课程设计————冷凝器.docVIP

课程设计说明书 设计题目：换热器课程设计 能源与动力工程学院热能与动力专业 学生姓名：蔡海瑞 学号 ：U200711873 指导教师 ：何国庚，谢军龙，李嘉老师 完成时间 : 2010.11 华中科技大学 目录 一．设计题目……………………………………………3 二．设计计算 冷凝器热负荷的计算…………………………………4 冷空气参数的确定……………………………………5 冷凝器的结构初步规划………………………………6 空气侧传热系数的计算………………………………7 管内R22冷凝时的表面传热系数计算………………11 计算所需传热面积……………………………………13 确定空冷冷凝器的结构外形参数……………………14 空气侧阻力计算及选择风机…………………………15 三. 参考文献……………………………………………16 一：设计题目 室外侧进风温度35℃，冷凝温度50℃，过冷度5℃，室内侧进风干球温度27℃，湿球温度19.5℃，蒸发温度7℃，过热度5℃，压缩机指示效率0.75. 换热器类型：冷凝器。 制冷剂：R22。 系统制冷量：Q0=3200W。 二：设计目标 由于系统制冷量比较小，因此所设计系统的冷凝器形式选为：空气强制流动的空冷冷凝器 三：冷凝负荷计算 根据题目提供的数据查R22a的压焓图，如下图所示， 查的各状态点 1点：T1=12℃,P1=621.44,h1=407.84(kj/kg), s1=1.760kj/(kgk) 2s点：P2s=1942.31kPa，h2s=434（kj/kg）S2s=1.760kj(kgk) 2点：T2=50℃,p2=1942.31kPa 3点：T3=45℃,h3=254(kj/kg),P3=1942.31kPa 压缩机指示效率: ηi=0.75 冷凝器热负荷Qk计算： 单位制冷量： q0=h1-h3=153.84kj/kg, =442.72 kJ/㎏ 故，单位质量压缩功34.88 制冷剂质量流量：=0.0208kg/s 故，冷凝器的热负荷为 =3.925KW 冷空气参数的确定 表6-5 空冷式冷凝器设计计算参数的选择 项目 选择原则 肋片的几何参数 国产纯铜管铝套片换热器的典型结构参数：纯铜管Ф10，管间距25（或Ф12，管间距30），管壁厚δt=0.5~1.0对于60kW以上的机组可选用Ф16纯铜管，间距35，管壁厚δt=1.0~1.5，肋距=2.0~3.5，可取顺排，也可叉排 迎面风速 一般，高则传热系数高，但阻力增大，风机耗功增大。综合考虑2.5~3.5为宜 冷凝温度和空气进出口温差 冷凝器换热面积小，但压缩机排温和耗功增大。应按装置使用条件和技术经济比较确定。一般与进风温度控制在15℃左右为好。当外界气温为30~35℃时，可取43~50℃，空气进出口温差一般取6~10℃ 冷凝器管排数 沿空气流动方向的管排越多，则后几排的传热量越少。一般取2~6排为好 已知进口温度=35℃，根据表6-5取空气进出口温差为Δ=-8℃，则定性温度 =39℃，据此查空气的热物性表，得： 密度=1.128 kg/m3定压比热容=1.005kJ/(㎏?K) ，运动粘度=16.87×10-6 m2/s，热导率： =2.751×10-2 W/(m?K)，则空气流量 冷凝器的结构初步规划 肋片及传热管尺寸设置 根据表6-5， 传热管选用Ф10x0.7的纯铜管，则d0=0.01m,=(0.01-2×0.0007)=0.0086m ,肋片选用平直翅片（铝片），片厚δf =0.2mm肋片间距.取气流方向的排数为n=5，冷凝器采用顺排套片式结构，管间距s1=25mm，排间距s2=25mm片长L=ns2=5×25=125mm 单位表面积及肋片系数计算 套平后翅片间传热管部分的外径 故管外肋片单位表面积为 肋间管外单位表面积为 管外单位表面积为 管内单位表面积为 故肋化系数为 空气侧传热系数的计算 根据肋片参数，冷凝器的空气最窄流通面积与迎风面积 之比为 取迎风面速度 ，则最小流通面的风速 当量直径 空气的雷诺数为 单元空气流道长径比 根据附录D-1中流体流过整张平套片管簇的换热公式有 平直翅片的管外表面传热系数为 肋片当量高度为 肋片特性参数 =51.356m-1其中 肋片效率 故冷凝器的外表面效率为 当量表面传热系数 管内R22冷凝时的表面传热系数计算 制冷剂蒸汽在空冷冷凝器中要经历状态变化的过热蒸汽区、饱和区、过冷液体区。此三个区域的制冷剂物理性质和换热机理有所不同，其表面传热系数也不一样。其在过热区的表面传热系数比饱和蒸汽区低，但传热温差却比饱和区要大，以致该两区面积流量近乎相等。而在过冷液体区，面积热流量要小些，不到总传热量的10%。所以，在设计时将制冷剂