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壳管式冷凝器的设计计算
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冷凝器
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| 已知条件 | |||||
| 冷凝负荷 | 46000 | w | R22 | ||
| (1)管型选择 | |||||
| 内径 | 0.0104 | m | 低翅片管，查表 | ||
| 最大外径 | 0.0151 | m | |||
| 加套片后外径 | 0.0124 | m | |||
| 翅片厚 | 0.0004 | m | |||
| 翅片间距 | 0.0012 | m | |||
| 增强系数 | 1.384 | ||||
| 肋顶面积 | 0.015812683 | m^2/m | |||
| 肋侧面积 | 0.097193023 | m^2/m | |||
| 肋间面积 | 0.025970499 | m^2/m | |||
| 内表面面积 | 0.032672564 | m^2/m | |||
| 总外表面面积 | 0.138976205 | m^2/m | |||
| 平均直径处的面积 | 0.035814156 | m^2/m | |||
| (2)估算传热管总长 | |||||
| 假定热流密度 | 6000 | W/m^2 | |||
| 应布置的传热面积 | 7.666666667 | m^2 | |||
| 应布置的有效总管长 | 55.16531888 | m | |||
| （3）确定每流程管数，有效单管长，流程数 | |||||
| 冷却水进口温度 | 30 | ℃ | |||
| 冷却水出口温度 | 35 | ℃ | |||
| 冷却水平均温度 | 32.5 | ℃ | 查水的物性表 | ||
| 水的密度 | 994.93 | kg/m^3 | |||
| 比定压热容 | 4179 | J/(kg*K) | |||
| 所需水量 | 0.002212702 | m^3/s | |||
| 取冷却水流速 | 2.5 | m/s | |||
| 每流程管数 | 10.41900775 | ||||
| 每流程管数取整 | 10 | ||||
| 组合计算 | |||||
| 流程数 | 2 | 4 | 6 | 8 | 选取6流程方案 |
| 总根数 | 20 | 40 | 60 | 80 | |
| 有效单管长（m) | 2.758265944 | 1.379132972 | 0.919421981 | 0.689566486 | |
| 壳体内径(m) | 0.12 | 0.17 | 0.208 | 0.24 | 查表，取标准值 |
| 长径比 | 22.98554953 | 8.112546895 | 4.420297987 | 2.873193692 | |
| (4)传热管的布置排列及主体结构 | |||||
| 实际总根数 | 64 | 使传热管排列有序及左右对称 | |||
| 实际每流程平均管数 | 10.66666667 | ||||
| 实际平均水速 | 2.441954943 | m/s | |||
| 实际布置管外冷凝传热面积 | 8.177777778 | m/s | |||
| 管板相临管孔中心距 | 21.5 | mm | 传热管正三角形排列，管数最多的一排不在中心线上 | ||
| 最小壳体内径 | 219 | mm | 传热管与壳体距离不小于5mm | ||
| 实际壳体规格 | φ245x7 | mm | 无缝钢管规格 | ||
| （5)传热计算及所需传热面积确定 | |||||
| 水侧表面传热系数计算 | |||||
| 运动粘度 | 7.685E-07 | m^2/s | 水的物性表 | ||
| 物性集合系数 | 2147 | ||||
| 普朗特数 | 5.14 | ||||
| 热导率 | 0.622 | W/(m*K) | |||
| 雷诺数 | 33046.62512 | >33020,湍流 | |||
| 水侧表面传热系数 | 10918.72229 | W/(m^2*K) | |||
| 氟利昂侧冷凝表面传热系数的计算 | |||||
| 管排修正系数 | 0.705453214 | ||||
| 冷凝温度 | 40 | ℃ | |||
| R22物性集合系数 | 1446.1 | ||||
| 热导率 | 393 | ||||
| 氟利昂侧冷凝表面传热系数/θ0^-0.25 | 3067.504565 | ||||
| 对数平均温差 | 7.213475204 | ℃ | |||
| 水侧污垢系数 | 0.000086 | m^2*K/W | |||
| 热流密度/θ0/θ0^-0.25 | 3067.504565 | 第一式q0 | |||
| 热流密度/(θm-θ0) | 1316.951134 | 第二式q0 | |||
| 选取不同的θ0值试凑计算 | |||||
| θ0 | 2 | 2.2 | 2.25 | 2.53 | |
| 第一式q0 | 5158.907186 | 5541.179622 | 5635.365727 | 6153.548227 | |
| 第二式q0 | 6865.892084 | 6602.501857 | 6536.6543 | 6167.907983 | |
| 热流密度 | 6160.728105 | W/m^2 | 取θ0=2.53 | ||
| 实际所需传热面积 | 7.466649918 | m^2 | |||
| 误差 | 9.52% | 富裕量，满足负荷传热要求 | |||
| （6）冷却水侧阻力计算 | |||||
| 阻力系数 | 0.023466845 | ||||
| 冷却水侧阻力 | 70482.88342 | Pa | |||
| (7)连接管管径计算 | |||||
| 冷却水在进出水接管中流速 | 1 | m/s | |||
| 进出水接管管径 | 0.053078241 | m | |||
| 进出水接管实际规格 | φ57x3 | mm | 无缝钢管规格 | ||
| 进气接管管径 | 与所配压缩机排气管管径相同 | ||||
| 出液接管规格 | φ22x1.5 | mm | 标准钢管 | ||
| 参数综述 | |||||
| 低翅片管总数 | 64 | ||||
| 每根传热管有效长度 | 920 | mm | |||
| 管板厚度 | 30 | mm | |||
| 传热管实际下料长度 | 986 | mm | 传热管与管板胀管加工时两端各伸出3mm | ||
| 壳体长度 | 920 | mm | 等于传热管有效单管长 | ||
| 壳体规格 | φ245x7 | mm | 无缝钢管规格 | ||
| 端盖水腔深度 | 50-60 | mm | |||
| 端盖铸造厚度 | 10 | mm | |||
| 冷凝器外形总长度 | 1100-1120 | mm | |||
| 冷却水流动流程数 | 6 | 一到四流程11根管，后两流程10根管 | |||
