冷凝器、貯液器、劑管路的設(shè)計(jì)

4。2風(fēng)冷冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1原始數(shù)據(jù)由給定條件,現(xiàn)需設(shè)計(jì)一臺制冷量為60kW的R22空氣冷凝器冷凝溫度：：二48°C進(jìn)風(fēng)溫度：〔廣35C出風(fēng)溫度：ta廣43C4。2。2初步規(guī)劃選用°16xl.0mm的純銅管，成正三角形排列創(chuàng)；管間距s]=35mm，排間距s=30.3mm2;肋片為平直鋁套片,肋間距s=30.3mm2;肋片為平直鋁套片,肋間距sf=2.5mm9沿氣流方向管排數(shù)n=4；片寬=121.2mm如下圖：圖4。2翅片管冷凝器側(cè)面截圖設(shè)計(jì)兩片，成V字形，每片熱負(fù)荷為35。9KW。4.2。3結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃及有關(guān)參數(shù)

各部分單位管長面積為[2]:肋片面積:f-2(sxs—兀/4xd2)/sf 1 2 bf-0.6815m2/m肋片基管面積:f-兀xdx(1—8/s)b b ff-3.14159x16.3x10—3x(1—0.2/0.25)-0.04814m2/m肋管外總表面積:-0.6815+0.04814m2/m-0.7296m2/m肋管內(nèi)表面積：f-兀dii3.14159x(16—1.0x2)x10—3m2/m0.04398m2/m肋化系數(shù)：卩-f/fti-16.8854。2.4進(jìn)出換熱器的溫差及風(fēng)量溫差[1]:TOC\o"1-5"\h\z△t—t—t—8°Ca a2 al風(fēng)量［2］：Q- kaPxcx^tmpaa35.9x2m3/s1.0995x1.005x8-8.122m3/s(4。2a)其中定性溫度:amt—-o! —39°Cam2P=1.0995kg/m3mc=1.005w/(kg.k)pa4.2.5肋片效率及空氣側(cè)換熱系數(shù)的計(jì)算根據(jù)肋片參數(shù)，冷凝器的空氣最小流通面積Amin與迎風(fēng)面積Af之比⑵:A(s-s)(s-6)TOC\o"1-5"\h\zmin= 1bf 1A sxsf 1 f_(35-16.3)x(25-0.15)35x2.5_0.5022(4.2b)考慮降噪節(jié)能等因素取迎面風(fēng)速2。8m/s,則最小流通面風(fēng)速:AWmax_w?—dfAmin_5.575m/s當(dāng)量直徑：（最小流通面的面積與周長之比）d_2x(35-16.3)x(2.5-0.15)/(35-16.3+2.5-0.15)eq_4.17mm空氣的雷諾數(shù)：Wxd^^e max eqv_5.575x4.17517.5x10-6_1330.1663單元空氣流道長徑比:_29.03L__29.03~d~_4.175ep根據(jù)流體橫向流過肋片管簇的的整張平套片換熱計(jì)算公式［3］：A_0.518-0.0231?土+0.000425(2)2-3x10-6(—)3d d deq eq eq_0.1307

0.24xReC=A-(1.36-1000=0.1361n=0.45+0.0066L~deq=0.6416Rem=-0.28+0.08- 匚1000=-0.1736批注：以上兩個(gè)公式m和n應(yīng)該互換所以,管外的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)［3］:TOC\o"1-5"\h\z九 La=1.1-—f-C-Ren-( )m0d fdeqeq=53.32w/(m2-k)對于叉排，有p'=1.27P、1-0.3sp=-^~=2.147b故：p'=2.282肋片當(dāng)量高度：h=dx(p'-1)x(1+0.35xlnp')21A2=—3x(2.282-1)x(1+0.35xln2.282)2肋片特性系數(shù)［2］:m=2m=2aX52x53.3189m-1203x0.15x10-3=59.1782m-1(4.2e)肋片效率［2］：:2x53.3189203x0.15xlO-3=59.1782m-i4.2f)肋片效率：th(mh)耳=—fmh_th(59.1782x13.46x10-3)59.1782X13.46x10-3_0.8312冷凝器外表面效率［2］：t_0.6815x0.8312+0.048140.7296_0.84234。2。6管內(nèi)R22冷凝時(shí)的表面換熱系數(shù)首先,設(shè)管壁溫度：t*_47.03opw p則t*+t Arrt_wk_47.5m2 °C,在該溫度下,r4_19.87,B_67.554sm代入式子計(jì)算換熱系數(shù)ai⑵：11a_0.683r4Bd(t-1)4i smirw1_2664.93(t一t)4rw(4.2g)

4。2.7管壁溫度的計(jì)算忽略薄壁銅管熱阻和管與肋片之間的接觸熱阻,則管內(nèi)外平衡關(guān)系為3a兀d(t-1)4二耳af(t-1 )iikw s0twam即：664.93x0.04398x(t-1)=0.8423x53.32x0.7296x(t-39)kww即:117.21(50—t)3二32.77x(t-39)ww(4.2h)用是試湊法得:tw=47.06°C與所設(shè)tW=47.06°C相近，所以所選壁溫合適.4.2.8所需面積的計(jì)算kofkof卩+匚卩+丫+a入i0a耳i f 0s=28.38w/(m2-k)其中:a=2664.93x(50-47.03)-:=2030if 0.7296x2卩=L=if(0.7296+.04398)m=1.286Y=0.048q=1.0x10-3m0f4。2.9平均溫差的計(jì)算(t-1)TOC\o"1-5"\h\z△t二al a2—m t—tln alt-tka2-8 OC-50-35ln50-43-8.4OC4。2.10所需的管外傳熱面積及結(jié)構(gòu)參數(shù)FQ0ktofm35900m228.38x8.4—150m2所需翅片管總長度F_150f_0.7296tm—205.6m若取冷凝器的每列管數(shù)為38根,則總管數(shù)為152根;取每根長度為1.4米，總長度為L4x152_212?8m,還有3.5%的富裕量。(其中V型邊與豎向成21°角)每臺冷凝器高度：h—38x35xsin69°m—1.24m4。2.11空氣的流動阻力及風(fēng)機(jī)的選配阻力計(jì)算：△p_1.2gA (pxw)1-7d maxeq—1.2x9.8x0.0133x29.3x(1.0955x5.575)1.7pa—99pa該冷凝器需配用風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量為：V—8.122m3/s—29239.2m3/ha風(fēng)機(jī)全壓的計(jì)算：H—H+HstdgP+W2—99+—w ^―21.0955+2.82—(99+ )Pa—105pa分兩臺風(fēng)機(jī)平行吹風(fēng)，每臺風(fēng)機(jī)分擔(dān)風(fēng)量為：14619.6/2m3/h.根據(jù)以上參數(shù)選用T35-11型軸流風(fēng)機(jī)。表4.3風(fēng)機(jī)性能參數(shù)型號轉(zhuǎn)速r/min風(fēng)量m3/h全壓pa電動機(jī)型號功率kw外形尺寸長X寬X高mmxmmxmm6。3130015297224YT90—L41.2707X750X7925節(jié)流機(jī)構(gòu)、管道及輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型5.1管路設(shè)計(jì)氟利昂制冷系統(tǒng)的吸氣管道的壓力損失不宜超過相當(dāng)蒸發(fā)溫度降低1°C。排氣管道的壓力損失不宜超過相當(dāng)冷凝溫度升高1°C[5]所以在本設(shè)計(jì)中：蒸發(fā)溫度為2C,允許壓力損失△P=20kpa。冷凝溫度為48°C，允許壓力損失為△P=Ma5。1。1R22吸氣管路的設(shè)計(jì)已知:冷凝溫度t=48°Ck,蒸發(fā)溫度:t=2°C0，制冷量：Q=66.2kw0.假設(shè)吸入當(dāng)量總長度：L=10m，t，

壓力損失:△p=14kpao查R22吸氣管計(jì)算圖⑸得：吸氣管徑為38°lmm，管內(nèi)流速為15m/s。管路壓力的校核:.LW2△p=△p+△p=f-i-m匚d2n先計(jì)算Re：w-d 0.0381x15Re=n=v 0.2554x10-6=2.2x106（5.1a）由于Re>105,所以采用尼古拉茲公式⑸:f=0.0032+0.221Re-0.237=0.0032+0.221x（2.2x106）-0.237（5。=（5。1b）=0-01x為x學(xué)x5051△p=△△p=△p+△p二f-m 匚LW2?p=14.97kpa（5。1c）其中:f―-阻力系數(shù)，p——取t=30OC時(shí)的氣體密度：p=50.71kg/m3v――動力粘度，取v=°-2554x10-6k/（m?s）因?yàn)椤鱬=14?97kpa，與所設(shè)厶p=14kpa相差不大，且小于允許壓力20kpa，所以吸氣管路設(shè)計(jì)合理。5.1.2R22排氣管路的設(shè)計(jì)已知：冷凝溫度：t=48°Ck，蒸發(fā)溫度：t=2°C0,制冷量：Q=66.2kw0.假設(shè)吸入當(dāng)量總長度：L=4m，t，壓力損失：△p=40kpa■查R22排氣管計(jì)算圖［5］得：吸氣管徑為25。4mm，管內(nèi)流速為15m/s。管路壓力的校核：.LW2△p=△p+△p=f-i-m匚 d2n先計(jì)算Re：_w-d 0.0254x15Re=n=V 0.0729x10-6=5.2x106由于Re>105，所以采用尼古拉茲公式⑸：f=0.0032+0.221Re-0.237=0.0032+0.221x(5.2x106)-0.237=0.008.LW2△p=△p+△p=f-i.pm匚d2n=0.008x10x152x280.90.0254 2=39.8kpa其中：f——阻力系數(shù),p--取t=87°C時(shí)的氣體密度：p=280.9kg/m3動力粘度，取v=0-0729x1°-6kgg因?yàn)椤鱬二39?8如，與所設(shè)^P二40kpa相差不大，且小于允許壓力41如，所以排氣管路設(shè)計(jì)合理。5.1.3高壓液體管路設(shè)計(jì)R22在這段管路內(nèi)流速允許范圍:0。5—1.5m/s[5]壓力損失允許范圍：＜20kpaC5：設(shè)管內(nèi)流速為w=1m/s,取當(dāng)量長度L=3mt.則管徑[5]:7 ]4qv 14x0.374x0.00092d=m= m兀w 3.14x1=0.02m=20mm(5.1d)其中：在48°C時(shí)，q=0.374kg/s,mv=0.00092m3/kg,w=1m/s,p=1082kg/m3,v=0.114x10-6kg/(m.s)

管路壓力的校核：.LW2△p=△p+△p=f-…m匚d2n先計(jì)算Re：cw-dlx0.02Re=n=V 0.114X10-6=0.18X106>105由于Re>105,所以采用尼古拉茲公式§：f=0.0032+0.221Re-0.237=0.0032+0.221x(0.18x106)-0.237=0.016rLW2△p-pm+△學(xué)f-dTP3 123 12=0.016x価xix1082=1298pa其中：f——阻力系數(shù)，由于二1298pa，小于允許壓力損失20kpa，所以所設(shè)計(jì)的管路合適。5.1。4低壓液體管的計(jì)算[5]低壓液體管，為節(jié)流閥至蒸發(fā)器管段,該段流速允許范圍：0。5—1。25m/s取流速w=1m/s，取當(dāng)量長度lt=4m?則管徑⑸[5]7 /4qv Ux0.374x0.00078d二m- m兀w 3.14x1-0.10193mm取d-0.02m-20mm其中：在48°C時(shí),

q=0.374kg/s,mv=0.00078m3/kg,w=1m/s,p=1274.7kg/m3,v=0.167x10-6kg/(m.s)管路壓力的校核：rLW2△p=△p+△p=f-i-m匚d2n先計(jì)算Re：cw-d 1x0.02v 0.167x10-6=0.12x106>105由于Re>105，所以采用尼古拉茲公式⑸:f=0.0032+0.221Re-0.237=0.0032+0.221x(0.12x106)-0.237=0.017△p=△△p=△p+△p二f-m 匚LW2?p二0.017x丄x12x1274.70.022=2166pa<20kpa其中：f-—阻力系數(shù)，由于二2166pa，小于允許壓力損失20kpa，所以所設(shè)計(jì)的管路合適。5。2儲液器的設(shè)計(jì)計(jì)算5.2.1制冷系統(tǒng)中制冷劑總的充注量的計(jì)算表5.1制冷系統(tǒng)中各部分的充注量[9]設(shè)備名稱制冷劑液體充滿度干式殼管式蒸發(fā)器傳熱管子容積的的25%液管管道容積的100%其它部件或設(shè)備制冷劑側(cè)總?cè)莘e的10—20%A蒸發(fā)器：兀d2I兀xO.OI62x1.5x102V'=i—= m3i4 4=0.03075m3V=V'x25%=0.03075x25%m311=0.00769m3B四段液管的容積:兀d2lV'=Vx100%=工^2224兀x0.03812x10兀x0.02542x4兀x0.0202xl兀x0.0202xl=+++4 4 4 4=0.0156m3C冷凝器的充滿度計(jì)算如表中所述，按制冷劑側(cè)總?cè)莘e10-20%，本設(shè)計(jì)中取15%?！肛2IV'=i—3 4=兀x0.0142x212.8x24=0.0655m3=V'x15%33=0.0098m3制冷系統(tǒng)中制冷劑總的充注量：工m=(V+V+V)p123=(0.00769+0.0156+0.0098)x1213kg=40.1kg5.2。2儲液器容積的計(jì)算對于氟利昂制冷系統(tǒng),儲液器容積可按下式計(jì)算［9］：工mv=—B40.1x0.00092= m30.7