冷凝器贮液器剂管路的设计

1、4. 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：=48oc进风温度：° =巧°。出风温度：g=43°c4. 2. 2初步规划选用016x1.血加的纯铜管，成正三角形排列；管间距4=35加加，排间距52 = 30.3mm.肋片为平肓铝套片，肋间距$广25如；沿气流方向管排数心4；片宽l = nxs2如下图:30,3°0°0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. 9kwo4. 2. 3结构的初步规划及有关参数齐部分单位管长而积为孔肋片面积：ff =

2、2($ xs2-7r/4xd)/sf= 0.6815m2 / m肋片基管面积：fh=7txdhx(-3f/sf)= 3.14159x16.3x1()3x(10.2/0.25)=0.04814/?22/?2肋管外总表面积：ft = fh=0.6815+ 0.04814加2/加=0.7296m2/m肋管内表面积：z =兀山=3.14159x(16-1.ox2)xlo3m2/m=0.04398m2 / m肋化系数：= 16.885 4. 2.4进出换热器的温差及风量 温差叫ta =乙2 一'al =8°c35.9x2风量叫m3 / s1.0995x1.005x8=8.122m3/5

3、(4. 2a)其中定性温度:pm = 1 0995£g / =1.005 w/(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人向与迎风面积之比：anin 二6一岛)"/一6)afsl x sf(35-16.3)x(25-0.15)_35x2.5=0.5022(4. 2b)考虑降噪节能等因素取迎面风速2. 8加/$ ,则最小流通面风速：w = wf max j 4tnin=5.575m/5当量直径：(最小流通面的面积与周长之比)deq=2x (35 -163) x (2.5 -0.15) /(35 -16.3 + 2.5 - 0.

4、15)=4.11mm空气的雷诺数:max5.575x4,175 17.5x10-6= 1330.1663单元空气流道长径比:121.24.175=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叫4 = 0.518 0.0231 + 0.000425()2 3 x 10, ()3jj0.1307c = a(1.36-0-24 x re1000= 0.1361 n = 0.45+ 0.0066一= 06416rem 0.28 + 0.08 1000=0.1736批注：以上两个公式m和n应该互换所以，管外的表而传热系数:lal.l-crez-c)"'deq f deq

5、= 53.32w/("k)对于叉排，有p'= 1.27/771-0.3adb2.147故：p = 2.282肋片当量高度:h =*x(p -1)x(1 + 0.35xinp)=x (2.282-l)x(l + 0.35xln 2.282) 2肋片特性系数m =2x53.3189=jmv203x0.15xl0-3 =59782川(4. 2e)肋片效率叫i 2x53.3189v2o3xo.15xlo3 = 59.1782%"(4. 2f)肋片效率：th(mh) "nr(59.1782xl3.46xlq-3)59.1782x13.46x10= 0.8312冷凝器

6、外表面效率巴厂_ 0.6815x0.8312 + 0.04814_0.7296=0.84234. 2. 6管内r22冷凝时的表面换热系数首先，设管壁温度：心=47.03 °。则*：= = 47.52°c,在该温度下，£h =19.87,5 =67.554mo代入式子计算换热系数a孔少0683再0,丄 = 2664.93(7(4. 2g)4. 2. 7管壁温度的计算忽略薄壁铜管热阻和管与肋片z间的接触热阻，则管内外平衡关系为:3-twy = rjow-g)3即：2664.93 x 0.04398 x (_ 几卩=0.8423 x 53.32 x 0.7296 x (

7、几.39)3即：117.21 (50-1) =32.77x(439)(4. 2h)用是试凑法得：匚二47.06 c与所设c = 47.06弋相近，所以所选壁温合适。4. 2. 8所需面积的计算比-!”1厲10 + 沽0,+% + 02/q()$=28.38w/(n?k)其中:丄y =2664.93x(50 47.03厂=203()/二 0.7296x2卩 _ 无 一 (0.7296+ .04398)= 1.286取% =0.04=1.0x10* 加4. 2. 9平均温差的计算二 41 -2)一 in上如h la250-3550-43= 8.4°c 4. 2. 10所需的管外传热面积及

8、结构参数kof359002=itt28.38x8.4= 150 龙所需翅片管总长度:l = = 150 in = 205.6m ft 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14米，总长度为1.4x152 = 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：力=38 x 35 x sin 69°m = 1.24m4. 2.11空气的流动阻力及风机的选配阻力计算：p = .2ga-(pxwmju= 1.2x9.8x0.0133x29.3x(1.0955x5.575)5=99 pa该冷凝器需配用风机的额定风

9、量为：匕=8.122m3 / s = 29239.2肿 / h风机全压的计算:h = hhds=99+or222=105pa1.0955 + 2.* =(99 +) pa分两台风机平行吹风，每台风机分担风量为：14619. 6/2”/力根据以上参数选用t35-11型轴流风机。表4. 3风机性能参数型号转速r/min风量n? th全压pa电动机型号功率kw外形尺寸长x宽x高6.3130015297224yt90-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1°c。排气管道的压力损

10、失不宜超过相当冷凝温度升高1°c。所以在本设计屮：蒸发温度为2°c,允许压力损失。冷凝温度为48°c,允许压力损失为卩=°畑5.1.1 r22吸气管路的设计已知：冷凝温度 tk = 48°c, 蒸发温度： 防2。_ 制冷量：q)= 66.2 加假设吸入当量总长度：lt 10/n压力损失:p = 4kpci查r22吸气管计算图得: 吸气管径为38. 1mm,管内流速为15加/儿管路压力的校核：lt vv2厂几+代*2石先计算re：v= 2.2xl060.0381x150.2554x10“(5. la)由于re10j所以采用尼古拉兹公式:/ = 0

11、.0032 + 0.221 re 0237= 0.0032 4-0.221 x (2.2 xlo6 严 了= 0.01 (5. lb)2= 0.01xx x50.71 0.03812=4.97kpa (5. lc)其屮：f阻力系数，p取t = 30°c时的气体密度：q = 5071焰/肿v动力粘度，取心0.2554x10%伽)因为p = 4.97kpa ,与所设p = 14kpa相差不大，且小于允许压力20 ,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： 侶 2°c, 制冷量：q)= 66.2皿o假设吸入当

12、量总长度：lt =4-m压力损失：p = 40kpcio查r22排气管计算图得: 吸气管径为25. 4mm,管内流速为15加"。管路压力的校核:p=几+ p产応岭< 2先计算re：v= 5.2xl060.0254x150.0729x10由于re>10',所以采用尼古拉兹公式孔/ = 0.0032 + 0.221 re"=0.0032 + 0.22 lx (5.2x106)-0237= 0.008p=几+ p=f 'p d “ 2=0.008 x 10 x x 280.90.02542=39.8 切 a其中：/ 阻力系数,p_取时的气体密度：

13、76; = 280.9畑/加3动力粘度，取v= 0.0729x107(5)因为 防39.8切化与所设p = 40kpa相差不大，且小于允许压力心如,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许范围：0.51.5加“压力损失允许范围：20切a设管内流速为取当量长度lt = 3mo则管径：仁严=4x0.374x0.00092v3.14x1m=0.02m = 20mm(5. id)其中：在48°c吋,qm =0.374/5,v = 0.00092m3 / kg,w = m/s,p = 1082kg/府,卜=0.114 x 10"kg /(m.s)管路

14、压力的校核：£ lt宀先计算re：wd _1x0.02v 0.114x10"= 0.18x106>105由于re>105,所以采用尼古拉兹公式:/ = 0.0032 +0.22 lre-0237=0.0032 + 0.22 lx(0.18xl06 严 了= 0.0163 i2= 0.016xx x10820.02 2= 1298 pa其中：f阻力系数，由于p = 1298pa 小于允许压力损失20切所以所设计的管路合适。5.1.4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加"。取流速"1加"

15、，取当量长度“加。则管径:=0.10193/7z77?其中：在48°c吋,qm =0.374/5,v = 0.00078/焰, ° = 1274.7檢/”代卜=0.167 x 1/(m.5)管路压力的校核:先计算re：re =1x0,020.167x10"= 0.12x106>105由于re>10j所以采用尼古拉兹公式叫/ = 0.0032 +0.22 lre-0237=0.0032 + 0.22 lx(0.12xl06 )-0-237= 0.017= 0.017x-x x1274.70.02 2=2166 /加 v 20kpa其中：f阻力系数,由于&

16、quot;=2166皿，小于允许压力损失20kpa ,所以所设计的管路合适。5. 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®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:“ ndh -x0.0162xl.5xl02 3v. =m144=0.03075m3% 二 h x 25% = 0.03075 x 25%m3=0.00769m3b四段液管的容积:k=v2xloo% = zxo.03812 xlo 龙x0.0254, x4 >7rxo.

17、o2o2 x/ -xo.0202 x/ =+4444= 0.0156/c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%。4疗 x0.0142x212.8x2_4=0.0655m3 岭二匕xl5%=0.0098m3制冷系统中制冷剂总的充注量：2> = (%+%+岭)。=(0.00769 + 0.0156 + 0.0098) x 1213弦= 40.1 弦5. 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：/ mvy =040.1x0.00092 3=m0.7=0.0527m3= 52.7 厶(5. 2a)式中：on制冷系统中制冷剂总的充注量

18、，蚣； 卩一一冷凝温度下液体制冷剂比容，檢； 卩储液器充注度，取0 = °7°。设计卧式储液器，参数见下表。表5. 2卧式储液器供液接口尺寸mm回液接口尺寸mm储液量l夕卜形长mm高mm直径mm32327015003452735. 3气液分离器的选型计算 其直径叫4mvd = v 7twux0.374x0.051=a mv龙 x0.5=0.22m(5. 2b)其中：加通过气液分离器的制冷剂质量流量，kg"； (mm) 一一气液分离器中，气流通过横断面的速度，取w = °.5”2/ u蒸发压力下，饱和制冷剂蒸汽比容，心°°5曲/畑 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内径高度进气管径出气管进液管径出液管加氟管(mm)(mm)(mm)(mm)径(