以通過改變翼形螺母的浮球和螺紋桿的位置來調(diào)節(jié)。

補水裝置應(yīng)該每月檢查一次并作必要的調(diào)整，每年應(yīng)對閥門作一次防泄漏檢查，必要的話更換閥座。為了維護正常的運行，應(yīng)將補水壓力維持在103kpa--345kpa之間。

為了設(shè)定初始水槽的水位，當(dāng)水槽中的水位在溢流水位10mm以下時，這種設(shè)置能使運行水位維持在19mm的水位，要注意調(diào)節(jié)補水浮球閥來獲得合適的運行水位，在最初的24小時運行中要嚴(yán)密注視水槽，必要時調(diào)整水位。

電子水位控制器可用來代替上面所說的機械補水裝置，這種儀器由探針型液位控制器和一個電磁閥組成，不銹鋼電極可從電極頭延伸到水盤，這些電極必須定期清洗，以防止腐蝕物、泥漿或生物積聚影響電路靈敏，有了電子水位控制器，水位可以維持在合理的運行水位，而不必考慮系統(tǒng)的熱負(fù)荷變化。

3、風(fēng)機電機

用在蒸發(fā)或冷凝器上的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機電機是一種帶有潤滑軸承和對軸承、軸和繞線進行專門防潮保護的全封閉電機，在運行期間，電機的外表面至少每季度清洗一次，以確保電機的正常冷卻，重新啟動電機之前，應(yīng)該用絕緣表來檢測電機的絕緣性能。

運行：每運行2000小時后或每三個月潤滑軸承一次。

季節(jié)性停機：在長期停放或停車時應(yīng)向軸承中注入新的潤滑油。

4、噴嘴和傳熱部件

噴嘴和傳熱部件應(yīng)每月檢查、清洗一次，可以按以下步驟進行：

（1）、檢查噴嘴是否正常噴淋。

（2）、清洗所有堵塞的噴嘴，如有必要可拆下噴嘴和塑料孔清洗干凈，重新裝上并擰緊。

（3）、檢查盤管和PVC熱交換層，修好所有有腐蝕、損壞和阻礙噴水的地方。

（4）、在環(huán)境溫度低時，盤管可以干運行一段時間，再濕運行，但不能頻繁開停循環(huán)水泵，頻繁開停循環(huán)水泵會導(dǎo)致盤管結(jié)垢，并降低設(shè)備的傳熱性能。

（四）冬季運行

1、防止水盤結(jié)冰保護

當(dāng)設(shè)備停機時，應(yīng)對水盤進行防結(jié)冰保護，可使用電加熱器、蒸汽盤管。當(dāng)使用遠(yuǎn)置水槽時不需要防結(jié)冰保護。當(dāng)遠(yuǎn)置水槽停用時，暴露在外面的補水管在停機時都應(yīng)該進行絕熱處理或?qū)⑺诺簟?/span>

2、噴水溫度

當(dāng)在低于冰點的環(huán)境溫度下運行時，噴水溫度會低于設(shè)計值，低的噴水溫度會促進冰的形成，當(dāng)在低于冰點的環(huán)境溫度下運行時，蒸發(fā)式冷凝器的噴水溫度應(yīng)該維持在10℃（使用防結(jié)冰溶液時應(yīng)可以保持7℃），應(yīng)該經(jīng)常檢查以發(fā)現(xiàn)潛在的結(jié)冰問題。

3、容量控制

為維持足夠高的噴水溫度的第一步是設(shè)備運行在盡可能大的熱負(fù)荷下。第二步是減少設(shè)備容量（例如通過關(guān)停風(fēng)機）。過于頻繁地關(guān)停風(fēng)機會引起電機過熱。每小時關(guān)停次數(shù)不能超過6次。如果設(shè)備配有雙速電機，風(fēng)機低速運行就能防止水結(jié)冰，必要時定期關(guān)掉風(fēng)機以防止結(jié)冰或溶解冰塊。

在惡劣的環(huán)境下，如果通過關(guān)停風(fēng)機不足以防止結(jié)冰，則可以將風(fēng)機反轉(zhuǎn)，通過將暖空氣吹出進風(fēng)格柵以除去所有的冰塊。但過久的反向運行會引起風(fēng)機葉片、風(fēng)道和擋水板結(jié)冰，并損壞設(shè)備。由于這個原因，使用風(fēng)機反向運行時間不得超過30分鐘。

更好的防結(jié)冰保護措施是安裝一個溫控報警器，當(dāng)盤管的出液溫度低于10℃（防凍溶液低于7℃）時報警。

（五）水處理

腐蝕和結(jié)垢處理

在蒸發(fā)式冷凝器中，是通過蒸發(fā)一部分流經(jīng)盤管的循環(huán)水來冷卻的。當(dāng)水蒸發(fā)時，原來存在的雜質(zhì)還留在水中，水中溶解的固體的濃度很快提高并達到很高的濃度?？諝庵械碾s質(zhì)經(jīng)常進入循環(huán)水，使危害更加嚴(yán)重，如果這些雜質(zhì)和污物不能有效控制，會引起結(jié)垢、腐蝕和泥漿積聚，從而降低傳熱效率，增加運行成本。在循環(huán)水中的溶解固體積聚的程度可以定義為濃縮周期。具體說濃縮周期就是循環(huán)水的溶解固體（如氯化物、硫化物等）與補水中的溶解固體之比。為了最佳的傳熱效果和最長的使用壽命，應(yīng)該控制濃縮周期使得循環(huán)水應(yīng)該維持在下表所列范圍之內(nèi)；

表4循環(huán)水質(zhì)量指標(biāo)

循環(huán)水的PH值為8.3防止設(shè)備“白銹”，白銹就是積聚在鍍鋅鋼表面上的白色、蠟狀和破壞鋅層的腐蝕物?？梢酝ㄟ^從系統(tǒng)中定期放出一部分循環(huán)水來控制濃縮周期，排出的污水可以通過用新鮮水重新補足，從而控制雜質(zhì)的積聚，排污可根據(jù)水質(zhì)情況來確定，由閥門控制的排污管可以從系統(tǒng)中連續(xù)的排污。在這種裝置中，排污率可以由排污管上的閥門來調(diào)節(jié)，應(yīng)該定期檢查排污率和水質(zhì)以確保水質(zhì)的有效控制。所要求的連續(xù)排污率可以用下式來計算：

排污率＝蒸發(fā)率/濃縮周期-1

蒸發(fā)率可以由下列之一來決定：

1、蒸發(fā)率是每293KW的排熱量大約7.57kg/min

2、蒸發(fā)率是每351.7KW的制冷量大約11.36kw/min

3、蒸發(fā)率＝水流量×溫度℃×0.001

另外還有進行生物控制和化學(xué)處理，必須進行化學(xué)處理以控制結(jié)垢和腐蝕并維持水質(zhì)在合格范圍內(nèi)?；瘜W(xué)處理程序必須符合以下要求：

1、化學(xué)物質(zhì)必須適應(yīng)系統(tǒng)中使用的鍍鋅鋼板和其他材料（管、熱交換器等）。

2、防結(jié)垢和腐蝕的化學(xué)品必須通過一個自動連續(xù)計量加料方式加入循環(huán)水。這樣就能防止局部集中的、高濃度化學(xué)物質(zhì)引起腐蝕?；瘜W(xué)物質(zhì)應(yīng)加入循環(huán)水泵的排放口，而不應(yīng)該一次性的直接加入水槽中。

（六）生物控制

防結(jié)垢、控制腐蝕的排污方法，不管是否進行化學(xué)處理，都不適合于控制生物雜質(zhì)。海藻、泥渣和其他微生物的生長不但會降低系統(tǒng)的傳熱效率，并能促進循環(huán)水系統(tǒng)中潛在的微生物的生長。

因此當(dāng)系統(tǒng)首次注滿水時，應(yīng)進行專門用于控制生物的殺菌處理程序，然后根據(jù)設(shè)備說明書進行操作。液態(tài)殺菌劑可以用稀釋的形式加入水槽，如果使用固態(tài)殺菌劑，則必須通過一個坩鍋加料裝置來加入系統(tǒng)。如果使用臭氧水處理，為了設(shè)備的最大使用壽命，臭氧的濃度不應(yīng)超過3-4ppm。停機一段時間后再起動

為了減少停機期間微生物雜質(zhì)所產(chǎn)生的影響，當(dāng)系統(tǒng)停機超過3天應(yīng)將系統(tǒng)循環(huán)水排凈。需要恢復(fù)運行前，清除系統(tǒng)中所有的雜質(zhì)，再用清水重新注滿水槽。在起動風(fēng)機和水泵前，請按下列兩個殺菌處理程序之一來操作：

1、重新使用停機前所使用的殺菌處理程序，為了使系統(tǒng)處于良好的生物控制之下，應(yīng)盡量節(jié)省使用殺菌劑來保證水處理的質(zhì)量。

2、檢查循環(huán)水的PH值，必要時調(diào)整到7.0-7.6。用氯化納來處理使系統(tǒng)中4-5mg/1的氯含量。

關(guān)于結(jié)垢、腐蝕處理和生物控制的具體方法，請多向有經(jīng)驗的水處理專家進行咨詢。

盤管清洗

換熱盤管的內(nèi)部和外部都需要必要的清洗，使用的化學(xué)物質(zhì)適用于被處理的材料（例如標(biāo)準(zhǔn)盤管外部是鍍鋅鋼，內(nèi)部是黑碳鋼）。

蒸發(fā)式冷凝器在室外安裝的用鋼管的制冷系統(tǒng)通常在安裝和生產(chǎn)過程中會在盤管和連接管道內(nèi)部留下焊渣，通常在實際應(yīng)用中安裝過濾器以便在系統(tǒng)初次啟動時清除雜質(zhì)，在系統(tǒng)運行24小時就應(yīng)該清洗或更換過濾器。

四、蒸發(fā)式冷凝器的選型計算

例1：已知某一制冷系統(tǒng)壓縮機的制冷量為244.2KW制冷劑為氨（NH3·R717）冷凝溫度為35℃，濕球溫度27℃壓縮機軸功率為95KW。

選型計算程序：

總排熱量=244.2＋95＝339.2KW

由排熱系統(tǒng)數(shù)表中查得冷凝器溫度35℃，濕球溫度27℃時的排熱系數(shù)為1.28。

總排熱量×排熱系數(shù)＝冷凝器排熱負(fù)荷。

339.2×1.28＝434.18KW

根據(jù)計算結(jié)果可從技術(shù)參數(shù)選型中選取CZL-100型蒸發(fā)式冷凝器即可。

例2：已知某一空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機制冷量為1200KW，制冷劑為R-22；冷凝溫度36℃，濕球溫度為25℃；壓縮機軸功率為229KW。

選型計算程序：

總排熱量＝1200＋229＝1429KW

由排熱系數(shù)表中查得冷凝溫度35℃，濕球溫度25℃時的排熱系數(shù)為1.18。

總排熱量×排熱系數(shù)＝冷凝器排熱負(fù)荷。

1429×1.18＝1686.22KW

排熱量修正系數(shù)

制冷劑R717

排熱量修正系數(shù)

制冷劑R22和134A

根據(jù)計算結(jié)果從技術(shù)參數(shù)選型表中選取CZL-400型蒸發(fā)式冷凝器1臺或選取CZL-200型蒸發(fā)式冷凝器2臺即可。

五、蒸發(fā)式冷凝器與殼管式冷凝器耗能的比較

1、蒸發(fā)式冷凝器的技術(shù)優(yōu)勢

蒸發(fā)式冷凝器采用了引風(fēng)逆流和一次性換熱設(shè)計，熱量的傳遞完全依靠盤管組表面來進行。盤管組采用橢圓盤管，換熱效率高且不易結(jié)垢，低速空氣流從蒸發(fā)式冷凝器下部流暢的進風(fēng)格柵進入，而以高速從蒸發(fā)冷軸流風(fēng)機上部排出，使得溫飽和空氣的回流最小，大量的噴淋水和通過盤管組的風(fēng)量增強了其傳熱系數(shù)。

蒸發(fā)式冷凝器采用暢游式多層并聯(lián)的制冷劑氣液流動方式，換熱管道沿程阻力損失降到最小，管道阻力損失為蛇形盤管的5－8%，這樣最大限度地降低了冷凝壓力，使冷凝效果顯著提高，從而降低了運行費用。

蒸發(fā)式冷凝器采用PVC高效擋水脫水材料和部件，不僅能有地防止微生物的侵蝕，并根據(jù)實際情況而設(shè)計獨特的曲面，更能有效地收取濕氣流中的水分，使水的飄逸率控制在0.001%以內(nèi)，這樣就有效地控制了水的消耗。

2、蒸發(fā)式冷凝器的耗能計算

例如：某一制冷系統(tǒng)采用殼管式冷凝器，使用2臺8AS-125氨制冷機

2臺100m3/h的涼水塔，2臺IS125-100-125循環(huán)水泵

其功耗為KWA/h=(制冷機功率＋涼水塔風(fēng)機電機功率＋循環(huán)水泵功率）×機械效率

＝（95×2＋2.2×2＋7.5×2）×0.88

＝（190＋4.4＋15）×0.88

＝209.4×0.88

＝184.2KW/h

如采用蒸發(fā)式冷凝器的功耗為

KWB/h=(制冷機功率＋風(fēng)機功率+噴淋水泵功率)×機械效率

＝（95×2＋9＋2.2）×0.88

＝201.2×0.88

＝177KW/h

節(jié)省電能消耗：

KW＝（KWA/h-KWB/h）×h/年×負(fù)荷系數(shù)

＝（184.2－177）×8760×0.69

＝7.2×8760×0.69

＝43519KW·h/年

上式中負(fù)荷系數(shù)是指全年按250天的生產(chǎn)期而定，以上兩種方案的比較表明，在同一制冷系統(tǒng)如采用蒸發(fā)式冷凝器按標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量42萬kcat/h計算比使用殼管式冷凝器可節(jié)省4.35萬KW·h的電量。