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管壳式冷凝器设计
管壳式冷凝器的设计首先需要确定冷凝介质的物理性质，包括冷凝温度、冷凝压力和流量等。
这些参数直接影响到冷凝器的设计和运行效果。
接下来，需要确定传热介质的物理性质，包括传热温度、传热系数和流量等。
传热介质负责将热量从冷凝介质传递到外部环境，因此传热介质的选择和设计也非常重要。
在设计管壳式冷凝器时，需要考虑到传热面积、传热系数和传热效率等因素。
其中，传热面积是指管子的表面积，通常由管子的长度、直径和数量来确定。
传热系数是指传热介质在单位时间内传递热量的能力，通常由传热介质的性质和流体力学条件来确定。
传热效率是指冷凝介质在冷凝过程中释放的热量与传热介质吸收的热量之间的比值，决定了冷凝器的能效。
管壳式冷凝器的设计还需要考虑到压力损失、管内冷凝和管外冷凝等问题。
压力损失是指流体在管道中流动过程中由于摩擦力和阻力等原因所引起的能量损失。
在管壳式冷凝器中，管内冷凝和管外冷凝是两种常见的冷凝方式。
管内冷凝是指冷凝介质直接在管内发生冷凝，而管外冷凝是指冷凝介质通过管子的壁面传递热量给传热介质。
选择合适的冷凝方式可以提高冷凝效率和传热性能。
此外，还需要考虑到管壳式冷凝器的材料选择和结构设计。
材料选择要考虑到耐腐蚀性、耐高温性和热导率等因素，常见的材料有不锈钢、铝合金和铜等。
结构设计要考虑到便于安装和维护的因素，保证冷凝器的正常运行和使用寿命。
在进行管壳式冷凝器的设计时，需要综合考虑上述因素，并进行合理的计算和分析。
最终得到的设计方案应满足冷凝介质和传热介质的要求，同时具有良好的传热性能和能效。
冷凝器在压缩式制冷系统中，除了起心脏作用的压缩机外，还有为完成制冷循环所必需的冷凝器、蒸发器与节流阀。
其中冷凝器和蒸发器就是制冷装置中的主要热交换设备，它们传热效果的好坏会直接影响制冷装置的性能和运转的经济性。
因此，正确地选择、操作管理冷凝器和蒸发器对发挥和提高制冷装置的制冷性能、降低运行费用有密切关系。
节流机构在蒸汽压缩式制冷系统中用来实现制冷剂液体的节流膨胀，并起调节蒸发器供液量的作用。
设备虽小，但它是制冷系统中四个必不可少的设备之一。
一、冷凝器的功用及其传热的基本情况冷凝器是将制冷压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽的热量传递给冷却介质(空气或水)并使之凝结成液体的热交换设备。
其工作过程是：来自压缩机的过热制冷剂蒸汽进入冷凝器后先被冷却成饱和蒸汽，继而被冷凝成饱和液体。
若冷却介质流量大、温度低时，饱和液体还可进一步被冷却成过冷液体。
在既定的热交换设备中其热交换面积是一定的，因而要提高传热量，除了提高对数平均温差外，其重要途径是如何提高传热系数。
而冷凝器传热系数的大小则取决于冷凝器的结构、管壁内外两侧(制冷剂侧及冷却介质侧)放热系数以及传热表面污脏的程度，下面简单地分析一下影响冷凝器的传热系数的因素。
1、影响制冷剂侧蒸汽冷凝放热系数的因素制冷剂凝结的形式当制冷剂蒸汽在冷凝器中与低于其饱和温度的壁面相接触时，它就在壁面上凝结为液体。
其凝结形式可分为“膜状凝结”和“珠状凝结”两种情况。
一般说来，在相同温差下珠状凝结比膜状凝结的放热量要大15～20倍。
但制冷剂蒸汽在冷凝器中的凝结一般为膜状凝结。
制冷剂的流速和流向当制冷剂蒸汽在直立管壁上作膜状凝结时，在冷却表面的最上端，蒸汽直接同壁面接触而冷凝，凝结的液体就沿着冷却表面向下流动，液膜层越向下越厚。
这时液膜便把冷却表面同制冷剂蒸汽隔开，蒸汽凝结时所放出的潜热必须通过液膜层传递到壁面。
显然冷却表面越高，温差越大，平均放热系数将越小。
如果冷凝液膜的流动方向与汽流方向一致时，可使冷凝液膜能较迅速地流过传热表面。
一、冷凝器的种类及特点冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。
（一）水冷式冷凝器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，常见的是壳管式冷凝器。
1、立式壳管式冷凝器立式冷凝器的主要特点是：1°由于冷却流量大流速高，故传热系数较高，一般K=600～700(kcal/m2? h?℃)。
2°垂直安装占地面积小，且可以安装在室外。
3°冷却水直通流动且流速大，故对水质要求不高，一般水源都可以作为冷却水。
4°管内水垢易清除，且不必停止制冷系统工作。
二、蒸发器分类：根据被冷却介质的种类不同，蒸发器可分为两大类：(1)冷却液体载冷剂的蒸发器。
用于冷却液体载冷剂——水、盐水或乙二醇水溶液等。
这类蒸发器常用的有卧式蒸发器、立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器等。
(2)冷却空气的蒸发器。
这类蒸发器有冷却排管和冷风机。
以下主要介绍空调系统中常用的冷却液体载冷剂的蒸发器。
一、卧式蒸发器卧式蒸发器又称为卧式壳管式蒸发器。
其与卧式壳管式冷凝器的结构基本相似。
按供液方式可分为壳管式蒸发器和干式蒸发器两种。
1、卧式壳管式蒸发器卧式壳管式蒸发器是满液式蒸发器。
即载冷剂以1～2m/s的速度在管内流动，管外的管束间大部分充满制冷剂体，二者通过管壁进行充分的热交换。
吸热蒸发的制冷剂蒸汽，经蒸发器上部的液体分离器，进入压缩机。
为了保证制冷系统正常运行，这种蒸发器中制冷剂的充满高度应适中。
液面过高可能使回气中夹带液体而造成压缩机发生液击；反之，液面过低会使得部分蒸发管露出液面而不起换热作用，从而降低蒸发器的传热能力。
因此，对于氨蒸发器其充满高度一般为筒体直径的70～80％，对于氟利昂蒸发器充满高度一般为筒体直径的55～65％。
卧式壳管式蒸发器广泛使用于闭式盐水循环系统。
壳管式冷凝器的设计计算1.冷凝器热负荷：它是指需要冷凝的蒸汽或气体的热量。
冷凝器的设计应根据所需冷凝负荷来确定。
冷凝器的冷凝负荷可以通过以下公式计算：Q=m×(Hv-Hl)其中，Q为冷凝负荷（kW），m为蒸汽或气体的质量流量（kg/h），Hv为蒸汽或气体的饱和蒸发焓（kJ/kg），Hl为液体的饱和液体焓（kJ/kg）。
2.壳程和管程的流体流量：壳管式冷凝器中的流体可以从两个方向流动，一种是从壳程（外壳）流动，另一种是从管程（管束）流动。
其中，壳程的流量可以通过以下公式计算：Gs = Q / (Cph × ΔT_sh)其中，Gs为壳程流体的质量流量（kg/h），Q为冷凝负荷（kW），Cph为壳程流体的定压热容（kJ/(kg·K)），ΔT_sh为壳程流体的进出口温度差（℃）。
管程的流量可以通过以下公式计算：Gt = Q / (Cpt × ΔT_st)其中，Gt为管程流体的质量流量（kg/h），Cpt为管程流体的定压热容（kJ/(kg·K)），ΔT_st为管程流体的进出口温度差（℃）。
3.壳管式冷凝器的传热系数：壳管式冷凝器的传热系数是指单位面积上传递的热量能力。
传热系数的计算可以采用经验公式或理论公式进行估算。
4.壳管式冷凝器的壳程和管程内壁面积：冷凝器的壳程和管程内壁面积是在传热过程中应考虑的重要参数。
壳程内壁面积和管束内壁面积的计算可以通过以下公式进行估算：As=Gs/(Gs×Us)At=Gt/(Gt×Ut)其中，As为壳程内壁面积（m²），Gs为壳程流体的质量流量（kg/h），Us为壳程侧的传热系数（W/(m²·K)）；At为管程内壁面积（m²），Gt为管程流体的质量流量（kg/h），Ut为管程侧的传热系数（W/(m²·K)）。
5.冷凝器的材料选择：冷凝器在工作过程中需要承受较高的压力和温度，因此材料的选择至关重要。
化工原理课程设计标准系列管壳式立式冷凝器的设计姓名：学号：专业：应用化学班级设计时间：目录一、设计题目二、设计条件三、设计内容3.1概述3.2 换热3.3 换热设备设计步骤四、设计说明4.1选择换热器的类型4.2流动空间的确定五、传热过程工艺计算5.1计算液体的定性温度，确定流体的物性数据5.1.1正戊烷流体在定性温度（51.7℃）下的物性数据5.1.2水的定性温度5.2估算传热面积5.2.1换热器热负荷计算5.2.2平均传热温差5.2.3估算传热面积5.2.4初选换热器规格5.2.5立式固定管板式换热器的规格5.2.6计算面积裕度H及该换热器所要求的总传热系数K05.2.7折流板5.2.8换热器核算5.3核算壁温与冷凝液流型5.3.1核算壁温5.3.2核算流型5.4计算接口直径5.4.1计算壳程接口直径5.5计算管程接口直径5.6计算压强降5.6.1计算管程压降5.6.2计算壳程压降六、其他七、计算结果八、化工课程设计心得九、参考文献一．设计题目标准系列管壳式立式冷凝器的设计二．设计条件生产能力：正戊烷23760t/a，冷凝水流量70000Kg/h操作压力：常压正戊烷的冷凝温度51.7℃，冷凝水入口温度32℃每年按330天计，每天24小时连续生产要求冷凝器允许压降100000Pa三、设计内容3.1概述换热器在石油、化工生产中应用非常广泛。
在炼油厂中，原油常减压蒸馏装置中换热器的投资占总投资的20%；在化工厂中，换热器约占总投资的11%以上。
由于在工业生产中所用换热器的目的和要求不同，所以换热器的种类也多种多样。
列管式换热器在石油化工生产中应用最为广泛，而且技术上比较成熟。
在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。
35％～40％。
随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。
壳管冷凝器设计计算公式壳管冷凝器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药等工业领域。
它通过将高温高压的气体冷却成液体，实现能量的转换和回收。
在设计壳管冷凝器时，需要考虑多种因素，包括冷凝器的尺寸、材料、流体性质等。
而其中最关键的一步就是进行设计计算，以确定冷凝器的具体参数。
下面将介绍壳管冷凝器设计计算的一般公式和步骤。
1. 冷凝器的热负荷计算。
冷凝器的热负荷是指冷凝器需要处理的热量，通常以单位时间内传热量的形式表示。
冷凝器的热负荷计算公式为：Q = m (h1 h2)。
其中，Q为冷凝器的热负荷，单位为瓦特（W）；m为冷凝介质的质量流量，单位为千克/秒；h1和h2分别为冷凝介质进口和出口的焓值，单位为焦耳/千克（J/kg）。
2. 冷凝器的传热面积计算。
传热面积是冷凝器设计中的一个重要参数，它直接影响到冷凝器的传热效果。
传热面积的计算公式为：A = Q / (U ΔTlm)。
其中，A为传热面积，单位为平方米（m2）；Q为冷凝器的热负荷；U为传热系数，单位为瓦特/平方米·摄氏度（W/m2·℃）；ΔTlm为对数平均温差，单位为摄氏度（℃）。
3. 冷凝器的管束数计算。
管束数是指冷凝器中管子的数量，它直接关系到冷凝介质在冷凝器中的流动情况。
管束数的计算公式为：N = (m G) / (π d2 ρ)。
其中，N为管束数；m为冷凝介质的质量流量；G为冷凝介质的流速，单位为千克/（秒·平方米）；d为管子的直径，单位为米（m）；ρ为冷凝介质的密度，单位为千克/立方米（kg/m3）。
4. 冷凝器的压降计算。
在设计冷凝器时，需要考虑冷凝介质在冷凝器中的压降情况，以确保冷凝介质能够顺利地流动。
冷凝器的压降计算公式为：ΔP = f (L / d) (G2 / 2) ρ。
其中，ΔP为冷凝器的压降，单位为帕斯卡（Pa）；f为摩擦因子；L为管子的长度，单位为米（m）；d为管子的直径；G为冷凝介质的流速；ρ为冷凝介质的密度。
壳管式冷凝器原理
壳管式冷凝器是一种常用于冷凝制冷循环系统中的设备。
冷凝是通过从冷却剂中提取
热量来将其冷却成液体的过程。
在制冷循环系统中，冷却剂被压缩成高压气体，然后通过
冷凝器流过，将热量散发到周围环境中，从而冷却成液体。
壳管式冷凝器是一种有效的冷
凝器设备，其冷却原理如下：
壳管式冷凝器由壳体和管束两部分组成。
壳体通常是圆筒形结构，有进出口连接，管
束则是由多根细管组成的。
在此结构中，冷却剂从进口进入壳体，然后通过细管流过，在
冷却剂和细管之间产生传热，从而实现将冷却剂冷却成液体的过程。
壳管式冷凝器的工作原理基于两种类型的传热：对流传热和传导传热。
对流传热是指
在热传递的时候通过流体的热对流使传热，而传导传热则是通过直接热传递的方式进行的。
在壳管式冷凝器中，传热主要是通过对流传热来实现的。
当冷却剂进入壳体中时，它涌入管束中的细管中。
细管中的高-pressure 冷却剂会导
致其温度升高，然后通过壳体和管束之间的热交换器散去热量。
热交换器的主要作用是提
供较大的表面积，以增加热量散发的速度和效率。
随着冷却剂在细管中的逐渐冷却，它会
逐渐被转变成液体，并在最终离开壳体时变成液体。
这样的壳管式冷凝器可以被用于任何需要降温的设备中。
无论是家用冰箱、空调系统
还是工业用制冷设备，壳管式冷凝器都被广泛应用。
此外，壳管式冷凝器还具有高效率、
低能耗、不易造成环境污染等优点，是目前广泛使用的一种制冷技术。
