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HLR ４5S 为例）

1、已知参数

换热参数:

冷凝负荷:Ｑk =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＝22m ｍ 紫铜光管外径:d ０=9.52ｍm 铜管厚度:δt =0。35ｍm 翅片厚度：δf ＝0。１15m ｍ 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 ｍ２／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。09５5k ｇ/m ３,C Ｐa ＝1.１03k Ｊ/（k ｇ＊℃)

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

ﻩ ﻩ1000

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 －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：

)()(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,ｒｏ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：ｋo ＝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