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1、4.2风冷冷凝器的设计计算421原始数据由给定条件，现需设计一台制冷量为 60kW的R22空气冷凝器。冷凝温度：tk =48进风温度：ta1 =35 C出风温度：鮎2=43 C选用16 1.mm的纯铜管，成正三角形排列2;管间距Si = 35mm，排间距 52 =30.3mm;肋片为平直铝套片，肋间距Sf =2.5mm ;沿气流方向管排数门二4 ； 片宽 L = n 勺=121.2mm如下图：图4.2翅片管冷凝器侧面截图 设计两片，成V字形，每片热负荷为35.9KW4.2.3结构的初步规划及有关参数各部分单位管长面积为2:肋片面积：2ff =2(s s2 -独 / 4 db )/sf=0.68
2、15m2 /m肋片基管面积：fb - 二 db (1 -、f /sf)= 3.14159 16.3 10(1-0.2/0.25)2二 0.04814m / m肋管外总表面积：f ff fb= 0.6815 0.04814m / m2=0.7296m /m肋管内表面积：fi =二 di= 3.14159 (16-1.0 2) 10m2/m2=0.04398m / m肋化系数： = ft / fi= 16.8854.2.4进出换热器的温差及风量温差：Lta 丸2 71 =8 C风量2:Va：?mCpa Lta35.9 2m3 /s1.0995 1.005 8= 8.122m3/s(4.2a)其中定
3、性温度:tamt :; t39 CJm = 1.0995 kg/mCpa =1.005w/(kg.k)4.2.5肋片效率及空气侧换热系数的计算根据肋片参数，冷凝器的空气最小流通面积与迎风面积Af之比2:Amin _（SI _ S）（s - ； f ）Afq Sf_ （35 -16.3） （25-0.15）-35x2.5二 0.5022（4.2b）考虑降噪节能等因素取迎面风速 2.8 m/ s，则最小流通面风速：AfSurtax = wf AAmin=5.575m/s当量直径：（最小流通面的面积与周长之比）deq =2 (35 -16.3) (2.5 -0.15)/(35 -16.3 2.5 -
4、0.15) =4.17mm空气的雷诺数:Re=Wmax deqVf5.575 4.175-17.5 10= 1330.1663单元空气流道长径比:Ldep121.24.175= 29.03根据流体横向流过肋片管簇的的整张平套片换热计算公式3A =0.518-0.0231 丄 0.000425宀)2 - 3 10 气丄)3deqdeqdeq= 0.13070.24 汽 Re fC = A (1.36-)1000= 0.1361n -0.45 0.0066丄deq-0.6416Refm - -0.280.08-1000-0.1736批注：以上两个公式 m和n应该互换所以，管外的表面传热系数:a0
5、=1.1 L C Refn (丄)mdeqdeq-53.32w/(m2 k)对于叉排，有P =1.27 PJ1 -0.3宜=2.147db故: P=2.282肋片当量高度：dbh - ( ? -1) (1 0.35 In ?) 216.3 (2.282 -1) (1 0.35 ln 2.282)2肋片特性系数2:2 53.3189203 0.15 10二 59.1782m(4.2e)肋片效率2:2 53.3189. 203 0.15 10J =59.1782m(4.2f )肋片效率： th(mh)fmhth(59.1782 13.46 10) 一 59.1782 13.46 10 -0.831
6、2冷凝器外表面效率-0.7296二 0.84234.2.6管内R22冷凝时的表面换热系数首先，设管壁温度：tw = 47.03 。则*tm =垃 如=47.5 C,在该温度下，rs4 =19.87, Bm =67.554。代入式子计算换热系数?i2:1 1:i =0.683fs4Bmdi(tr -tw)41= 2664.93(tr -tw)(4.2g):0.6815 0.8312 0.04814427管壁温度的计算忽略薄壁铜管热阻和管与肋片之间的接触热阻，则管内外平衡关系为:3二卯二 dj(tk -tw)N 二 s-：0 ft (tw -tam)3即:2664.93 0.04398(ttw)=
7、0.8423 53.32 0.7296 (t39)3即：117.21 ( 50-t w)-32.77 (tw-39)(4.2h)用是试凑法得：*tw = 47.06 C与所设tw =47.06 C相近，所以所选壁温合适。4.2.8所需面积的计算kof012=28.38w/(m k)其中：1:i =2664.93 (50 -47.03)=2030p _0.7296T一 fm 一(0.7296.04398)= 1.286取0 =0.048厂-1.0 10”m4.2.9平均温差的计算(ta1 - ta2)Um心tk 一ta21C_ 50-35 In50-43-8.4 C所需的管外传热面积及结构参数f
8、t359002m28.38 8.42= 150m所需翅片管总长度:L 上lm =205.6mft 0.7296若取冷凝器的每列管数为38根，则总管数为152根;取每根长度为1.4米，总长度为1.4 152= 212.8m，还有 3.5%的富裕量。（其中V型边与竖向成21。角）每台冷凝器高度：h =38 35 sin69 m = 1.24m空气的流动阻力及风机的选配阻力计算：Lph.2gA吕（T Wmax）1.7deq1 7-1.2 9.8 0.0133 29.3 （1.0955 5.575） . pa=99 pa该冷凝器需配用风机的额定风量为：33Va =8.122m /s=29239.2m
9、/ h风机全压的计算:H 二 Hst Hdg= 99Wf221.0955 2.82、2=105 pa二(99) pa分两台风机平行吹风，每台风机分担风量为:14619.6/2 m3/h根据以上参数选用T35-11型轴流风机表4.3风机性能参数型号转速r/ min风量m3/h全压pa电动机型号功率kw外形尺寸长X宽X高mmx mmx mm6.3130015297224YT90-L41.2707 X 750 X7925节流机构、管道及辅助设备的设计计算与选型5.1管路设计氟利昂制冷系统的吸气管道的压力损失不宜超过相当蒸发温度降低C。排气管道的压力损失不宜超过相当冷凝温度升高1 C 5。所以在本设计
10、中：蒸发温度为2C,允许压力损失U P二20kpa。冷凝温度为48C，允许压力损失为U P=41kpa5.1.1 R22吸气管路的设计已知：冷凝温度tk =48 C蒸发温度：to =2 C制冷量：Qo 二 66 2kw。假设吸入当量总长度：Lt = 10m压力损失：Up =14kpa。查R22吸气管计算图5得: 吸气管径为38.1mm管内流速为15 m/s管路压力的校核：Up =_Pm _P，2LtwF Tdn 2先计算Re：Rew dn0.0381 150.2554 10”= 2.2 106(5.1a)5由于Re 10，所以采用尼古拉兹公式:f =0.0032 0.221ReJ.237= 0
11、.0032 0.221 (2.2 106).237= 0.01(5.1b)2l_P =L Pm J PF：= f -：?dn 210152= 0.0150.710.03812= 14.97kpa(5.1c)其中：f阻力系数，3取t = 30 C时的气体密度：=5.71kg/ m_6 动力粘度，取 =0.2554 10 kg/(m.s)因为U p =14.97kpa，与所设U p =14kpa相差不大，且小于允许压力20kPa，所以吸气管路设计合理。5.1.2 R22排气管路的设计已知：冷凝温度：tk =48 C蒸发温度：to =2 C制冷量：Q0 =66.2kw。假设吸入当量总长度：Lt =4
12、m压力损失：Up =40kpa。查R22排气管计算图5得: 吸气管径为25.4mm管内流速为15m/s管路压力的校核：Up =_Pm，_p yLt w2 dn 2先计算Re：Re0.0254 150.0729 10. 2LpUJp宁dn 2210152= 0.008280.90.02542=39.8kpa其中：f阻力系数，3取t =87 C时的气体密度： = 280.9kg/mv动力粘度，取甘= 0.0729(10kg/(m-s)因为口 p= 39.8kpa，与所设口 p= 40kpa相差不大，且小于允许压力41kpa，所以 排气管路设计合理。5.1.3高压液体管路设计R22在这段管路内流速允
13、许范围：0.5 1.5 m/s5压力损失允许范围：“JOkpae设管内流速为w =1m/s取当量长度J =3m。则管径:d4 0.374 0.00092V 3.14=0.02 m = 20mm(5.1d)其中：在48 r时，qm =0.374kg /s,3v =0.00092m3/kg,w =1m/s,心1082kg/m3,_6、 =0.114 10 kg/(m.s)管路压力的校核:Up 已Pm _p，2Lt wI-J1-dn 2先计算Re：w dn 1 0.02 Re6v 0.114W6= 0.18 106 1055由于Re 10，所以采用尼古拉兹公式：0 237f =0.0032 0.221Re= 0.0032 0.221 (0.18 106)皿37= 0.016Lt w2 一、Lp 士 Pmp y f 丁dn 23 12= 0.016 10820.02 2= 1298 pa其中：f阻力系数，由于U p =1298pa，小于
