水冷式冷凝器
山东北斗制冷水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。水冷式冷凝器按其结构形式又可分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种，
山东北斗制冷卧式壳管式冷凝器
它与立式冷凝器有相类似的壳体结构，主要区别在于壳体的水平安放和水的多路流动。卧式冷凝器不仅广泛地用于氨制冷系统，也可以用于氟利昂制冷系统，但其结构略有不同。氨卧式冷凝器的冷却管采用光滑无缝钢管，而氟利昂卧式冷凝器的冷却管一般采用低肋铜管。这是由于氟利昂放热系数较低的缘故。值得注意的是，有的氟利昂制冷机组一般不设贮液筒，只采用冷凝器底部少设几排管子，兼作贮液筒用。
管壳式卧式换热器设计说明书 1 设计题目 管壳式卧式换热器设计 2 设计条件 某厂用循环冷却水甲苯从80冷却到50,甲苯年处理能力为44500t/a，压力为6.5MPa，循环冷却水的入口温度为25，出口温度为35，要求冷凝器允许压降不大于500000Pa；试设计一台管壳式卧式换热器完成该生产任务。每年按330天计算，每天24h连续运行。 表1 主要物性参数 流体定性温度 /℃ 密度 kg/m3 粘度 mPa·s 比热容热导率 甲苯 70 866 0.455 1．91 kJ/(kg·K) 0.1273W/(m·K) 循环冷却水 30 994.3 0.742 4.174 kJ/(kg·℃) 0.624W/(m·℃) 3 设计容和要求 (1)标题页 (2) 目录 (3) 确定设计方案 (4) 传热面积计算 (5) 工艺结构尺寸计算 (6) 换热器校核 (7) 换热器主要结构参数和设计结果一览表 (8) 换热器工艺条件图 (9) 自设计使用该换热器的工艺流程图 (10)对本设计的评价 (11)参考文献
4 设计容 4.1 选择换热器的类型 本设计中循环冷却水甲苯选用带有折流挡板的固定管板式换热器，这种换热器适用于下列情况：①温差不大；②温差较大但是壳程压力较小；③壳程不易结构或能化学清洗。本次设计条件满足第②种情况。另外，固定管板式换热器具有单位体积传热面积大，结构紧凑、坚固，传热效果好，而且能用多种材料制造，适用性较强，操作弹性大，结构简单，造价低廉，且适用于高温、高压的大型装置中。 采用折流挡板，可使作为冷却剂的水容易形成湍流，可以提高对流表面传热系数，提高传热效率。 4.2流动方向 本冷却器的管程走循环冷却水，壳程走甲苯。热空气和冷却水逆向流动换热。 4.3 估算传热面积 4.3.1.热流量 甲苯的质量流 W=44500t/a=44500×103 /(330×24)=5618.687 kg/h 热流量为 Q=Wc p (T 1－T 2) =5618.687×1.91×（80－60） =214633.8 kJ/h = 59620.5W 4.3.2.平均传热温差 m t ?= 22112211ln )()(t T t T t T t T -----=38℃
什么是壳管式冷凝器 壳管式冷凝器是山东万合制冷设备系列冷水机常用到的一种换热器，和壳管式蒸发器相似，壳管式冷凝器是由壳体、管板、传热管束、冷却水分配部件(水盖或分水乡)、冷却水及制冷剂的进出管接头等组成的一个封闭的水冷冷凝器。 小型冷凝器的壳体可选用粗的无缝钢管。大型冷凝器的壳体则要用钢板卷焊而成。管板焊接于壳体的两端，构成一个完整的壳体。管板上加工了许多孔(管孔)，传热管束穿入管孔后，两端与管板采用胀接或焊接方式相连，并要具备良好的气密性。 壳管式冷凝器主要应用于水冷冷水机。根据壳体和传热管束的空间方位(竖直或水平)，壳管式冷凝器可分为立式和卧式两种。但无论是哪一种型式，冷却水都是走管程(传热管束内)，制冷剂都是走壳程的(壳体内、传热管束外的空间)，即高温、高压制冷剂蒸气在传热管外表面冷却、凝结并汇聚到壳体的地步。 之所以这样安排流程，是因为冷却水和管束之间的平均传热系数，一般都高于制冷剂蒸气冷凝的平均传热系数，冷凝就需要较大的换热面；此外，为了使高温、高压制冷剂蒸气的压力控制在一定的范围内，也需要较大的空间。
除所处空间方位不同外，立式和卧式壳管冷凝器还有一个重要区别，这就是卧式壳管冷凝器两端有水盖，水盖与壳体(或管板)常以法兰形式相连，因而冷却水处于一个密闭的空间。所以卧式壳管冷凝器又叫封闭式壳管冷凝器。立式壳管冷凝器常坐落于一个集水池上，上下两端无水盖，但上端设有分水箱。冷却水经分水箱内的许多分水器分配后，进入每个传热关内，从管壁上吸热后从下端流出，落于集水池内，因此立式壳管冷凝器又称敞开式壳管冷凝器。 以上是山东万合制冷设备有限公司对壳管式冷凝器的理解及其分类，而根据冷水机款型不同，所选用的冷凝器也不一样，具体可参考阅读《工业冷水机冷凝器的型式选择案例分享》。
常见冷凝器的工作原理及构造 冷凝器是制冷系统中的重要设备之一，它是经冷凝器的放热表面，将制冷剂过热蒸气的热量传递给周围空气或水，自身被冷却为饱和蒸气，并进一步被冷却为髙压液体，在系统中循环使用。下面介绍常见冷凝器的工作原理及构造。 1、卧式壳管式冷凝器。制冷剂蒸气在管子外表面上冷凝，冷却水在泵的作用下在管内流动。制冷剂蒸气从上部进气管进人，凝结成液体后由筒体下部的出液管流人贮液器。冷凝器的筒体两端用端盖封住，端盖内用分水隔板实现冷却水的多管程流动。冷凝器的管束个数为偶数，这样可以使冷却水的进、出门设罝在同一端盖上，且下进上出。 2、立式壳管式冷凝器直立安装，两端没有端盖。制冷剂蒸气从冷凝器外壳中部偏上的进气管进入圆筒内的管外空间，冷凝后的液体沿管外壁从上向下流动，聚集在冷凝器底部，经出液管进人贮液器。冷却水从上部进人冷凝器的换热管内，呈膜状沿管壁流下，排人冷凝器下面的水池，循环使用。 3、套管式冷凝器
套管式冷凝器由两种不同赀径的管子制成，单根或多根小直径管套在大直径管内，然后绕成蛇形或蠔旋形，如围2-98所示。制冷剂的蒸气从上方进人内外管之间的空腔，在内管外表面上冷凝， 液体在外管底部依次下流，从下端流人贮液器中。冷却水从冷凝器的下方进人，依次经过各排内管从上部流出，与制冷剂呈逆流方式。套管式冷凝器的冷却水流程长，制冷剂在被冷却水吸热的同时，还被管外空气冷却，传热效果好。 4、螺旋板式冷凝器。螺旋板式冷凝器由两个螺旋体加上顶盖和接管构成。两个螺旋体形成两个螺旋形通道，两种流体在通道中逆流流动，一种流体由螺旋中心流入，从周边流出，另一种流体由周边流人，从中心流出。螺旋结构使得内部不易淸洗和检修。 5、板式冷凝器板式冷凝器由一系列具有一定波纹形状的金属板片叠装而成。各板片之间形成许多小流通断面的流道，制冷剂和软冷剂通过板片进行换热。 6、螺旋折流板冷凝器。螵旋折流板冷凝器中螺旋主体由螺旋折流板和阻流板顶角搭接组成。螺旋折流板靠定距管固定，冷凝管从螺旋折流板一一穿过，螺旋折流板与管板共同作为冷凝管束的支撑。螺
管壳式冷凝器的设计 学院：工程学院 班级：12建环 姓名：赵婉莹 学号：169440024
目录 一、设计任务书 (3) 二、流程示意图 (3) 三、设计方案的确定及说明 (4) 四、设计计算及说明 (5) 五、设计评论及讨论 (11)
一、设计任务书 （一）设计题目：管壳式冷凝器设计（二）给定条件： 二、流程示意图
流程图说明： 本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。 1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高； 2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。 4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中； 4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器； 5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。 5’1是一个回热循环。 本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。 三、设计方案的确定及说明。 1·流体流入空间的选择 本设计采用河水为冷却剂，河水比较脏和硬度较高，受热后容易结垢。同时，氨走壳程也便于散热，从而减少冷却水的用量。因此，为方便清洗和提高热交换率，冷却水应走管程，氨制冷剂应走壳程。 2·流速的选择 查得列管换热器管内水的流速，管程为0.5～3m/s，壳程0.2～1.5m/s[2]；根据本设计制冷剂和冷却剂的性质，综合考虑冷却效率和操作费用，本方案选择流速为1.5m/s。
%物性参数 % 有机液体取69度 p1=997; cp1=2220; mu1=0.0006; num1=0.16; % 水取30度 p2=995.7; mu2=0.0008; cp2=4174; num2=0.62; %操作参数 % 有机物 qm1=18;%-----------有机物流量-------------- dt1=78; dt2=60; % 水 t1=23; t2=37;%----------自选----------- %系标准选择 dd=0.4;%内径 ntc=15;%中心排管数 dn=2;%管程数 n=164;%管数 dd0=0.002;%管粗 d0=0.019;%管外径 l=0.025;%管心距 dl=3;%换热管长度 s=0.0145;%管程流通面积 da=28.4;%换热面积 fie=0.98;%温差修正系数----------根据R和P查表------------ B=0.4;%挡板间距-----------------自选-------------- %预选计算 dq=qm1*cp1*(dt1-dt2); dtm=((dt1-t2)-(dt2-t1))/(log((dt1-t2)/(dt2-t1))); R=(dt1-dt2)/(t2-t1); P=(t2-t1)/(dt1-t1); %管程流速 qm2=dq/cp2/(t2-t1); ui=qm2/(s*p2);
%管程给热系数计算 rei=(d0-2*dd0)*ui*p2/mu2; pri=cp2*mu2/num2; ai=0.023*(num2/(d0-2*dd0))*rei^0.8*pri^0.4; %管壳给热系数计算 %采用正三角形排列 Apie=B*dd*(1-d0/l);%最大截流面积 u0=qm1/p1/Apie; de=4*(sqrt(3)/2*l^2-pi/4*d0^2)/(pi*d0);%当量直径 re0=de*u0*p1/mu1; pr0=cp1*mu1/num1; if re0>=2000 a0=0.36*re0^0.55*pr0^(1/3)*0.95*num1/de; else a0=0.5*re0^0.507*pr0^(1/3)*0.95*num1/de; end %K计算 K=1/(1/ai*d0/(d0-2*dd0)+1/a0+2.6*10^(-5)+3.4*10^-5+dd0/45.4); %A Aj=dq/(K*dtm*fie); disp('K=') disp(K); disp('A/A计='); disp(da/Aj); %计算管程压降 ed=0.00001/(d0-2*dd0); num=0.008; err=100; for i=0:5000 err=1/sqrt(num)-1.74+2*log(2*ed+18.7/(rei*sqrt(num)))/log(10); berr=err/(1/sqrt(num)); if berr<0.01 break; else num=num+num*0.01;
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HLR ４5S 为例） 1、已知参数 换热参数: 冷凝负荷:Ｑk =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：S 1=25.4ｍm 铜管竖直方向间距:S 2＝22m ｍ 紫铜光管外径:d ０=9.52ｍm 铜管厚度:δt =0。35ｍm 翅片厚度：δf ＝0。１15m ｍ 翅片间距：S f =１.8ｍm 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+== 9。75 ｍm 铜管内径:t i d d δ-=0＝8．８2 mm 当量直径:) ()(2))((4411f f b f f b eq S d S S d S U A d δδ-+---===３.04 ｍｍ 单位长度翅片面积:32 2110/)4(2－?-=f b f S d S S f π＝0．５37 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＝０.0286 ｍ２／m
单位长度翅片管总面积:b f t f f f +==0。5６666 m 2/m 翅片管肋化系数:i t i t d f f f πβ== ＝２０.46 ２)空气侧换热系数 迎面风速假定:f w ＝2.6 m/s 最窄截面处风速:))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ=4.5 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 =17。５×10－6m ２/s,λf =0。02６4W ／ｍK ，ρf =１。09５5k ｇ/m ３,C Ｐa ＝1.１03k Ｊ/（k ｇ＊℃) 空气侧的雷诺数:f eq f v d w /Re max = ＝783．7 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 '=50.3 W/m 2K 其中： 362)(103)(000425.0)(02315.0518.0eq eq eq d d d A γγγ -?-+-=＝0。185２ ????? ??-=1000Re 24.036.1f A C =0.217 eq d n γ0066 .045.0+==0.59３1 ? ?1000Re 08.028.0f m +-==-0。21７ 铜管差排的修正系数为1。１,开窗片的修正系数为1。2,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=×1.1×1．２=６6．４1 W/m ２K
立式壳管式冷凝器 一、空气是最常见的损害热交换器的有害媒介，由于冷凝器一般都配套冷却水塔进行使用，故水塔应安装在空气清洁的环境中，不能接触易受污染的设备及场地。 二、水质也是决定热交换器寿命长短的重要因素，大型昂贵的设备必须装配水质净化处理辅助设备，含有较多矿物质的井水及被污染的水源均不能使用。 三、水是热交换器的主要传热媒介，热交换器在使用一段周期后会在铜管内生产水垢，降低热交换器的传热效果甚至令机组不能运行，如机组显示压力不正常或传热效果欠佳时必须对热交换器进行检查及清洗，清洁热交换器之后整台机组即会恢复正常运行。 四、清洗热交换器的两种方式：１、将两边盖板拆除，选用专用的铜丝清洁刷在铜管中来回清洁管壁污垢，此方法效果显著且安全可靠。２、如两端盖板不易或不能拆除时，则必须使用酸性化学液体达到清洁作用，由于各种化学液体成分不同，所以必须使用生产厂家的专用产品，使用之后须用大量清水进行反复清洗，并添加相配套的化学液体进行中和作用，此方法讲究一定的技术性并具有一定的危险性，必须由专业的技术人员进行操作。壳管式冷凝器的选型万合通用产品的设计选型与搅拌作业目的紧密结合。各种不同的搅拌过程需要由不同的搅拌装置运行来
实现，在设计选型时首先要根据工艺对搅拌作业的目的和要求，确定壳管式冷凝器的搅拌器型式、电动机功率、搅拌速度，然后选择减速机、机架、搅拌轴、轴封等各部件。所以，选择的体步骤方法如下：按照工艺条件、搅拌目的和要求，选择搅拌器型式，选择搅拌器型式时应充分掌握搅拌器的动力特性和搅拌器在搅拌过程中所产生的流动状态与各种搅拌目的的因果关系。按照所确定的搅拌器型式及搅拌器在搅拌过程中所产生的流动状态，工艺对搅拌混合时间、沉降速度、分散度的控制要求，通过实验手段和计算机模拟设计，确定电动机功率、搅拌速度、搅拌器直径。按照电动机功率、搅拌转速及工艺条件，从减速机选型表中选择确定减速机机型。如果按照实际工作扭矩来选择减速机，则实际工作扭矩应小于减速机许用扭矩。按照减速机的输出轴头d 和搅拌轴系支承方式选择与d相同型号规格的机架、联轴器。按照机架搅拌轴头do尺寸、安装容纳空间及工作压力、工作温度选择轴封型式。按照安装形式和结构要求，设计选择搅拌轴结构型式，并校检其强度、刚度。（1）如按刚性轴设计，在满足强度条件下n/nk≤0、7（2）如按柔性轴设计，在满足强度条件下 n/nk>=1、3按照机架的公称心寸DN、搅拌轴的搁轴型式及压力等级、选择安装底盖、凸缘底座或凸缘法兰。按照支承和抗振条件，确定是否配置辅助支承。
板式与壳管式换热器比较说明 换热器是空调设备用来实现冷热流体之间热量交换的部件，是空调设备必不可少的组成部分，也是决定设备换热效率、节能效果的重要因素之一。 目前空调设备常用的换热器主要有两大类：一类是壳管式换热器，另一类是板式换热器，下面将针对两种换热器的特点予以比较说明，并提出选型的参考意见，供客户参考。 1.板式换热器 板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，冷热流体分别在板片间形成的窄小而曲折的通道中流过，通过板片进行换热。 2.壳管式换热器 壳管式换热器是在个圆筒形壳体内设置许多平行管子（也称管束），让冷热流体分别从管内空间（称为管程）和管外空间（称为壳
程）流过进行热量交换。壳管式换热器是目前应用最广泛的一种，在所有换热设备中占主导地位。 > 3.两种换热器比较 壳管式换热器长期使用换热效率优于板式换热器 板式换热器刚投入使用时换热效率略优于壳管式换热器，但由于板式换热器流体通过的毛细通道既多且狭窄，流体中的水垢或脏物附着在板换的内壁上，就会造成板换传热部位的结垢和腐蚀，导致主机换热效率降低，制冷输出力大幅衰减，单位制冷量能耗上升，运行成本增加。必须定期对板换进行清洗，且板换使用时间越长，清洗周期越短。板换清洗不可能做到绝对干净，久而久之，板式换热器的换热效率随使用时间的增加而降低，影响空调的使用效果。壳管式换热器管束通过管板固定，各管之间的间隙较大，不会出现堵塞的现象，因此，长期使用不会降低换热器的换热效率。
壳管式换热器使用安全性优于板式换热器 板式换热器由于流道狭窄，流体在进入流道时容易出现分流不均，非常容易出现因流量少而导致流体结冰，堵塞冻坏板换的现象，板换一旦冻坏，则无法维修必须更换，增加主机维护成本。 壳管式换热器流体通道间隙大，流量均匀，避免了上述“冰堵”现象的发生，能够稳定、安全的运行。 壳管式换热器维护成本低于板式换热器 ： 壳管式换热器是一种基本免维修的产品，当换热器发生泄漏时可以采用堵管的方法在短时间内恢复工作性能，维护工作量少，无须
冷库立式壳管式冷凝器的安装 冷库立式壳管式冷凝器的安装和冷库制冷压缩机的安装是有一定的差别的，立式壳竹式冷凝器一般安装在室外，利用冷凝器的循环水池作为基础.因此安装位置偏高，有利于氮液顺利地流到高压储液器。 ①安装前的准备工作 冷库立式冷凝器与水池的连接方法较多.最常见的是预埋锚铁或埋地脚螺栓。水池上的顶埋锚铁是焊有螺纹钢锚钩的制板，在浇注水池时将其埋在水池上表面。安装时，冷库立式冷凝器与水池的过渡连接件常用槽钢制作。 如果冷库立式冷凝器基础是预埋地脚螺栓，则在安装以前必须认真复核地脚螺栓的间距和对角线的距离，确认无误后才能安装。在冷库立式冷凝器安装前，应根据设备布置图确认冷库立式冷凝器安装的管口方位，清除水池上表面凸瘤.预埋钢板水池应弹出对中墨线.并刮净锚板。准备若干厚薄不等的垫板，根据冷库立式冷凝器的亚从，准备相应的起重机具. ②冷库立式冷凝器的就位 检查混凝土或钢架基础合理后，即可将冷凝器吊装就位，再进行找正.由于冷库立式冷凝器安装在室外，通常很难利用建筑物来承受吊装，而且不论冷库立式冷凝器大小起吊全高均为6.5m左右.所以通常选用汽车吊来完成吊装工作，以提高安装的工作效率.此外.用抱杆来吊装冷库立式冷凝器，也是常用的方法。 用抱杆吊装的方法较多，可用单杆、人字抱杆和双杆吊装，在确定吊装方案时，通常应考虑如场地、基础高度、抱杆高度等问题.采用双杆吊装，其抱杆的高度可低于冷库立式冷凝器起吊全高。 在双杆吊装时，用两只起吊葫芦牵引，再用一直葫芦牵制，相互之间默契配合，保证牵引同步收放交替。所选用其中葫芦的起升高度和钢丝绳吊索的长度应进行核算，保证吊装一步到位。如果葫芦要放单链起重，应注意葫芦的起重量为原额定起重量的二分之一，且保证单个葫芦的起重量为设备起吊总重量。另外值得提醒的是，在起吊时应预先挂好两方向的垂线，以备就位时找冷库立式冷凝器的垂直度用。 当吊装的冷库立式冷凝器位于水池基础正上方时，按墨线摆正在槽钢上方. ③冷库立式冷凝器的垂直度找正 冷库立式冷凝器应安装垂直，全长允许偏差不超过5mm，可利用线锤作为垂直基准，利用撬杠进行调整，需要时可加入垫板。找正后，拧紧地脚螺栓，并将过渡连接件连同垫板与锚铁一起焊死。 ④冷库立式冷凝器平台的制作 冷库立式冷凝器为了操作和检修，通常要制作操作平台。操作平台包括平台、栏杆和爬梯三部分.框架的大小以四周留60cm通道为宜，扶梯的宽度约50-55cm，栏杆的高度约90-100cm，通道上覆上防滑钢板，操作平台形式按冷凝器的台数及安装形式的不同而不同，制作安装时可根据具体形式按标准图选用。在制作平台框架时考虑到方便和安全，平台的框架制作可在
各专业全套优秀毕业设计图纸 壳管式冷凝器课程设计 第一部分： 一：设计任务：用制冷量为KW 6.273的水冷螺杆式冷水机组，制冷 剂选用a R 134，蒸发器形式采用冷却液体载冷剂的卧式蒸发器，冷凝器采用卧式壳管式。 二：工况确定 1：冷凝温度k t 确定： 冷却水进口温度c t w ?=321，出口温度c t w ?=372，冷凝温度k t ：由 c t t t m k ?=++=++= 405.52 37 32221θ。 2：蒸发温度0t 确定: 冷冻水进口温度c t s ?=121，出口温度c t s ?=72，蒸发温度0t ：由 c t t t m s s ?=-+=-+= 25.72 7 122210θ。 3：吸气温度c ?7，采用热力膨胀阀时，蒸发器出口温度气体过热度为c ?-53。过冷度为c ?5，单级压缩机系统中，一般取过冷度为c ?5。 三：热力计算： 1： 热力计算：制冷循环热力状态参数经过查制冷剂的参数可知，作表格如下：
2热力计算性能 （1）单位质量制冷量o q 1542494035 1 =-=-=h h q Kg KJ （2）单位理论功o w 65.2440365.4271' 20=-=-=h h w s Kg KJ （3）制冷循环质量流量m q
s Kg q Q q m 517.1154 6 .2330 == = （4）实际输气量vs q s m v q q m vs /1.0066.0517.131=?=?= （5）输气系数λ：取压缩机的输气系数为 （6）压缩机理论输气量vh q s m q q vs vh 3133.075 .01 .0== = λ （7）压缩机理论功率o p Kw w q p m 4.376 5.24517.10 =?=?= (8)压缩机指示功率i p Kw i i p p 4485.04.370 ===η （9）制冷系数及热力完善度 理论制冷系数：25.665 .24154000=== w q ε 实际制冷系数：78.444 9.06.2330=?=== i m m i s p Q ηηεε 卡诺循环制冷系数：24.715 .27515.31315 .27500=-=-= T T T K c ε 故热力完善度为：66.024 .778.4===c s εεη （10）冷凝器热负荷 由=-+ =i s h h h h η1 212kg kJ /432， 则kg kJ h h q Q m k /268)255432(517.1)(32=-=-= （11）压缩机的输入电功率 由kw w q p mot m o m 3.4886 .09.065 .24517.1=??= = ηη，取86.0,9.0==mot m ηη
板式换热器和壳管式换热器区别 换热器如何分类？ 按传热方式可分为：间壁式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、直接接触式换热器、复式换热器。 按用途可分为：加热器、预热器、过热器、蒸发器。 按结构可分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。 壳管式与板式换热器不同点之一：结构 1、壳管式换热器结构： 管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。壳体多为圆柱形，内有管束，管束两端固定在管板上。传热有两种热流体和冷流体，一种是管内流体，称为管侧流体；另一种是管外流体，称为壳侧流体。 为了提高管外流体的传热系数，通常在管壳内设置若干挡板。挡板可以提高壳程内流体的速度，使流体按规定的距离多次穿过管束，提高流体的湍流度。 换热管可在管板上等边三角形或方形布置。等边三角形布置紧凑，管外流体湍流程度高，传热系数大。方形布置便于清洁管外，适用于易结垢的流体。
2、板式换热器结构： 可拆卸板式换热器是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压缩螺钉重叠而成。板和垫片的四个角孔构成了流体分配器和集液管。同时，冷流体和热流体被合理地分离，以便它们在每个板的两侧被分离。在通道中流动，通过板进行热交换。 板式换热器 壳管式与板式换热器不同点之一：分类
1、壳管式换热器分类： （1）固定管板换热器管板与管壳两端管束为一体，结构简单，但仅适用于冷、热流体温差不大，壳程无需机械清洗时的换热操作。当温差稍大，壳侧压力不太高时，可在壳上安装弹性补偿环，以减小热应力。 （2）浮头换热器管束一端的管板可以自由浮动，完全消除了热应力，整个管束可以从壳体中拉出，便于机械清洗和维护。浮头换热器应用广泛，但其结构复杂，成本高。 （3）U形管换热器的每根管子弯成U形，两端固定在上下两区的同一管板上。在管箱隔板的帮助下，分为进、出口两室。换热器完全消除了热应力，其结构比浮头式结构简单，但管程不易清洗。
管壳式换热器模拟计算（课本P40 2-5题） # include
Tmh=(Th1+Th20)/2; do{Tc20=Tc2; /*Tc2的迭代*/ Tmc=(Tc1+Tc20)/2; Cp1=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O1)*Tmc-0.318*D2O1)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000; Cp2=(0.7072+(0.00147-0.00051*D2O2)*Tmh-0.318*D2O2)*(0.055*K+0.35) *4.18*1000; C=Wh*Cp2/(Wc*Cp1); Tc2=Tc1+C*(Th1-Th20); }while(fabs(Tc2-Tc20)>=0.1); Qh=Wh*Cp2*(Th1-Th2); Qc=Wc*Cp1*(Tc2-Tc1); Ai=3.14*Di*L*324; Si=0.25*3.14*Di*Di*324/2; Xc=1+Tmc/100.0; MD2O1=pow(D2O1,2); D1=0.942+0.248*Xc+0.174*MD2O1+0.0841/(Xc*D2O1)-0.312*Xc/D2O1-0.55 6*exp(-Xc); rou1=1000*D1; ui=Wc/(rou1*Si); b1=log((log(90.0+1.22)/log(13+1.22)))/(log((50.0+273)/(100.0+273) )); a1=log(log(90+1.22))-b1*log(50.0+273); niu1=exp(exp(a1+b1*log(Tmc+273)))-1.22; yita1=niu1*rou1/1000000; Rei=Di*ui*rou1/yita1; ramda1=0.4213*(1-0.00054*Tmc)/D2O1/3.6; Pri=Cp1*yita1/ramda1; Hi0=0.027*pow(Rei,0.8)*pow(Pri,0.33)*ramda1/Di; Twi0=Tmc+Qc/(Hi0*Ai); do /*管壁内壁温的迭代*/ { niuwi=pow(e,pow(e,a1+b1*log(Twi0+273)))-1.22; Xwi=1+Twi0/100.0; Dwi=0.942+0.248*Xwi+0.174*MD2O1+0.0841/(Xwi*D2O1)-0.312*Xwi/D2O1-0.556*exp(-Xwi); rouwi=1000*Dwi; yitawi=niuwi*rouwi/1000000; Hi=Hi0*(pow((yita1/yitawi),0.14)); Twi=Tmc+Qc/(Hi*Ai); Twi0=Twi; }while(fabs(Twi-Twi0)>=0.5); Ao=3.14*Do*L*324; Smax=B*D*(1-Do/t);
壳管式冷凝器课程设计 第一部分： 一：设计任务：用制冷量为KW 6.273的水冷螺杆式冷水机组，制冷 剂选用a R 134，蒸发器形式采用冷却液体载冷剂的卧式蒸发器，冷凝器采用卧式壳管式。 二：工况确定 1：冷凝温度k t 确定： 冷却水进口温度c t w ?=321，出口温度c t w ?=372，冷凝温度k t ：由 c t t t m k ?=++=++= 405.52 37 32221θ。 2：蒸发温度0t 确定: 冷冻水进口温度c t s ?=121，出口温度c t s ?=72，蒸发温度0t ：由 c t t t m s s ?=-+=-+= 25.72 7 122210θ。 3：吸气温度c ?7，采用热力膨胀阀时，蒸发器出口温度气体过热度为c ?-53。过冷度为c ?5，单级压缩机系统中，一般取过冷度为c ?5。 三：热力计算： 1： 热力计算：制冷循环热力状态参数经过查制冷剂的参数可知，作表格如下：
2热力计算性能 （1）单位质量制冷量o q 1542494035 1 =-=-=h h q Kg KJ （2）单位理论功o w 65.2440365.4271' 20=-=-=h h w s Kg KJ （3）制冷循环质量流量m q
s Kg q Q q m 517.1154 6 .2330 == = （4）实际输气量vs q s m v q q m vs /1.0066.0517.131=?=?= （5）输气系数λ：取压缩机的输气系数为0.75 （6）压缩机理论输气量vh q s m q q vs vh 3133.075 .01 .0== = λ （7）压缩机理论功率o p Kw w q p m 4.376 5.24517.10 =?=?= (8)压缩机指示功率i p Kw i i p p 4485.04.370 ===η （9）制冷系数及热力完善度 理论制冷系数：25.665 .24154000=== w q ε 实际制冷系数：78.444 9.06.2330=?=== i m m i s p Q ηηεε 卡诺循环制冷系数：24.715 .27515.31315 .27500=-=-= T T T K c ε 故热力完善度为：66.024 .778.4===c s εεη （10）冷凝器热负荷 由=-+ =i s h h h h η1 212kg kJ /432， 则kg kJ h h q Q m k /268)255432(517.1)(32=-=-= （11）压缩机的输入电功率 由kw w q p mot m o m 3.4886 .09.065 .24517.1=??= = ηη，取86.0,9.0==mot m ηη
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%卧式壳管式冷凝器的计算程序%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%假设热流密度q00=13000w/m2,热负荷300KW,设管程数*单管长NLe=N*Le,d0是外径,di 是内径,u是水流速,每一管程的管子 %%%%数Z=135，水密度q1=1000，水的比热c=4.174*10^3 q00=13000;W=300000;x1=3.14;d0=0.019;di=0.017;u=1.7;q1=1000;c=4.174*10^3; %%%冷却水的体积流量,冷却水的温升t=10度，qVs=W/q1/c/t t=10; qVs=W/q1/c/t %%%传热的对数平均温差tm=(△tmax-△tmin)/ln(△tmax/△tmin) tm=15.3; %%%每一管程的管子数 Z=4*qVs/x1/di^2/u %%%水的实际流速 Z=round(Z); u=4*qVs/x1/di^2/Z %%%传热面积 A0=W/q00 %%%管程数*单管长 NLe=A0/x1/d0/Z; %%%列出N=2、4、6、8时的Le/Di(设变量为ld)的值，选出合适的N,(s=(1.25-1.3)d0) N=2;Le2=NLe/N;NZ2=N*Z;Di=1.3*(2.08*d0)*NZ2^0.5;ld=Le2/Di N=4;Le4=NLe/N;NZ4=N*Z;Di=1.3*(2.08*d0)*NZ4^0.5;ld=Le4/Di N=6;Le6=NLe/N;NZ6=N*Z;Di=1.3*(2.08*d0)*NZ6^0.5;ld=Le6/Di N=8;Le8=NLe/N;NZ8=N*Z;Di=1.3*(2.08*d0)*NZ8^0.5;ld=Le8/Di %%%将上面计算的NZ值带入下面程序 NZ=NZ8;N=8; %%%冷凝水的定性温度tf=(t1+t2)/2,冷却水进口温度45度，出口55度，故tf=50度 t1=45;t2=55;tf=(t1+t2)/2; %%%查水热物性表，知道50度下，水的运动粘度v=0.556*10^-6,Pr=3.54,导热率r=64.8*10^-2 v=0.556*10^-6;Pr=3.54;r=64.8*10^-2; %%%雷诺数Re=u*di/v,u是水流速 Re=u*di/v; %%%管内传热系数 Re ai=0.023*r*Re^0.8*Pr^0.4/di %%%带入c语言程序求最外管排数 %%%以下是计算平均管排数 nm=NZ^4/(2*1^0.75+2*2^0.75+2*3^0.75+2*4^0.75+2*5^0.75+11*6^0.75+8*7^0.75)^4 %%%以下是计算管外表面传热系数的公式,重力加速度g=9.18，蒸汽凝结潜热rr=134.7579*10^3，液体密度q=526.45，液膜热导率r1=0.078，液体的动力粘度uu=103.02*10^-6
管壳式冷凝器设计说明书
1．设计题目及设计内容 (2) 1.1设计题目：176kW水冷式冷水机组设计 (2) 1.2设计内容： (2) 2设计计算 (2) 2.1 确定制冷剂及相关工况 (1) 2.2热力计算 (2) 2.1.1制冷剂的流量及EER计算 (2) 2.1.2冷媒水流量 (3) 2.3传热计算 (4) 2.3.1选管 (4) 2.3.2污垢热阻确定 (5) 2.3.3冷凝器结构初步规划 (5) 2.3.4管内换热系数的计算 (6) 2.3.5管外换热系数的计算 (6) K计算 (7) 2.3.6传热系数 2.3.7传热面积和管长确定 (7) 2.4流动阻力计算 (8) 3．结构计算 (8) 3.1壳体设计 (8) 3.2端盖设计 (8) 3.3管板设计 (8) 3.4分程隔板 (9) 3.5连接管 (9) 4．换热器总体结构讨论分析 (10) 5．设计心得体会 (10) 6．参考文献 (11)
1．设计题目及设计内容 1.1设计题目： 176kW 水冷式冷水机组设计 1.2设计内容： （1） 设计冷量176Kw ，根据中央空调工况（冷水出口7℃，冷却水入口温 度30℃）进行制冷系统热力计算；选配中央空调螺杆式制冷压缩机；机组性能符合能效限定值。 （2）壳管式冷凝器设计。 (3)编写设计计算说明书，绘制换热器零件图。 2设计计算 2.1确定制冷剂及相关工况 根据制冷剂的性质及选择制冷剂的原则，综合各种制冷剂的单位制冷量、单位容积制冷量、比功、环保要求、安全性、经济性等，拟选用R22作为制冷剂。 蒸发器的换热量Q 0=176KW ； 制冷剂：R22 ； 蒸发温度：t 0=2℃； 冷凝温度：t k =40℃； 冷却水的进出口温度： 进口1t ' =30℃; 出口1 t " =35℃。 2.2热力计算 2.2.1制冷剂的流量及EER 计算 用“制冷剂参数”软件画出R22的lgp-h 图，其中取指示效率ηi =0.86， 示意性表示如下图1。
课程设计说明书设计名称机械设计基础课程设计 设计题目制冷系统设计任务书 设计时间2015、1、6～2015、1、21 学院食品工程学院 专业能源与动力工程 班级1202班 姓名杨鑫 指导教师曲航
配用冷水机组的卧式壳管式冷凝器设计 设计任务:设计一台配用冷水机组的卧式壳管式冷凝器 设计条件:设计参数: 制冷剂:R134a =50C 额定工况蒸发温度:t 冷却水进口温度:t =400C k =360kw 制冷量:Q 传热管:每英寸19片的滚轧低肋铜 设计要求:1、对确定的工艺流程进行简要论述; 2、物料衡算,热量衡算; 3、确定管式冷凝器的主要结构尺寸; 4、计算阻力; 5、编写设计说明书 一、设计方案的确定及说明。 1、冷却水的进出口温度。 进口水温度280C,而一般卧式壳管式冷凝器的冷却剂进出口温度之差为4—100C,本设计取60C,故出口温度为340C、 2、流速的选择
查得列管换热器管内水的流速,管程为0、5～3m/s,壳程0、2～1、5m/s[2];根据本设计制冷剂与冷却剂的性质,综合考虑冷却效率与操作费用,本方案选择流速为1、5m/s、 3、冷凝器的造型与计算 3、1水冷式卧式冷凝器的类型 本次设计就是以海水为冷却剂,选择氟利昂高效卧式冷凝器为设计对象。此冷却系统的原理就是将压缩机排出的高温、高压制冷制气等压冷凝成液体,在冷库中蒸发,带走待冷物料的热量,起到冷却物料的效果。 本方案采用R134a为制冷剂,不燃烧,不爆炸,无色,无味。 冷凝器型式的选择: 本方案采用卧式壳管式冷凝器。卧式管壳式水冷凝器的优点就是: 1、结构紧凑,体积比立式壳管式的小; 2、传热系数比立式壳管式的大; 3、冷却水进、出口温差大,耗水量少; 4、为增加其传热面积,R134a所用的管道采用低肋管; 5、室内布置,操作较为方便。 3、2冷凝器的选型计算 3、3冷凝器的热负荷
106kW水冷式管壳冷凝器-设计说明书
课程设计 课程名称热交换器课程设计 题目名称 106kW水冷式冷凝器 学生学院材料与能源学院 专业班级热能与动力工程（制冷与空调方向）09011班学号3109007330 学生姓名陈桂福 指导教师王长宏 2012年7月5日
广东工业大学课程设计任务书 题目名称 106KW 水冷式冷凝器 学生学院 材料与能源学院 专业班级 热能与动力工程 制冷0901班 姓 名 陈桂福 学 号 3109007330 一、课程设计的内容 设计一台冷库用冷凝器。冷凝器热负荷k Q =106KW ，冷凝温度k t ＝40℃，制 冷剂为R22。冷却水进出口温度分别为：进口温度2t '＝32℃，出口温度2t ''＝36℃。 二、课程设计的要求与数据 1）学生在教师指导下独立完成设计。 2）换热器设计要结构合理，设计计算正确。 3）图纸要求：图面整洁、布局合理，线条粗细分明，符号国家标准，尺寸 标注规范，用计算机绘图。 4）说明书要求： 文字要求：文字通顺，语言流畅，书写工整，层次分明，用计算机打 印。 格式要求： （1）课程设计封面；（2）任务书；（3）摘要；（4）目录；（5）正文， 包括设计的主要参数、热力计算、传热计算、换热器结构尺寸计算布 置及阻力计算等设计过程；对所设计的换热器总体结构的讨论分析； 心得体会等；（6）参考文献 三、课程设计应完成的工作 1）按照设计计算结果，编写详细设计说明书1份；
2）绘制换热器的装配图1张，拆画零件图1～2张。 四、课程设计进程安排 五、应收集的资料及主要参考文献 [1] 吴业正. 制冷原理及设备（第2版）[M]. 西安：西安交通大学出版社,1998. [2] 吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社,1999. [3] 史美中,王中铮.热交换器原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2003. [4] 余建祖.换热器原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006. [5] 杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006. [6] 中华人民共和国国家标准－管壳式换热器（GB151－1999）. [7] 其它设计资料：包括各种换热器设计标准、制冷工程设计手册、制冷设备 手册、制冷机工艺等相关资料. 发出任务书日期：2012年 6 月 25日指导教师签名： 计划完成日期： 2012年 7月6 日基层教学单位责任人签章： 主管院长签章：
卧式壳管式蒸发器 卧式壳管式蒸发器是用来冷却水或盐水的制冷设备的主要形式之一。这种蒸发器一般是制冷剂液体在管外蒸发，而载冷剂(水或盐水)在管内流动。图 1-33示出了卧式壳管式蒸发器的结构。 这种蒸发器的结构形式及冷热流体之间的相对流动方式，都与卧式壳管式冷凝器基本相似，也具有圆筒形的壳体和固接于两端管板上的直管管束，管束两端加有端盖。一般也是做成多程式，即载冷剂(水或盐水)在蒸发器管子及端盖中往返流过多次；载冷剂的进、出口也是设在同一个端盖上，从下方流入而从卜方流出。工作时制冷剂的液体经节流以后，由蒸发器的底部或侧面进入，蒸发以后的蒸气从上部引出。蒸发器的上方应留有一定的空间(可以少装几排管子)，或者在圆筒体上焊接一个气包，以便蒸气在引出蒸发器之前，能将其中夹带的液滴分离出来，不让液滴进入压缩机。卧式壳管式氨蒸发器壳体的下部还有集污器[参见图1-33(a)]，以便将沉积的润滑油及其他杂物由此排出。 卧式壳管式蒸发器工作时，壳体内应允装相当数量的液体制冷剂，通常其静液面的高度为壳体直径的70％～80％，所以也称满液式蒸发器，此时会有1～ 3排管子露出液面。沸腾过程中，这些管子会被带上来的液体润湿，因而也能起传热作用。如果液面保持较低，则蒸发器管不能充分发挥其传热作用；反之如果液面保持过高，则有将液体带入压缩机的危险。
氨蒸发器管是采用无缝钢管，氟利昂蒸发器多采用紫铜管，它们的结构形式大致相似。因为氟利昂的传热系数较小，所以多采用钮(肋)片管。在以R22为制冷剂的制冷装置中，也有采用无肋片钢管的。卧式壳管式氟利昂蒸发器中的工作液位比氨的低。此外，由于氟利昂能与润滑油互镕，进入蒸发器的润滑油，不像氨系统中那样可以积存于容器底部容易放出，所以必须采取措施，将润滑油从蒸发器排出，并使其返回压缩机曲轴箱。卧式壳管式氟利昂蒸发器的回油方法较多，图1-34所示的是一种常用的回油措施。 在蒸发器液面稍低的地方，引出一根回油管，将其接至制作了积油弯的回气管，在回气管上装设热交换器。沿着回油管流出的混有油的制冷剂液体，进入积油弯而被回气带走，在热交换器中受来自贮液器的液体制冷剂加热，使制冷剂、油混合物中的制冷剂液体气化并过热，从热交换器出米的过热制冷剂气体挟带着油滴返回压缩机。回油管的流量约占制冷剂循环量的1％～2％，在回油管上装置截止阀以控制流量。实际使用中，回油管上再装设一个电磁阀，压缩机停车时电磁阀关闭，开车时电磁阀开启。否则，停车时需先将手动阀门关闭，以免积油弯中存液过多。 总的说来，蒸发器的传热系数比冷凝器的要小一些，这是因为蒸发器的传热温差较小，一般尚没有达到旺盛的泡状沸腾状态。 卧式壳管式蒸发器构造简单、结构紧凑、金属消耗虽少、制造工艺简单、造价较低、传热性能好。以盐水作为载冷剂时，可以实现盐水系统的封闭循环系统，不仅系统简单，而且减轻了盐水对系统管路及设备的腐蚀。 卧式壳管式蒸发器也有下列一些缺点： (1)制冷剂的充装置大，特别是当蒸发器的容量较大时，这一数量相当可观，这对于价格较高的氟利昂制冷剂来说，成本更高； (2)当蒸发器壳体的直径较大时，液体静压力的影响会使下部液体的蒸发温度提高，这就无形中减小了蒸发器的传热温差。蒸发温度越低，这种影响就越大，而且对于氟利昂，因其溶液的密度较大，对蒸发温度的影响就更为显著，有时下部蒸发压力的提高会使蒸发温度达不到要求； (3)对于卧式壳管式氟利昂蒸发器，制冷剂液体巾溶解的润滑油就难排出，需要采取一定的回油措施解决： (4)以水作为载冷剂时，一般只能冷却到4～5℃，以防由于冷却不均衡而在有些管中使水结冰。 由于以上问题，所以在氟利昂制冷系统中逐步用干式壳管式蒸发器来代替卧式壳管式蒸发器。