冷凝器、贮液器、剂管路的设计

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：：二48°C进风温度：〔广35C出风温度：ta广43C4。2。2初步规划选用°16xl.0mm的纯铜管，成正三角形排列创；管间距s]=35mm，排间距s=30.3mm2;肋片为平直铝套片,肋间距s=30.3mm2;肋片为平直铝套片,肋间距sf=2.5mm9沿气流方向管排数n=4；片宽=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。9KW。4.2。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:f-2(sxs—兀/4xd2)/sf 1 2 bf-0.6815m2/m肋片基管面积:f-兀xdx(1—8/s)b b ff-3.14159x16.3x10—3x(1—0.2/0.25)-0.04814m2/m肋管外总表面积:-0.6815+0.04814m2/m-0.7296m2/m肋管内表面积：f-兀dii3.14159x(16—1.0x2)x10—3m2/m0.04398m2/m肋化系数：卩-f/fti-16.8854。2.4进出换热器的温差及风量温差[1]:TOC\o"1-5"\h\z△t—t—t—8°Ca a2 al风量［2］：Q- kaPxcx^tmpaa35.9x2m3/s1.0995x1.005x8-8.122m3/s(4。2a)其中定性温度:amt—-o! —39°Cam2P=1.0995kg/m3mc=1.005w/(kg.k)pa4.2.5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Amin与迎风面积Af之比⑵:A(s-s)(s-6)TOC\o"1-5"\h\zmin= 1bf 1A sxsf 1 f_(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。8m/s,则最小流通面风速:AWmax_w•—dfAmin_5.575m/s当量直径：（最小流通面的面积与周长之比）d_2x(35-16.3)x(2.5-0.15)/(35-16.3+2.5-0.15)eq_4.17mm空气的雷诺数：Wxd^^e max eqv_5.575x4.17517.5x10-6_1330.1663单元空气流道长径比:_29.03L__29.03~d~_4.175ep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］：A_0.518-0.0231•土+0.000425(2)2-3x10-6(—)3d d deq eq eq_0.1307

0.24xReC=A-(1.36-1000=0.1361n=0.45+0.0066L~deq=0.6416Rem=-0.28+0.08- 匚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［3］:TOC\o"1-5"\h\z九 La=1.1-—f-C-Ren-( )m0d fdeqeq=53.32w/(m2-k)对于叉排，有p'=1.27P、1-0.3sp=-^~=2.147b故：p'=2.282肋片当量高度：h=dx(p'-1)x(1+0.35xlnp')21A2=—3x(2.282-1)x(1+0.35xln2.282)2肋片特性系数［2］:m=2m=2aX52x53.3189m-1203x0.15x10-3=59.1782m-1(4.2e)肋片效率［2］：:2x53.3189203x0.15xlO-3=59.1782m-i4.2f)肋片效率：th(mh)耳=—fmh_th(59.1782x13.46x10-3)59.1782X13.46x10-3_0.8312冷凝器外表面效率［2］：t_0.6815x0.8312+0.048140.7296_0.84234。2。6管内R22冷凝时的表面换热系数首先,设管壁温度：t*_47.03opw p则t*+t Arrt_wk_47.5m2 °C,在该温度下,r4_19.87,B_67.554sm代入式子计算换热系数ai⑵：11a_0.683r4Bd(t-1)4i smirw1_2664.93(t一t)4rw(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之间的接触热阻,则管内外平衡关系为3a兀d(t-1)4二耳af(t-1 )iikw s0twam即：664.93x0.04398x(t-1)=0.8423x53.32x0.7296x(t-39)kww即:117.21(50—t)3二32.77x(t-39)ww(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kofkof卩+匚卩+丫+a入i0a耳i f 0s=28.38w/(m2-k)其中:a=2664.93x(50-47.03)-:=2030if 0.7296x2卩=L=if(0.7296+.04398)m=1.286Y=0.048q=1.0x10-3m0f4。2.9平均温差的计算(t-1)TOC\o"1-5"\h\z△t二al a2—m t—tln alt-tka2-8 OC-50-35ln50-43-8.4OC4。2.10所需的管外传热面积及结构参数FQ0ktofm35900m228.38x8.4—150m2所需翅片管总长度F_150f_0.7296tm—205.6m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L4x152_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—38x35xsin69°m—1.24m4。2.11空气的流动阻力及风机的选配阻力计算：△p_1.2gA (pxw)1-7d maxeq—1.2x9.8x0.0133x29.3x(1.0955x5.575)1.7pa—99pa该冷凝器需配用风机的额定风量为：V—8.122m3/s—29239.2m3/ha风机全压的计算：H—H+HstdgP+W2—99+—w ^―21.0955+2.82—(99+ )Pa—105pa分两台风机平行吹风，每台风机分担风量为：14619.6/2m3/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mmxmmxmm6。3130015297224YT90—L41.2707X750X7925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。排气管道的压力损失不宜超过相当冷凝温度升高1°C[5]所以在本设计中：蒸发温度为2C,允许压力损失△P=20kpa。冷凝温度为48°C，允许压力损失为△P=Ma5。1。1R22吸气管路的设计已知:冷凝温度t=48°Ck,蒸发温度:t=2°C0，制冷量：Q=66.2kw0.假设吸入当量总长度：L=10m，t，

压力损失:△p=14kpao查R22吸气管计算图⑸得：吸气管径为38°lmm，管内流速为15m/s。管路压力的校核:.LW2△p=△p+△p=f-i-m匚d2n先计算Re：w-d 0.0381x15Re=n=v 0.2554x10-6=2.2x106（5.1a）由于Re>105,所以采用尼古拉兹公式⑸:f=0.0032+0.221Re-0.237=0.0032+0.221x（2.2x106）-0.237（5。=（5。1b）=0-01x為x学x5051△p=△△p=△p+△p二f-m 匚LW2•p=14.97kpa（5。1c）其中:f―-阻力系数，p——取t=30OC时的气体密度：p=50.71kg/m3v――动力粘度，取v=°-2554x10-6k/（m・s）因为△p=14・97kpa，与所设厶p=14kpa相差不大，且小于允许压力20kpa，所以吸气管路设计合理。5.1.2R22排气管路的设计已知：冷凝温度：t=48°Ck，蒸发温度：t=2°C0,制冷量：Q=66.2kw0.假设吸入当量总长度：L=4m，t，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/s。管路压力的校核：.LW2△p=△p+△p=f-i-m匚 d2n先计算Re：_w-d 0.0254x15Re=n=V 0.0729x10-6=5.2x106由于Re>105，所以采用尼古拉兹公式⑸：f=0.0032+0.221Re-0.237=0.0032+0.221x(5.2x106)-0.237=0.008.LW2△p=△p+△p=f-i.pm匚d2n=0.008x10x152x280.90.0254 2=39.8kpa其中：f——阻力系数,p--取t=87°C时的气体密度：p=280.9kg/m3动力粘度，取v=0-0729x1°-6kgg因为△p二39・8如，与所设^P二40kpa相差不大，且小于允许压力41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。5—1.5m/s[5]压力损失允许范围：＜20kpaC5：设管内流速为w=1m/s,取当量长度L=3mt.则管径[5]:7 ]4qv 14x0.374x0.00092d=m= m兀w 3.14x1=0.02m=20mm(5.1d)其中：在48°C时，q=0.374kg/s,mv=0.00092m3/kg,w=1m/s,p=1082kg/m3,v=0.114x10-6kg/(m.s)

管路压力的校核：.LW2△p=△p+△p=f-…m匚d2n先计算Re：cw-dlx0.02Re=n=V 0.114X10-6=0.18X106>105由于Re>105,所以采用尼古拉兹公式§：f=0.0032+0.221Re-0.237=0.0032+0.221x(0.18x106)-0.237=0.016rLW2△p-pm+△学f-dTP3 123 12=0.016x価xix1082=1298pa其中：f——阻力系数，由于二1298pa，小于允许压力损失20kpa，所以所设计的管路合适。5.1。4低压液体管的计算[5]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。25m/s取流速w=1m/s，取当量长度lt=4m•则管径⑸[5]7 /4qv Ux0.374x0.00078d二m- m兀w 3.14x1-0.10193mm取d-0.02m-20mm其中：在48°C时,

q=0.374kg/s,mv=0.00078m3/kg,w=1m/s,p=1274.7kg/m3,v=0.167x10-6kg/(m.s)管路压力的校核：rLW2△p=△p+△p=f-i-m匚d2n先计算Re：cw-d 1x0.02v 0.167x10-6=0.12x106>105由于Re>105，所以采用尼古拉兹公式⑸:f=0.0032+0.221Re-0.237=0.0032+0.221x(0.12x106)-0.237=0.017△p=△△p=△p+△p二f-m 匚LW2•p二0.017x丄x12x1274.70.022=2166pa<20kpa其中：f-—阻力系数，由于二2166pa，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10—20%A蒸发器：兀d2I兀xO.OI62x1.5x102V'=i—= m3i4 4=0.03075m3V=V'x25%=0.03075x25%m311=0.00769m3B四段液管的容积:兀d2lV'=Vx100%=工^2224兀x0.03812x10兀x0.02542x4兀x0.0202xl兀x0.0202xl=+++4 4 4 4=0.0156m3C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%。「兀d2IV'=i—3 4=兀x0.0142x212.8x24=0.0655m3=V'x15%33=0.0098m3制冷系统中制冷剂总的充注量：工m=(V+V+V)p123=(0.00769+0.0156+0.0098)x1213kg=40.1kg5.2。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］：工mv=—B40.1x0.00092= m30.7