冷凝器设计例题_冷凝器设计例题

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例题：冷凝器设计

已知某R-22制冷系统，冷凝器热负荷71.4kW，冷却水进口温度tw1=32℃,传热管采用紫铜肋管，λf=384W/m·K，d0=13.124mm，di=11.11mm，肋片外径df=15.8mm，肋厚δt=0.232mm，δ0=0.368mm，平均肋厚δf=0.30mm，肋节距e=1.025mm，试设计一台卧式壳管式冷凝器。

解：1．肋片管特性参数的计算（以1m长肋管计算）肋管水平部分面积Ap

A[d]1000p0(e0)dfte37.66103肋管垂直部分面积Ah

A20t21/21000h2(dfd0)[h()]e121.5610322肋管总外表面积A0l

A30lApAh159.2210m2

A肋化系数

0lA4.56i

肋片当量高度

He4d2fd20df3.85103m

基管的平均表面积

m2m2 A(d0di)1238.1103m2

2．确定冷凝器出口的冷却水温度tw2 设水的温升Δtw=4℃，则tw2=36℃ 3．确定冷凝温度tk 一般tktw23~5℃，tkt2440℃

3632tm5.84032℃ ln40364．计算传热温差Δtm

5．求冷却水流量Mw

Qk71400Mw4.26kg/s cptw4.186100046．选择以外表面为基准的热流密度q

设定q =4100W/m2 7．概略计算所需的传热面积

Qk2F17.4m q8．初步规划冷凝器结构

取管内水流速u=2.5m/s，则每一流程的管子数Z为

Z

Mw(du)417.59

2i取Z=18，实际流速2.44 m/s 由管子流程数N与管子有效长度l之间的关系

F17.4Nl6.07

m

A0lZ0.1592218管子按正三角形排列，管子间距S为1.25~1.5 d0，取S=20mm，N=2，l=3.04m，管子的总根数36根

N=4，l=1.52m，管子的总根数72根，D=0.25m，l/D=6.08 选取4流程。9．计算水侧放热系数

i0.023diRe0.8fPr0.4fW/(m2·℃)计算时取冷却水的平均温度为定性温度。

3236ts34

℃ 22.50.01111Ref37202 60.746610udiRef0.84534

Pr4.976

Pr0.41.9

262.4810W/mK

262.4810i0.02345341.911142.71.11431040.01111 W/(m2·℃)10．计算管外侧换热系数

单根水平光管：c0cql'1/3

1/30.25水平光管管束：

c0cql'nm

0f1c0 水平低肋管：11.3f0.75AhA0fd0He0.25ApA0f

th(ml)fml

th——双曲正切算符

eethxxxeexx

m2c0ff

dfd0dfl10.805lg2d0C=0.65，’

 1/3g321/3

按照制冷剂冷凝温度tk=40℃确定物性参数： λ=0.079W/(m·K)；ρ=1131.32kg/m3；r=166.88 kJ/kg（r=166880 J/kg）；μ=2.22×10-3N·s/m2。

1/31/3g1/3327660.65

单根水平光管的放热系数

c0cqd0'10.657660.6541000.01311/31321.5 W/(m2·℃)再计算肋管管束外表面的有效放热系数 m2c0ff21321.5151.5-1

m3840.00030.00144 m dfd0dfl10.805lg2d0th(ml)th(0.218)f0.984

ml0.218nm4.03

Ah0.7511.3fA0fd0He0.250.25ApA0f1.569

0.250f1c0nm

W/(m2·℃)

1.5691321.54.031463.411．计算实际的传热系数K 取污垢系数

ri0.910m2C/W

14mC/W2，r00.9104K1F0fF0f1rri0FFmii0f623.4

W/(m2·K)12．实际热流密度

qKtm623.45.83615.72

3615.724100100%13.4%

>5% 3615.72误差较大，重新规划热流密度

6．选择以外表面为基准的热流密度q

设定q =3700W/m2 7．概略计算所需的传热面积

Qk2F19.3m q8．初步规划冷凝器结构

取管内水流速u=2.5m/s，则每一流程的管子数Z为

Z

Mw(du)417.59

2i取Z=18，实际流速2.44 m/s 由管子流程数N与管子有效长度l之间的关系 F19.3Nl6.73

m A0lZ0.1592218管子按正三角形排列，管子间距S为1.25~1.5 d0，取S=20mm，N=2，l=3.36m，管子的总根数36根

N=4，l=1.68m，管子的总根数72根，D=0.25m，l/D=6.78 选取4流程。9．计算水侧放热系数

i0.023diRe0.8fPr0.4fW/(m2·℃)计算时取冷却水的平均温度为定性温度。

3236ts34

℃ 22.50.01111Ref37202 60.746610udiRef0.84534

Pr4.976

Pr0.41.9 62.481022W/mK

62.48104i0.02345341.911142.71.1143100.01111 W/(m2·℃)10．计算管外侧换热系数 单根水平光管的放热系数

c0'cqd01/31/310.657660.6537000.01311367.5 W/(m2·℃)再计算肋管管束外表面的有效放热系数

m2c021367.5154.1 m-1

3840.0003ffdfd0dfl10.805lg2d00.00144 m th(ml)th(0.222)f0.984 ml0.222nm4.03

11.3f0.75AhA0fd0He0.25ApA0f1.569

0.250f1c0nm0.251.5691367.54.031554

W/(m2·℃)11．计算实际的传热系数K K11F0fF0f1rri0FFmii0f639.25

W/(m2·K)12．实际热流密度

qKtm639.255.83707.66

3707.663700100%0.3% 3707.66与初选值基本一致，故计算的K值适用。13．求传热面积

Qk2F19.26m Ktm