冷凝器是一個(gè)制冷劑向系統(tǒng)外放熱的熱交換設(shè)備。冷凝過(guò)程三階段：由過(guò)熱蒸汽冷卻為飽和蒸氣；由飽和蒸汽凝結(jié)為飽和液體；由飽和液體冷卻為過(guò)冷液體。

        制冷系統(tǒng)中所用的冷凝器，盡管結(jié)構(gòu)形式多樣，大多數(shù)仍屬于表面式換熱器。其特點(diǎn)是冷卻介質(zhì)和制冷劑蒸氣兩種流體同時(shí)在金屬間壁的兩側(cè)流動(dòng)，熱量通過(guò)壁面由制冷劑蒸氣傳遞給冷卻介質(zhì)（水或空氣）。其傳熱過(guò)程包括制冷劑的冷凝放熱、通過(guò)金屬壁（及污垢）的導(dǎo)熱、冷卻介質(zhì)的吸熱過(guò)程。

        制冷劑在冷凝器中的凝結(jié)，一般為膜狀凝結(jié)。當(dāng)制冷劑蒸汽與低于飽和溫度的壁面接觸時(shí)，便凝結(jié)成一層液體薄膜，并在重力下向地面流動(dòng)。液膜是冷凝器中制冷劑一側(cè)的熱阻，他的增厚將使制冷劑側(cè)的熱阻增大，放熱系數(shù)降低。故要增大冷凝器的放熱系數(shù)，必須盡可能的將液膜減小。

1.制冷劑蒸汽的流速和流向

        當(dāng)蒸汽與凝結(jié)的液膜作同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣流能促使冷凝液膜減薄和較快地與冷卻壁面脫開(kāi)，使放熱系數(shù)增大。而當(dāng)汽流與液膜層流向相反時(shí),放熱系數(shù)的大小取決于制冷劑蒸汽的流速。

2.傳熱壁面粗糙度的影響

        壁面光滑、清潔，液膜流動(dòng)阻力小，凝結(jié)的液體能較快流去，使液膜層減薄，放熱系數(shù)相應(yīng)增大。如果壁面粗糙，液膜的流動(dòng)阻力增大，使液膜層增厚，放熱系數(shù)也就降低，嚴(yán)重時(shí)放熱系數(shù)下降20%～30%。因而對(duì)冷凝管表面應(yīng)保持光滑和清潔，以保證有較大的凝結(jié)傳熱系數(shù)。

3.制冷劑蒸汽中含油時(shí)對(duì)凝結(jié)放熱的影響

       制冷劑蒸汽中混有大量潤(rùn)滑油時(shí)，油將沉積在冷卻壁面上形成導(dǎo)熱系數(shù)很低的油膜，造成附加熱阻，使制冷劑側(cè)的傳熱系數(shù)降低。因而，油在制冷劑中的溶解量不得超過(guò)規(guī)定范圍，否則，也會(huì)使傳熱系數(shù)降低。

        故在冷凝器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，應(yīng)設(shè)置高效的油分離器，以減少制冷劑蒸汽中的含油量，從而降低其對(duì)凝結(jié)放熱的不良影響。

4.制冷劑蒸汽中含有空氣或其它不凝性氣體的影響

       制冷系統(tǒng)中存在空氣或其它不凝性氣體是難以避免的。這些氣體隨制冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器，附著在凝結(jié)液膜附近，使制冷劑蒸汽的分壓力減低，不及時(shí)排除會(huì)使制冷劑放熱系數(shù)大大下降，影響了制冷劑蒸汽的凝結(jié)放熱。

5.冷凝器結(jié)構(gòu)形式的影響

        無(wú)論何種結(jié)構(gòu)的冷凝器，都應(yīng)設(shè)法使冷凝液體迅速地從冷卻壁面離開(kāi)。

1、冷卻介質(zhì)

      通常采用水或空氣，由于水的熱容量大于空氣的熱容量，因此用水作冷卻介質(zhì)的冷凝器的傳熱性能要優(yōu)于用空氣作冷卻介質(zhì)的冷凝器。

2、冷卻介質(zhì)流速

        放熱系數(shù)隨著冷卻介質(zhì)流速的增加而增大。但是流速過(guò)大，會(huì)使熱交換器中的冷卻介質(zhì)流動(dòng)阻力增加，引起泵或風(fēng)機(jī)的功耗增加。一般水流速度為0.8～1.2m/s，空氣流速取2 ～4m/s。

3、冷卻介質(zhì)的純凈度

       用水冷卻時(shí)，不管使用地下水或地表水。水中含有某些礦物質(zhì)和泥沙之類(lèi)的雜質(zhì)，因此，使用一段時(shí)間后，在冷凝器的傳熱壁面上會(huì)逐步附著一層水垢，形成附加熱阻，使傳熱系數(shù)顯著下降。水垢層的厚度，取決冷卻水質(zhì)的好壞、冷凝器使用時(shí)間的長(zhǎng)短及設(shè)備的操作管理情況等因素。

        用空氣作為冷卻的冷凝器，在長(zhǎng)期使用后，其傳熱表面會(huì)被灰塵覆蓋，也可能被銹蝕或沾有油污。所有這些污垢，都會(huì)增加傳熱熱阻，使傳熱系數(shù)下降。因此，在制冷設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間，應(yīng)經(jīng)常對(duì)冷凝器的各種污垢進(jìn)行清除。

        按其冷卻介質(zhì)和冷卻方式的不同，可以分為水冷卻式、空氣冷卻式和蒸發(fā)式等三種類(lèi)型。

1、水冷卻式冷凝器

冷卻介質(zhì)為水——利用水吸收制冷劑放出的冷凝熱量。

構(gòu)造型式：殼管式、套管式、螺旋板式

外形型式：立式、臥式

分類(lèi)：

立式殼管式水冷冷凝器

臥式殼管式水冷冷凝器

套管式水冷冷凝器

（1）臥式殼管式冷凝器

結(jié)構(gòu)：它是一個(gè)由鋼板卷制焊接成的圓柱形筒體，筒體兩端焊有兩塊圓形的管板，兩個(gè)管板鉆有許多小孔，并在相對(duì)應(yīng)的小孔中裝入一根換熱管，管子使用脹接或焊接在管板上。

工作過(guò)程：制冷劑蒸汽是在管外冷凝，冷卻水在泵的作用下在管內(nèi)流動(dòng)。制冷劑蒸汽從上部進(jìn)入筒體，凝結(jié)成液體后從下部流入貯液器。

氨用臥式殼管式冷凝器

1.放空氣旋塞；2.平衡管接頭；3.安全閥；4.壓力表；5.放空氣閥；

6.端蓋；7.集油包；8.支座；9.放水旋塞；10.筒體

氟利昂用臥式殼管式冷凝器

1.換熱管；2.管板；3.橡膠密封圈；4.端蓋；5.筒體；6.支座

結(jié)構(gòu)特征說(shuō)明：

1、氨用冷凝器與氟用冷凝器的外部結(jié)構(gòu)區(qū)別為:氨冷凝器通常在筒體下部焊有集油包，以便集存潤(rùn)滑油，并將油返回壓縮機(jī)。而氟沒(méi)有。（與制冷劑的溶油性有關(guān)）

2、冷凝器的進(jìn)水通常為下進(jìn)上出，以便冷凝器中的換熱管內(nèi)始終被水充滿，以增強(qiáng)換熱。

        在換熱管選材方面，氨用臥式殼管式冷凝器內(nèi)換熱管多采用無(wú)縫鋼管。氟利昂用臥式殼管式冷凝器內(nèi)換熱管則多采用銅管。為強(qiáng)化傳熱，可采用下圖所示的滾軋低肋管或鋸齒形管。

         臥式殼管式冷凝器結(jié)構(gòu)緊湊，便于機(jī)組化，運(yùn)行可靠，操作方便等優(yōu)點(diǎn)；但對(duì)冷卻水水質(zhì)要求高、水溫要低、清洗時(shí)要停止工作、卸下端蓋才能進(jìn)行等缺點(diǎn)。所以臥式殼管式冷凝器多用于水源豐富和水質(zhì)較好的地區(qū)，以及船舶、室內(nèi)、操作地方狹窄等場(chǎng)所。

（2）立式殼管式冷凝器

        立式殼管式冷凝器：是指換熱管和殼體垂直放置，冷卻水沿管子內(nèi)壁呈膜狀流下，與大氣相通的冷凝器?，F(xiàn)在只用于中型及大型的氨制冷裝置中。（如下圖）

工作原理：冷卻水從上部進(jìn)入分水箱中，再由導(dǎo)流管嘴進(jìn)入換熱管內(nèi)，但冷卻水并不充滿鋼管的整個(gè)斷面，而只是呈膜狀沿管內(nèi)壁口從上往下流，最后排入水池中。氣態(tài)制冷劑從冷凝器外殼的中部偏上處進(jìn)入圓筒內(nèi)的管外空間中冷凝，冷凝后的液體積在冷凝器底部，從出液管流出。

特點(diǎn)：可以安裝在室外，節(jié)省機(jī)房面積，對(duì)冷卻水要求不高，易于清洗。

缺點(diǎn)：用水量大，體積大，比較笨重，不利于實(shí)現(xiàn)機(jī)組化，冷凝器管內(nèi)水流速度低（依靠重力自然流動(dòng)），易于結(jié)水垢，需要經(jīng)常清洗。

適用范圍：水質(zhì)差，水溫較高而水量充足的大、中型氨制冷系統(tǒng)。

制作材料：外殼鋼板；管子用無(wú)縫鋼管

（3）套管式冷凝器

        它是由兩種直徑不同的無(wú)縫鋼管和銅管所制成，通常其外管為f52mm×2mm的無(wú)縫鋼管，管內(nèi)套有一根或數(shù)根紫銅管或低肋銅管，它們套在一起并用彎管機(jī)彎制成圓形、U形或螺旋狀。

        冷卻水在內(nèi)管中自下而上流動(dòng)，高壓氟利昂制冷劑蒸氣則由上部進(jìn)入外套管內(nèi)，冷凝后的制冷劑液體從下部流出。

套管式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，能夠比較理想地進(jìn)行逆流式換熱，傳熱效果好，其傳熱系數(shù)可達(dá)1200W/（m2·K），此外，它可以套放在壓縮機(jī)的周?chē)徽加脤?zhuān)門(mén)的位置，節(jié)省制冷機(jī)組的占地面積。

它的缺點(diǎn)是：單位傳熱面積的金屬消耗量大，清洗水垢比較困難。它常用于制冷量小于40kW的小型氟利昂制冷系統(tǒng)中。

2、空氣冷卻式冷凝器

冷卻介質(zhì)為空氣－－用空氣將冷凝熱量吸收

空氣冷卻式冷凝器：空氣自然對(duì)流；空氣強(qiáng)制對(duì)流。

工作原理：制冷劑蒸汽從冷凝器上端的分配器進(jìn)入蛇形管盤(pán)管中，自上而下地通過(guò)管壁與管外的空氣進(jìn)行熱交換，冷凝后的制冷劑液體從管下端流出。

鋼絲盤(pán)管式冷凝器（家用冰箱） 

強(qiáng)制對(duì)流風(fēng)冷冷凝器

1.液體集管；2.彎頭；3.分配集管；4.上封板；5.換熱管；6.肋片；7.螺釘；8.風(fēng)機(jī)；9.前風(fēng)板 

特點(diǎn)：

不需要冷卻水，對(duì)供水困難的地方比較適用。

冷凝器的冷卻介質(zhì)是空氣，制冷劑的冷凝溫度和壓力都會(huì)比以水為冷卻介質(zhì)的冷凝器要高。

制造材料：

采用銅管彎制成蛇形盤(pán)管，管外套銅或鋁片作肋片。

         對(duì)于冷凝負(fù)荷較大的風(fēng)冷冷凝器，其外形除像上圖單面進(jìn)風(fēng)外，還可以布置成為V形、 U形、W形或倒M形。右圖為V形布置，空氣從機(jī)組兩側(cè)進(jìn)入冷凝器，由引風(fēng)機(jī)向上排出。在保證很大迎風(fēng)面積的情況下，可使制冷機(jī)組更緊湊。

3、空氣與水聯(lián)合冷卻式冷凝器－蒸發(fā)式冷凝器

        蒸發(fā)式冷凝器是利用空氣強(qiáng)制循環(huán)和水分的蒸發(fā)將制冷劑凝結(jié)熱帶走的冷凝器。為了強(qiáng)化蒸發(fā)式冷凝器內(nèi)空氣的流動(dòng)，及時(shí)帶走蒸發(fā)的水蒸氣，要安裝通風(fēng)機(jī)吹風(fēng)或吸風(fēng)，根據(jù)通風(fēng)機(jī)在箱體中的安裝位置，蒸發(fā)式冷卻冷凝器可分為吸風(fēng)式、鼓風(fēng)式等類(lèi)型。

       蒸發(fā)式冷凝器主要是利用冷卻水汽化的潛熱來(lái)吸收制冷劑的熱量，所以消耗水量很小，其耗水量?jī)H是水冷式冷凝器的5％～10％?？諝獾牧髁恳膊淮?，通過(guò)蛇形盤(pán)管間的風(fēng)速一般為3～5m/s。蒸發(fā)式冷凝器每1kW的熱負(fù)荷所需的風(fēng)量為85～160m3/h，冷卻水量為50～80kg/h，補(bǔ)水量約為循環(huán)水量的5％～10％。

蒸發(fā)式冷凝器的缺點(diǎn)是：冷卻水不斷循環(huán)使用，水垢層增長(zhǎng)較快，需要使用經(jīng)過(guò)軟化處理的水。蒸發(fā)式冷凝器進(jìn)口空氣相對(duì)濕度對(duì)換熱量影響很大。進(jìn)口空氣相對(duì)濕度越小，在同樣的冷凝溫度和風(fēng)量情況下，冷卻水蒸發(fā)量大，冷凝效果好。蒸發(fā)式冷凝器特別適合用于缺水和氣候干燥的地區(qū)。

       冷凝器的選用取決于當(dāng)?shù)氐乃疁?、水質(zhì)、水量、氣候等自然條件和制冷劑的種類(lèi)。在實(shí)際工程中要根據(jù)工藝要求和各種類(lèi)型冷凝器的特點(diǎn)及適用范圍，綜合比較衡量后來(lái)決定。