課程設(shè)計(jì)————冷凝器

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：換熱器工藝設(shè)計(jì)能源與動(dòng)力工程學(xué)院熱能與動(dòng)力專(zhuān)業(yè)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：華中科技大學(xué)主要設(shè)計(jì)及說(shuō)明主要結(jié)果一：設(shè)計(jì)題目室外側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度35C,冷凝溫度50C,過(guò)冷度5C,室內(nèi)側(cè)進(jìn)風(fēng)干球溫度27C,濕球溫度19.5C,蒸發(fā)溫度7C,過(guò)熱度5C,壓縮機(jī)指示效率0.75.換熱器類(lèi)型：冷凝器.制冷劑：R410AQ0=2200W系統(tǒng)制冷量：Q0=2200W參考書(shū)籍：?小型制冷裝置設(shè)計(jì)知道?；?制冷原理與裝置?.二：設(shè)計(jì)目標(biāo)由于系統(tǒng)制冷量比擬小,因此所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的冷凝器形式選為：空氣強(qiáng)制流動(dòng)的空冷冷凝器三：冷凝負(fù)荷計(jì)算根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)查R410a的壓始圖,如下列圖所示,查的

2、各狀態(tài)點(diǎn)的數(shù)據(jù)：0點(diǎn)：T0=7C,P0=9.898bar,h0=427.58(kj/kg)1點(diǎn):T1=12C,P1=9.898bar,h1=432.21(kj/kg),V1=0.02774(mA3/kg)2s點(diǎn)：T2s=75.35C,P2s=30.4bar,h2s=475.16(kj/kg)3點(diǎn)：T3=50C,h3=292(kj/kg)4點(diǎn)：T4=45C,h4=280.21(kj/kg)壓縮機(jī)指示效率：ti=0.75冷凝器熱負(fù)荷Qk計(jì)算：?jiǎn)挝恢评淞浚簈0=h1-h4=152(kj/kg)制冷劑質(zhì)量流量：Q0qm=0.014474(kg/s)q0單位理論公：wo=h2shl=475.16-432

3、.21=42.95(kj/kg)壓縮機(jī)理論功率：P0=woxqm=0.6216583(kW)壓縮機(jī)指示功率：Pi=P0/%=0.829(kW)2點(diǎn)始值:h2=h1+h2sh1=432.21-475/6432.21487.4767(4/kg)i0.75冷凝負(fù)荷：Qk=(h2-h4)xqm=(487.47678-280.21)父0.014474=3.02886(kW)h2=487.4767kj/kgQk=3.02886kW主要設(shè)計(jì)及說(shuō)明主要結(jié)果冷凝器的初步規(guī)劃及有關(guān)參數(shù)選擇管排方式采用叉排,正三角形排列.管間距s1=25.4mm,排間距s2=22mm,紫銅管中9.3父0.35,翅片厚度df=0.1

4、2mm肋片間距sf=1.8mm;沿氣流方向管排數(shù)n=2排；各局部單位管長(zhǎng)面積計(jì)算如下：db=d02、f=0.0095320.00012=0.00977(m)單位管長(zhǎng)肋片面積：21二2ff=2(s1s2-db)2(0.02540.022-0.00977)4sf41=0.5376330.0018肋間基管外表積：.f0.122fb=：db(1-)=：0.00977(1-)=0.028632613m2sf1.8肋管外總外表積：2ft=fffb=0.566256m2肋管內(nèi)外表積:fi=ndi=nS00883=0.027726m2肋化系數(shù)：B=0.566265=20.42348P=20.42348fi0.

5、027726五：空氣進(jìn)出冷凝器溫差及風(fēng)量取冷凝器進(jìn)出口空氣溫差為8c,即溫差：Ata=ta2-tai=8C所以ta2=8+35=43C空氣定性溫度：tam=Y氾=竺上丑=39C22據(jù)此查的空氣的各項(xiàng)參數(shù)為：密度Pm=1.0995kg/m3；比熱容Cpa=1.103kj/(kg,k);運(yùn)動(dòng)粘度Uam=0.0000175m2/s；熱導(dǎo)率31f=0.02643w/(mk)計(jì)算風(fēng)量：Va=Qk=型型6=0.31219m3/sPmCpaNa1.0995父1103M8Va=30.31219m/s六：肋片效率及空氣側(cè)換熱系數(shù)冷凝器的空氣最小流通面積Am.與迎風(fēng)面積Af之比：Amin(si-db)(sfBf)

6、Afs1sf(0.0254-0.00977)x(Q,QQ18-0.00012)八一房=0.5743310.0254父0.0018取迎面風(fēng)速Wf=1.0m/s,那么最小流通面風(fēng)速：Af1.0/,wmax=wf=1.741157m/sAmin0.574331計(jì)算迎風(fēng)面積：va0.312192Ay=0.31219mywf1.0翅片寬度：L=ns2=2父0.022=0.044m當(dāng)量直徑：2(s1-db)(sfBf)dea=：(、-db)+(sf-與)=2M(0.02540.00977)/(0.00180.00012)=00030339m(0.02540.00977)+(0.0020.00012)空氣雷

7、諾數(shù)：cWmaxdeq1.741157父0.0030339cRef-301.8569以0.0000175主要設(shè)計(jì)及說(shuō)明主要結(jié)果流體流過(guò)整張平套片管管簇是的換熱系數(shù)計(jì)算公式：對(duì)于叉排：a=1.1上cQn(上)m“deq適用范圍.%=500104;Sf/db=0.180.35;tf=m040;L/deq=450;s1/db=25;運(yùn)用公式時(shí)所需要確定的參數(shù)：Si0.0254c=2.599795db0.00977Sf0.002一=0.204708db0.00977單元空氣流到長(zhǎng)徑比：L0.044=14.50279deq0.0030339eq比對(duì)各參數(shù)得知可以運(yùn)用上公式計(jì)算該冷凝器管外外表?yè)Q熱系數(shù)：A

8、=0.5180.02315L/deq+A000425(L/deq)2-3乂10九L/deq)3=0.26250.24Ref024M3018569c=A(1.36-)=0.33867x(1.36)=0.33798310001000n=0.45+0.0066L/deq=0.545718eqm-0.28+0.08ef-0.28+0.08301.8569-0.25585110001000所以管外外表傳熱系數(shù)a01.1黑0.02643黑0.337983M301.85690.545718x14.502792558510.00303392=36.85509w/(m2k)肋片效率確定:對(duì)于叉排管有P=1.27

9、PJTR3,其中P=0.0254db0.00977肋片當(dāng)量高度:db_一hb(1)(10.35ln:)20.00977-0.0254(1.27-:J1-0.3-1)20.00977(10.35ln(1.270.0254J-0.3)0.00977=0.01167m肋片特性參數(shù):12：236.855091=55.0079m；2030.00012其中%=203w/(m忖為鋁肋片熱導(dǎo)率所以肋片效率:th(mh)th(55.00790.011679)0.882021mh55.00790.01169冷凝器外外表效率:ffffb0.5376330.8820210.028632613八“0.887985ft0

10、.566265七：管內(nèi)R410A冷凝時(shí)的外表傳熱系數(shù)1 .根據(jù)?制冷原埋與裝置?附表E-3,序號(hào)四提供的蒸汽在管內(nèi)冷凝時(shí)的換熱系數(shù)方法,對(duì)于氟利昂在空氣冷凝器中的冷凝換熱,有管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)：aj=0.683rs1/4Bm(tktw)/4Md/4其中rs1/4和Bm根據(jù)tm=且上絲在附表E-3中用線性插22值法查得；2 .由熱量平衡關(guān)系求解管壁溫度：忽略薄壁銅管熱阻和管與肋片之間接觸熱阻,那么管內(nèi)外外表熱量平衡關(guān)系為：aedi(tktw)=Ta0ft(tw-tam)即1/4_1/41/4_0.683rsBm(50tw)父0.00883M冗x0.00833M(50-tw)0.887985M36.

11、85509父0.566265(tw-39)用試湊法當(dāng)tw=47.87C時(shí),查得：rs1/4=19.85824；Bm=67.43644；上式成立.因此,取管壁溫度為tw=47.1C.所以,管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)：a=0.683%1/4Bm(tk-tw)74/41/4=0.683父19.85824M67.43644父(50-47.87)4M0.008832=2983.775w/(m2k)tw=47.87C八：計(jì)算所需的傳熱面積以管外面積為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù):1一,f-ro1aifa.s甘中B_ft_O.566265：2_iq06644這里1/、11一一一fm0.5662650.027726HJ6f=0.00

12、035m為銅管厚度,.=203w/(mk)為鋁片熱導(dǎo)率,根據(jù)?小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)?第67頁(yè)表3-1提供的冷凝器中推薦選用的冷卻介質(zhì)側(cè)污垢系數(shù)值取強(qiáng)制通風(fēng)空氣冷卻式冷凝器塵埃垢層污垢系數(shù)r=0.0001(m2.kw),由于制冷劑側(cè)熱阻相對(duì)于空氣側(cè)為小值,可忽略.冷劭介質(zhì)國(guó)的再堀累敷類(lèi)御/Uv*KW-J)L期/m?*K-W)聶凱通風(fēng)空3海部式卷獻(xiàn)器空暇指原434XW1茱市生咕用水箱層aLjX1Q-s1窕整河水菊發(fā)asxio-3保處理的工業(yè)輛扉用水而良a1件禮閶求垢曇0x7XI0-J米越姓黑髭工業(yè)W部用本鼠息o.-31近晦海水看幅0.L7X10-a處理過(guò)的方水塔儲(chǔ)算用水脂層OLlFNltr】1后呼

13、嘉歡泰層0.OMXJO1所以換熱系數(shù)：Kof-.c.X20.4+X1.906644+0.0001+2983.77520336.86父0.89_一2.、=24.37525w/(mk)平均溫差&4ta2-ta1Atm-t_tln(tka1)tk一卜2=43-35=10.5Clm505)50-43所需管外傳熱面積及結(jié)構(gòu)參數(shù):管外面積3028.8624.3752510.5=11.837906m2;取F0=12m2.所需肋片管中長(zhǎng)度Fof12L21.19148mft0.566265取冷凝器每列管數(shù)19根,總管數(shù)38根單管有效長(zhǎng)度0.60m總有效管長(zhǎng)為38*0.60=22.8m裕度為7.59%冷凝器高度H=38s1=380.0254=0.4826m冷凝器深度L=n電=20.022=0.044m實(shí)際迎風(fēng)面積_2A=HL=0.48260.60=0.31369m實(shí)際風(fēng)速0s=-s由于實(shí)際風(fēng)速與設(shè)計(jì)風(fēng)速