表冷器计算书

表冷器计算书(一)前表冷器a.已知：①风量：14000CMH空气质量流量qmg=(14000×1.2)/3600≈4.667kg/s空气体积流量qvg=14000/3600≈3.889m3/s②空气进、出口温度：干球：35/17℃湿球：30.9/16.5℃③空气进、出口焓值：105.26/46.52KJ/㎏④进水温度：6℃，流量：110CMH(前、后冷却器)⑤阻力：水阻＜70KPa，风阻700Pa(前后冷却器)b.计算：①接触系数ε2：ε2=1-（tg2-ts2）/（tg1-ts1）=1-(17-16.5)/(35-30.9)≈0.878②查《部分空气冷却器的接触系数ε2》表：当Vy=2.3~2.5m/s时：GLⅡ六排的ε2=0.887~0.875从这我们可以看出：六排管即可满足要求。（可得出如下结论：在表冷器外型尺寸受到限制的情况下，我们从增大换热面积来提高换热总量总是不大理想，即使强行增加排数仍旧帮助不大。我近30遍的手工计算也证明了这一点。提高水流速和降低水温对提高换热总量有更为积极的贡献。通过计算我们可以发现钢管的水阻实在太大，稍微增加一点，水阻就大的吓人。于是我设计采用了两组双排供、双排回的表冷器，在两组总排数仅8排的表冷器里同时供回水达四排之多，水程就一个来回。这样就出现了大流量小温差的情况，水流速ω可以提高。在冷冻水里添加乙二醇，使冷冻水的冰点下降。很容易我们发现对数平均温差提高了很多。从而达到了提高换热总量的目的。）③选型分析：⊙冷负荷Q=qmg×(h1-h2)4.667×(105.26－46.52)≈274.14Kw(235760Kcal/h)⊙由六排管的水阻△Pw=64.68ω1.854≤70Kpa得：管内水流速ω≤1.04356m/s[水阻的大小和水程的长短也有密切的关系，经验公式没有对此给个说法。推论：八排管（即实际上的二排管）在流速一定时的水阻必为六排管的1/3。理论上可以使△Pw=21.56ω1.854≤70Kpa，有ω≤1.8874m/s，但常识告诉我们：不能如此取值，可以判定八排管（即实际上的二排管）的ω≤1.5m/s为合理。]安全起见，设令：ω=1.2m/s⊙要求Vy=2.3~2.5m/s，可初估迎面尺寸（计算表明风速和流速的增加，将带来K值的增加，但K值的增加，却导致迎面的减小，间接使整个换热面积A的减小，我对Vy=2.8m/s进行的计算表明，K值的增加，A值减小，K×A之积增加并不明显。从这点来看牺牲K值换A值较为有利于整体换热效果，特别的要保6~8排的K值，换来的是将在以后用4~6排的增加面积来弥补，是很得不偿失的，况且那时K值还得再按0.8倍计算。但按Vy=2.0m/s计算表明：A值增加，K×A之积也反而减小，K=65.336，考虑其它因数K=54.23，β≈0.8862，γ≈0.17322；ε1≈0.5665534，提出tw1=1.2℃的不合理要求。由多次的计算看出存在一个K×A最佳大值，即以下的分析计算）。控制Vy=2.3m/s左右，有：迎风面积Ay=qvg/Vy=3.889/2.3=1.691m2令：表冷器长L=1500L’=1500+120+120+60=1800表冷器高h=Ay/L=1.691/1.5≈1.127m迎面换热管数n=h/39≈28.9（根）取n=29根同时总供水根数N=29×4=116根有：表冷器高h=1131h’=1131+84=1215迎风面积Ay=L×h=1.6965m2迎面风速Vy=qvg/Ay=3.889/1.6965≈2.29237m/s⊙可提供的冷水流量qmw：经反复多次验算，按△tw=3.5℃左右较为合理。冷冻水量qmw=Q/C×△tw=274.14/4.1868×3.5=18.71kg/s=18.71L/s(67.356CMH)根据所提供的110CMH的水量分配到前表冷器可在75CMH左右（由于水泵的选大，实际流量已在120CMH以上，分配到前表冷器可达80CMH）。通水截面Aw=n×Ad=116×1.54×10-4=1.7864×10-2m2ω=qmw/Aw≈1.047m/s提高到ω=1.2m/s有qmw=21.4368L/s（77.17248CMH）则：△tw≈3.0544℃≈3.1℃④表冷器结构尺寸(GLⅡ型)查《实用制冷与空调工程手册》page584~586《空气冷却器性能参数》表:肋管D18×2+φ38钢绕片片距3.2mm单位长度管传热面积：Fd=0.64㎡/m考虑局部存有片距为3.2～3.4㎜，统一按Fd=0.61㎡/m计。换热面积A：A=n×8×L×Fd=29×8×1.5×0.61=212.28㎡⑤析湿系数：ξ=(105.26－46.50)/[1.01(35－17)]=3.231⑥传热系数：K8=[1/(21.1Vy0.845ξ1.15)+(1/216.6W80.8)]-1≈99.077W/㎡℃K8计=K8×η=99.077×0.83≈82.234W/㎡℃η=0.83—修正系数(考虑排数、污垢、表面积灰、计算误差等安全因素)⑦计算热交换效率系数ε1:计算传热单元数：β=KA/ξqmgCp=82.234×212.28/3.231×4.667×1.01×103≈1.14621计算水当量比：γ=ξqmgCp/qmwC=3.231×4.667×1.01/21×4.1868≈0.17322ε1=[1－e-(1－γ)β]/[1－γe-(1－γ)β]≈0.612354/0.93285≈0.656432⑧校核计算冷冻水初始温度tw1：⊙tw1=tg1-(tg1-tg2)/αε1=35-(35-17)/0.95×0.656432≈6.136℃（根据〈简明空调设计手册〉page150介绍：考虑安全系数α=0.94。这是针对冷冻水从头走到底的情况，我们选取的是八排四进四出，冷排管始终保持一个平均低温状态，可以使安全系数α=0.95~1，取α=0.95）tw1=6.136℃＞6℃满足可提供6℃的冷冻水要求。取tw1=6.0℃⊙我们的结构更多的可能是α=1：tw1=tg1-(tg1-tg2)/αε1=35-(35-17)/1×0.656432≈7.58℃⊙tw2=tw1+△tw=6+3.1=9.1℃⑨校核计算传热量⊙对数平均温差△tm△tm=[(35-9.1)-(17-6)]/ln[(35-9.1)/(17-6)]=14.9/ln25.9/11≈17.4℃⊙Q=KA△tm=82.234×212.28×17.4≈303736(w)≈303.73(Kw)⊙安全系数（303.73-274.14）/274.14≈10.8%分析：由于我们在参数的取值设定上已是最不利的情况，而计算又充分考虑了余量，且使用的计算公式本身就是根据实验得出的经验公式，在此基础上还有余量是安全合理的。⑩风阻校核计算：六排：△Ps=32.05Vy1.695=32.05×2.292371.695≈130.77Pa八排：△Ps=130.77×8/6≈174.36≈175Pa⑾水阻校核计算：六排：△Pw=64.68ω1.854KPa这里八排管（即实际上的二排管）估取△Pw=40Kpa，满足要求。（二）后表冷器a.已知：⑪风量：14000CMH空气质量流量qmg=(14000×1.2)/3600≈4.667kg/s空气体积流量qvg=14000/3600≈3.889m3/s⑫空气进、出口温度：干球：39.8/14.5℃湿球：19.4/10.1℃⑬空气进、出口焓值：55.62/29.79KJ/㎏⑭进水温度：6℃，流量：110CMH(前、后冷却器)⑮阻力：水阻＜70KPa，风阻700Pa(前、后冷却器)b.计算：①接触系数ε2：ε2=1-（tg2-ts2）/（tg1-ts1）=1-(14.5-10.1)/(39.8-19.4)≈0.7843②查《部分空气冷却器的接触系数ε2》表：当Vy=3m/s时：GLⅡ六排的ε2-6＞0.78922、GLⅡ四排的ε2-4＜0.78922通过我以前多次的计算比较，选取12排才能较好的满足K×A的要求，为不使水阻过限，分三组每组走四排（两个来回）。③选型分析：⊙冷负荷Q=qmg×(h1-h2)4.667×(55.62-29.79)≈120.55Kw(112735Kcal/h)⊙控制Vy=3m/s，可初估迎面尺寸：Ay=qvg/Vy=3.889/3≈1.2963≈1.3m2令：L=1500（统一外型宽度）L’=1500+120+120+60=1800h=Ay/L=1.3/1.5≈0.867mn=h/39≈22.23根取n=22根、N=22×3=66根有：h=858h’=858+84=942Ay=L×h=1.5×0.858=1.287m2Vy=qvg/Ay=3.889/1.287≈3.0217m/s⊙管内水流速ω根据在前表冷器的分析，设令：ω≤1.1m/s⊙可提供的冷水流量qmw：经反复多次验算，按△tw=3.5℃估：qmw=Q/C×△tw=120.55/4.1868×3.5≈8.23kg/s=8.23L/s(29.615CMH)根据所提供的110CMH的水量分配到后表冷器可在35CMH左右（由于水泵的选大，实际流量已在120CMH以上，分配到前表冷器可达40CMH）。Aw=n×Ad=66×1.54×10-4=1.0164×10-2m2ω=qmw/Aw≈0.88m/s（小于设定的ω≤1.1m/s）qmw=11.11L/s（40CMH）可提高到ω=1.0932m/s则：△tw≈2.592℃≈2.6℃④表冷器结构尺寸(GLⅡ型)查《实用制冷与空调工程手册》page584~586《空气冷却器性能参数》表:肋管D18×2+φ38钢绕片片距3.2mm单位长度管传热面积：Fd=0.64㎡/m考虑局部存有片距为3.2～3.4㎜，统一按Fd=0.61㎡/m计。换热面积：A=n×12×L×Fd=22×12×1.5×0.61=241.56㎡⑤析湿系数：ξ=1（因为没有除湿）⑥传热系数：K12=[1/(21.1Vy0.845ξ1.15)+(1/216.6W80.8)]-1≈43.64W/㎡℃K12计=K12×η=43.64×0.71≈30.983≈31W/㎡℃η=0.71—修正系数(考虑排数、污垢、表面积灰、计算误差等安全因素)⑦计算热交换效率系数ε1:⊙计算传热单元数：β=KA/ξqmgCp=31×241.56/1×4.667×1.01×103≈1.58865⊙计算水当量比：γ=ξqmgCp/qmwC=1×4.667×1.01/11.11×4.1868≈0.101336⊙ε1=[1－e-(1－γ)β]/[1－γe-(1－γ)β]≈0.79142/0.9788632≈0.80851⑧校核计算冷冻水初始温度tw1：⊙tw1=tg1-(tg1-tg2)/αε1=39.8-(39.8-14.5)/0.94×0.80851≈6.51℃tw1=6.51℃＞6℃满足可提供6℃的冷冻水要求。取tw1=6.0℃⊙tw2=tw1+△tw=6+2.6=8.6℃⑨校核计算传热量⊙对数平均温差△tm△tm=[(39.8-8.6)-(14.5-6)]/ln[(39.8-8.6)/(14.5-6)]=22.7/ln31.2/8.5≈17.457℃⊙Q=KA△tm=31×241.56×17.457≈130722(w)≈130.72(Kw)⊙安全系数（130.72-120.55）/120.55≈8.44%分析：由于我们在参数的取值设定上已是最不利的情况，而计算又充分考虑了余量，且使用的计算公式本身就是根据实验得出的经验公式，在此基础上还有余量是安全合理的。⑩风阻校核计算：6排：△Pg=19.99Vy1.862=19.99×3.02171.862≈156.69Pa12排：△Ps=156.69×12/6≈313.38≈315Pa⑾水阻校核计算：6排：△Pw=64.68ω1.854KPa这里12排管（即实际上的4排管）估取△Pw=60Kpa，满足要求。