冷凝器、贮液器、剂管路的设计

14.2 风冷冷凝器的设计计算4.2.1 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： 48kt进风温度： 135a出风温度： 2t4.2.2 初步规划选用 的纯铜管，成正三角形排列 2；管间距 ，排间距16.0m 135sm；肋片为平直铝套片，肋间距 ；沿气流方向管排数 ；23s 2.fs 4n片宽 。2.Lns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 35.9KW。4.2.3 结构的初步规划及有关参数2各部分单位管长面积为 2：肋片面积： 212(/4)/0.685f bfsdsm肋片基管面积： 32(1/)3.4596.0(.2/05)08/bbffds肋管外总表面积： 220.6815.4/79/tfbm肋管内表面积： 3223.1459(6.0)1/08/iifdm肋化系数： /16.85tif4.2.4 进出换热器的温差及风量温差 1： 218aattCA风量 2：335.92/1088./kampaQVctssA（4.2a）其中定性温度： 1239amtC331.095/mkg(.)pacw4.2.5 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 之比 2：minAfA1min()356.20.5)0.bfffsA（4.2b）考虑降噪节能等因素取迎面风速 2.8 ，/ms则最小流通面风速： maxin5.7/ffAWws当量直径：（最小流通面的面积与周长之比） 2(316.)(2.501)/(36.250.1)4.7eqdm空气的雷诺数： ax6Re5.74.103.eqfWdv单元空气流道长径比： 12.9.03475epLd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 3：2630.18.230.45()10()7eqeqeqLLLAddd40.24Re(1.36)fCA0.4561eqLndR0.28073fm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 3：021.Re()53/()fnmfeqqLaCddwk对于叉排，有1.70.324.8bsd故 ：肋片当量高度： (1)0.35ln)26.38(.2.8bdh肋片特性系数 2：013125.89.72famm（4.2e）肋片效率 2：503125.89.72fam（4.2f）肋片效率： 3()59.1782.4610)0.3fthm冷凝器外表面效率 2：0.6815.320.48179.4fbst4.2.6 管内 R22 冷凝时的表面换热系数首先，设管壁温度：*47.03wt则，在该温度下，*.52wkmt。149.87,6.4smrB代入式子计算换热系数 2：i11440.683()29ismirwrdtt（4.2g）64.2.7 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：3403434()()26.98=.825.307296(3).7(9)ikwstwamk wwdtf ttw即 ： （ ）即 ： 17（ 5-）（4.2h）用是试凑法得：与所设 相近，所以所选壁温合适。47.06wt*47.06wt4.2.8 所需面积的计算 0218.3/()offii skwmk其中： 1464.9(507.3)20i 26(98)1.28timf取 30.4,1.0f4.2.9 平均温差的计算 12()ln8503l4.amktCA4.2.10 所需的管外传热面积及结构参数70223598.41KofmQFktA所需翅片管总长度： 0520.6.79tFLmf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，还有 3.5%的富裕量。1.452.8（其中 V 型边与竖向成 21角）每台冷凝器高度： 385sin691.24hm4.2.11 空气的流动阻力及风机的选配阻力计算： 1.7max1.71.2()980329.(05)eqLpgAwdpaa该冷凝器需配用风机的额定风量为： 338.12/9.2/aVmsh风机全压的计算： 291.05.8()stdgwfHpapa分两台风机平行吹风，每台风机分担风量为：14619.6/2 。3/mh根据以上参数选用 T35-11 型轴流风机。表 4.3 风机性能参数8型号 转速 /minr风量 3/h全压pa电动机型号功率kw外形尺寸长宽高m6.3 1300 15297 224 YT90-L4 1.2 7077507925 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 1。排气管道的压力损失不宜超过相当冷凝温度升高 1 5。所以在本设计中：蒸发温度为 2，允许压力损失 。20pkaA冷凝温度为 48，允许压力损失为 415.1.1 R22 吸气管路的设计已知：冷凝温度，48ktC蒸发温度：，02t制冷量：。06.Qkw假设吸入当量总长度：，1tLm压力损失：9。14pkaA查 R22 吸气管计算图 5得：吸气管径为 38.1mm，管内流速为 15 。/ms管路压力的校核： 2tmnLwpfdA先计算 Re：660.3815Re242.1nw(5.1a)由于 ，所以采用尼古拉兹公式 5：5e00.237632.1Re()0.f(5.1b) 2105. .7138497tmnLwpfdkaA(5.1c)其中： 阻力系数，f取 时的气体密度：30tC 350.71/kgm动力粘度，取6.24()s因为 ，与所设 相差不大，且小于允许压力 ，所14.97pkaApkaA 20kpa以吸气管路设计合理。5.1.2 R22 排气管路的设计10已知：冷凝温度：，48ktC蒸发温度：，02t制冷量：。06.Qkw假设吸入当量总长度：，4tLm压力损失：。0pkaA查 R22 排气管计算图 5得：吸气管径为 25.4mm，管内流速为 15 。/ms管路压力的校核： 2tmnLwpfdA先计算 Re： 660.2541Re795.21nw由于 ，所以采用尼古拉兹公式 5：50.2376.0.3.Re21().8f2105.880.9.2439tmnLwpfdkaA11其中： 阻力系数，f取 时的气体密度：87tC 3280.9/kgm动力粘度，取60.791()s因为 ，与所设 相差不大，且小于允许压力 ，所以39.pkaA4pkaA 41kpa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许范围：0.51.5 5/ms压力损失允许范围: 520kpa设管内流速为，1/wms取当量长度。3tL则管径 5：40.374.9210.2mqvdmw(5.1d)其中：在 48时， 3360.74/,921/,80.4/(.)mqkgsvwkgs管路压力的校核： 2tmnLwpfdA先计算 Re：1266510.2Re40.8nwd由于 ，所以采用尼古拉兹公式 5：0.23760.237.32.1Re0(8).6f22310.608.1298tmnLwpfdaA其中： 阻力系数，f由于 ，小于允许压力损失 20 ，所以所设计的管路合适。pAkpa5.1.4 低压液体管的计算低压液体管，为节流阀至蒸发器管段，该段流速允许范围：0.5-1.25 5。/ms取流速 ，取当量长度 。则管径 5：1/wms4tlm40.374.810.19qvd取 。2i其中：在 48时， 3360.74/,81/,2.,07/(.)mqkgsvwkgs管路压力的校核： 2tmnLwpfdA13先计算 Re： 66510.2Re70.2nwd由于 ，所以采用尼古拉兹公式 5：0.23760.237.3.1Re02().7f22410.7726tmnLwpfdakpA其中： 阻力系数，f由于 ，小于允许压力损失 ，所以所设计的管路合适。1A20kpa5.2 储液器的设计计算5.2.1 制冷系统中制冷剂总的充注量的计算表 5.1 制冷系统中各部分的充注量 9设备名称 制冷剂液体充满度干式壳管式蒸发器 传热管子容积的的 25%液管 管道容积的 100%其它部件或设备 制冷剂侧总容积的 1020%A 蒸发器： 22 313 3130.16.50440.75%.7.69idlVmmB 四段液管的容积4.80.50.0.44.56idlV llmC 冷凝器的充满度计算如表中所述，按制冷剂侧总容积 1020%，本设计中取 15%。2333340.1.82.65%0.98idlVmV制冷系统中制冷剂总的充注量： 123().76.50.98)12340kgkg5.2.2 储液器容积的计算对于氟利昂制冷系统，储液器容积可按下式计算 9：3340.1927.5mvVL(5.2a)式中： 制冷系统中制冷剂总的充注量， ； mkg冷凝温度下液体制冷剂比容， ；v 3/m储液器充注度，取 。0.7设计卧式储液器，参数见下表。表 5.2 卧式储液器15外 形供液接口尺寸mm回液接口尺寸mm储液量L 长 mm 高 mm 直径 mm32 32 70 1500 345 2735.3 气液分离器的选型计算其直径 9：40.37.51.2mvDw(5.2b)其中： 通过气液分离器的制冷剂质量流量， ；m/kgs()m气液分离器中，气流通过横断面的速度，取 ；w 0.5w蒸发压力下，饱和制冷剂蒸汽比容，v 3.1/v选用 FY1 系列氟利昂用气液分离器，外形尺寸如下表。表 5.3 气液分离器外形尺寸表型 号外径()m内径()高度()m进气管径 ()出气管径 ()m进液管径 ()出液管径 ()m加氟管径 ()FY1-34 312 300 612 38 32 19 19 165.4 干燥器过滤器的选型原则上根