冷凝器设计计算

冷凝器设计计算 Prepared on 22 November 2020

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：S1＝

铜管竖直方向间距：S2＝22mm

紫铜光管外径：d0＝

铜管厚度：δt＝

翅片厚度：δf＝

翅片间距：S f＝

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+=＝ mm 铜管内径：t i d d δ-=0＝ mm 当量直径：)

()(2))((4411f f b f f b eq S d S S d S U A

d δδ-+---=

=

＝ mm 单位长度翅片面积：32

2110/)4

(2－⨯-

=f b f S d S S f π＝ 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＝ m 2/m 单位长度翅片管总面积：b f t f f f +=＝ m 2/m 翅片管肋化系数：i

t i t d f

f f πβ==＝ 2）空气侧换热系数

迎面风速假定：f w ＝ m/s

最窄截面处风速：))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ＝ 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 =×10－6m 2/s ，λf =mK ，ρf =m 3，C Pa ＝(kg*℃) 空气侧的雷诺数：f eq f v d w /Re max = =

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 '= W/m 2K

其中：

362)(

103)(

000425.0)(

02315.0518.0eq

eq

eq

d d d A γ

γ

γ

-⨯-+-=＝

⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡

⨯-

=1000Re 24.036.1f A C ＝ eq

d n γ

0066

.045.0+=＝

1000

Re 08.028.0f m +-=＝

铜管差排的修正系数为，开窗片的修正系数为，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=××＝ W/m 2K

对于叉排翅片管簇：

f

d s 1

=

ρ＝= 3.027.12

1

'-=l l ρ

ρ= 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 ＝ m

δ

λαa o

m 2=

= m -1

翅片效率：'

)

'(mh mh tgh f =

η ＝ 表面效率：)1(1f t

f s f f ηη--=＝

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：

对R22在管内冷凝C=，25

.0s m r B ，如下表：

取管内壁温度为：t w =℃， 冷凝温度：t k =50℃

冷媒定性温度：2/)(k w m t t t +=t m =℃ 插值得：25.0s r ＝，m B ＝ 因而：

4

/125.0)(1

⎥

⎦

⎤⎢⎣⎡-=w k i m s i t t d B Cr α＝2998×(t k －t w ) －

如忽略铜管壁热阻和接触热阻，由管内外热平衡关系：

2998×(50-t w ) －×（50-t w ）=×××（t w -35）

解方程可得：t w =℃，与假设的℃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） 4）传热系数和传热面积

传热系数为：

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 =，r c =0

计算得：k o ＝ W/m 2

K 平均传热温差为：

2

11

2ln

a k a k a a m t t t t t t ---=

θ＝ ℃

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 =

＝ m 高：1S N B B =＝ 宽：2S N C C =＝ 风量为：)

(12a a pa a k

a t t C Q V -=

ρ= m 3/s

迎风面积为：AB F y =＝ m 2 实际迎面风速为：y

a

f F V v =

= 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=∆＝ 其中A ——考虑翅片表面粗糙度的系数，对非亲水膜取A ＝，对亲水膜取A ＝