套管冷凝器设计计算方法
冷凝器热量及面积计算公式
冷凝器热量及面积计算公式冷凝器是一种将气体或蒸汽通过冷却转化为液体的设备。
在工业领域中，冷凝器通常用于冷却和凝结过程中的热量交换。
冷凝器的热量和面积计算公式是根据热传导和传热理论得到的，并且可以根据具体的设计参数进行调整。
以下是冷凝器热量和面积计算的一般公式及步骤。
1.冷凝器热量计算：冷凝器的热量计算需要考虑到两部分：冷凝器进口的热量和冷凝器出口的热量。
冷凝器进口热量计算公式：Q_in = m * c * (T_in - T_sat)其中，Q_in 是冷凝器进口的热量（单位为瓦特），m 是冷凝器进口的质量流量（单位为千克/秒），c 是流体的比热容（单位为焦耳/千克·摄氏度），T_in 是冷凝器进口的温度（单位为摄氏度），T_sat 是冷凝温度（单位为摄氏度）。
冷凝器出口热量计算公式：Q_out = m * c * (T_out - T_sat)其中，Q_out 是冷凝器出口的热量（单位为瓦特），T_out 是冷凝器出口的温度（单位为摄氏度）。
冷凝器的总热量可以通过将进口热量与出口热量相加得到：Q_total = Q_in + Q_out2.冷凝器面积计算：冷凝器的面积计算需要考虑到热传导和传热系数。
冷凝器面积计算公式：A = Q_total / (U * ΔT_lm)其中，A 是冷凝器的表面积（单位为平方米），U 是总传热系数（单位为瓦特/平方米·摄氏度），ΔT_lm 是温差的对数平均值（单位为摄氏度）。
总传热系数（U）可以通过考虑壳程和管程中传热系数（h_shell,h_tube）和管壁的热传导系数（k_tube）得到：1/U = 1/h_shell + Δx/k_tube + 1/h_tube其中，Δx是管壁的厚度（单位为米）。
温差的对数平均值（ΔT_lm）可以通过进口温度和出口温度计算得到：ΔT_lm = (ΔT_1 - ΔT_2) / ln(ΔT_1 / ΔT_2)其中，ΔT_1是冷凝器的进口温度和冷凝器温度的差值（单位为摄氏度），ΔT_2是冷凝器的出口温度和冷凝器温度的差值（单位为摄氏度）。
壳管式冷凝器的设计计算
壳管式冷凝器的设计计算1.冷凝器热负荷：它是指需要冷凝的蒸汽或气体的热量。
冷凝器的设计应根据所需冷凝负荷来确定。
冷凝器的冷凝负荷可以通过以下公式计算：Q=m×(Hv-Hl)其中，Q为冷凝负荷（kW），m为蒸汽或气体的质量流量（kg/h），Hv为蒸汽或气体的饱和蒸发焓（kJ/kg），Hl为液体的饱和液体焓（kJ/kg）。
2.壳程和管程的流体流量：壳管式冷凝器中的流体可以从两个方向流动，一种是从壳程（外壳）流动，另一种是从管程（管束）流动。
其中，壳程的流量可以通过以下公式计算：Gs = Q / (Cph × ΔT_sh)其中，Gs为壳程流体的质量流量（kg/h），Q为冷凝负荷（kW），Cph为壳程流体的定压热容（kJ/(kg·K)），ΔT_sh为壳程流体的进出口温度差（℃）。
管程的流量可以通过以下公式计算：Gt = Q / (Cpt × ΔT_st)其中，Gt为管程流体的质量流量（kg/h），Cpt为管程流体的定压热容（kJ/(kg·K)），ΔT_st为管程流体的进出口温度差（℃）。
3.壳管式冷凝器的传热系数：壳管式冷凝器的传热系数是指单位面积上传递的热量能力。
传热系数的计算可以采用经验公式或理论公式进行估算。
4.壳管式冷凝器的壳程和管程内壁面积：冷凝器的壳程和管程内壁面积是在传热过程中应考虑的重要参数。
壳程内壁面积和管束内壁面积的计算可以通过以下公式进行估算：As=Gs/(Gs×Us)At=Gt/(Gt×Ut)其中，As为壳程内壁面积（m²），Gs为壳程流体的质量流量（kg/h），Us为壳程侧的传热系数（W/(m²·K)）；At为管程内壁面积（m²），Gt为管程流体的质量流量（kg/h），Ut为管程侧的传热系数（W/(m²·K)）。
5.冷凝器的材料选择：冷凝器在工作过程中需要承受较高的压力和温度，因此材料的选择至关重要。
壳管冷凝器设计计算公式
壳管冷凝器设计计算公式壳管冷凝器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药等工业领域。
它通过将高温高压的气体冷却成液体，实现能量的转换和回收。
在设计壳管冷凝器时，需要考虑多种因素，包括冷凝器的尺寸、材料、流体性质等。
而其中最关键的一步就是进行设计计算，以确定冷凝器的具体参数。
下面将介绍壳管冷凝器设计计算的一般公式和步骤。
1. 冷凝器的热负荷计算。
冷凝器的热负荷是指冷凝器需要处理的热量，通常以单位时间内传热量的形式表示。
冷凝器的热负荷计算公式为：Q = m (h1 h2)。
其中，Q为冷凝器的热负荷，单位为瓦特（W）；m为冷凝介质的质量流量，单位为千克/秒；h1和h2分别为冷凝介质进口和出口的焓值，单位为焦耳/千克（J/kg）。
2. 冷凝器的传热面积计算。
传热面积是冷凝器设计中的一个重要参数，它直接影响到冷凝器的传热效果。
传热面积的计算公式为：A = Q / (U ΔTlm)。
其中，A为传热面积，单位为平方米（m2）；Q为冷凝器的热负荷；U为传热系数，单位为瓦特/平方米·摄氏度（W/m2·℃）；ΔTlm为对数平均温差，单位为摄氏度（℃）。
3. 冷凝器的管束数计算。
管束数是指冷凝器中管子的数量，它直接关系到冷凝介质在冷凝器中的流动情况。
管束数的计算公式为：N = (m G) / (π d2 ρ)。
其中，N为管束数；m为冷凝介质的质量流量；G为冷凝介质的流速，单位为千克/（秒·平方米）；d为管子的直径，单位为米（m）；ρ为冷凝介质的密度，单位为千克/立方米（kg/m3）。
4. 冷凝器的压降计算。
在设计冷凝器时，需要考虑冷凝介质在冷凝器中的压降情况，以确保冷凝介质能够顺利地流动。
冷凝器的压降计算公式为：ΔP = f (L / d) (G2 / 2) ρ。
其中，ΔP为冷凝器的压降，单位为帕斯卡（Pa）；f为摩擦因子；L为管子的长度，单位为米（m）；d为管子的直径；G为冷凝介质的流速；ρ为冷凝介质的密度。
冷凝器计算书
= 12.47m / s
-7-
Reo
=
deuo ρ气 µ气
=
0.02×12.47 × 4.76 0.00008
= 14839.3
fo = 5 ×14839.3−0.288 = 0.175
NTC = 1.1NT 0.5 = 1.1× 2220.5 = 16.39
N B = 14
∆po
= 0.5×0.175×16.39×(14+1)×
= 861.2Pa
对 φ25× 2.5m m 的管子有 Ft = 1.5, 且N p = 2, Ns = 1
∑ ∆pi = (∆p1 + ) ∆p2 Ft N p N s = (1421 + 861.2)×1.5 × 2 ×1 = 6846.6Pa <30KPa
管程压降在允许范围之内。 （2）计算壳程压降
ns
=
π 4
V di 2u
=
13.2 / 994 0.785 × 0.022 ×1.0
=
42.3
≈
43 (根）
按单程管计算，所需的传热管长度为
L= Ap =
38.2
≈ 12m
πd ons 3.14 × 0.025 × 43
按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，现
取传热管长 l=3m，则该换热器的管程数为
随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热 器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了 系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求：
（1） 合理地实现所规定的工艺条件； （2） 结构安全可靠； （3） 便于制造、安装、操作和维修； （4） 经济上合理。 换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝 汽 器 和航 天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于 化工、石油、动力和原子能等
制冷技术：冷凝器的选择计算
冷凝器的选择计算冷凝器的选择计算就是要选择适用的冷凝器的型式、确定传热面积、计算冷却介质（水或空气）的流量、以及冷却提质通过冷凝器时的流动阻力。
一、冷凝器形式的选择冷凝器的选择要考虑水源条件、气象条件和制冷剂的种类。
水源丰富的地区应首先考虑选用水冷式。
对于水冷式冷凝器来说，水量充裕而水质稍差的，应优先选择立式壳管式；而水温较低、水质较好的，优先选用卧式壳管式，小型装置则可选用套管式冷凝器。
缺水地区选用风冷式或蒸发式。
相对湿度较大的地区不要使用蒸发式，氨制冷装置则切不可采用风冷式冷凝器。
二、冷凝器传热面积的计算冷凝器的是根据传热面积选择的，冷凝器的传热面积l F 为：l F ＝Fkk q Q tK Q =∆∙ (m 2) （5－1） 式中，k Q ——冷凝器的热负荷，（W ）；K ——冷凝器传热系数，（⋅2/m W ℃）； t ∆——冷凝器平均温差，（℃）。
下面分别讨论k Q 、K 、t ∆和F q 等参数的确定方法。
1、冷凝器的热负荷Q k根据制冷循环的热力计算式可知，冷凝器的热负荷等于制冷量与压缩功之和。
即：6.3/0h G P Q Q s k ∆⋅=+= (W ) （5-2）式中， 0Q ——制冷量，（W ）；s P ——压缩机的指示功率，（W ）；G ——氨循环量(对于双级压缩机为高压级氨循环量)，(h kg /)； h ∆——氨进出冷凝器的焓差，(kJ/kg)。
冷凝负荷也可采用下面简便方法计算确定： （1）单级压缩机l k Q Q ζ⋅=0 (W ) (5-3) 式中， k Q ——冷凝器热负荷，(W )；0Q ——单级压缩机制冷量，(W )； l ζ——单级压缩机冷凝负荷系数，查图5-5。
按绝热过程计算的氨单级压缩机在不同工况下的冷凝负荷系数见图5-5。
（2）双级压缩机6.3/l hd k q V Q ⋅= (W ) (5—4)式中， hd V ——低压级压缩机理论排气，(h m /3)；l q ——低压级压缩机单位理论排气量的冷凝器负荷 (3/m kJ )，查图5-6。
冷凝器计算程序1
冷凝器计算程序1冷凝器计算程序1冷凝器是一种重要的热交换设备，广泛应用于各种工业生产过程中的蒸汽压缩循环系统中。
冷凝器的主要功能是将蒸汽或气体的热量转移到冷却介质中，将其冷凝成液体。
在设计冷凝器时，需要进行一系列的计算和选择，包括冷凝器的换热面积、冷却介质的流量以及冷却介质的温度。
冷凝器的换热面积是根据工艺需求来确定的，通常可以通过以下的计算方法来确定：1.计算冷凝器的传热负荷，传热负荷可以通过以下公式计算：Q=m*(h1-h2)其中，Q为传热负荷，m为蒸汽或气体的质量流量，h1为入口蒸汽或气体的焓值，h2为出口液体的焓值。
2.根据传热负荷和传热系数来计算换热面积，换热面积可以通过以下公式计算：A=Q/(U*ΔΤm)其中，A为换热面积，U为总传热系数，ΔΤm为对数平均温差。
冷凝器的冷却介质的流量可以通过以下的计算方法来确定：1.根据换热面积和传热系数来计算冷却介质的流量，冷却介质的流量可以通过以下公式计算：m_c=Q/(c*ΔT_c)其中，m_c为冷却介质的质量流量，c为冷却介质的定压比热容，ΔT_c为冷却介质的进出口温差。
2.根据冷却介质的流速来计算冷却介质的流量，冷却介质的流量可以通过以下公式计算：m_c=ρ_c*A_c*V_c其中，ρ_c为冷却介质的密度，A_c为冷凝器的截面积，V_c为冷却介质的流速。
冷凝器的冷却介质的温度可以通过以下的计算方法来确定：1.根据冷却介质的进口温度和换热面积来计算冷却介质的出口温度，冷却介质的出口温度可以通过以下公式计算：T_c2=T_c1+Q/(m_c*c_c)其中，T_c1为冷却介质的进口温度，T_c2为冷却介质的出口温度，c_c为冷却介质的定压比热容。
2.根据冷却介质的流速、换热系数和对数平均温差来计算冷却介质的温度，冷却介质的温度可以通过以下公式计算：T_c2=T_c1+(Q/(m_c*c_c)-U*A/m_c)*(1/U*A)其中，T_c1为冷却介质的进口温度，T_c2为冷却介质的出口温度，U 为总传热系数，A为换热面积，m_c为冷却介质的质量流量，c_c为冷却介质的定压比热容。
冷凝器计算
冷凝器的功能是把由压缩机排出的高温高压制冷剂气体冷凝成液体，把制冷剂在蒸发器中吸收的热量（即制冷量）与压缩机耗功率相当的热量之和排入周围环境中。
因此，冷凝器是制冷装置的放热设备，其传热能力将直接影响到整台制冷设备的性能和运行的经济性。
冷凝器按其冷却介质可分为水冷式、空冷式和水/空气混合式。
由于空冷式冷凝器使用方便，尤其适合于缺水地区，在小型制冷装置（特别是家用空调）中得到广泛应用。
空冷式冷凝器可分为强制对流式和自然对流式两种。
自然对流式冷凝器传热效果差，只用在电冰箱或微型制冷机中。
下面仅讨论强制对流式冷凝器。
二、强制对流空气冷却式冷凝器的结构及特点强制对流空气冷却式冷凝器都采用铜管穿整体铝片的结构（因此又称管翅式冷凝器）。
其结构组成主要为——U形弯传热管、翅片、小弯头、分叉管、进（出）口管以及端板等（如图1），其加工工艺流程如图2。
一、空气流量环境温度Tair=35，35℃进出口温差ΔT=10℃，空气进口温度Ti=35℃，空气出口温度T0=45℃，冷凝器中的平均温度Tm=40℃；空气的密度ρm=1.092Kg/m3；空气的定压比热Cp=1.01E+03J/（KgK）；冷凝器的热负荷Qk=77000W；空气的体积流量Vair=6.96E+00m3/S二、结构初步规划选定迎面风速Wf=2.5m/s沿气流方向的排数nl=3冷凝器采用正三角*排翅片厚度δf=0.190.19mm 翅片节距Sf=1.8；1.8mm翅片管的纵向距离S1=25mm；翅片管的横向距离S2=21.65mm；翅片管的基管直径Db=9.9mm；单位管长翅片面积Ff=0.515902389m2；单位管长翅片间基管面积Fb=0.0278047m2；单位管长翅片管的总面积F0=0.543707089m2；翅片管的中性面的直径Dm=9.1mm；单位管长内螺纹管的中性面表面积Fm=0.028574m2；翅片管的的内径Di=8.68mm；内螺纹管的内表面积Fi=0.0272552m2；翅化系数β=F0/Fi19.94874699 ；最小截面与迎面截面面积之比0.540244444；最小截面的风速Wmax=4.627534861m/s；冷凝器的当量直径Deq=2.909754638mm由冷凝器的平均温度Tm，查空气的物性参数动力粘度νf=1.75E-05m2/s导热系数λf=0.0264W/（Mk）密度ρf=1.0955m3/K g故雷偌数Ref=7.69E+02长径比L/Deq=22.32146971 对于平套片管空气的换热系数A=0.518-0.02315*L/Deq+0.000425*（L/Deq）^2-3E-6*(L/Deq)^3 A=0.179648497C=A*（1.36-0.24*Ref/1000）2.09E-01n=0.45+0.0066*L/Deq0.5973217m=-0.28+0.08*Ref/1000-2.18E-01 对于*排换热系数比顺排高10%则α0=1.1*0.02643*C*Refn/Deq*（L/Deq）^m5.62E+01W/(M2k) 对于*排管簇L=S125mmB=S221.65mmρ=B/Db2.186868687ρ'=1.27*ρ*(L/B-0.)^0.52.56768664h'=Db*(ρ'-1)*(1+0.35*lnρ')/20 .010321268m=(2α0/(λf*δf))^0.553.99064795故翅片的效率ηf=th（mh’）/mh0.907911856表面效率ηs=1-Ff/F0（1-ηf）0.912621162 计算管内的换热系数αi假设壁温Tw=50.5℃液膜平均温度Tm=52.25温度rs1/4Bm4020.19271.655019.81166.84Tm19.7252865.75775 管内换热系数αi=0.683*rs1/4*Bm/di1/4*(Tk-Tw)-1/4 忽略铜管管壁和接触热阻,由管内外热平衡:αi*3.14*di*(Tk-Tw)=ηs*α0*f0*(Tw-Tm)0.683*rs1/4*Bm/di1/4*(Tk-Tw)-1/4*3.14*di*(Tk-Tw)=ηs*α0*f0*(Tw-Tm)Tw'=4.97E+01℃Δ=|Tw'-Tw|/Tw8.19E-01取壁温Tw=5.05E+01℃则αi=2.12E+03W/(M2k)5计算传热系数及传热面积取污垢系数ri=0,r0-0.0086(M2k)/W 计算传热系数K0=1/((1/αi+ri)*f0/fi+δ/λ*f0/fm+1/(ηs*α0))3.46E+01传热温差Θm=(ta2-ta1)/ln((tk-ta1)/(tk-ta2))13.38303969℃所需传热面积F=Qk/（K0*Θm）1.66E+02m2翅片管的总长L=F/f03.06E+02m 确定冷凝器的结构尺寸,选取垂直方向的排数,沿气流方向的排数NL N=40则宽A=L/(N*NL*2)1.27E+00m取A=1.4m则传热面积A'=12.2103296m2则实际风速Wf=2.49E+00m/s 计算空气侧阻力气流流过横向整套片的阻力损失由于*排比顺排阻力要大20%Δpa=(1+0.2)*9.81*A*(L/Deq)*(ρ*νmax)1.746.89073292Pa风机的全压P=50.31417042Pa选两台CFE710-6T_-C10-S 风量大概15000*2重新计算压力13150m3/h迎面风速Wf=2.609127m/s迎面风速Wmax=4.82953m/sΔpa=(1+0.2)*9.81*A*(L/Deq)*(ρ*νmax)1.77.06E+01Pa蒸发器的校核计算热负荷Q0=54000W制冷剂流量g=354g/s内表面的热流量qi=4422.485041W/m2取质量流速g=150kg/(m2s)总流通面积A=0.00236m2每根管的有效流通面积Ai=5.91438E-05m2蒸发器的分路数Z=39.90275631取Z'=40每一分路R22流量Gd=0.00885kg/s查的B值B=1.38则αi=B*Gd^0.2*qi^0.6/di^0.61424.149983 2、确定空气在蒸发器的状态变化由进口的空气参数t1=7℃，ts1=6℃，查焓湿图得I1=20.56KJ/kgd1=5.368g/kg干空气的密度ρρ=1.2Kg/m3空气的定压比热容Cp=1.005KJ/（kg℃）水蒸气的定压比热容Cp=4.19KJ/（kg℃）出口的干球温度t2由能量守衡Q0=Cp*ρ*V*（t2-t1）t2=0.870949℃假设出口的干球温度为t2‘=2℃由能量守衡Q0=ρ*V*（I1-I2）I2=14.4003KJ/KgI=Cpg*t+（2500+Cpq*t）*dd=0.00494Kgts2=2.81℃Tw=1.75℃,Iw=12.47KJ/Kg,dw=4.274g/kgTw=1.75℃Iw=12.47KJ/kgdw=4.274g/kg干在蒸发器中空气的平均焓值Im=Iw+（I1-I2）/Ln（（I1-Iw）/（I2-Iw））Im=16.76861KJ/kg由Tm可得Tm=4.6℃dm=4.833g/kg求析湿系ξ=1+2.46*（dm-dw）/（tm-tw）ξ=1.482505空气的气体常数Ra=287.4T！=280K进口状态的比容ν1=Ra*T1*（1+0.0016d1）/Pbν1=0.801058m3/kg故空气的体积流量空气侧的换热系数空气的迎面风速Wf=Wf=2.609127m/s则空气侧的换热系数α0=57.8W/(M2k)凝露工况下的翅片效率m=（2*α0*ξ/（λf*δf））^0.5m=47.78611则ηf=ηf=0.926096故凝露工况下的换热系数αj=αj=79.67994W/(M2k)设翅片侧热阻以及翅片与管壁热阻之和4.80E-03m2k/WK0=1/（f0/fi/αi+r+1/αj）3.19E+01传热温差Θm=（t1-t2）/ln（（t1-t0）/（t2-t0））6.80519则传热量Q=K0*Θm*F3.61E+04哪有这么麻烦，最简单12平米/hp设计冷凝器，风量10度温差，蒸发器肯定够。
冷凝器计算
冷凝器计算冷凝器(t k=40,t o=2）换热计算1.设计参数： Q k =SRF-120 压缩机W制冷剂： R22冷却介质： H2O冷凝温度：t k =40℃进水温度：t1 =30℃出水温度：t2 =35℃水侧污垢系数：γo =0.000086m2K/W 2.换热管参数：2.1换热管管内参数：内径： di =0.01348m 2.2换热管管外参数：坯管外径：do = d m =0.01588m 换热管光管段长度：l z = 2×0.050.1m 翅片外径： D w =0.01588m 翅片根径： D g =0.01418m 翅片高： h =0.00085m 翅片间隙： S =0.0004m 翅片距：P =0.00085m 翅片间当量直径：de = 4sh/(2h+s) =0.0006476m 传热面积系数：ηc =0.8单位管长外表面积：F ol = ηc[π(D w2-D g2)/2+πD g·S]/P =0.09232㎡/m 2.3拟取冷凝器参数：冷凝管根数： n n =113根过冷管根数： n g =0根管程数： Z =2程有效管长： l =2m 垂线上的平均管子数：N cg =9根似取冷凝面积（内表面）F in = n n×π×d i×l =9.57079923.水在定性温度下的物性值：定性温度： t m = (t1+t2)/2 =32.5定压比热：C p =4179J/kg·K 密度：ρw =994.9kg/m3动力粘度：μ =7.62E-04Pa·S 普兰德准数： P rw = 5.15导热系数：λ =0.6248w/mK 4.制冷剂在定性温度下的物性值：定性温度：t mf = t k =40℃导热系数：λ f =0.0772W/mK 运动粘度：υf = 1.94E-07㎡/s 表面张力：σf = 5.80E-04㎏/m 密度：ρ f =1133㎏/m3冷凝潜热： h fg =166220J/㎏普兰德准数： Pr f = 3.745.管内水侧给热系数：5.1冷却水流量：V = Q k/[C pρw(t2-t1)] =0m3/s0m3/h 5.2管内水速：ω= 4·Z·V/[(n n+n g)πd i2] =0m/s 5.3雷诺数：Re w = d iωρw/μ =05.4水侧给热系数：αi =0.023(λ/di)Re w0.8P rw0.4) =0w/㎡K6.管外制冷剂的给热系数：6.1毛细作用系数：βc =1－4{σf／[ρ f ·(D g+h)de]}0.5／π=0.70800876.2单位面积热负荷：q = Q k/(n n·π·d o·l·ηc) =06.3雷诺数：Ref = 4qd m P/[ρfυ f · h fg(2h+S)] =06.4伽利略准数：G a = gF ol3/υf2 = 2.051E+116.5表面张力作用系数：βσ= σf（1/0.0001+2/S)/(h·ρf) =9.03379896.6管外给热系数：6.6.1各种系数：①Co = 0.193βc0.5Re f-0.32Pr f0.31βσ0.15G a0.1(0.013/S)2000S =#DIV/0!②不凝气体影响系数；设不凝气体含量为： A =0.012η1 = EXP(-15.6×A) =0.8292779③制冷剂含油影响系数：设含油量为：B =0.01η2 = [EXP(-8.5×B)]0.8 =0.9342605④管束效应系数：η3 = N cg-0.25 =0.57735036.6.2管外给热系数：αo = η1η2η3C o(λf3·g/υf2)1/3 =#DIV/0!W/㎡K7.总传热系数：（按内表面计算）K i = A[1/αi+d i/(d mαo)+γo]-1 =#DIV/0!8.对数平均温差：Δt m = (t2-t1)/ln[(t k-t1)/(t k-t2)] =7.21347529.传热面积（内表面）：F i' = Q k/(Δt m K i) =#DIV/0!取5%的面积裕量,则 F i =1.05F i' =#DIV/0!10.校核：F in/F i =#DIV/0!∵ 1≤F in/F i≤1.05 ∴计算合格。
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套管冷凝器的设计方法
以R22水冷柜式空调机组L130S/B为例，机组名义制冷量130Kw，套管冷凝器采用低翅片外螺纹铜管，管外径φ19.05mm，无缝钢管外径ф28mm，冷凝器三侧进水，水量qv=24.4m³/h，单根外螺纹传热管总长4.386m，无缝钢管长度4.226m，冷凝温度tk=45℃，进水温度t w1=30℃，进出水温差5℃，试设计该套管冷凝器的传热用面积
假设冷却水在此无缝钢管内的流速w f=2.0m/s，冷却水平均温度t f，冷却水温升t w2-t w1=1.15Q0/q v*ρ
=1.15x130x3600/24.4x1000x4.186
=5.26℃
冷却水平均温度t f=1/2（tw1+tw2）=32.6℃
查水在32.6℃下的物性参数：
νf=0.732x10-6m2/s，Per=4.87，ρf=994kg/m3
λf=623x10-3W/（mK），c p=41868J/（kgK）
μw=6.83x10-6Pas
冷却水在管内的雷诺系数，外螺纹铜管内径Di=0.0155m
Re f=w f*Di/νf=2.0*0.0155/0.732*10-6
=42349
计算冷凝管内水侧表面传热系数σ1
σ1=C1λf/Di* Ref0.8* Per1/3(uf/uw) 0.14
=0.068*0.623*42349*4.871/3(7.27/6.83)0.14/0.0155
=22473(W/m²K)
管内阻力计算，冷凝器中单程阻力为：
ΔP1=ζL/Di*ρω²/2
=0.0421x4.386/0.0155x994x2.02/2
=23.68kPa
R22冷凝侧的表面传热系数σ2的计算查传热管在冷凝时的单位管长表面传热系数σ2＇=1700W/m2K和每米管长外表面积Ac=0.0597m2/m，得出以管子外径为基础的表面传热系数为σ2：
σ2=σ2＇/Ac=1700/0.0597=28476W/m².K
传热管以外表面面积为基础的传热系数K为：
1/K=β/αi+βri+1/σ2
1/K=1.229/22473+2.67x1x10-4+1/28476
=2857W/m2K
其中β=D0/D i=19.05/15.5=1.229
冷凝器传热温差的计算：
ΔTk=（tc-tj）/Ln[（tk-tj）/（tk-tc）]
=（35-30）/Ln[（45-30）/（45-35）]
=12.5℃
所需ф=19.05mm的内螺纹铜管支数N为：
N=QoΔTk*K*F
=1.15*130000/3.14*0.01905*4.386*12.5*2857
=15.94（根）
因受压缩机台数的影响，铜管支数取15支，每系统5支ф19.05mm的内螺纹铜管
校核管内流速μf
μf=4qv/3600nπDi²
=4*24.4/3600*15*0.0155²
=2.39m/s
单根管长热流量q c
q c=1.15Q/NL
=1.15*130/15*4.386
=2.27Kw/m
冷却水通过套管冷凝器的总阻力Δp
Δp=ZΔp1+Δp2= ZΔp1+2.27ρfωf²/2
=3*23.68+2.27*2.39²*0.994/2
=77.48kPa。