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 C进风温度：ta1 35 C出风温度：ta2 43 c初步规划 选用16 1.0mm的纯铜管，成正三角形排列2；管间距si 35mm，排间距忍30.3mm；肋片为平直铝套片，肋间距Sf 2.5mm ;沿气流方向管排数4 ；片宽L121.2mm。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 结构的初步规划与有关参数各部分单位管长面积为：肋片面积：2ff 2($ S2/4 db)/Sf20.6815m /m肋片基管面积：fbdb (1 f /Sf)3.14159

2、 16.3 103 (1 0.2/0.25)0.04814m2/m肋管外总表面积：ft ff fb0.6815 0.04814m2 / m20.7296m /m肋管内表面积：fidi3.14159 (16 1.0 2) 10 3m2/m0.04398m2 / m肋化系数：进出换热器的温差与风量Atata2ta1风量2:VaQk35.9 23 zm / s1.0995 1.005 88.122m3/s(4.2a)其中定性温度:3m 1.0995kg/mCpa 1.005w/(kg.k)肋片效率与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Ain与迎风面积Af之比2:Amin 皿 f

3、)Afs Sf(35 16.3) (25 0.15)35 2.50.5022(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：当量直径：(最小流通面的面积与周长之比)deq 2 (35 16.3) (2.50.15) /(35 16.3 2.5 0.15)4.17mm空气的雷诺数：单元空气流道长径比: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3:106 由3A 0.518 0.0231 0.000425(丄)2 3deqdeq0.13070.24 RefC A (1.36-)10000.1361Refm 0.28 0.08-10000.1736批注：以上两个公式

4、 m和n应该互换所以，管外的表面传热系数3:a01.1 丄 C Refn (丄)mdeqdeq253.32w/(m2 k)对于叉排，有肋片当量高度:'d ''h b (1) (1 0.35 In )216.32(2.2821) (10.35 ln 2.282)肋片特性系数2:159.1782 m(4.2e) 肋片效率:(4.2f)肋片效率：th(mh)f mhth(59.1782 13.46 10 3)59.1782 13.46 10 3 0.8312冷凝器外表面效率:f f ffbsft0.6815 0.83120.048140.72960.8423管内R22冷凝时的

5、表面换热系数首先，设管壁温度：tw 47.03 °。则C,在该温度下，1_rs419.87,Bm 67.554代入式子计算换热系数i:1 1i 0.683s4Bmdi(tr tw)412664.93(tr tj(4.2g )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:i di (tk3t )4Lw )ft (tw即：2664.93 0.04398 ( tktam )3tw)=0.8423 53.32 0.7296(tw39)3即：117.21 ( 50-t J)32.77 (tw 39)(4.2h) 用是试凑法得：*tw 47.06c与所设tw 47.

6、06c相近，所以所选壁温合适。所需面积的计算kof28.38w/(m2 k)其中:12664.93 (50 47.03)420300.7296 2(0.7296.04398)1.28600.048, f 1.0 103m平均温差的计算4210所需的管外传热面积与结构参数所需翅片管总长度：L Fo150 m 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=4 152 212.8m，还有3.5%的富裕量。(其中V型边与竖向成21 °角)每台冷凝器咼度：h 38 35 sin69 m 1.24m空气的流动阻力与风机的选配阻力计

7、算：L17厶 P 2gA(Wmax)deq1.2 9.8 0.0133 29.3 (1.0955 5.575)1.7 pa99 pa该冷凝器需配用风机的额定风量为：Va 8.122m3/s 29239.2m3/h风机全压的计算:H Hst Hdg992 w Wf1.09552105 pa分两台风机平行吹风，每台风机分担风量为：14619.6/2 m /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mm mm mm6.3130015297224Y T90-L41.2707 X 750 X7925节流机构

8、、管道与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C5 0所以在本设计中：蒸发温度为2C,允许压力损失20kpa o冷凝温度为48 C,允许压力损失为"p 41kpa吸气管路的设计已知：冷凝温度tk 48 C蒸发温度：to 2C制冷量：Q066.2kw假设吸入当量总长度：L,10m压力损失：旦 p 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：Lt w2仝 P 也 Pmf -dn 2先计算Re:r w dn 0.0381 15Re

9、n60.2554 10 662.2 10(5.1a)5由于Re 10，所以采用尼古拉兹公式5:f 0.0032 0.221Re0.2370.0032 0.221 (2.2 106) 0.2370.01(5.1b)dn 20.01100.038150.7114.97kpa(5.1c)其中：f阻力系数，3取t 30 C时的气体密度：50.71kg/m6动力粘度，取°.2554 10 kg/(m.s)20kpa因为p 14.97kpa，与所设仝p 14kpa相差不大，且小于允许压力 所以吸气管路设计合理。排气管路的设计已知：冷凝温度：tk 48 C蒸发温度：t02 C制冷量：Q066.2k

10、w。假设吸入当量总长度：Lt 4m压力损失：p 40kpa查R22排气管计算图5得:吸气管径为25.4mm管内流速为15m/sLtdnReW dn0.0254 150.0729 10管路压力的校核:2 w 2先计算Re:5.2 1065由于Re 10，所以采用尼古拉兹公式5:f 0.0032 0.221Re0.0032 0.221 (5.2 106) 0.2370.008.Lt2 w乙P在Pm厶Pfdn2101520.008280.90.0254239.8kpa其中：f阻力系数,3取t 87 C时的气体密度：280.9kg/m6动力粘度，取0.0729 10 kg/gs)因为乜p 39.8kp

11、a，与所设乜p 40kpa相差不大，且小于允许压力41kpa，所以排气管路设计合理 高压液体管路设计R22在这段管路内流速允许范围：0.5 1.5 m/s5压力损失允许范围:20kpa 5设管内流速为w 1m/s取当量长度L 3m则管径5:d4qmv4 0.374 0.00092 mw 13.14 1 m0.02 m 20mm(5.1d)其中：在48 C时，qm 0.374kg/s,v 0.00092m3/kg,w 1m/ s,1082kg / m3,60.114 10 kg/(m.s)管路压力的校核:2 w2先计算Re:Rew dn1 0.020.114 1060.18 10100.016

12、0.021298pa2f 土 w dn 21210822其中:阻力系数,由于仝p 1298pa，小于允许压力损失20 kpa，所以所设计的管路合适。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 m/s5。取流速w 1m/s，取当量长度lt 4m则管径5:4 0.374 0.00078 m 3.14 1d /qmVI w0.10193mm取 di 0.02m 20mm其中：在48 C时,qm0.374kg/s,0.00078m3/kg, 1m/ s,31274.7kg/m ,0.167 10 kg/(m.s)管路压力的校核:Lt w2先计算Re:w dnR

13、e n1 0.020.167 10 0.12 101055由于Re 10，所以采用尼古拉兹公式5:f 0.0032 0.221Re0.2370.0032 0.221 (0.12 106) 0.2370.017£ Lt w-P 厶 Pm 厶 Pf-dn 24120.0171274.70.02 22166pa 20kpa其中：f阻力系数，由于乜p 2166pa，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I9】设备名称制冷剂液体充满度干式冗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

14、件或设备制冷剂侧总容积的10 20%A蒸发器:、,，di2l0.0162 1.5 102 3V1-m440.03075m3V 7； 25% 0.03075 25%m30.00769m3B四段液管的容积V2 V2 100%20.038110430.0156m420.02544420.020 I420.020 l4C冷凝器的充满度计算如表中所述，按制冷剂侧总容积10 20%，本设计中取15% 。40.0142 212.8 240.0655m3V3 V3 15%0.0098m3制冷系统中制冷剂总的充注量:m (Vi V2 V(0.00769 0.0156 0.0098) 1213kg40.1kg储液

15、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:(5.2a)式中：m 制冷系统中制冷剂总的充注量，kg ；v 冷凝温度下液体制冷剂比容，m /kg ；储液器充注度，取0.70 o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回液接口尺寸储液量夕卜形mmmmL长mm高mm直径mm32327°150°3452735.3气液分离器的选型计算其直径9:(5.2b)其中：m通过气液分离器的制冷剂质量流量，kg/s ； (mm)w气液分离器中，气流通过横断面的速度，取 w °.5m/s ；3V蒸发压力下，饱和制冷剂蒸汽比容，V °.°51m /kg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(mm)内径(mm)咼度(mm)进气管径(mm)出气管径(mm)进液管径(mm)出液管径(mm)加氟管径(mm)FY1-3431230°612