冷凝器设计(百叶窗).
冷凝器设计
冷凝器设计1. 引言冷凝器是一种热传导设备，用于将气体或蒸气冷凝成液体。
它在许多领域中都有广泛的应用，如空调、冷藏设备、化工工艺等。
本文将从冷凝器的原理、设计方法和优化方案等方面进行介绍。
2. 冷凝器原理冷凝器的工作原理可以简单概括为将高温气体或蒸汽通过冷凝的方法将其冷却成液体。
冷凝器的主要功能是通过将热量传递给冷却介质，降低气体或蒸汽的温度，从而使其凝结为液体。
冷凝器的热传导过程主要包括对流传热和辐射传热。
对流传热是指通过冷却介质将热量从气体或蒸汽传递到冷凝器的壁面，而辐射传热是指通过辐射方式将热量传递。
3. 冷凝器设计方法3.1 冷凝器的类型常见的冷凝器类型主要包括管壳式冷凝器、管外冷凝器和冷凝器簇。
•管壳式冷凝器是将冷却介质和气体或蒸汽分开的一种结构，主要由壳体、管束和冷却介质组成。
•管外冷凝器是将冷却介质直接接触到气体或蒸汽的一种结构。
•冷凝器簇是多个冷凝器并联或串联连接在一起的一种结构。
3.2 冷凝器的设计参数冷凝器的设计参数包括冷凝器的换热面积、冷却介质的流速、冷凝温度差等。
根据不同的工况和要求，可以选择不同的设计参数。
3.3 冷凝器的换热计算换热计算是冷凝器设计的重要环节，主要包括冷却介质的传热系数和冷凝传热的计算。
•冷却介质的传热系数可以通过实验或流体力学计算得到。
•冷凝传热的计算可以通过传热方程和换热器表面积来进行。
4. 冷凝器优化方案在冷凝器设计过程中，为了提高冷凝效果和减小体积，可以采取一些优化措施。
4.1 改变冷凝器的结构通过改变冷凝器的结构，可以提高其换热效率。
例如采用多管道、螺旋管和多级蒸发器等结构。
4.2 优化冷却介质流动通过优化冷却介质的流动，如增加冷却介质的流速和改变流动方式，可以提高冷凝器的传热效果。
4.3 使用先进的材料选择合适的材料可以提高冷凝器的耐腐蚀性和传热性能。
5. 总结本文介绍了冷凝器的原理、设计方法和优化方案。
冷凝器设计涉及到多个方面的知识，需要综合考虑工况和要求，并根据实际情况进行优化。
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
冷凝器的设计步骤_解释说明
冷凝器的设计步骤解释说明1. 引言1.1 概述冷凝器是一种重要的热交换设备，广泛应用于各个工业领域。
它的主要作用是将具有高温高压态的气体或蒸汽通过传热过程转化为液体。
冷凝器的设计步骤是确保其能够有效地将热量散发出去，并满足特定工作条件下的要求。
本文将详细介绍冷凝器的设计步骤和相关原理。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行阐述。
首先是引言部分，对冷凝器及其设计步骤进行概述并阐明文章结构。
接下来，在第二部分中，我们将详细讨论冷凝器的设计步骤，包括了解工作原理、确定设计要求以及选择合适的冷却介质和传热方式。
在第三和第四部分中，我们将介绍正文内容，并提供相关要点进行说明。
最后，在结论部分对设计步骤进行总结，并展望未来可能的改进和建议。
1.3 目的本文旨在为读者提供关于冷凝器设计步骤方面的全面指南。
通过深入了解冷凝器的工作原理、设计要求及选择合适的冷却介质和传热方式，读者能够更好地理解和应用这些步骤于实际工程中。
同时，本文还将为读者展示如何进行改进和提供宝贵的建议，以促进冷凝器设计的发展与创新。
2. 冷凝器的设计步骤2.1 了解工作原理在进行冷凝器的设计之前，我们首先需要充分了解冷凝器的工作原理。
冷凝器是一种用于将气体或蒸汽转化为液体的热交换设备。
通过冷却和压缩气体或蒸汽，使其内部分子能量降低，从而实现相变为液体，并释放出大量热量。
2.2 确定设计要求确定设计要求是冷凝器设计过程中非常关键的一步。
在这一阶段，我们需要考虑以下因素：- 待处理气体的性质和特点：包括气体流量、温度、压力等参数。
- 冷凝器的使用环境：包括环境温度、环境压力等因素。
- 冷凝液排放方式：确定液态产物的排放方式，例如采用重力排放还是泵送排放等。
- 性能要求：根据应用需求确定效率、能耗等性能指标。
2.3 选择合适的冷却介质和传热方式在设计冷凝器时，我们需要选择合适的冷却介质和传热方式以达到预期效果。
常见的冷却介质包括空气、水和制冷剂等，而传热方式则有对流传热、辐射传热和传导传热等。
空调系统中冷凝器的设计
氟利昂壳管冷凝器 3-5 6-7
氟利昂套管冷凝器 5-8 6-8
污垢的影响
污垢的影响
污垢的抑止
套管冷凝器
套管冷凝器
套管冷凝器
传热效果好，结构紧凑。
α≤1100w/m2 换热能力≤180kw
壳-盘管式
管内水，管外制冷剂。 换热能力≤50kw
空冷式冷凝器
强迫对流
自然对流
tw1 tw2
qo K 0m koo
o 冷凝温度与管外壁面温度之差
m 管内外介质的对数平均温差
传热系数
Ko
( Aof ) 1
Ai wi
( Aof Ai
1
Ri
)
(
Aof Am
q /m
)( 1 )
f
ko
K — 基于外表面面积Aof的总传热系数
am
(di 2
ห้องสมุดไป่ตู้db )
冷凝器的设计计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的设计计算
冷凝器的设计计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
管排修正系数计算
管排修正系数计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
Aof 外表面积与内表面积之比 Ai Ri 水侧污垢热阻
管壁厚度
f 管材导热系数
Am 金属管壁平均传热系数
ko 肋管表面的总换热系数
传热方程
形式变换为
q
m 0
1
wi
冷凝器设计说明
冷凝器设计说明一、引言冷凝器是一种热交换设备，主要用于将气体或蒸汽冷凝成液体。
在各行各业的生产过程中，冷凝器起到了至关重要的作用。
本文将详细介绍冷凝器的设计原理和注意事项。
二、冷凝器的设计原理冷凝器的设计原理是基于热传导和传热的原理。
当高温气体或蒸汽进入冷凝器时，通过与冷却介质接触，热量会从气体或蒸汽传递到冷却介质中。
在这个过程中，气体或蒸汽会冷却下来，并逐渐凝结成液体。
三、冷凝器的设计要点1. 温度差：冷凝器的设计要考虑冷却介质与气体或蒸汽之间的温度差。
温度差越大，传热效果越好，但也会增加冷凝器的尺寸和成本。
2. 冷却面积：冷凝器的冷却面积需要足够大，以确保热量能够充分传递给冷却介质。
通常采用多管或片状结构来增加冷却面积。
3. 冷却介质：冷凝器的冷却介质可以是水、空气或其他液体。
选择合适的冷却介质需要考虑工艺要求、环境条件和能源消耗等因素。
4. 流速和压降：冷凝器的设计要合理控制流速和压降，以确保冷却介质能够充分流过冷凝器，并保持稳定的工作状态。
5. 材质选择：冷凝器的材质应具有良好的导热性和耐腐蚀性，以确保冷却介质和气体或蒸汽之间的有效传热。
四、冷凝器的类型1. 管壳式冷凝器：管壳式冷凝器由管束和外壳组成，冷却介质流过管束，气体或蒸汽流过管内。
这种冷凝器结构简单，传热效果好，广泛应用于化工、制药等行业。
2. 管板式冷凝器：管板式冷凝器由多个平行管板组成，冷却介质通过管板流过，气体或蒸汽流过管内。
这种冷凝器结构紧凑，适用于占地面积有限的场所。
3. 直接冷凝器：直接冷凝器是将冷凝介质直接喷洒在气体或蒸汽上，通过冷凝介质的蒸发吸收热量，实现冷凝。
这种冷凝器结构简单，传热效果好，适用于高温气体或蒸汽的冷凝。
4. 间接冷凝器：间接冷凝器是通过换热器将冷却介质与气体或蒸汽隔离，使其通过换热器壁传热。
这种冷凝器结构复杂，但可以避免冷却介质与气体或蒸汽直接接触，适用于对冷却介质有特殊要求的场合。
五、冷凝器的设计注意事项1. 设计合理的冷凝温度和冷却介质流量，以满足工艺要求。
窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化
窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化摘要：本文简单介绍了窗机用的冷凝器，对窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化进行了尝试。
关键词：窗机平行流冷凝器优化平行冷凝器是一种新型的换热器，具有高效、紧凑的特点，它最初是在汽车空调系统中应用的，近几年来被进一步推广应用到家用空调领域。
百叶窗翅片结构的换热性能比较高，平行流冷凝器空气侧一般都采用这种模式，制冷剂侧所采用的是小水力、直径多孔、扁管结构，其截面可以是圆形，这种结构能够强化空气侧和制冷剂侧传热，使平行流冷凝器具有换热系数高、结构紧凑并且质量轻、制冷剂充灌量不多的优点，已经成为了目前最有前途的换热器。
1 窗机用凝器的简单介绍用空气冷却式冷凝器由于具有方便的特点，在小型氟利昂制冷装置中的应用很普遍。
强制通风式和自然对流式是冷凝器的两种基本形式。
强制通风的空气冷却式一般用于缺水或者无法提供水的场合，因为它的冷却介质是空气，尤其是在小型的制冷装置中，由于其制冷剂是氟利昂，更适合于强制通风的空气冷却式冷凝器的应用。
翅片式管簇式、强制通风的空气冷却式冷凝器一般用于窗式空调器中。
冷凝器是一种换热设备，它把由压缩机排出的高温高压过热制冷剂蒸气，以传热管壁和（或）翅片没媒介，传输热量给冷凝器外的空气，使过热气态制冷剂冷凝成高温高压的液体。
在冷凝器中，制冷器要经过三个阶段的相态变化，即过热、两相和过冷。
在过热阶段和过冷阶段，制冷剂是单相的状态，其交换形式是显热交换，而在两相阶段，制冷器的交换方式则变成了潜热交换。
冷凝阶段是制冷器释放热量的主要阶段。
下面对平行流冷凝器空气侧的数值进行模拟分析，优化原有的平行流冷凝器，用特定公式计算，对窗式空调器的平行流冷凝器结构进行优化。
2 换热器的计算方法设计计算和校核计算是换热器热计算的两种基本类型。
设计计算的目的是确定所需的换热面积，它的计算方法是把给定的介质种类、流量和进出口温度结合合适的换热器型式和布置方案，计算出总的传热系数。
校核计算则是针对确定的对象（已知换热器），核算其两侧的流体温度是否达到了预期值。
冷凝器的设计
冷凝器的设计
篇一
换热器是制冷空调系统中最重要的部件之一,其性能的好坏直接影响着整个系统的性能。
因此,换热器的研究一直是制冷空调领域中一个非常活跃的研究方向。
本文以冷凝器为例，对强制对流空气冷却式空调换热器的设计进行了初步探讨。
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。
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。
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。
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根据流体流过百叶窗翅片管簇时的换热公式，有：
雷诺数:Ref=1088.7
主要结果
设计计算及说明
主要结果
j5=-0.6027+0.02593*( )0.52 =-0.62100548
j6=-0.4776+0.4077 =-0.222147774
j7=-0.58655 =-0.153995496
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
t1
v1
h1
kPa
℃
m³/kg
kJ/kg
580.4
12
0.08114
590.088
P0= qm*w0=0.01757*51.641=0.907 kW
Pi= = =1.209 kW
4）状态点2的焓值：
H2=h1+ =590.088+ =658.943 kJ/kg
5）冷凝器热负荷Qk的计算：
Qk=qm*( h2-h3)= 0.01757*(658.943-333.94)=5.7103kW
课程设计书
设计题目：冷凝器设计
学生姓名：孙
学号：
专业班级：热动
完成日期：2015年10月18日
指导教师：
能源与动力工程学院
2015年10月
设计计算及说明
主要结果
一、设计题目
设计条件：冷凝温度tk=50℃，过冷度5℃，室外侧进风温度ta1=35℃，室内侧进风干球温度27℃，湿球温度为19.5℃，蒸发温度7℃，过热度5℃，压缩机指示效率ηi=0.75。
q0=h1-h3=590.088-333.94=256.148 kJ/kg
qv= = =3156.865 kJ/m³
w0=h2s-h1=641.729-590.088=51.641 kJ/kg
2）制冷剂质量流量qm的计算：
qm= = =0.01757 kg/s
3）压缩机理论功率P0及压缩机指示功率Pi的计算：
t1=t0+5=7+5=12
2s
p2
t2s
h2s
kPa
℃
kJ/kg
1711.4Leabharlann 58.909641.729
由表查得
3
p3
t3
h3
kPa
℃
kJ/kg
1711.4
50
333.94
4
p4
t4
h4
kPa
℃
kJ/kg
1711.4
45
319.273
t4=t3-5=50-5=45
设计计算及说明
主要结果
1）单位制冷量q0、单位容积制冷量qv及单位理论功w0的计算：
2）肋片效率及空气侧换热系数
根据肋片参数，冷凝器的空气最窄流通面积与迎风面积之比σ为：
σ= =0.630147436
取迎面风速wf=1.6 m/s，则最小流通面风速：
wmax= =2.539088329m/s
当量直径：
deq= =0.00422549 m
单元空气流道长径比：
=8.608012187
空气雷诺数：
主要结果
设计计算及说明
主要结果
图1-3程序代码截图
得内表面传热系数：
αi=2263.494109 W/(㎡·K)
4．计算所需传热面积
管外肋片面积ff为：
ff= =0.26237617㎡/m
db=d0+2*δf=0.00721㎡/m
肋间管外单位表面积fb为：
fb=π*db*(1- )=0.021736117㎡/m
管外总单位表面积ft为：
ft= fb+ ff=0.284112287㎡/m
管内单位表面积fi为：
fi=π*di=0.02060883㎡/m
（其中导热系数：λf=203W/(m·K)）
肋片效率：
ηf= =0.749179051
冷凝器外表面效率：
当量表面传热系数:
αj= 79.214 W/(㎡·K)
主要结果
设计计算及说明
主要结果
ηs= =0.768368202
当量表面传热系数：
αj=ηs*α0=79.21395303 W/(㎡·K)
3．管内R290冷凝时表面传热系数计算
系统制冷量：Q0=4500W
制冷剂类型：R290
换热器类型：冷凝器
二、设计目标
由于系统制冷量比较小，因此所设计系统的冷凝器形式选为：空气强制流动的空冷冷凝器。
三、冷凝负荷计算
根据设计题目条件，用REFUTILR制作的该工况下R290的压-焓循环图，如图1-1所示。由R290压-焓循环图可得各点对应的状态参数，各点状态参数如下表1-1所示。
首先假设管壁温度tw，则平均温度：tm= 根据R290管内冷凝换热有关计算公式：
αi=0.683
（其中: ,Bm的取值由插值法取得）
再由热平衡可得管壁温度平衡方程：
将以上公式用MATLAB编程计算（具体过程见图1-2及图1-3）得tw=47.01℃时，等式成立，证明合适。
图1-2运行结果截图
管壁温度tw=47.01℃
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。
j=1.1373 =0.028068405
平直翅片管外表面传热系数为：
103.0937418W/(㎡·K)
对于叉排管有：
ρ，=1.27* * =3.094829807
肋片的当量高度：
h，= *(ρ,-1)*(1+0.35*lnρ,)=0.010537917m
肋片的特性参数：
m= =98.35319686m-1
肋化系数β为：
β= =13.78594912
2．空气侧传热系数计算
1）空气进出冷凝器温差及风量
假设出风温度：ta2=42℃
温差：Δta=ta2-ta1=7℃
平均温度：tam= =38.5℃
肋化系数:β=13.786
主要结果
设计计算及说明
主要结果
风量：qva= =0.715783642m³/s
(平均温度下空气物性参数为:密度:ρm=1.134 kg/㎡；比定压热容: cpa=1.005 kJ/(kg·K）；运动粘度：υm=16.816*10-6㎡/s；普朗特数：Prf=0.6993，热导率:λm=0.027465W/(m·K）。)