在冷水机的四大部件中,冷凝器和蒸发器都属于换热器,也就是用来传热的。但它们干的事情正好相反——冷凝器是把热量放出去,蒸发器是把热量吸进来。打个比方,冷凝器像夏天的空调外机(往外吹热气),蒸发器像室内的内机(吹冷风)。
在一个完整的制冷循环中,冷媒先经过的是冷凝器,后经过的是蒸发器。冷凝器排在压缩机的后面(制冷循环的第2步),蒸发器排在膨胀阀的后面(第4步)。
从压缩机出来的高温高压冷媒气体(80~100℃)进入冷凝器,被冷却介质(空气或水)降温,冷媒由气体变成液体。这个过程叫"冷凝",也就是气体变液体。
冷凝器放出的热量来自两部分:一部分是冷媒在压缩机里被压缩时增加的热量(压缩机耗电产生的热量),另一部分是从被冷却目标那里吸收的热量。所以为什么夏天站在空调外机前面会觉得特别热——它不单把你房间里的热量排出来了,还把压缩机耗电转换的热量也排出来了。
在选型上,冷凝器的换热面积如果选小了,会导致冷凝压力升高、压缩机功耗增大、制冷效率下降。所以好的冷水机厂商在匹配冷凝器的时候会比较"大方",不会为了省成本把冷凝器缩水——省了材料钱但耗了电费。
从膨胀阀出来的低温低压冷媒(零下几度到零下几十度)进入蒸发器,吸收流过的水或空气的热量,冷媒从液体变成气体。这个过程叫"蒸发"(注意在这个语境下蒸发指的是液变气,不一定是水沸腾那种)。
蒸发器就是真正产生制冷效果的地方。冷水机里蒸发器一头接冷冻水,冷媒在蒸发器里把水的热量吸走,水温降低后被送去给设备降温。蒸发器的换热效率直接决定了冷水机的出水温度和运行效率。
壳管式(管壳式)换热器:这是工业冷水机中最常见的类型。一个圆筒形壳体里面装着很多根传热管。冷媒在壳体内流动,水在管内流动(或者反过来)。优点是结实耐用、处理量大、适合高压工况。缺点是体积大、重量重。
板式换热器:由多块波纹不锈钢板叠加而成,冷媒和水在相邻板间交叉流动。优点是结构紧凑、换热效率极高(同体积下换热面积是壳管式的几倍)、重量轻。缺点是耐压性能不如壳管式,水质不好时容易堵塞。
套管式换热器:两根大小不同的管套在一起,一种流体走内管,另一种走内外管之间的环形通道。结构最简单、便于清洗维修,但换热效率偏低,主要用于小型冷水机。
冷凝器常见的问题是脏堵——风冷机翅片积灰、水冷机管壁结垢。一旦脏堵,散热效率下降,高压报警频发。
蒸发器常见的问题是结冰——如果水温太低或者流量不足,蒸发器表面的水可能结冰,严重时会胀裂蒸发器。所以蒸发器都配有防冻保护装置。
苏州合美在换热器上的经验:换热器的匹配是冷水机设计中最关键的环节之一。苏州合美制冷设备在这方面积累了大量数据——什么样的工况配合多大换热面积的冷凝器和蒸发器,什么样的水质适合用板式还是壳管式,这些经验让他们的设备在效率和可靠性上都更扎实。