冷凝器设计计算资料
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）。
冷凝器设计(百叶窗)
Δtm= =11.13570406℃
管外面积：
A0f= =12.05809869㎡
所需的肋片总长度：
内表面传热系数：
αi= 2263.5 W/(㎡·K)
设计迎风风速：w=1.6m/s
实际迎风风速：
w=1.56m/s
主要结果
设计计算及说明
主要结果
L= =42.4413136m
冷凝器每列管数29根，总管数为58根，单管有效长度0.74m，总的有效管长为42.92m，裕度为1.13%。冷凝器高度0.6195m，实际迎风面积A=0.45843㎡，实际迎风风速w= =1.561380454m/s，与风速初取值1.6m/s接近，设计合理。
四、冷凝器设计计算
1．冷凝器的初步规划及有关参数选择
传热管选用Φ7mm×0.22mm的纯铜管。肋片选用百叶窗翅片（铝片），片厚δf=0.105×10-3m。管排方式采用叉排，正三角形排列，管间距s1=0.021m，
冷凝负荷：Qk=5.71kW
主要结果
设计计算及说明
主要结果
排间距s2=0.018187m，肋片节距sf=0.0026m，沿气流方向的管排数N=2，片宽L=0.036373m，百叶窗投影长度Lp=0.002m，百叶窗高度Lh=0.001m。
由设计条件及所查图表可对制冷循环进行热力计算。循环的各个热力状态计算如下：
主要结果
图1-1 R290压-焓循环图
表1-1图中各点对应的状态参数
状态点
参数
单位
数值
注释
0
p0
t0
h0
kPa
℃
kJ/kg
580.4
7
580.80
1
p1
冷凝器蒸发器设计计算
冷凝器蒸发器设计计算冷凝器和蒸发器是热交换装置中的两种重要设备，用于实现热量的传递和相变。
本文将详细介绍冷凝器和蒸发器的设计计算过程，包括设计参数的选择、热量传递计算和流体力学计算。
冷凝器是将气体或蒸汽冷却并转化为液体的装置。
在设计计算过程中，需要确定冷凝器的热负荷、冷凝温度差、冷却介质和冷凝器类型。
1.确定热负荷：热负荷是冷凝器设计的基础参数，可以通过计算得到。
对于气体冷凝器，热负荷可以通过质量流量和入口出口温度计算得到；对于蒸汽冷凝器，热负荷可以通过质量流量、蒸发焓和冷凝焓计算得到。
2.确定冷凝温度差：冷凝温度差是冷凝器设计中的重要参数，可以通过热负荷和冷凝器传热系数计算得到。
一般情况下，冷凝温度差应保持在适当的范围内，以确保冷却介质能够充分发挥作用。
3.确定冷却介质：冷却介质的选择与具体的工艺要求有关，可以是水、空气或其他特定介质。
冷却介质的性质和流量对冷凝器的设计和效果有着直接影响。
4.确定冷凝器类型：冷凝器的类型包括管壳式冷凝器、板式冷凝器和换热管式冷凝器等。
不同类型的冷凝器在设计和计算上存在差异，需要根据具体情况选择合适的冷凝器类型。
蒸发器是将液体转化为气体的装置，主要用于蒸发器或吸热器中。
在设计计算过程中，需要确定蒸发器的热负荷、蒸发温度差、蒸发介质和蒸发器类型。
1.确定热负荷：蒸发器的热负荷可以通过计算得到，其计算方式与冷凝器类似。
对于蒸发器，热负荷可以通过质量流量、入口出口温度和蒸发焓计算得到。
2.确定蒸发温度差：蒸发温度差是蒸发器设计中的重要参数，可以通过热负荷和蒸发器传热系数计算得到。
蒸发温度差的大小影响蒸发速率和蒸发效果，需要根据具体情况进行选择。
3.确定蒸发介质：蒸发介质的选择与具体的工艺要求有关，可以是液体、气体或其他特定介质。
蒸发介质的性质和流量对蒸发器的设计和效果有着直接影响。
4.确定蒸发器类型：蒸发器的类型包括管壳式蒸发器、板式蒸发器和换热管式蒸发器等。
不同类型的蒸发器在设计和计算上存在差异，需要根据具体情况选择合适的蒸发器类型。
冷凝器蒸发器设计计算
冷凝器蒸发器设计计算冷凝器和蒸发器是热交换器中的两个重要部分，用于实现液体的冷凝和蒸发过程。
在冷凝器和蒸发器的设计计算中，需要考虑多个参数，如传热面积、传热系数、温度差、流体流速等。
首先，我们来看冷凝器的设计计算。
冷凝器是将气体或蒸汽冷凝为液体的设备。
在冷凝器的设计计算中，我们需要考虑的主要参数有传热面积和传热系数。
传热面积的大小决定了冷凝器的传热能力。
一般来说，传热面积越大，冷凝能力越强。
传热面积的计算可以通过以下公式进行估算：A=Q/(U×ΔTm)其中，A为传热面积，Q为冷凝能力，U为传热系数，ΔTm为平均温度差。
传热系数是冷凝器设计中另一个重要的参数。
传热系数表示单位面积的传热能力，取决于冷凝器的设计、材料、流体性质等因素。
在设计计算中，可以通过查表获得相应的传热系数。
另外，还需要考虑冷凝器的温差和流体流速。
温差是指工作介质的饱和温度和冷凝温度之间的差值，影响着传热过程中的温度梯度。
流体流速则会影响冷凝器的阻力和压降。
接下来，我们来看蒸发器的设计计算。
蒸发器是将液体蒸发为气体的设备。
在蒸发器的设计计算中，我们也需要考虑传热面积和传热系数。
同样，传热面积的大小决定了蒸发器的传热能力，可以通过上述公式进行估算。
传热系数对于蒸发器的设计同样重要。
传热系数表示单位面积的传热能力，取决于蒸发器的设计、材料、流体性质等因素。
也可以通过查表获得相应的传热系数。
除了传热面积和传热系数，还需要考虑蒸发器的温差和流体流速。
温差是指工作介质的饱和温度和蒸发温度之间的差值，影响着传热过程中的温度梯度。
流体流速同样会影响蒸发器的阻力和压降。
在冷凝器和蒸发器的设计计算中，还需要考虑其他一些因素，如材料的选择、外部环境温度、工作介质的流动性质等。
这些因素都会对设计结果产生一定的影响，需要进行综合考虑。
综上所述，冷凝器和蒸发器的设计计算需要考虑传热面积、传热系数、温度差、流体流速等多个参数。
通过合理的设计计算，可以实现冷凝和蒸发过程的高效运行，提高设备的性能和效率。
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
冷凝器计算书
(1) 设计参数气体进气温度：T h,i =320.5K 气体出口温度：T h,o =283K 冷液进口温度：Tc ,i =278K 出口温度：T c,o =281K 进气流量：Q 1=994.4m 3/h 摩尔流率：F=44.62Kmol/h 质量流率：M=1547.8kg/h操作压力：P=118kPa=885.2mmHg(2) 冷凝量计算°i i i i y p m ==x P°i p ——特定温度下的饱和蒸气压由式10Blog p =A -C +t计算 A B C log 10p p m C 6H 6 6.90565 1211.033220.790 1.658 45.53 0.05086 C 7H 8 6.95464 1344.800219.482 1.094 12.43 0.01388 C 8H 107.009081462.266215.1050.5133.260.00364假设冷凝比f=0.087：ii i i ii i z x =m +(1-m)f z m y =m +(1-m)fF z ix i y i C 6H 6 0.088 0.1298 0.970 0.0493 C 7H 8 0.088 0.0026 0.026 0.0004 C 8H 10 0.088 0.0004 0.004 0.0000 N 20.0880.86710.0000.9503∑xi=1，则假设成立。
f = B/FB =44.62*0.088 =3.90Kmol/h D =44.62*(1-0.088) =40.71Kmol/h混合物平均分子量：M=78*0.970+92*0.026=78.5g/mol混合物密度：883kg/m 3则冷凝液流量：q 1=3.9*78.5/883=0.442m 3/h (3) 热量恒算Q =Fi Hi -Di Hi -Bi Hi ∑∑∑Q = =46994.3kcal/h44.621089.640.7194.93.90406.4×−×−×(4) 冷凝器设计对数平均温度：17Ch,i c,o h,o c,i 1m h,i c,oh,o c,i (T -T )-(T -T )△t =(T -T )In (T -T )=° 0.06912.82c,o c,i h,i c,ih,i h,oc,o c,i T -T P =T -T T -T R =T -T ==查图的F T =0.99= = =17C170.99×°m T 1m △t F ×△t 传热系数K=19 kcal/(m 2·h·ºC) 则换热面积为：2=46994.3=1917 =149.5m mQ A K△t ×换热器选型：A=150.8m 2；Φ19mm公称直径DN mm 公称压力PN Mpa管程数Np管子根数N中心排管 700 0.6 2 574 27 管程流通面积 m2 换热管长度 mm 结构校正因素Ft管内径di (m)管间距Pt （mm ）0.0507 45001.40.01532(5) 冷却水用量水Cp=1.004(cal/g·°C)冷却水用量：p Q q =C t==16000kg/h46994.31.004(281278)×−+(6) 管程压损计算管程流通面积：2=0.0507m 2T1P i N πA 4N d=管内流速：==1547.8=1.52236000.0507 =5.57m/s11i i Q A q 3600A u ρ××××管内流体密度ρ=1.52kg/m3 气体黏度μ=0.018×10-3 Pa/s 雷诺数：3=0.015 5.57 1.52 = 0.01810 =7068i iRe μd uρ−×××摩擦系数(Re>2000)0.250.250.3164λ=Re 0.3164=7068 =0.0345管程压降流体流经直管因摩擦阻力引起的压力降△p L2=λ 1.52 5.57=02 =244.7PaL i 2ii l △p d 24.5 .03450.015ρu ⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎛⎞×⎜⎟⎝⎠流体流经弯管因摩擦阻力引起的压力降△p r2=31.52 5.57 =32 =70.9Pa2ii r △p 2ρu ⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎛⎞×⎜⎟⎝⎠流体流经管箱进出口引起的压力降△p n2=1.5 1.52 5.57 =1.52 =35.5Pan 2i i △p 2ρu ⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎛⎞×⎜⎟⎝⎠管程总压降=(224.770.9) 1.4235.5 =919PaT P S S r n L i △△+△)F N N +△N p =(p p p +××+(7) 设计计算表管程壳程气体水进口温度出口温度进口温度出口温度换热面积A(m2)管程压损Pa壳程压损Pa320.5 283 278 281 150.8 919 -。
冷凝器设计计算范文
冷凝器设计计算范文
冷凝器是一种用于将气体或蒸汽冷凝成液体的设备。
它主要由管束和
外壳组成，通过将高温高压的蒸汽排放到冷凝器中，蒸汽在接触到冷凝器
表面时被冷却，最终转变为液体。
冷凝器的设计计算一般包括以下几个方面：
1.冷凝水的供应和排放：冷凝器需要足够的冷凝水来冷却蒸汽。
设计
计算时需要确定冷凝水的需求量和排放的方式，一般可以通过测量蒸汽入
口和出口的温度和流量来计算。
2.冷却面积的计算：冷凝器的冷却效果取决于冷却面积的大小。
可以
根据蒸汽入口温度、出口温度和流量来计算所需的冷却面积。
一般可以使
用传热方程来计算冷却器所需的面积。
3.管束设计：管束是冷凝器的核心部分，它承担着将蒸汽冷却成液体
的任务。
管束的设计一般包括管束材质的选择、管束的直径和长度等。
管
束的设计需要考虑传热效率、材料的耐腐蚀性等因素。
4.外壳设计：冷凝器的外壳一般是由金属材料制成，它起到保护管束
的作用。
外壳的设计需要考虑材料的强度和耐腐蚀性，以及外壳内部的泄
漏问题。
5.冷凝器的结构设计：冷凝器的结构设计包括冷凝器的布局、进出口
的位置和尺寸、泵和阀门的选择等。
结构设计需要满足冷凝器的工作要求，保证冷凝器的正常运行。
除了上述的设计计算，冷凝器的安装和维护也是关键的环节。
冷凝器通常需要定期清洗和检查，以保证其正常的工作。
此外，冷凝器的设计和使用也需要考虑环保因素，减少对环境的污染。
风冷冷凝器设计计算
数值 7.00
数值 8.00
数值 5.50
数值 6.00
数值 4.80
8.40 9.60 6.60 7.20 5.76
7224 8.708256 9.9056 Nhomakorabea6 6.90
6192 7.50
4954 6.06
7483 48
8515 48
5935 48
6451 48
5212 48
7
7
7
7
7
45
45
45
4 39.2
4 39.2
13.09 10.40 3.22 10.71 3.49
52.29 49.60 42.42 49.91 42.69
29 最大风速
vair Vc L H W dto tt dti pp
r N tf fp Uz Umax
kJ/(kg.K) m3/kg m3/h mm mm mm mm mm mm mm mm
mm mm m/s m/s
30
A
31 外表面放热系数
αa
32 冷凝侧放热系数
αR
33 翅片单侧表面积
f
34 每米管长翅片数
tci tcRH tcO CP
单位 kW kW kcal/h kW kcal/h ℃ ℃ ℃ ℃
kJ/kg
kJ/kg kg/s kg/h ℃ ℃ ℃ kcal/(kg.℃)
14 空气比容
15 冷凝风量 16 冷凝器长度 17 冷凝器高度 18 冷凝器宽度 19 换热铜管外径
20 换热铜管壁厚
21 换热铜管内径 22 管间距 23 排距 24 排数 25 单排管数 26 波纹片厚度 27 片距 28 迎面风速
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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
二、 设计计算（以HLR45S 为例）
1、已知参数
换热参数：
冷凝负荷：Q k =61000W 冷凝温度：t k =50℃ 环境风温度：t a1=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：S 1＝25.4mm 铜管竖直方向间距：S 2＝22mm 紫铜光管外径：d 0＝9.52mm 铜管厚度：δt ＝0.35mm 翅片厚度：δf ＝0.115mm 翅片间距：S f ＝1.8mm 冷凝器尺寸参数
排数：N C ＝3排 每排管数：N B ＝52排
2、计算过程
1）冷凝器的几何参数计算
翅片管外径：f b d d δ20+=＝ 9.75 mm
铜管内径：t i d d δ-=0＝8.82 mm 当量直径：)
()(2))((4411f f b f f b eq
S d S S d S U A
d δδ-+---=
=＝3.04 mm 单位长度翅片面积：32
2110/)4
(2－⨯-
=f b f S d S S f π＝0.537 m 2/m
单位长度翅片间管外表面积：310/)(－⨯-=f f f b b s S d f δπ＝0.0286 m 2/m 单位长度翅片管总面积：b f t f f f +=＝0.56666 m 2/m 翅片管肋化系数：i
t i t d f
f f πβ==＝20.46 2）空气侧换热系数
迎面风速假定：f w ＝2.6 m/s
最窄截面处风速：))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ＝4.5 m/s 冷凝器空气入口温度为：t a1＝35℃ 取出冷凝器时的温度为：t a2＝43℃
确定空气物性的温度为：2/)(21a a m t t t +=＝39℃ 在tm ＝39℃下，空气热物性：
v f =17.5×10－6m 2/s ，λf =0.0264W/mK ，ρf =1.0955kg/m 3，C Pa ＝1.103kJ/(kg*℃) 空气侧的雷诺数：f eq f v d w /Re max = =783.7
由《制冷原理与设备》中公式（7－36），空气侧换热系数
m
eq eq n
f f O d d C ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
γλαRe '=50.3 W/m 2K 其中：
362)(
103)(
000425.0)(
02315.0518.0eq
eq
eq
d d d A γ
γ
γ
-⨯-+-=＝0.1852
⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡
⨯-
=1000Re 24.036.1f A C ＝0.217 eq
d n γ
0066
.045.0+=＝0.5931
1000
Re 08.028.0f m +-=＝-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)
'
o o αα=×1.1×1.2＝66.41 W/m 2K
对于叉排翅片管簇：
f
d s 1
=
ρ＝25.4/9.75=2.6051 3.027.12
1
'-=l l ρ
ρ=2.7681 式中：21,l l 为正六边形对比距离，21l l =
翅片当量高度：)'ln 35.01)(1'(5.0'ρρ+-=f d h ＝0.01169 m
δ
λαa o
m 2=
=75.4 m -1
翅片效率：'
)
'(mh mh tgh f =
η ＝0.802 表面效率：)1(1f t
f s f f ηη--=＝0.812
3）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
⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡-=w k i m s i t t d B Cr α
对R22在管内冷凝C=0.683，25
.0s
m r B ，如下表：
取管内壁温度为：t w =46.5℃， 冷凝温度：t k =50℃
冷媒定性温度：2/)(k w m t t t +=t m =48.25℃ 插值得：25.0s r ＝19.877，m B ＝67.68 因而：
4
/125.0)(1
⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡-=w k i m s i t t d B Cr α＝2998×(t k －t w )
－0.25
如忽略铜管壁热阻和接触热阻，由管内外热平衡关系：
)()(a w t o s w k i i t t f t t d -=-αηπα
2998×(50-t w ) －0.25×3.14d i （50-t w ）=0.812×66.4×0.56666×（t w -35） 解方程可得：t w =46.3℃，与假设的46.5℃接近，可不必重算。
i α＝2161 W/m 2K
（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：
o s o m c t c i t i i r f f f f r k αηλδα1
)1
(1
++++=
其中：r i 为管内污垢热阻，r o 为管外污垢热阻，r c 为接触热阻 取r i =0，r o =0.0001，r c =0 计算得：k o ＝32.65 W/m 2K 平均传热温差为：
2
11
2ln
a k a k a a m t t t t t t ---=
θ＝10.5 ℃
故需要的传热面积为：
m
k
k Q F θ=
＝1178 m 2 所需要翅片管总长
t
t f F
l =
＝314 m 5）确定冷凝器得结构尺寸
冷凝器长：c
B t
N N l A =
＝2.013 m 高：1S N B B =＝1.321m 宽：2S N C C =＝0.066m 风量为：)
(12a a pa a k
a t t C Q V -=
ρ=6.893 m 3/s
迎风面积为：AB F y =＝2.659 m 2 实际迎面风速为：y
a
f F V v =
=2.59 m/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
.1max 1)
)(/(81.9w d L A P eq ρ=∆＝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：f F S A N /=＝2013/1.8=1118 片
铝片重量：3107.2)2/(⨯⨯⨯⨯+=t F l f fb ff G δ＝28.96 kg 铜管重量：32
2
01089.84/)(⨯⨯-=i t t d d l G π＝28.146 kg
3、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
二、计算过程
1、已知参数
换热参数：
冷凝温度：t k=50℃
环境风温度：t a1=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：N C＝3排
每排管数：N B＝52
2、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。