一拖四设计计算书

十匹一拖四智能多联空调十匹一拖四智能多联空调 设设 计计 计计 算算 书书 KDMR 240w4 编制 审核 批准 广东科龙电器股份有限公司广东科龙电器股份有限公司 2003 年 9 月 设计文件名称设计文件名称设设 计计 计计 算算 书书 KDMR 240W4 产品型号 名称产品型号 名称KDMR 240W4 十匹一拖四智能多联空调十匹一拖四智能多联空调 共共 9 页页第第 1 页页 1 设设计计计计算算依依据据 产品根据 智能多联空调技术任务书进行设计 主要技术要求如下 1 1 KDMR 240W4 电源 AC 380v 50Hz 额定制冷量 24kW 额定制热量 26kw 制冷输入功率 10kw 制热输入功率 9 8kw EER COP 2 4 2 7 JB T4329 1997 要求 EER 2 34 W W 外型尺寸 D W H 1300 750 1550 mm 运转噪音 60dB A 资 料 来 源编 制江清和 审 核 标准化 提出部门商用空调部审 定 次数电脑输入文件号签 字批 准 设计文件名称设计文件名称 设设 计计 计计 算算 书书 KDMR 240W4 产品型号 名称产品型号 名称 KDMR 240W4 十匹一拖四智能多联空调十匹一拖四智能多联空调 共共 9 页页第第 2 页页 2 设设计计计计算算的的主主要要内内容容 2 1 风风冷冷式式冷冷凝凝器器的的设设计计计计算算 2 1 1 结构参数的选择及计算结构参数的选择及计算 风冷式冷凝器的翅片管一般由紫铜管套铝片构成 科龙常用紫铜管规格有 9 53 0 35mm 10 0 35mm 7 0 33mm 等数种 所使用的铝片厚度及翅片节距依紫 铜管管径不同而有所区别 由于空气通过叉排管簇时的扰动程度大于顺排管 簇 空气通过叉排管簇时的表面传热系数较顺排管簇 高 10 以上 因而 空冷式冷凝器的管簇排列以叉排为 好 为了使弯头的规格统一 一般管簇都按等边三角 形排列 为了使翅片管有较高的翅片效率 保证弯头 的加工工艺要求 管中心距应是传热管外径的 2 5 倍 为了有效利用空冷式冷凝器的传热面积 沿空气流动 方向上的管排数一般为 2 m 6 右图给出翅片管管簇排列结构参数示意图 按等边三角形叉排布置的整套片管簇 对每根管而 言 其翅片形式相当于正六角开翅片 采用整套片的空冷式冷凝器 每米长翅片管的有关 换热面积用下列各式计算 每米管长翅片侧面面积 af 单位为 m2 m fof sdssa 4 2 2 21 每米管长翅片间管面面积 ab 单位为 m2 m fffob ssda 因翅片厚度 f 较小 翅顶面积忽略不计 则每米管长翅片侧总面积 a0f 单位为 m2 m bfof aaa 每米管长管面面积 ai 单位为 m2 m ii da 2 1 2 传热计算及主体结构尺寸的确定传热计算及主体结构尺寸的确定 1 空气流过翅片管簇时的表面传热系数的计算及翅片效率和表面效率的计算 在强制通风空气冷却式冷凝器中 空气侧的表面传热系数与管排布置 顺排 叉排 翅片形式 平片 波纹片 条形片或开缝片等 有关 也与冷凝器是采用整张套片管管簇 还是采用单套片管管簇有关 因此 应采用不同情况采用相应的表面传热系数计算式 在小型制冷装置中 空冷式冷凝器大都采用翅片节距 sf 1 8 2 5mm 片厚 f 0 15 0 3mm 的整套片密翅距结构形式 当采用平片的顺排管簇时 其空气侧表面传热 系数 of 单位为 W m2 K 可由正式计算 气气 s1 s2 b 图 1 设计文件名称设计文件名称 设设 计计 计计 算算 书书 KDMR 240W4 产品型号 名称产品型号 名称 KDMR 240W4 十匹一拖四智能多联空调十匹一拖四智能多联空调 共共 9 页页第第 3 页页 m e n e a of d b d C f Re 式中 C n m 系数及指数 见表 1 表 2 a 空气的传导率 单位为 W m2 K de 当量直径 单位为 m Ref 雷诺数 b 翅片宽度 单位为 m 见图 1 空气流过叉排管簇时的表面传热系数较顺排管簇大 10 左右 上式乘 1 1 则可用于叉 排管簇空气侧表面传热系数计算 对采用波纹翅片和有缝翅片的管簇 其空气侧表面传热系数目前尚无简单准确的计算式 实践表明 采用波纹片和有缝翅片时 空气侧表面传热系数一般较平翅片分别大 20 和 60 以上 若欲计算波纹翅片管和有缝翅片管管簇空气侧表面传热系数时 可先按平套片 计算 然后再分别乘以 1 2 和 1 6 即可波纹翅片管管簇和有缝翅片管管簇空气侧表面传热 系数的近似值 适用范围是 sf df 0 18 0 35 b de 4 50 s1 do 2 5 Re 500 2500 及空气平均温度 tm 40 40 式中空气的热导率 a及运动粘度 a是空气进出口平均温度 tm下的值 当量直径 de 单位为 m 由下式计算 2 1 1 ffo ffo e sds sds d 式中 C n m 分别与 b de及 Ref有关 可分别从表 1 表 2 中查取 表 1 式中系数 及指数 n b de81216202428323640 0 3580 2960 2440 2010 1660 1370 1140 0950 08 n0 5030 5290 5560 5820 6080 6350 6610 6880 714 表 2 式中系数 C 及指数 m Ref 5006007008009001000110012001300140015001600 C 1 241 2161 1921 1681 1441 121 0961 0721 0481 0241 00 976 m 0 24 0 232 0 224 0 216 0 208 0 20 0 192 0 184 0 176 0 168 0 16 0 152 设计文件名称设计文件名称 设设 计计 计计 算算 书书 KDMR 240W4 产品型号 名称产品型号 名称 KDMR 240W4 十匹一拖四智能多联空调十匹一拖四智能多联空调 共共 9 页页第第 4 页页 在空冷式冷凝器的传热计算中 通常以基管表面温度 two作为计算温度 而翅片侧面表 面温度显然低于基管表面温度 因此 当以基管表面 翅片管面 温度为计算温度时 每 米长翅片管相当于翅间管面的有效面积为 它与每米长翅片管外的实际面积 bff aa 之比称为翅片管的表面效率 即 bfof aaa bf bff o aa aa 在传热计算中 通常代入计算的是实际面积 因此 必须在 aof基础上再乘以 o 上式中 f为翅片效率 依据传热理论 mh mhth f 式中 f of m 2 式中 翅片材料的热导率 对铝片为 203W m K h 当量翅高 单位为 m f 翅片厚度 单位为 m 对正方形顺排管簇和等边三角形叉排管簇 当量翅高 h 可由下式计算 ln 35 0 1 1 2 11 oo o d s C d sd h 式中 正方形顺排 C 1 145 等边三角形叉排 C 1 063 在选取适当的迎风风速 y后 最窄截面风速 max 单位为 m s 用下式计算 y ffb sds ss 1 21 max 2 1 3制冷剂在管内的凝结传热系数制冷剂在管内的凝结传热系数的计算的计算 ki 氟利昂制冷剂蒸气在空冷式冷凝器的水平管内冷凝 由于冷凝液体积聚在管内下半部 份 使冷凝器有效冷凝面积减小 在单根水平管内的冷凝表面传热系数 单位为 ki W m2 K 由下式计算 25 0 25 0 683 0 wikiki ttBd 在空冷式冷凝器中 上根管中凝结的液体流到下根管中 使下根管中的积液更甚 下 根管中的凝结换热强度减弱 因此 空冷式冷凝器中氟利昂蒸汽的平均凝结表面传热系数 较单根水平管内的凝结传热系数小 可用下式计算 25 0 25 0 555 0 wiwiki ttBd 式中 B 氟利昂制冷剂的物性集合系数 Tk 20304050 R221658 41557 01447 11625 4 twi 管内壁温度 设计文件名称设计文件名称设设 计计 计计 算算 书书 KDMR 240W4 产品型号 名称产品型号 名称 KDMR 240W4 十匹一拖四智能多联空调十匹一拖四智能多联空调 共共 9 页页第第 5 页页 2 1 4 空冷式冷凝器的传热方程空冷式冷凝器的传热方程 忽略管壁热阻 接触热阻 污垢热阻等 据传热方程可推出以下热平衡式 mwofoofwkiki ttatta 式中 tm 空气进出口平均温度 tw 壁面平均温度 选取适当的 tw 使上式左右两边相等 将所得 tw代入式 3 17 中 计算制冷剂凝结表面 传热系数 然后再计算空冷式冷凝器的总传热系数 忽略管内侧油膜热阻 空冷式冷凝器 的总传热系数由下式表示 oof b m of i of ki o rr a a a a K 11 1 0 式中 紫铜管壁厚 单位为 m 紫铜管材料热导率 为 393W m K am 紫铜管每米管长平均面积 单位为 m 2 oim dda rb 胀管后翅片与基管之间的接触热阻 单位为 m2 K W 在 0 0034 0 0086 m2 K W 范围内取值 2 1 5 空冷式冷凝器整体结构的确定空冷式冷凝器整体结构的确定 所需传热面积 mo k of K Q A 翅片管总长 of of a A L 所需空气的体积流量 单位为 m3 s aaapa k v ttc Q q 12 式中 cpa 冷凝器进出口空气平均比定压热容 单位为 J kg K a 冷凝器进口空气的密度 单位为 kg m3 取迎面风速 y 单位为 m s 则迎风面面积 单位为 m2 y v y q A 取迎风面上有效单根管长 单位为 m 则空冷式冷凝器的高即翅片的高 单位为 m l A H y 设计文件名称设计文件名称设设 计计 计计 算算 书书 KDMR 240W4 产品型号 名称产品型号 名称 KDMR 240W4 十匹一拖四智能多联空调十匹一拖四智能多联空调 共共 9 页页第第 6 页页 对顺排管簇和叉排管簇 迎风面上的管排数分别为 1 s H N 2 1 1 s H N 故冷凝器的高又可写成 2 1 1 1 s NsH NsH 沿空气流通方向上的管排数 lN L n 空气流过冷凝器的距离 即翅片宽度 单位为 m 对排数 N 和 n 均应圆整为 2 nsb 整数 2 1 6 设计计算设计计算 设计总能力为设计总能力为 24000W 时时 以 R22 为制冷剂的全封闭制冷压缩机在冷凝温度 tk 50 蒸发温度 t0 7 时的制冷量 Q0 5000W 计算与之配套的空冷器 1 有关温度参数及冷凝热负荷确定 进口空气干球温度 ta1 35 出口空气干球温度 ta2 43 对数平均温差 5 10 4350 3550 ln 3543 ln 2 1 12 ak ak aa m tt tt tt 查得 R22 在冷凝温度 tk 50 蒸发温度 t0 7 时的冷凝负荷系数 C0 1 22 则冷凝负 荷 WQCQk6100500022 1 00 WQCQk8540700022 1 00 2 翅片管簇结构参数选择及计算 选择 10 0 35mm 的紫铜管 翅片厚度 f 0 105mm 的波纹形铝制套片翅片节距 2 匹的 sf 2mm 3 匹的 sf 1 8mm 迎风面上管中心距 s1 25mm 管簇排列采用正三角形叉排 每米管长各有关传热面积 mmsdssa fof 4594 0 002 0 01021 0 4 02165 0 025 0 2 4 2 222 21 mmsdssa fof 5104 0 0018 0 01021 0 4 02165 0 025 0 2 4 2 222 21 mmssda fffob 03039 0 002 0 000105 0 002 0 01021 0 2 mmssda fffob 03020 0 0018 0 000105 0 0018 0 01021 0 2 mmaaa bfof 4898 0 03039 0 4594 0 2 mmaaa bfof 5040 0 03020 0 5104 0 2 mmda ii 0292 0 00035 0 201 0 2 设计文件名称设计文件名称设设 计计 计计 算算 书书 KDMR 240W4 产品型号 名称产品型号 名称 KDMR 240W4 十匹一拖四智能多联空调十匹一拖四智能多联空调 共共 9 页页第第 7 页页 取当地大气压为 98 07kPa 由空气 干空气 热物性表 在空气平均温度 39 条件 下 cpa 1013J kg K a 0 02643W m K a 17 5 10 6m2 s 在进风温度 ta1 35 条件下 a 1 1095kg m3 冷凝器所需空气体积流量 sm ttc Q q aapaa k v 6784 0 3543 10131095 1 6100 3 12 sm ttc Q q aapaa k v 9498 0 3543 10131095 1 8540 3 12 选取迎风风速为 2 5m s 则迎风面积 2 2714 0 5 2 6784 0 m q A y v y 2 3919 0 0 5 2 9498 0 m q A y v y 取冷凝器迎风面宽度即有效单根管长 l 2m 则冷凝器的迎风面高度 m l A H y 1357 0 2 2714 0 m l A H y 1960 0 2 3919 0 迎风面上管排数 排6 2 1 025 0 0 2 1 1 s H N排8 2 1 025 0 1960 0 2 1 1 s H N 3 进行传热计算 确定所需传热面积 翅片管总长 L 及空气流通方向上的管排数 n 采用波纹翅片及密翅距的叉排管簇的空气侧传热系数 预计冷凝器在空气流通方向上的管排数 n 2 则翅片宽度 mCossb0433 0 2 3 025 0 2302 0 1 微元最窄截面的当量直径 最窄截mmmmm sds sds d ffo ffo e 00336 0 36 3 105 0 2 21 1025 105 0 2 21 1025 2 2 1 1 面风速 smsm sds ss y ffb 46 4 5 2 105 0 2 21 1025 225 1 21 max 因为 89 12 00336 0 0433 0 e d b 32 856 10 5 17 00336 0 46 4 6 max a e ef d R 查表 1 表 2 得 C 1 156 0 283 n 0 536 m 0 212 则空气侧表面传热系数 87 1242 11 1 00336 0 0433 0 32 856 00336 0 02643 0 283 0 156 1 2 11 1 Re 2212 0 536 0 KmW d b d C m e n e a of f 设计文件名称设计文件名称设设 计计 计计 算算 书书 KDMR 240W4 产品型号 名称产品型号 名称 KDMR 240W4 十匹一拖四智能多联空调十匹一拖四智能多联空调 共共 9 页页第第 8 页页 R22 在 tk 50 物性集合系数 B 1325 4 在管内凝结的表面传热系数 25 0 25 0 25 0 25 0 25 0 50 75 2368 50 0093 0 4 1325555 0 555 0 wi wiwikiki t tttBd 翅片相当高度 m d s C d sd h oo o 01 0 01 0 025 0 063 1 ln 35 0 1 1 01 0 025 0 2 01 0 ln 35 0 1 1 2 11 取铝片热导率 203W m K 计算翅片参数 m 1 24 108 000105 0 203 87 1242 2 mm f of 翅片效率 704 0 01 0 24 108 01 0 24 108 th mh mhth f 效率 722 0 0304 0 4594 0 0304 0 704 04594 0 bf bff o aa aa 721 0 0302 0 5104 0 0302 0 704 0 5104 0 bf bff o aa aa 忽略各有关污垢热阻及接触热阻的影响 则 twi two tw 将计算所得有关各值代入下式 mwofoofwkiki ttatta 39 4898 0 722 0 87 124 50 0292 0 75 2368 75 0 ww tt 经整理 39 638 0 50 75 0 ww tt 解上式得 tw 44 57 则 R22 在管内的凝结表面传热系数 74 1551 57 4450 75 2368 50 75 2368 225 0 25 0 KmWtw ki 取管壁与翅片间接触热阻 rb 0 004m2K W 空气侧