空冷式冷凝器的核定计算



成品空冷式冷凝器的核定计算

输入冷凝器的结构参数和物理参数:

H=

0.1428

m

b=

0.1855026

m

N=

6

排

S1=

23.8

mm

δf=

0.2

mm

ι=

0.35

m

=

0.0238

m

=

0.0002

m

ωy=

6.8982464

m/s

S2=

20.611405

mm

Sf=

2.2

mm

do=

9.52

mm

=

0.0206114

m

=

0.0022

m

=

0.00952

m

δG=

0.3

mm

dī=

8.92

mm

αm=

28.965484

mm

0.0003

m

=

0.00892

m

=

0.0289655

m

dь=

9.92

mm

铝翅片导热率λL=

203

W/(m·K)

=

0.00992

m

紫铜管导热率λT=

393

W/(m·K)

管叉排C=

1.063

管壁与翅片间接触热阻rb=

0.004

m²·K/W

管顺排C=

1.145

空气侧尘垢层热阻ro=

0.0001

m²·K/W

π＝

3.1415926

空气流通方向上的管排数 n=

9

排

输入工况数据:

制冷剂=

R22

冷凝温度tk=

50

℃

蒸发温度to=

5

℃

制冷量Qo=

2500

W

进空气干球温度ta1=

35

℃

出空气干球温度ta2=

43

℃

选取迎风面风速ωy=

2.5

m/s

当地大气压Pв=

98.07

ＫPα

进出空气平均温度tм=

39

℃

定压比热容Cpα=

1013

J/(kg·K)

空气运动黏度να=

17.5*(10^-6)

m²/s

=

1.013

KJ/(kg·K)

＝

0.0000175

（计算时使用）

空气热导率λα=

0.02643

W/(m·K)

tm=39℃

时ρα=

1.1095

kg/m³

冷凝热负荷系数（查图）Co=

1.24

查表选择相应参数:

表1

几种氟利昂的物性集合系数 B (注，此系数非线性）

tk/℃

20

30

40

50

60

R12

1447.9

1392.3

1344.1

1275

1197

R134ɑ

1671.5

1593.8

1516.3

1424.9

1326.2

R22

1658.4

1557

1447.1

1325.4

-

tk确定值下制冷剂的物性集合系数B=

物性集合系数B=

1325.4

b/de=

53.058032

Ref＝（ωmɑx*de）/νa=

2599.44

表2

系数b/de；ψ；指数ｎ三者的关系表

b/de

8

12

16

20

24

28

32

36

40

ψ

0.358

0.296

0.244

0.201

0.166

0.137

0.114

0.095

0.08

ｎ

0.503

0.529

0.556

0.582

0.608

0.635

0.661

0.688

0.714

表3

雷诺数Ref；系数С；指数m三者关系表

Ref

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

С

1.24

1.216

1.192

1.168

1.144

1.12

1.096

1.072

1.048

1.024

1

0.976

m

-0.24

-0.232

-0.224

-0.216

-0.208

-0.2

-0.192

-0.184

-0.176

-0.168

-0.16

-0.152

查上表得:

ψ=

0.08

n=

0.65

C=

0.976

m=

-0.152

一;对数平均温差

θm=

(ta2-ta1)/ln((tk-ta1)/(tk-ta2))

=

10.496758

℃

二;冷凝热负荷

Qk=

3100

Ｗ

三;冷凝器所需空气体积流量 m³/s

qv=

Qκ/(ρα*CPα(tα2-tα1))

=

0.3447744

m³/s

=

1241.1877

m³/h

四;当管族排列采用正三角形叉排时冷凝器的结构尺寸计算:

1,每米管长翅片侧面面积m²/m：

αƒ=

２*（S1*S2-（ｄb）²π/4）/Sf

=

0.3756938

m²/m

2,每米管长翅片间管面面积m²/m：

αb＝

π*dь*（Ｓf－δf）/Ｓf

＝

0.0283315

m²/m

3,每米管长翅片侧总面积  m²/m:

αof=αf+αь

=

0.4040253

m²/m

4,每米管内壁面积 m²/m

α¡=

πdī

=

0.028023

m²/m

5,计算迎风面面积 m²

Ay=

H*ι

=

0.04998

m²

6,核算迎风面实际需要的风速 ωу

ωу=

qv/Aу

=

6.8982464

m/s

7,冷凝器的实际传热面积 Aof

Aof=

αof*ι*N*n

=

7.6360781

m²

五;传热计算:

2,微元最窄截面的当量直径　（mm）

de=

（２*（Ｓ１﹣dь）*（Ｓf﹣δf））/（（Ｓ１﹣dь)+(Ｓf﹣δf))

＝

3.4962217

mm

＝

0.0034962

m

３，计算最窄截面风速　（m/ｓ）

ωmɑx＝

（(Ｓ1*Ｓf)/（（Ｓ1﹣dь）*（Ｓf﹣δf）））*ωy

＝

13.011246

m/s

４，计算空气侧表面传热系数aof

aof'=

С*ψ(λα/de)*(Ref^n)*((b/de)^m)

注:此为整套平片顺排管族的计算值

=

53.523894

W/(m²·K)

整套波纹片叉排管族的冷凝器空气侧表面传热系数:

aof=

aof'*1.2*1.1

=

70.65154

W/(m²·K)

5,计算氟利昂在管内凝结的表面传热系数aki

aki=

0.555*B*(di^-0.25)*((tk-twi)^-0.25)

求解上式时先做如下计算从而求得twi值

①;计算翅片当量高度:

h´=do/2(S1/do-1)(1+0.35Ln(C*S1/do))

=

0.0095825

m

需要注意;上式中系数C在正方形顺排时 C=1.145 在等边三角形叉排时C=1.063

②;计算翅片参数 M

M=

((2*aof)/(λL*δf))^(1/2)

=

58.994673

(m^-1)

③;计算翅片效率 ηf

ηf=

(th(Mｈ＇))/(Mｈ＇)

0.9055309

④;计算翅片管的表面效率 ηo

ηo=

(αf*ηf+αь)/(αf+αь)

=

0.9121553

⑤;计算管内壁温度 twi

忽略有关污垢热阻及接触热阻的影响,则 twi=two=tw 即

aki*αi(tk-tw)=aof*ηo*αof(tw-tm)

2388*0.0283*(50-tw)^0.75=62.06*0.887*0.4878*(tw-39)

(50-tw)^0.75=0.397*(tw-39)

解得tw=twi=

46.05

℃

则R22在管内的凝结表面传热系数为:

aki=

0.555*B*(di^-0.25)*((tk-twi)^-0.25)

=

1697.8506

W/(m²·K)

6,计算冷凝器的总传热系数 Ko

Ko=

1/((1/aki)*(αof/αi)+(δG/λT)*(αof/αm)+ro+rb+1/(aof*ηo))

=

35.5626

W/(m²·K)

六;风机选择计算:

2850.4892

1,动压

ΔP′=

(ρα*ωy²)/2

=

26.398224

Pα

2,静压

ΔP″=

0.108*(b/de)*(ρɑ*ωmax)^1.7

=

536.0847

Pα

ΔΡ3,全压

ΔΡ=

ΔP′+ΔP″

=

562.48292

Pα

3,电机功率

传动效率ηm=

1

全压效率ηfɑn=

0.6

P=

((qv*(ΔP′+ΔP″))/(ηfɑn*ηm))

=

323.21614

W