换热器计算.docx
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换热器计算
一、冷凝器热力、结构计算
1.1冷凝器的传热循环的确定
lg/MPa
p-h1-1系统循环图图
，即吸，过热度根据冷库的实际工作工况：
取蒸发温度C5?
15?
C?
t?
t?
?
r0，则,冷凝器出口温度入温度；过冷度C?
?
t?
t?
t?
5?
C?
35t?
t?
?
10?
Ck5k1K.
C40t?
k?
R22在压缩过程指示功率441页图6-7，查《冷库制冷设计手册》第820.?
i?
?
Kkg?
s?
1.7672kJ/h?
405kJkg/h?
445kJkg/s?
21213kg/418kJ?
hkgv?
0/.06535mkgkJ/h?
25031433?
kg/?
867310mv?
0.kg/243kJ?
h55kgkJ/?
405?
40?
?
?
whh445（3.1）
1t2w40tkg/8?
48.?
wkJ?
i?
82.0i1
kg8kJ/h?
w?
405?
48.8?
453.h?
i12s3的圧焓图得再查R22C80t?
kg/v?
0.02ms2s2Q81k所需制冷剂流量为s3834q?
kg/.?
?
0mo243?
453.8h?
h52sqT?
vs和平均传热温差1.2冷却水流量的确定mq1.2.1冷却水流量确定vs?
?
?
，冷却水进、出口温度平均温度,，C34?
t?
C36t?
?
C?
?
32tm22:
页的水的物性表可得由《传热学》5633?
m/?
994.3kg2?
6?
）kg/（?
Kc?
4174Jsm0.7466?
10/?
p2?
?
）W/（m?
?
62.48?
10K:
则所需水量3Q10?
8133?
ksm?
87910/q?
?
?
4.?
?
?
?
vs'''?
3236?
?
ctt994.3?
4174?
2p2T?
的确定1.2.2平均传热温差m?
?
?
）?
t?
hh）?
tcq?
（q（由热平衡：
，有3svsp3mo22?
?
）?
hq（h41880.3834?
?
453.?
?
smo32?
tt?
=?
35.3C36?
233?
?
qc10879?
174.?
4.994.3?
4vsp?
?
?
?
h?
qh243?
2500.3834?
'5mo4C.1332?
?
t?
t?
32?
24?
3?
cq994.3?
4.174?
4.879?
10vsp2
冷凝器流体温度变化简1-2
各段对数平均温差?
?
?
?
?
?
?
?
't?
?
tt?
t32.?
13?
3540?
3225k41（）段：
?
?
5?
?
.t05C1m13t?
t32.40?
4klnln'3235?
tt?
25tt?
1332..3?
3543（）段：
2C.15?
?
6?
?
t2m13.40?
32t?
t4klnln3?
35.40tt?
3k?
?
?
?
?
?
?
?
''tt?
?
t?
t3.40?
?
803635?
3k2s2?
?
?
t17?
.57C）段：
3（3m36?
80''t?
tln22sln3.40?
35tt?
3k整个过程的平均温差（积分平均温差）hh?
243.8?
45352sC83?
?
t?
?
6.m418.8?
453h?
250?
243418?
250h?
?
hhhh3253s44?
?
?
?
5717..056.155t?
?
t?
t3m1mm2
换热管的选型1.3
号滚轧低翅片管为传热33-471《小型制冷装置设计指导》根据第页表，选用3
:
管,16mm×1.5mm，因其增强系数相比较大，有利换热。
有关结构参数为?
?
mm?
10.4mm12.4d?
15.1mmd?
?
0.4mmdmm1.2?
sbtitf:
单位管长的各换热面积计算如下22?
?
?
mm?
0.0158?
0.0151?
0.0004/0.0012m//翅顶面积a?
mds/?
ftdt222222?
?
mm?
）/（20.0012）m/翅侧面积a?
/（dm?
d）/（2s）?
?
?
（0.01510.0972?
0.0124fftb22?
?
?
m/0.0012m//m?
0.026翅间管面面积a?
d（s?
m）/s?
0.0124?
?
（0.0012?
0.0004）ftbbf22?
?
m.0104m?
/m0.0327a?
md?
/?
0ii22m/m?
0.139m/a单位管长管外总面积a?
a?
a?
?
（0.0158?
0.0972?
0.026）mbdfof
1.4估算传热管总长
2.则应布置传热面积假定按管外面积计算的热流密度m/5000Wq?
vQ860002km?
?
16F?
.205000q0应布置的有效总管长F216.0m?
117?
L?
139a0.oflN
、有效单管长及流程数1.5确定每流程管数Z?
?
?
t,℃,平均温度，由水的物性冷却水进出口温度＝36C34?
t?
C?
32?
t2m2:
表可得26?
3?
?
）?
kJ/（kg4174c?
s?
0.7466?
10m/mkg?
994.3/p2?
?
）?
kW/（m?
?
62.4810所需冷却水体积流量：
3Q1081?
33?
ks?
10/m?
q?
?
4.879?
?
?
?
vs'''?
323?
4174?
36?
994tc?
t.2p2?
3?
?
4.851kg/1087943994?
?
qq.?
.?
s则冷却水质量流量：
vsms根据《热交换器原理及设计》第294页及《小型制冷装置设计指导》第684
有关年运行小时的规定：
初选冷却水流速度页表3-2su?
2.0m/3?
q4104?
4.879?
vs则每个流程管数：
7.Z?
?
?
2822?
0104..14?
20?
0ud3.i3?
q410879?
?
4.4vs根，即实际水流：
取整数Z=29。
s/?
1.98mu?
?
22?
29?
14?
0.0104dZ3.i
·，即：
N与管子的有效长度的乘积为N管程数llF16.20?
?
13N?
l?
.43m?
dZ3.14?
0.012?
290采用管子成正三角形排列的布置方案，由《热交换器原理与设计》表2.3可取管中心距S=22mm。
对于不同的流程数N，就有不同的管长和壳体内径Di
l
lDl/D进行组合,有效单管长壳体内径及长径比总根数对流程数N,NZ,ii计算,组合计算结果如表1-1所示:
表1-1
流程数N
总根数NZ
有效单管长=（m）
NZ/Ll
壳内径D）m（i
长径比D/li
2
58
2.02
0.180
11.22
4
116
1.01
0.248
4.06
其中壳体内径的选择根据《冷库制冷设计手册》第606页对壳体的规格进行选择。
分析上面的组合计算结果,由《热交换器原理及设计》第54页规定，对壳体的长径比一般在4-25之间,故选择4流程作为冷凝器结构设计依据。
5
1.6传热管的布置排列及主体结构页现采用管子成正三角形的布置方案，根据《热交换器原理及设计》第45、分换热管中心距的规定，当换热管外径为16mm时，选管距表2.3mm?
22s?
124。
为使传热管排列有序及左右对称,共布置程板两侧相邻管中心距mm35l?
E根管,采用平行隔板分开四流程。
1.7传热水平管的布置排列及平均管排数nm，则传·Z=116N的情况可知：
N=4，总管子数N根据上面管子安排和流程数。
热管布置在四流程内，用平行隔板分开，每流程的管子数依次为:
25,33,33,251-3所示：
如图
1-3管子的布置排列图
1.8传热计算及所需传热面积确定1.8.1水侧表面传热系数计算:
3-12知从水物性表及《小型制冷装置设计指导》第78页表26?
0?
sm?
0.7466?
10/,水在时运动粘度C?
t34m2186.44t?
?
B1395.6?
23.26物性集合系数mud1.98?
0.01044i1027581?
?
Re?
?
雷诺数即水在管内的流动状态为湍?
6v0.7466?
106
（3-5）:
页式流,则由《小型制冷装置设计指导》第78880.0.982186.44u?
1.2水侧表面传热系数：
）?
K.6W/（m?
aB?
?
9411wi200.2.0104d0.i1.8.2氟利昂冷凝表面传热系数计算个四分之一的扇形内，每个1）的传热管的布置方式，布置在4由上面图（。
由《小型制冷装置设计指导》第行，每行的管子数依次为:
5,5,5,6扇形分4:
（3-4）计算管排修正系数77页式0.8330.8330.8330.8330.8330.8336?
?
5?
2?
n414?
?
n?
?
?
?
n6?
z21?
?
?
0.765nn?
n?
?
?
?
n116z21根据所选管型,低翅片管传热增强系数由《小型制冷装置设计指导》第77页式（3-2）计算，其中环翅当量高度：
2222?
?
?
mm?
3.8615.1）?
12.4mm）?
/（d/?
d）4d?
（4（15.1h?
ttb?
0.25?
/ha）a?
a）（d/1.1（?
a/a?
ofdofbfb增强系数：
0.251.384?
/0.1391.1（0.0158?
0.0972）（12.4/3.86）?
0.026/0.139?
由《小型制冷装置设计指导》第76页表3-11,
t?
40?
C,B?
1447.1R22在冷凝温度k由《小型制冷装置设计指导》第76页式（3-1）计算：
氟利昂侧冷凝表面传热系数：
?
0.25?
0.25?
?
）ttBd.725?
（a?
0wonkobk?
0.25?
0.25）t765?
（?
0.0124t?
0?
1.384?
.14470?
.725?
.1wok25.?
0?
7?
3328.0?
ttt?
?
是管处壁面温度（其中）
wowokoK1.8.3传热系数o传热过程分成两部分：
第一部分是热量经过制冷剂的传热过程，其传热温差?
?
t?
t；第二部分是热量经过管外污垢层、管壁、管内污垢层以及冷为woko?
?
t?
6?
.83?
t?
t?
?
t?
t?
是管外其中却水的传热过程，其传热温差（0iwomm0wo7
）。
污垢外壁面的温度:
C得由《热交换器原理与设计》第292页附表2水侧污垢系数W/?
0.000086（m?
K）ri和式页式（3-6）忽略氟利昂侧油膜热阻，由《小型制冷装置设计指导》第782）
计算热流密度（3-7）（单位为m/Wq第一部分的热流密度750.?
?
7q?
a?
3328.?
00ko1第二部分的热流密度?
?
?
6.836.83?
00?
q?
2139.01.1390.00120aa?
?
?
?
?
1?
?
?
0.000086ofof?
?
?
?
?
?
?
r?
?
i035860.03273930.9411.?
?
?
aaa?
?
iwim?
?
?
?
836.?
1206.16?
0?
?
?
是低翅片管翅管壁厚度,取是紫铜管热导率,（其中）K393W/（m?
?
?
a）
即是低翅片管每米管长翅根管面平均面积,2?
（dd）a?
/mbmi?
计算结,（单位为）选取不同的因为传热是串联，则有。
进行试凑q?
qC?
o21:
所示果如表1-21-2
表
?
c?
/o
q1
q2
2.00
5598.1
5825.4
2.05
5702.8
5765.2
2.10
5806.8
5704.8
?
qq误差只为1.09%，小于3%时,，符合要求。
此时当与C.05?
2021q?
q22?
21m/?
5000m?
5734Wq?
/W,与前，取C95052?
t?
t40?
?
.?
37.00wok22相差12.3%<15%，符合要求。
面假定的m/5000Wq573420传热系数：
）KW/（m?
53?
k839?
?
.0?
t6.83m8
Fl1.8.4传热面积确定与有效管长of:
计算实际所需传热面积Q8100022km?
F?
16.m?
?
14.132?
F0of5734q02较传热计算传热面积大初步结果设计中所需要的冷凝传热面积m216.，可作为冷凝传热面积富裕量。
即初步结构设计所布置的冷凝传热面积能12.7%够满足负荷的供热要求，表明假设是可取的。
F1314.of管子的有效长度m.l?
876?
?
01160.aN13
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