冷凝器设计计算

冷凝器换热计算第一部分：设计计算一、设计计算流程图输入传热参数Qk、tk、ta1、ta2输入结构参数：do、S1、S2、Sf、δf、δt尺寸参数：排数NB、每排排管数NC型式参数：平片、光管、亲水膜、叉排由翅片管参数计算ff、fb、ft、肋化比β计算风量Va，假设迎面风速ωf，求出ωmax计算空气侧换热系数αa、翅片效率ηf假设壁温tw，计算冷媒侧传热系数αi由热平衡求出tw'Abs(tw-tw')/tw0.01计算传热系数K、传热温差△tm计算传热面积F、长A、宽B、高C、翅片重GF、铜管重Gt计算实际迎面风速ωf‘Abs(ωf-ωf‘)/ωf0.01计算风侧阻力△P1、冷媒侧压降△P2保存结果否是否是重设tw重设ωf铜管型式翅片型式翅片型式二、设计计算（以HLR45S为例）1、已知参数换热参数：冷凝负荷：Qk=61000W冷凝温度：tk=50℃环境风温度：ta1=35℃冷凝器结构参数：铜管排列方式：正三角形叉排翅片型式：开窗片，亲水膜铜管型式：光管铜管水平间距：S1＝25.4mm铜管竖直方向间距：S2＝22mm紫铜光管外径：d0＝9.52mm铜管厚度：δt＝0.35mm翅片厚度：δf＝0.115mm翅片间距：Sf＝1.8mm冷凝器尺寸参数排数：NC＝3排每排管数：NB＝52排2、计算过程1）冷凝器的几何参数计算翅片管外径：fbdd20＝9.75mm铜管内径：tidd0＝8.82mm当量直径：)()(2))((4411ffbffbeqSdSSdSUAd＝3.04mm单位长度翅片面积：322110/)4(2－fbfSdSSf＝0.537m2/m单位长度翅片间管外表面积：310/)(－fffbbsSdf＝0.0286m2/m单位长度翅片管总面积：bftfff＝0.56666m2/m翅片管肋化系数：ititdfff＝20.462）空气侧换热系数迎面风速假定：fw＝2.6m/s最窄截面处风速：))(/(11maxbffffdSSwSSw＝4.5m/s冷凝器空气入口温度为：ta1＝35℃取出冷凝器时的温度为：ta2＝43℃确定空气物性的温度为：2/)(21aamttt＝39℃在tm＝39℃下，空气热物性：vf=17.5×10－6m2/s，λf=0.0264W/mK，ρf=1.0955kg/m3，CPa＝1.103kJ/(kg*℃)空气侧的雷诺数：feqfvdw/Remax=783.7由《制冷原理与设备》中公式（7－36），空气侧换热系数meqeqnffOddCRe'=50.3W/m2K其中：362)(103)(000425.0)(02315.0518.0eqeqeqdddA＝0.18521000Re24.036.1fAC＝0.217eqdn0066.045.0＝0.59311000Re08.028.0fm＝-0.217铜管差排的修正系数为1.1，开窗片的修正系数为1.2，则空气侧换热系数为：(开窗片、波纹片的修正系数有待实验验证)'oo×1.1×1.2＝66.41W/m2K对于叉排翅片管簇：fds1＝25.4/9.75=2.60513.027.121'll=2.7681式中：21,ll为正六边形对比距离，21ll翅片当量高度：)'ln35.01)(1'(5.0'fdh＝0.01169maom2=75.4m-1翅片效率：')'(mhmhtghf＝0.802表面效率：)1(1ftfsff＝0.8123）冷媒侧换热系数冷媒在水平光管内冷凝换热系数公式为：4/125.0)(1wkimsittdBCr对R22在管内冷凝C=0.683，25.0smrB，如下表：2wkmttt25.0srmB021.2686.681021.03983.32020.79279.653020.51375.814020.19371.655019.81166.84取管内壁温度为：tw=46.5℃，冷凝温度：tk=50℃冷媒定性温度：2/)(kwmttttm=48.25℃插值得：25.0sr＝19.877，mB＝67.68因而：4/125.0)(1wkimsittdBCr＝2998×(tk－tw)－0.25如忽略铜管壁热阻和接触热阻，由管内外热平衡关系：)()(awtoswkiittfttd2998×(50-tw)－0.25×3.14di（50-tw）=0.812×66.4×0.56666×（tw-35）解方程可得：tw=46.3℃，与假设的46.5℃接近，可不必重算。i＝2161W/m2K（如果是内螺纹管，换热系数则需乘以系数1.2）4）传热系数和传热面积传热系数为：osomctcitiirffffrk1)1(1其中：ri为管内污垢热阻，ro为管外污垢热阻，rc为接触热阻取ri=0，ro=0.0001，rc=0计算得：ko＝32.65W/m2K平均传热温差为：2112lnakakaamtttttt＝10.5℃故需要的传热面积为：mkkQF＝1178m2所需要翅片管总长ttfFl＝314m5）确定冷凝器得结构尺寸冷凝器长：cBtNNlA＝2.013m高：1SNBB＝1.321m宽：2SNCC＝0.066m风量为：)(12aapaakattCQV=6.893m3/s迎风面积为：ABFy＝2.659m2实际迎面风速为：yafFVv=2.59m/s与原假设的风速相符，不再另做计算6）阻力计算空气侧阻力：7.1max1))(/(81.9wdLAPeq＝22.7Pa其中A——考虑翅片表面粗糙度的系数，对非亲水膜取A＝0.0113，对亲水膜取A＝0.007铝片数量：fFSAN/＝2013/1.8=1118片铝片重量：3107.2)2/(tFlffbffG＝28.96kg铜管重量：32201089.84/)(ittddlG＝28.146kg3、计算输出输出参数：冷凝器长、宽、高、翅片重量、铜管重量、肋化系数、翅片效率、翅片表面效率、单位长度翅片面积；风量、迎面风速、最大风速、空气侧阻力；空气侧换热系数、冷媒换热系数、传热系数、对数温差、传热面积、铜管长第二部分：校核计算一、校核计算流程图输入传热参数Va、tk、ta1输入结构参数：do、S1、S2、Sf、δf、δt尺寸参数：长度A、排数NB、每排排管数NC型式参数：平片、光管、亲水膜、叉排由翅片管参数计算ff、fb、ft、肋化比β、翅片重GF、铜管重Gt计算迎风面积Fy、风速ωf，求出ωmax假定出风温度ta2，计算空气侧换热系数αa、翅片效率ηf假设壁温tw，计算冷媒侧传热系数αi由热平衡求出tw'Abs(tw-tw')/tw0.01计算传热系数K、传热温差△tm计算实际的出风温度ta2'、冷凝负荷QkAbs(ta2-ta2')/ta20.01计算风侧阻力△P1、冷媒侧压降△P2保存结果否是否是重设tw重设ta2铜管型式翅片型式翅片型式二、计算过程1、已知参数换热参数：冷凝温度：tk=50℃环境风温度：ta1=35℃冷凝器结构参数：与设计时同。冷凝器尺寸参数冷凝器长：A＝2000mm排数：NC＝3排每排管数：NB＝522、校核计算过程参考设计计算过程。（略）3、计算输出输出参数：冷凝负荷、出风温度、翅片重量、铜管重量、肋化系数、翅片效率、翅片表面效率、单位长度翅片面积；风量、迎面风速、最大风速、空气侧阻力；空气侧换热系数、冷媒换热系数、传热系数、对数温差、传热面积、铜管长