冷凝器计算书

冷凝器的设计计算1.技术参数R404a冷凝温度t k：35℃,；进口空气温度ta1：28出口空气温度ta2：33℃进出口空气温差ta2- ta1：5℃对数平均温差：t m= (ta2- ta1)/ln(t k- ta1)/(t k- ta2)=5/ln7/2=5/1.25=4℃2. 冷凝器的计算2.1翅片管簇结构参数选择及计算选择Ф10mm╳0.5mm的紫铜管作为传热管，选用的翅片厚度δf=0.15mm的波纹型整张铝制套片。

取翅片节距S f=2mm，迎风面上管中心距S1=25mm，管簇排列采用正三角插排。

每米管长各有关传热面积分别为：a f=2(S1*S2-П/4d b2)/S f=2*(0.0252*31/2/2-П/4*0.01032)/0.002=2*(0.00054-0.000082)/0.002=0.4579m2其中d b=d0+2δf（do=Ф10mm，外径）a b=Пd b（S f-δf）/S f=П*0.0103*（0.002-0.00015）/0.002=0.0299m2a of=a f+a b=0.4579+0.0299=0.4878m2a i=Пd i=П*0.009m2=0.0283m2(d i为内径)取当地大气压P a=101.33kPa，由空气（干空气）热物理性质表，在空气平均温度30℃条件下，C pa=1.013J/(kg·℃)、λa=0.02675W/(m·K)，νa=16╳10-6m2/s。

在进风温度t a1=28℃条件下，ρa=1.1095kg/m3。

冷凝器所需空气体积流量q v=Q/ρa*C pa（t a2-t a1）=12560/1.1095*1013（33-28）=2.235m2/s 选取迎面风速w y=2.5m/s，则迎风面积：A y=q v/w y=2.235/2.5=0.894m2取冷凝器迎风面宽度即有效单管长l=0.93m，则冷凝器的迎风高度：H=A y/w y=0.894m2/0.93=0.962.2传热计算确定所需传热面积A of、翅片管总长L以及空气流通方向上的管排数n。

冷凝器计算冷凝器(t k=40,t o=2）换热计算1.设计参数： Q k =SRF-120 压缩机W制冷剂： R22冷却介质： H2O冷凝温度：t k =40℃进水温度：t1 =30℃出水温度：t2 =35℃水侧污垢系数：γo =0.000086m2K/W 2.换热管参数：2.1换热管管内参数：内径： di =0.01348m 2.2换热管管外参数：坯管外径：do = d m =0.01588m 换热管光管段长度：l z = 2×0.050.1m 翅片外径： D w =0.01588m 翅片根径： D g =0.01418m 翅片高： h =0.00085m 翅片间隙： S =0.0004m 翅片距：P =0.00085m 翅片间当量直径：de = 4sh/(2h+s) =0.0006476m 传热面积系数：ηc =0.8单位管长外表面积：F ol = ηc[π(D w2-D g2)/2+πD g·S]/P =0.09232㎡/m 2.3拟取冷凝器参数：冷凝管根数： n n =113根过冷管根数： n g =0根管程数： Z =2程有效管长： l =2m 垂线上的平均管子数：N cg =9根似取冷凝面积（内表面）F in = n n×π×d i×l =9.57079923.水在定性温度下的物性值：定性温度： t m = (t1+t2)/2 =32.5定压比热：C p =4179J/kg·K 密度：ρw =994.9kg/m3动力粘度：μ =7.62E-04Pa·S 普兰德准数： P rw = 5.15导热系数：λ =0.6248w/mK 4.制冷剂在定性温度下的物性值：定性温度：t mf = t k =40℃导热系数：λ f =0.0772W/mK 运动粘度：υf = 1.94E-07㎡/s 表面张力：σf = 5.80E-04㎏/m 密度：ρ f =1133㎏/m3冷凝潜热： h fg =166220J/㎏普兰德准数： Pr f = 3.745.管内水侧给热系数：5.1冷却水流量：V = Q k/[C pρw(t2-t1)] =0m3/s0m3/h 5.2管内水速：ω= 4·Z·V/[(n n+n g)πd i2] =0m/s 5.3雷诺数：Re w = d iωρw/μ =05.4水侧给热系数：αi =0.023(λ/di)Re w0.8P rw0.4) =0w/㎡K6.管外制冷剂的给热系数：6.1毛细作用系数：βc =1－4{σf／[ρ f ·(D g+h)de]}0.5／π=0.70800876.2单位面积热负荷：q = Q k/(n n·π·d o·l·ηc) =06.3雷诺数：Ref = 4qd m P/[ρfυ f · h fg(2h+S)] =06.4伽利略准数：G a = gF ol3/υf2 = 2.051E+116.5表面张力作用系数：βσ= σf（1/0.0001+2/S)/(h·ρf) =9.03379896.6管外给热系数：6.6.1各种系数：①Co = 0.193βc0.5Re f-0.32Pr f0.31βσ0.15G a0.1(0.013/S)2000S =#DIV/0!②不凝气体影响系数；设不凝气体含量为： A =0.012η1 = EXP(-15.6×A) =0.8292779③制冷剂含油影响系数：设含油量为：B =0.01η2 = [EXP(-8.5×B)]0.8 =0.9342605④管束效应系数：η3 = N cg-0.25 =0.57735036.6.2管外给热系数：αo = η1η2η3C o(λf3·g/υf2)1/3 =#DIV/0!W/㎡K7.总传热系数：（按内表面计算）K i = A[1/αi+d i/(d mαo)+γo]-1 =#DIV/0!8.对数平均温差：Δt m = (t2-t1)/ln[(t k-t1)/(t k-t2)] =7.21347529.传热面积（内表面）：F i' = Q k/(Δt m K i) =#DIV/0!取5%的面积裕量,则 F i =1.05F i' =#DIV/0!10.校核：F in/F i =#DIV/0!∵ 1≤F in/F i≤1.05 ∴计算合格。

课设题目：空冷冷凝器一、设计条件：某空调制冷机组采用空气冷却式冷凝器，要求制冷剂冷凝液过冷度5℃，压缩机在蒸发温度5℃，冷凝温度45℃时的排气温度为80℃,压缩机实际排气量为160kg/h；冷凝器空气进口温度为35℃。

二、其他参数1、制冷剂采用R134A2、采用肋片管式空冷冷凝器3、传热管采用紫铜套铝片，参数自定，正三角形排列（错排）三、完成内容1.确定冷凝器热负荷，并进行冷凝器设计计算2.提交计算程序以及计算说明书3.相关工程图纸一、计算冷凝器热负荷由所给条件画出压焓图1.根据tk=50℃和排气温度tdis=80℃,以及过冷度dt=5℃在 R134A压焓图上可以查出hdis=460kj/kg以及过冷液体要求hc=250kj/kg.所以冷凝器热负荷为qmr*(hdis-hc)/3600=9.333kw2.取进出口空气温差为8℃，则定性温度为39℃，可求出空气流量qv2=1.029 m3/s4.单位管长肋片面积Af2=0.5294肋间基管表面积 Ab2=0.03肋管外总表面积 A2=Af2+Ab2=0.5594二、冷凝器的初步规划及有关参数选择管排方式采用错排，正三角形排列。

管间距s1=25.4mm 排间距s2=22mm紫铜管选用10*0.7，翅片厚度df=0,12mm,肋片间距sf=1.8mm,沿气流方向管排数n=2排。

三，设计计算流程图四、计算程序#include<iostream.h> #include<math.h>#define qmr 160#define pi 3.14void main(){double _tk=45, _tdis=80, _tc=5,_t2=35,_t3=43,tm;double _hdis=460,_hc=250,Pk;double _p2=1.128,_cp2=1.005,_v2=0.00001687,_r2=0.02751,qv2;double_d0=0.01,_df=0.00012,_df1=0.0007,_s1=0.0254,_s2=0.022,_sf=0.0018,_di=0.0086,_n= 2,_nb=18,db,Af2,Ab2,A2,A1,bt,bt1,ib,de; //3.结构设计double _r14=19.9238,_Bm=74.8481,_r0=0.0001;tm=(_t2+_t3)/2;Pk=qmr*(_hdis-_hc)/3600;cout<<"冷凝器热负荷为："<<Pk<<"kw";qv2=Pk/(_p2*_cp2*(_t3-_t2));cout<<"空气流量为"<<qv2<<endl;db=(_d0+2*_df);Af2=2*(_s1*_s2-pi*db*db/4)/_sf;Ab2=pi*db*(1-_df/_sf);A2=Af2+Ab2;A1=pi*_di;bt=A2/A1;bt1=A2/(A1+A2);ib=(_s1-db)*(_sf-_df)/(_s1*_sf);de=2*(_s1-db)*(_sf-_df)/((_s1-db)+(_sf-_df));double a1,C1,C2,Re, L,m,n,wf,wmax,L2,wf2,L1,H; //4.空气侧换热系数 double nf2,n02,rh,rh1,rf=203,z,h1;rh=_s1/db;rh1=1.27*rh*pow(0.7,0.5);h1=db*(rh1-1)/2*(1+0.35*log(rh1));L=_n*_s2;for(wf=2.0;wf<=4.5;wf+=0.1){wmax=wf/ib;Re=wmax*de/_v2;C1=1.36-0.24*Re/1000;C2=0.518-0.02314*(L/de)+0.000425*(L/de)*(L/de)-3*pow(10,-6)*(L/de)*(L/de)*(L/de );m=0.45+0.0066*(L/de);n=-0.28+0.08*(Re/1000);a1=C1*C2*(_r2/de)*pow(L/de,n)*pow(Re,m);z=pow(2*a1/rf/Re,0.5); //5.计算翅片效率及表面效率nf2=tanh(m*h1)/m/h1;n02=1-Af2/A2*(1-nf2);double a2,tw=43.5; //6.计算管内换热系数???????a2=0.683*_r14*_Bm*pow((45-tw),-0.25)*pow(0.0086,-0.25);// 计算传热系数及传热面积double Kof,at,A0;Kof=1/(bt/a2+_df1*bt1/rf+_r0+1/a1/n02);at=(_t3-_t2)/log((_tk-_t2)/(_tk-_t3));A0=Pk/(Kof*at)*1000;L=A0/A2;double Ay,e,e1; //确定空冷冷凝器尺寸L1=L/(_nb*_n);H=_nb*_s1;L2=_n*_s2;Ay=L1*H;wf2=qv2/Ay;e=(wf2-wf)/wf;e1=fabs(e);if(e1<=0.01)break;}cout<<"迎面风速为wf2="<<wf2<<"m/s"<<"\n";cout<<"假设迎风风速wf="<<wf<<"\n";cout<<"有效长度L1="<<L1<<"\n";cout<<"高H="<<H<<"\n";cout<<"深L2="<<L2<<"\n";double ap2,pz,Pst; //空气阻力及风机选择ap2=9.81*0.0113*(L2/de)*pow(_p2*wmax,1.7);cout<<"ap2="<<ap2<<"Pa"<<"\n";cout<<"根据ap2选取Pst的值";cin>>Pst;pz=Pst+_p2*wf2*wf2/2;cout<<"全压为pz="<<pz<<"\n";}五、程序运行结果六、结果分析在设计计算中，需要先假设一个迎面风速，算出管内外换热系数和传热系数传热面积后会得出实际迎面风速。

(1) 设计参数气体进气温度：T h,i =320.5K 气体出口温度：T h,o =283K 冷液进口温度：Tc ,i =278K 出口温度：T c,o =281K 进气流量：Q 1=994.4m 3/h 摩尔流率：F=44.62Kmol/h 质量流率：M=1547.8kg/h操作压力：P=118kPa=885.2mmHg(2) 冷凝量计算°i i i i y p m ==x P°i p ——特定温度下的饱和蒸气压由式10Blog p =A -C +t计算 A B C log 10p p m C 6H 6 6.90565 1211.033220.790 1.658 45.53 0.05086 C 7H 8 6.95464 1344.800219.482 1.094 12.43 0.01388 C 8H 107.009081462.266215.1050.5133.260.00364假设冷凝比f=0.087：ii i i ii i z x =m +(1-m)f z m y =m +(1-m)fF z ix i y i C 6H 6 0.088 0.1298 0.970 0.0493 C 7H 8 0.088 0.0026 0.026 0.0004 C 8H 10 0.088 0.0004 0.004 0.0000 N 20.0880.86710.0000.9503∑xi=1，则假设成立。

f = B/FB =44.62*0.088 =3.90Kmol/h D =44.62*(1-0.088) =40.71Kmol/h混合物平均分子量：M=78*0.970+92*0.026=78.5g/mol混合物密度：883kg/m 3则冷凝液流量：q 1=3.9*78.5/883=0.442m 3/h (3) 热量恒算Q =Fi Hi -Di Hi -Bi Hi ∑∑∑Q = =46994.3kcal/h44.621089.640.7194.93.90406.4×−×−×(4) 冷凝器设计对数平均温度：17Ch,i c,o h,o c,i 1m h,i c,oh,o c,i (T -T )-(T -T )△t =(T -T )In (T -T )=° 0.06912.82c,o c,i h,i c,ih,i h,oc,o c,i T -T P =T -T T -T R =T -T ==查图的F T =0.99= = =17C170.99×°m T 1m △t F ×△t 传热系数K=19 kcal/(m 2·h·ºC) 则换热面积为：2=46994.3=1917 =149.5m mQ A K△t ×换热器选型：A=150.8m 2；Φ19mm公称直径DN mm 公称压力PN Mpa管程数Np管子根数N中心排管 700 0.6 2 574 27 管程流通面积 m2 换热管长度 mm 结构校正因素Ft管内径di (m)管间距Pt （mm ）0.0507 45001.40.01532(5) 冷却水用量水Cp=1.004(cal/g·°C)冷却水用量：p Q q =C t==16000kg/h46994.31.004(281278)×−+(6) 管程压损计算管程流通面积：2=0.0507m 2T1P i N πA 4N d=管内流速：==1547.8=1.52236000.0507 =5.57m/s11i i Q A q 3600A u ρ××××管内流体密度ρ=1.52kg/m3 气体黏度μ=0.018×10-3 Pa/s 雷诺数：3=0.015 5.57 1.52 = 0.01810 =7068i iRe μd uρ−×××摩擦系数(Re>2000)0.250.250.3164λ=Re 0.3164=7068 =0.0345管程压降流体流经直管因摩擦阻力引起的压力降△p L2=λ 1.52 5.57=02 =244.7PaL i 2ii l △p d 24.5 .03450.015ρu ⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎛⎞×⎜⎟⎝⎠流体流经弯管因摩擦阻力引起的压力降△p r2=31.52 5.57 =32 =70.9Pa2ii r △p 2ρu ⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎛⎞×⎜⎟⎝⎠流体流经管箱进出口引起的压力降△p n2=1.5 1.52 5.57 =1.52 =35.5Pan 2i i △p 2ρu ⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎛⎞×⎜⎟⎝⎠管程总压降=(224.770.9) 1.4235.5 =919PaT P S S r n L i △△+△)F N N +△N p =(p p p +××+(7) 设计计算表管程壳程气体水进口温度出口温度进口温度出口温度换热面积A(m2)管程压损Pa壳程压损Pa320.5 283 278 281 150.8 919 -。

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HLR45S 为例）1、已知参数换热参数：冷凝负荷：Q k =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＝22mm 紫铜光管外径：d 0＝9.52mm 铜管厚度：δt ＝0.35mm 翅片厚度：δf ＝0.115mm 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 Ad δδ-+---==＝3.04 mm 单位长度翅片面积：322110/)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 m 2/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：it i t d ff 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 =1.0955kg/m 3，C Pa ＝1.103kJ/(kg*℃) 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meq eq nf f O d d C ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=γλαRe '=50.3 W/m 2K 其中：362)(103)(000425.0)(02315.0518.0eqeqeqd d d A γγγ-⨯-+-=＝0.1852⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-=1000Re 24.036.1f A C ＝0.217 eqd n γ0066.045.0+=＝0.59311000Re 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对于叉排翅片管簇：fd s 1=ρ＝25.4/9.75=2.6051 3.027.121'-=l l ρρ=2.7681 式中：21,l l 为正六边形对比距离，21l l =翅片当量高度：)'ln 35.01)(1'(5.0'ρρ+-=f d h ＝0.01169 mδλαa om 2==75.4 m -1翅片效率：')'(mh mh tgh f =η ＝0.802 表面效率：)1(1f tf s f f ηη--=＝0.8123） 冷媒侧换热系数冷媒在水平光管内冷凝换热系数公式为： 对R22在管内冷凝C=0.683，25.0s m r B ，如下表：取管内壁温度为：t w =46.5℃， 冷凝温度：t k =50℃冷媒定性温度：2/)(k w m t t t +=t m =48.25℃ 插值得：25.0s r ＝19.877，m B ＝67.68 因而：4/125.0)(1⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=w k i m s i t t d B Cr α＝2998×(t k －t w ) －0.25如忽略铜管壁热阻和接触热阻，由管内外热平衡关系：2998×(50-t w ) －0.25×3.14d i （50-t w ）=0.812×66.4×0.56666×（t w -35） 解方程可得：t w =46.3℃，与假设的46.5℃接近，可不必重算。