殼管式冷凝器設(shè)計

學(xué)號20122916096成績課程設(shè)計說明書設(shè)計名稱機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計題目制冷系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書設(shè)計時間2015.1.6～2015.1.21學(xué)院食品工程學(xué)院專業(yè)能源與動力工程班級1202班姓名楊鑫指導(dǎo)教師曲航配用冷水機組的臥式殼管式冷凝器設(shè)計設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一臺配用冷水機組的臥式殼管式冷凝器設(shè)計條件:設(shè)計參數(shù)：制冷劑：R134a 額定工況蒸發(fā)溫度：t0=50C冷卻水進(jìn)口溫度：tk=400C制冷量：Q0=360kw傳熱管：每英寸19片的滾軋低肋銅設(shè)計要求：1.對確定的工藝流程進(jìn)行簡要論述；2.物料衡算，熱量衡算；3.確定管式冷凝器的主要結(jié)構(gòu)尺寸；4.計算阻力；5.編寫設(shè)計說明書=5.450C3、冷凝器的傳熱面積計算：根據(jù)選用臥式管殼式水冷冷凝器及設(shè)計指導(dǎo)書表4各種冷凝器的熱力性能，取傳熱系數(shù)為800w/（㎡·k）0式中：————傳熱系數(shù)，w/㎡、℃；（由《食品工程原理設(shè)計指導(dǎo)書》表3中可取750）————冷凝器得傳熱面積，㎡；————冷凝器得熱負(fù)荷，w；————傳熱平均溫差，℃又△t=5.45℃4、冷凝器冷卻水用量：kg/h式中：————冷凝器的熱負(fù)荷，kw；————冷卻水的定壓比熱，KJ/kg·k；淡水可取4.186；————冷卻水進(jìn)出冷凝器得溫度，K或℃；————冷卻水進(jìn)出冷凝器得溫度，K或℃。5、冷凝器冷卻水體積流量：式中：————取995.7；6、管數(shù)和管程數(shù)和管束的分程、管子的排列的確定：1）確定單程管數(shù)n由《制冷原理及設(shè)備》一書查得，冷凝器內(nèi)冷卻水在管內(nèi)流速可選取1.5m/s。設(shè)計中選用38×2.5mm不銹無縫鋼管作為冷凝器內(nèi)換熱管。式中：———管內(nèi)流體的體積流量，㎡/s；———管子內(nèi)直徑，m；———流體流速，m/s。圓整為108取整后的實際流速2）管程數(shù)：管束長度式中：———傳熱面積，㎡；———按單程計算的管長，m。管程數(shù)式中：為選定的每程管長，m，考慮到管材的合理利用，取6m。圓整為12所以冷凝器的總管數(shù)為根3）管心距а查QUOTE錯誤!未找到引用源。可得管心距а=48mmQUOTE錯誤!未找到引用源。4）管子在管板上的排列方式管子在管板上排列時，應(yīng)使管子在整個冷凝器截面上均勻而緊湊地分布，還要考慮流體性質(zhì)，設(shè)備結(jié)垢以及制造等方面地問題7.殼體直徑及殼體厚度的計算1）殼體直徑的計算殼體的內(nèi)徑應(yīng)稍大于或等于管板的直徑，所以，從管板直徑的計算可以決定殼體的內(nèi)徑.D=a(b-1)+2e式中：D———殼體內(nèi)徑，mm；a———管心距，mm；b———最外層的六角形對角線(或同心圓直徑)；e———六角形最外層管子中心到殼體內(nèi)壁的距離。一般取e=(1～1.5)d0，這里取1.4。D=48×（39－1）＋2×1.4×33=1824＋92.4=1916.4mm圓整為2000mm2）殼體厚度(s)的計算式中：s———外殼壁厚，cm；P———操作時的內(nèi)壓力，N/cm2（表壓），根據(jù)壁溫查得為80.8N/cm2[σ]——材料的許用應(yīng)力，N/cm2；查得不銹無縫管YB804-70的許用應(yīng)力是13230N/cm2φ———焊縫系數(shù)，單面焊縫為0.65，雙面焊縫為0.85；（取單面焊縫）C———腐蝕裕度，其值在（0.1～0.8）cm之間，根據(jù)流體的腐蝕性而定；取0.7D———外殼內(nèi)徑，cm。適當(dāng)考慮安全系數(shù)及開孔的強度補償措施，決定取s=17mm（二）設(shè)計校核1.雷諾數(shù)計算及流型判斷冷凝器冷卻水用量：實際流速：雷諾數(shù)：>104所以流型為湍流。2.阻力的計算冷凝器的阻力計算只需計算管層冷卻水的阻力，殼程為制冷劑蒸汽冷凝過程，可不計算流動阻力。冷卻水的阻力可按下式計算：式中：———管道摩擦阻力系數(shù)，湍流狀態(tài)下，鋼管λ=0.22Re-0.2；Z———冷卻水流程數(shù)；L———每根管子的有效長度，m；d———管子內(nèi)直徑,m；u———冷卻水在管內(nèi)流速，m/s；g———重力加速度，m/s2；——局部阻力系數(shù)，可近似取為Σε=4Z。4.傳熱面積安全系數(shù)式中：———實際布置所得的傳熱面積，m2；———理論傳熱面積，m2管外總傳熱面積：＝NTπd0l＝1296×3.14×0.038×6＝927.8管內(nèi)總傳熱面積：＝NTπdl＝1296×3.14×0.033×6＝805.7實際總傳熱面積：＝（＋）/2＝（927.8＋2805.7）/2=866.8理論總傳熱面積： ＝安全系數(shù)ε＝（866.8－）/＝9.5％一般要求安全系數(shù)為3％～15％（0.03~0.15），故本設(shè)計合符要求。5.長徑比L/D式中：L———每程管長，m；D———殼體內(nèi)徑，m。L/D=6/1.9164=3.13符合3~8范圍要求五、設(shè)計結(jié)果主要參數(shù)表序號項目結(jié)果序號項目結(jié)果9冷凝換熱管材料無縫鋼管21管程1210換熱管規(guī)格φ38×2.5mm22總管數(shù)129611單程管數(shù)10823管心距48mm12軸線偏轉(zhuǎn)角度7°24冷庫冷負(fù)荷360kw六、設(shè)計評論因為城市位于海邊，有大量海水資源。冷卻可使用海水進(jìn)行，可以節(jié)省寶貴淡水資源，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。但是海水對管路設(shè)備腐蝕較大，應(yīng)采用耐腐蝕材料，此項會增加投資成本。且海水中雜質(zhì)較多，應(yīng)在制冷機組中其