24kW风冷换热器的设计

PAGE6摘要在科技发达人类可自由控制冷暖的今天。换热器作为各行各业工作生产和日常生活必需的热交换装置,被普遍的使用在生产技术、化工工业、日常制冷、军工国防等传统部门。能源的利用率受到换热器质量的影响。21世纪以来,节省能源这一方面的相关研究被世界各国重点关注,而高效换热器是关键的节能设备。因此，换热器合理高效的设计和制造对国家事业的发展和高效利用能源都有着至关重要的影响。该设计是关于换热量为24kW的翅片管风冷冷凝器的设计，其适用于制冷能力在20kW左右、冷凝温度为50度、风力压强190Pa以下的空调制冷系统。首先进行传热计算，根据给定的设计条件估算换热面积，校核传热系数，计算出实际换热面积。然后进行结构设计，选择采用厚度为0.15mm的平直铝肋片和管径为9.52mm的紫铜管作为翅片和换热管，计算出采用长1.6m、宽750mm、深88mm的换热器并根据算得空气流量进行风机选型。最后，通过选定风机的压头来进行强度验证以验证该冷凝器是否满足要求。关键词：冷凝器;传热;翅片管式换热器;Designof24kWair-cooledheatexchangerAbstractNowadays,humanbeingscanfreelycontrolthewarmandcold.Asaheatexchangedevicenecessaryforworkproductionanddailylifeinallwalksoflife,heatexchangersarewidelyusedintraditionaldepartmentssuchasproductiontechnology,chemicalindustry,dailyrefrigeration,militaryindustryandnationaldefense.Energyutilizationisaffectedbythequalityoftheheatexchanger.Sincethe21stcentury,relatedresearchesonenergysavinghavebeenpaidcloseattentiontobycountriesallovertheworld,andhigh-efficiencyheatexchangersarethekeyenergy-savingequipment.Therefore,therationalandefficientdesignandmanufactureofheatexchangershaveacrucialimpactonthedevelopmentofthenationalcauseandtheefficientuseofenergy.Thedesignisaboutthedesignofafinnedtubeair-cooledcondenserwithaheatexchangecapacityof24kW.Itissuitableforairconditioningandrefrigerationsystemswitharefrigerationcapacityofabout20kW,acondensationtemperatureof50degrees,andawindpressureof190Paorless.First,calculatetheheattransfer,estimatetheheattransferareaaccordingtothegivendesignconditions,checktheheattransfercoefficient,andcalculatetheactualheattransferarea.Thenthestructuraldesignwascarriedout,andstraightaluminumfinswithathicknessof0.15mmandcoppertubeswithadiameterof9.52mmwereselectedasfinsandheatexchangetubes.Thefanisselectedaccordingtothecalculatedairflow.Finally,strengthverificationisperformedbyselectingtheheadofthefantoverifywhetherthecondensermeetstherequirements.Keywords:Condenser;heattransfer;finnedtubeheatexchanger;目录1前言 51.1本设计的目的、意义 51.2本设计的设计过程 62冷换设备设计基础 72.1换热器的应用与分类 72.2冷凝器概述 82.3翅片管式换热器 92.4冷凝器的换热分析 112.5冷凝器中凝结换热过程分析 122.6冷凝器的结构分析 133传热计算 173.1风冷冷凝器的设计条件及基本参数 173.2风冷冷凝器的设计计算 174冷凝器总成图纸 234.1冷凝器二维图 234.2冷凝器总成三维视图 255结论 27参考文献 28致谢 29附录 30附录1外文文献—Designandanalysisofdoublepipecounterflowheatexchanger(condenser)toproducehotwaterasmodificationofairconditionersplitcondenser 30附录2外文译文—空调分流式冷凝器改型双管逆流换热器（冷凝器）的设计与分析 361前言能源的需求是现如今生活在地球上的人们十分重视、与其生活息息相关的一个问题，现在对各种能源资源的优化开发和高效运用已经成为世界上各个国家的重点研究方向。热交换设备作为高效利用能源时不可或缺的一部分，在工业、日常生活等领域中被广泛使用。在化工电力、交通运输、航空和航天、日常制冷等部门中特别受欢迎。伴随着现代化工业的进展，人们不断地在提高对能源合理开发和高效利用的要求，导致热交换器的优化性能和更新迭代日渐重要。而考虑到在研究换热器时所需满足各种严苛的条件和特殊的情况，使得这方面的研究越发严谨和重要。因此，在进行更高效的热交换设备的研究时不仅要满足其的生产、研发所需的工艺条件，还要加大对其综合性能的要求。1.1本设计的目的、意义近些年来，技术发展日新月异，为了更好的开发利用新的能源和减少对自然环境的伤害，人们对换热器设计方法和传热强化技术的研究也加快了速度，更多的设计者研发出多种新颖而高效的换热器。同时，作为节能措施中相对重要的一环的换热器设备，其各种不同的类型越来越受到生活中各行各业的关注。所以不管是为了提高能源利用效率还是为了促进工业发展，对换热器进行合理的设计和制造都十分重要。换热器是一种能在两种或以上不同度数的介质之间传热的换热设备。将热量从热流体传递到冷流体，使两种流体的温度符合生产环境所需，更好的满足工艺条件和人们的生产需求是热交换器研究开发的意义。冷凝器属于热交换器的一种类型，是制冷系统中极为重要的热交换设备。其主要功能是在高温高压条件下冷却并液化从设备排出的气体制冷剂。满足系统的制冷剂循环要求。冷凝时放出的热量由进行冷却的空气或冷却水从冷凝器中带出。热流体为需被冷却或冷凝的制冷剂，冷流体为常见的水或空气作冷却介质，由不同的冷流体所作介质的冷凝器可分为风冷、水冷和水-空气混合冷却式冷凝器。在正常的环境下，这三种冷凝器就可以达到良好的效果。但是随着科学技术的发展以及世界水资源紧张程度的提高，风冷冷却式热交换设备已经广泛应用于石油、化工、冶金、核电、电力、制冷空调等行业。风冷冷凝器是一种使用环境空气作为冷却介质并将其吹扫通过翅片管以冷凝管中高温过程流体的装置。风冷冷凝器使用空气作为冷却介质，使其不会像水冷冷凝器那样有因为要用水循环而导致有可能对环境造成污染的缺点，而且其节能效果非常明显。另外，它的优点还包括工作寿命长、使用起来更加安全以及保养成本低等。1.2本设计的设计过程该设计主要针对制冷和空调系统的冷凝器进行设计，熟悉制冷和空调行业的热交换设备及其工艺过程，熟悉其工作原理，了解热交换器的结构并执行相关的设计计算和验证。主要内容是冷凝器的设计计算，结构设计和强度验证。首先，进行传热计算，根据给定的设计条件估算换热面积，校核传热系数，计算实际换热面积。然后进行结构设计，进行各部件的材料选择，确定冷凝器各部分的尺寸。最后，进行强度验证以验证其是否可以满足要求。2冷换设备设计基础2.1换热器的应用与分类2.1.1换热器的应用在科技发达人类可自由控制冷暖的今天。换热器作为各行各业工作生产和日常生活必需的热交换装置,被普遍的使用在生产技术、化工工业、日常制冷、军工国防等传统部门。能源的利用率受到换热器质量的影响。21世纪以来,节省能源这一方面的相关研究被世界各国重点关注,而高效换热器是关键的节能设备。因此，换热器合理高效的设计和制造对国家事业的发展和高效利用能源都有着至关重要的影响。2.1.2换热器的分类随着科学技术的不断发展，换热器作为热传递设备几乎在任何地方都可以看见,在工业和生活中经常得到使用,特别是在高能耗领域。在节能产品越来越多、技术越来越发达的今天，换热器的新种类也越来越多。不同的工作原理和组成，使得不同种类的换热器能各自在不同工况、不同压力、不同介质、不同温度的情况下使用。可根据以下几个方面进行分类:(一)按传热过程特点分类1.混合式换热器又叫直接接触式换热器。它是一种不需要设计间壁来传递热量，冷流体与热流体两者直接接触就可以换热的换热器。混合式换热器的运用只适用于允许流体混合的条件，但其优点是传热面积大、结构简便、高效便宜。2.蓄热式换热器 又叫回热式换热器、周期流动式换热器。它是一种通过由固体壁面构成的蓄热体与冷、热流体交替接触进行换热的换热器，间壁在热流体经过时温度升高储存热量；而当冷流体流过时壁面释放热量使壁面温度降低，两个过程形成一个循环，不断重复循环使热量能在冷热流体之间交换。3.间壁式换热器又叫表面式换热器。它是一种由间壁分离冷热流体,流体之间不需要进行接触传热,热量经间壁表面从热流体传向冷流体的换热器。在工业上和生活中使用的绝大多数换热器都是间壁式换热器,其具有多种不同的结构和不同的类型,常见的管壳式、板翅式、套管式、热管式和板式换热器都是间壁式换热器。本论文所研究的翅片管式换热器就属于间壁式换热器。(二)按传热表面结构分类分为管式：管壳式、套管式、蛇管式等；板式；扩展表面式：板翅式、翅片管式（管翅式）、管带式等；蓄热式。(三)按流体有无相变分类1.传热表面两侧无相变对流换热。2.传热表面两侧有相变对流换热。其中,冷凝器热流体有发生相变冷流体没有相变是本属于第二种分类，也论文所要设计的换热器类型。2.2冷凝器概述冷凝器属于热交换器的一种类型，是制冷系统中极为重要的热交换设备。其主要功能是在高温高压条件下冷却并液化从设备排出的气体制冷剂。满足系统的制冷剂循环要求。冷凝时放出的热量由进行冷却的空气或冷却水从冷凝器中带出。根据所使用的冷却介质的不同，冷凝器可分为风冷、水冷和水-空气混合冷却式冷凝器。在正常的环境下，这三种冷凝器就可以达到良好的效果。但是随着科学技术的发展以及世界水资源紧张程度的提高，风冷冷却式热交换设备已经广泛应用于石油、化工、冶金、核电、电力、制冷空调等行业。同时由于风冷式冷凝器使用方便，其在小型制冷装置（尤其是家用空调）中应用的十分广泛。风冷冷凝器是一种使用环境空气作为冷却介质并将其吹扫通过翅片管以冷凝管中高温过程流体的装置。风冷冷凝器使用空气作为冷却介质，使其不会像水冷冷凝器那样有因为要用水循环而导致有可能对环境造成污染的缺点，而且其节能效果非常明显。另外，它的优点还包括工作寿命长、使用起来更加安全以及保养成本低等。风冷式冷凝器可分为强迫对流空气冷却式和自然对流空气冷却式两种。自然对流空气冷却式冷凝器效率不高，仅适用于小型制冷装置如家用冰箱或微型制冷机等设备。本次设计对象为强迫对流空气冷却式冷凝器。风冷冷凝器的组成结构如图2-1所示:管束:由管箱、翅片管和框架组成。热流体在管子里流动,冷流体空气在管外横扫吹过翅片管束,对热流体进行冷凝。风机:一个或几个风机驱动迫使空气流动。构架:支持固定冷凝器管束及风机的箱体框架。图2-1风冷冷凝器简图风冷冷凝器根据管束设计的方向和流体的流向可分为水平式风冷冷凝器、立式风冷冷凝器和斜顶式风冷冷凝器。水平式的管束摆放方向和地面平行，冷热流体之间形成错流式流动，市面上普遍的制冷设备都采用这种构造简单、组装容易、管内外流体分布相对均匀的结构。当介质凝结时，管子的倾斜度应为3°或1％，以防止凝结水留在管子中。风冷式冷凝器的基本形式主要是翅片管式（也叫管翅式），本次设计主要介绍的就是翅片管式换热器。2.3翅片管式换热器2.3.1翅片管式换热器基本结构翅片管又叫作肋片管，由名字可以知道其是加装许多肋片在管子上使换热面变大从而增大传热面积的一种传热元件。翅片管式换热器的原理与结构和一般管壳式换热器很像,只是管壳式换热器中的光管部分用翅片管代替。翅片管是翅片管式换热器的重要换热部分，多根翅片管合理的排列在一起构成翅片管换热器。因为翅片增大了传热面积，所以使得热量经由管壁和翅片进行传热时的效率得到提高，翅片管基本结构如图2-2所示。图2-2翅片管简图翅片管的种类很多。根据管材分，有碳钢、不锈钢、铜铝、钛、碳钢铝复合等。翅片常用的有：平翅片、板式翅片、高频焊螺旋翅片、整体型钢质螺旋翅片、套胀的整体翅片、开齿型翅片、纵向翅片等。2.3.2翅片管式换热器的工作特性翅片管式换热器是使用较多的一种传热设备。通常用于冷热流体的传热性能相差较大的情况下，为了降低传热性能较差的流体的传热阻力而在管子的外侧安装翅片表面，传热性能好的流体在管内的热阻依然不高，降低了总热阻以此增强换热效率。翅片管式换热器的优点如下:1.总体构造紧密。传热效率因为增加了单位体积的传热表面得以提高，在热负荷一样的情况下，满足负荷所需的翅片管比光管要少，因此可以使翅片管换热器外壳的直径或高度设计得更小，便于设备安装和布置。2.传递热量的能力更强，传热面积比光管多2-10倍，传热系数相比光管可增加1-2倍。3.高效合理的使用材料，不浪费。更加紧密的机械构造不仅节省了空间、减少了材料用量，还可以根据应用环境和条件要求自由地选择不同的、相对更高效的材料，例如根据不同的换热环境条件在翅片管上镶嵌或焊接其他更高效的材料。4.对于相变换热，可以增加传热系数或临界热通量密度。5.在同样的热负荷条件下翅片管的管壁温度tw会比光管的管壁温度要低，这样能使管壁金属表面受到更少的过热损伤和腐蚀。同样，传热温差|tf-tw|也是翅片管的比光管的小，使得管外表面的结垢也得以减少。翅片管的结垢没有光管的垢层那么均匀，翅片管的结垢会由于胀缩作用在翅片根部断落，这也是翅片管结垢比光管少的一大原因。翅片管式换热器的缺点是流动阻力大和制造安装成本高。由于风冷器的翅片管的设计制作过程复杂，成本为设备成本的30-60％。因为空气的密度比水小得多，所以在使用空气冷却代替水冷却时，需要有更大的传热面积，导致空气冷却器比水冷却器的体积要大。翅片管表面比光管多了翅片，使得流阻更大，功耗也更大。所以在设计时应合理地设计其构造以尽可能减少功耗，使其比光管有更好的传热效果。2.4冷凝器的换热分析与其它间壁式热交换器一样，冷凝器中的冷热流体被间壁所分离，温度不同的两种流体在间壁的两侧流动并通过管壁进行热传递。冷凝器的换热计算可以利用间壁式换热器热交换公式进行计算。（式2.1）其中:——热交换量,kW——总传热系数,kW/(m2℃)——与冷热流体接触的间壁的面积,m2——冷热流体的对数平均温差,℃增大冷凝器冷热流体温差、增加冷凝器换热面积和增大冷凝器传热系数是提高冷凝器换热效率的三种方法，从上面的热交换公式可以明显看出来。(1)增加传热温度差（Δt）是提高传热效率的常用方法之一。当使用冷凝器时，用低于常温的水作冷却水冷流体或增加热流体的压力并提高其温度等做法都可以加大换热器的传热温差Δt。但在冷热流体温度基本确定的特殊情况下，冷热流体的温度压力无法改变，想要增加传热平均温差来提高传热效率就需要改变冷热流体的流动布局。但是增加传热温差不能作为提高效率的主要方法，因为温差的改变是有限的，是受到环境条件所影响的，应考虑在实际过程和设备条件下是否可以接受。依靠增加热交换器的传热温度差Δt只能有限地提高热交换器的热交换效率，而增加传热温差会降低热交换器的性能并对热力系统造成影响。所以应合理地运用方法来使整个换热系统的效率得到提高，而不能一味加大传热温差是。(2)增大传热面积是最常见、最普遍的提高传热效率的方法。但不能为了增大传热面积而一味地增加设备数量或加大设备体积在，因为其不仅设备占地面积大，传热效率增幅不明显，还提高了设备的成本。当前，最常用的方法是合理地增加设备单位体积的传热面积来提高效率。例如使用翅片管、螺纹管、板翅等这些单位体积传热面积较大的材料，通过加大这些材料的使用量来提高设备的单位体积传热面积，使热交换设备具有更紧凑的结构和更高效的效率。(3)增大传热系数是三种方法中最高效、最实用的方法。传热系数越高，传热过程的总热阻就越小，传热效率就越好。冷凝器的传热过程主要由三个部分组成：冷却介质在冷凝器内壁上的冷凝热交换，冷凝器壁上的热传导及冷凝器与外界之间的热交换。想优化改进传热过程来提高传热效率就必须从这三方面着手，传热过程的优化改进主要集中在对流传热和辐射传热上，其中对对流传热的优化设计居多。国内外目前对改进对流换热的技术可以大致分为有源技术和无源技术两类。有源技术则是需要外部功率（机械力，电磁力）的技术。而无源技术是指除介质热传递的功率损耗之外不再需要其他功率的技术。2.5冷凝器中凝结换热过程分析冷凝器中的蒸气遇到冷凝凝结，该冷凝基本上在对流传热的范围内，其是具有相变的对流传热。当蒸汽与壁面接触时，其冷凝会产生膜状凝结和珠状凝结两种不同形式。如果冷凝后的液体可以很好地润湿壁表面，它将扩散成薄膜凝结在壁面上，这就是膜状凝结。在膜状冷凝时，壁的内表面总是覆盖有一层液膜，冷凝换热的主要热阻就是这层液膜，热流体冷凝时放出的热量想传递到壁面必须经过这一层液膜。热阻的大小取决于液膜流动的长度和气态热流体与间壁之间的温差。通常，层流膜状凝结的表面传热系数的变化与湍流膜状凝结的相反。如果冷凝液在间壁面上的浸润不充分，则冷凝液会在壁上形成小液珠，此为珠状凝结。当珠状凝结时，液珠不能完全覆盖壁的表面，因此可以考虑是蒸气表面和液体珠粒以及蒸气和暴露的壁之间进行热传递。由于没有液膜的壁表面没有液膜造成的热阻，因此珠状凝结的传热性能比膜状凝结好得多，发生冷凝时的表面传热系数更高。因为珠状冷凝非常不稳定，所以在大多数工业冷凝器中，几乎所有常见蒸气中的实际冷凝都是膜状冷凝。实用的持久的珠状凝结目前还比较难以实现。1916年，Nusselt从理论上分析了垂直壁面上的纯蒸汽层流冷凝。遵循连续的液膜层流和热传导机理，他建立了液膜动力学微分方程和能量方程，然后求解了液膜的速度场和温度场，得到了表面传热系数的理论解。（式2.2）根据实验表明，由于液膜表面的波动使得凝结换热得到强化，因此实验值会比理论值高20%左右，所以工程计算中常把理论公式的理论系数增加20%用作计算公式,即:（式2.3）如果凝结壁面与水平方向成倾斜角度为θ时,倾斜壁平均表面传热系数计算式为（式2.4）努塞尔公式应用在水平管的层流膜状凝结时,平均表面传热系数计算式为（式2.5）除了汽化潜热在蒸汽饱和温度下取值以外，在膜凝结传热的计算中的液体和蒸汽的物性参数全部都要在膜温度下取得。一般讨论的都是饱和蒸汽的冷凝。在过热蒸汽的情况下，实验证明，只要用过热蒸汽与饱和液体之间的焓差代替方程中的潜热，就可以使用饱和蒸汽的实验相关公式来计算过热蒸汽的冷凝传热。在制冷系统中，由压缩机排出进入冷凝器的蒸气态冷媒通常会有一定程度的过热温度。在大多数情况下，过热蒸汽的冷凝过程会发生在冷凝器中。迄今为止，很少有关于过热蒸汽凝结换热特性的研究报告。类似于Sparrow的另一种方法研究了垂直平板中过热蒸汽的冷凝过程。根据Chen的比拟方法，计算了对流沸腾传热系数与管的计算关系式。Lee假设过热蒸汽凝结换热系数可以表示为显热传递对流项和饱和蒸汽凝结传热冷凝项的叠加。基于此，Lee通过引入两个校正参数提出了一种半经验关系式，用于计算过热的蒸汽冷凝的传热系数。Lee已经对R22在管中的冷凝传热进行了实验研究，其中蒸汽过热的温度从1.9到65°C，质量流量从150到350。实验结果与预测值是相符的。2.6冷凝器的结构分析风冷式冷凝器可分为强迫对流空气冷却式和自然对流空气冷却式两种。自然对流空气冷却式冷凝器效率不高，仅适用于小型制冷装置如家用冰箱或微型制冷机等设备。本设计设计分析的是强迫对流式冷凝器。强迫对流空气冷却式冷凝器大都是铝肋片套胀铜管的结构，属于翅片管式换热器的一种。其结构主要由铜管、翅片、U型弯头、出口管、进口管和端板等组成，如图2-3所示。图2-3管翅式冷凝器示意图其加工工艺流程如图2-4所示。图2-4冷凝器加工工艺流程图这种冷凝器重要结构主要有两部分：传热管和翅片。1、传热管传热管材料一般为紫铜管，形状为圆直管加U型弯头。在强度条件合适的情况下，为了减轻冷凝器的重量以及减少消耗金属材料，进行尺寸选择设计时尽量使用管壁较薄的铜管，使设计更优化。U形管分光管和内螺纹管两种。由于内螺纹管成本低质量轻，且其内表面因有螺纹使得传热系数要比光管多两到三倍。所以现在市面上基本都是使用内螺纹管而不是光管了。2、翅片铝肋片根据结构分有平片、冲缝片和波纹片这三种。现在对于用冲缝片和波纹片的管束的传热系数计算还没有明确的公式可以运用到设计计算中。由于三者的传热系数不一样且只有平肋片有明确的公式可以套用计算，所以相关研究人员进行了大量的实验，实践表明，波纹片和冲缝片的传热系数分别比普通平翅片大20％和60％。而空气通过叉排管束的扰动程度比通过顺排管束的大，叉排管束的表面传热系数比顺排管束的高10％。因此进行管簇设计时大都会选择叉排排列。为了使弯头规格一致，管束通常以等边三角形排列。管的中心矩通常定为传热管外径的2.5倍，以确保弯头加工要求的同时提高翅片的传热效率。翅片管束按等边三角形交叉排列，每根管的翅片相当于一个正六边形，如图2-5所示。图2-5单管翅片面积简图空气流动方向的管排数一般设计1-4排，确保能够进行焊接的同时提高换热器传热面积的利用效率。翅片管生产制作时通常为了增加管束与翅片的接触面积从而增加整体换热面积，会将翅片孔外沿翻边。这种做法既保证了翅片的间距，也保证了胀管所需的要求。为了提高冷凝器的传热效率，要在使管束表面和翅片之间有良好的接触的同时一定要避免或减小翅片与管面之间的接触热阻，因此一般会采用机械胀管方法，其胀紧量一般为0.08~0.15㎜。3传热计算3.1风冷冷凝器的设计条件及基本参数3.1.1风冷冷凝器的设计条件本次风冷冷凝器设计拟定设计一台用于空调制冷系统的强制对流空气冷却式风冷冷凝器。已知假定条件：换热量为24kW，冷媒进口温度为80℃；冷凝温度为50℃；冷媒出口温度为46℃；室外干球温度为35℃；冷凝器空气侧出口干球温度为45℃；热流体即冷媒选用R22；冷流体为空气。3.1.2冷、热流体的主要状态点的状态参数根据AP1700物质物性计算查询平台查得R22和标准大气压下空气的物性参数如下两表：制冷剂主要状态点状态参数表如表3-1所示。表3-1制冷剂主要状态点状态参数表空气主要状态点状态参数表如表3-2所示。表3-2空气主要状态点状态参数表3.2风冷冷凝器的设计计算3.2.1冷凝器的结构设计选定基管的,近似正三角形错形排列，前后管中心距，上下管中心距，翅片厚，翅片间距，管路数。风冷冷凝器的结构如图3-1所示。图3-1冷凝器管路结构简图基管复合外径D：1m长基管外表面积:1m基管长翅片面积1m长基管总外表面积：1m长基管内壁表面积：肋片系数：考虑降噪节能等因素取换热器迎风面风速3.2.2冷凝器的传热计算冷凝器的空气循环量空气循环设计工况：进风温度，出风温度，空气的比热容，密度。冷凝器空气侧传热系数的确定经换热器时空气平均温度，此时空气，最窄面风速肋片高肋片当量直径空气侧的放热系数为:正三角形错排管束取C=0.45，普朗特数管平均面积R22在时：，，R22在水平管内凝结，C=0.555。根据管内与管外的热平衡得：，不考虑油膜热阻，管外污垢（3）冷凝器运行时所需的面积所需换热管总长换热器每排30根，分四排，总120根，取每根长度为1.6米。则换热管总长，还有2.6%的富裕量。冷凝器宽为高为深为(4)风量及风机的选择冷凝器所需风量现选轴流式风机YWF500-4，该机风量，风压H=190，功率P=400W,转速。(5)空气侧流动阻力干工况下，气体流过叉排管簇时的阻力可按下式计算所以所选风机能满足压头要求。4冷凝器图纸4.1冷凝器二维图4.1.1冷凝器换热管、翅片二维图图4-1换热管二维图图4-2翅片二维图4.1.2冷凝器总成二维视图图4-3冷凝器总成二维主视图图4-4冷凝器总成二维俯视图图4-5冷凝器总成二维左视图4.2冷凝器总成三维视图图4-6冷凝器总成三维主视图图4-7冷凝器总成三维俯视图图4-8冷凝器总成三维左视图图4-9冷凝器总成三维等轴侧视图5结论本次设计的换热能力为24kW的强迫对流空气冷却式风冷冷凝器符合给定条件的换热要求，组成该换热器的各个部位的结构大小也能相契合。其所用材料也是市面上常见的制作空调换热器所使用的材料，方便进行换热器的加工制作。经过传热计算、结构设计和强度校验，并考虑参考了标准管材的规格数据，确定了各部件的尺寸：传热管管径，单管长1.6m，共120根换热管，平直铝肋片长750mm，宽88mm。所设计出的冷凝器满足条件要求，能在给定的条件下工作并保留了一定的裕度。参考文献[1]吕明璐,杨鑫,张瑶,庄严.换热器的现状分析及分类应用[J].当代化工,2018,47(3):582-584.[2]支浩,汤慧萍,朱纪磊.换热器的研究发展现状[J].化工进展,2009,28:338-342.[3]秦叔经,叶文邦等.化工设备设计全书换热器[M].北京:化学工业出版社,2002.[4]史美中,王中铮.热交换器原理与设计[M].南京:东南大学出版社,2018.[5]马义伟,等.空气冷却器[M]．北京:化学工业出版社,1982.[6]刘巍.冷换设备工艺计算手册[M].北京:中国石化出版社,2008.[7]化工设备设计全书编辑委员会.化工设备设计全书[M].上海:上海科学技术出版社,1988.[8]石文星.小型空调热泵装置设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.[9]刘纪福.翅片管换热器的原理与设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2013.[10]张慕瑾,史美中,杨贤骏.翅片管换热器的翅片效率与传热性能[J].东南大学学报,1994,24:44-49.致谢光阴似箭岁月如梭，转眼间四年的大学生活即将在这为期一学期的毕业设计后结束。在这四年间我学到了许多知识，人也成长了不少，而在这最后一学期的毕业设计中，我自身更是得到了提高，在学校时学的知识得到了总结。这些都得益于指导老师和同学对我的帮助。首先要感谢的是我的毕业设计指导老师刘利娜老师，感谢她在毕业设计这段时间给我不断的指导和答疑，使我能够完成这次重要的毕业设计。其次是要感谢罗老师、饶老师、张老师、廖老师等专业课的任课老师，感谢他们在大学期间的孜孜教导，正是在课堂上学习到的理论知识，奠定了这次毕业设计的基础。最后还要感谢这次毕业设计在我遇到困难时给予我帮助的张同学和林同学。在此对各位老师和同学表以诚挚的感谢，感谢你们！附录附录Ⅰ外文文献Designandanalysisofdoublepipecounterflowheatexchanger(condenser)toproducehotwaterasmodificationofairconditionersplitcondenserFarelH.Napitupulu,M.Sabri,FerrySihombing,HVSihombingMechanicalEngineeringDepartment,FacultyofEngineering,UniversitasSumateraUtara,Jl.Almamater,KampusUSU,Medan,20155,Indonesiafarelnapitupulu@Abstract—Thisstudywasconductedtodesignaheatexchangerdoublepipecounterflowasacondensertoproducehotwaterthatcanbeusedforvariouspurposelikeawarmbath.Hotfluidflowsincopperwithcoldfluidflowingintheannulus.ThehotfluidusedisR-22whilethecoldfluidusediswater.Thispipedoubleheatexchangerismeasuring112.04cminlengthby29cminwidthand20.3cminheight.Insideofpipeusingcopperwithdiameter¼inch.Andtotallengthofthecopperpipe18.915m.WhileontheannularpipeusingPVCpipewith½inchsize.Thetotallengthoftheannuluspipeis16.128m.Inaddition,heatexchangerisusedtodeterminedheatreleasedbythecondenser,coefficientofperformance(COP)ofvaporcompressioncycle,efficiencyvaporcompressioncycleandtemperatureofthecondenser-generatedhotwater.1IntroductionDevelopmentatthistimeisgrowingveryrapidly.Apartments,hotelsandinnsarecurrentlygrowingrapidly.Oneoftherequiredneedsresultingfromrapidlygrowingdevelopmentiswarmwater.Warmbathwaterhasseveralbenefitsofbloodcirculation,andmadethemusclesbecomemorerelaxedsothatwarmbathbeforebedcanpreventsleepdisturbancesothatsleepbecomesmoresoundly.Inadditiontowarmwater,acoldroomisalsoarequirementofhumansduetotheearth'stemperatureisincreasinglylonger.Oneofthepotentialapplicativeofenergyefficienttechnologyisvaporcompressionrefrigerationcycle[1].Suchas,Airconditioningunit(splitAC).Airconditioningunitknownasprovidecoolingair.ACunitiswidelyusedtocooltheroombuttheheatfromthecondenserfromthesplitairconditionerismostlythrownawayintotheoutsideair.Whereastheheatpotentialofthecondenserisgoodenoughifusedtoheatwaterforthepurposesofawarmbath.TheuseofAirConditioningcombinedasawaterheatergivesbenefits:airconditioningforcomfortableroomzoneandhotwaterforvariouspurposes,sothatitminimizedrequiretheenergycostforheating[2].Win-jetLuoetal.[3]studiedanewmulti-functionheatrecoverysplitairconditionerwithparallelrefrigerant.Inthestudy,plateheatexchangerusedtothewateritcangeneratehotwaterfaster.Jinkaidongetal.[4]studiedonperformanceofamulti-functionaldomesticairconditionerwithintegratedwaterheater.Comparetheperformanceandenergyoftheunmodifiedunitandthemodifiedunit.SaudGhanietal.[5]studiedofusingwatercoolingonthecondenserworking.ItwasshowedeffectofwatercoolingtoincreaseofCOP.RidhuanKemasandIGedeAngga[6]modifythecondenserwheretheblowerisreplacedwithwatertubewherethecondenser.AkhmadFajrinAminantaandDjatmikoIchsani[7]usedtheheatenergyoutofthecompressorbyaddingheatexchangerstoheatwater.JeffryCSO[8],theresearcheraddedwaterheatertothesplitairconditioner.Therefore,theauthorsdesignedandbuiltaheatexchangerwhichisusedasamodifiedACsplitcondenser.Inthisfinalproject,theauthorsdesignedadualflowpipeconverterwhichwillbeusedascondensermodification.Inthisheatexchanger,hotfluidisusedfromrefrigerantwhereascoldfluidusediswatersothatheatfromrefrigerantisnotinvainthrownoutintotheenvironmentthatwillcausetheenvironmentaltemperatureisincreasingbutusedtoheatwaterforvariouspurposessuchasbathingwarmwater.2DesignMethodHeatexchangermakingplaceisdoneontheMahkamahroad,Medan,NorthSumatra.Inthedesignofthiscondenserfirstdeterminedtheabilityandpurposeofthedesignedcondenser.Thedesignedcondenserisintendedtoproducehotwaterandcoolthefreonsoutofthecompressor.Thedesigningisdonebyreviewingthevaporcompressioncyclethensoughtthelengthoftherequiredtube.ThenproceedwithmakingdesignusingCADsoftware.3ResultandDiscussionIndesigningthedimensionsoftheheatexchangedevice,firstdeterminethefluiddatatobeincludedintheheatexchangerandthencalculatedtocalculatethedimensionsofthedesignedheatexchanger.Thesedataareincludedinthefollowingtable:Table1.DataParameterCalculationNo.ParameterSymbolValue1.TemperatureInTCi28oC2.TemperatureOutTCo38oC3.InnerDiameterofChopperpipedi0,00475m4.OuterDiameterofPVCpipedo0,00635m5.InnerDiameterofPVCpipeDi0,0f88m6.PressureonthecondenserPk290psi7.PressureonthecompressorPe60psiFirstlookfirstateachpointoftheidealvaporcompressioncycle.Thendothecalculationtofindthepotentialofheatinrefrijeranwithequation:Qk=m(i2—i3) (1)Afterthat,Reynoldcalculatedfor2phasesofrefrigerantusingequations:(2)(3)(4)AfterthatfindNusseltnumberfromrefrigerantwithequation：(5)Then,lookfortheheattransfercoefficientinrefjieranbyusingthefollowingequation:(6)ThenreviewedagainonthewaterfluidascoldfluidsoughtinadvancetheaveragetemperatureofrefrijeranthencontinuedtolookforReynoldnumbersbyusingthefollowingequation:(7)iftheReynoldnumberislessthan2300hencethelaminarflowandtofindNusseltnumberintheannulussectionusingthetablebelow:Table2.NusseltlaminarflowDi/DoNuiNuo0-3,660,0517,464,060,1011,564,110,257,374,230,505,744,43 Afterthatnewlysoughtcoefficientofheattransferinwaterwithequation:(8)Then,anewthermalexpansioncoefficientissummarizedusingtheequation:(9)Thentofindthelengthoftheheatexchangerneededistousethisequation:WithThisiswasdesigndrawingheatexchangerusingCADsoftware:Figure1.DesignheatexchangerdoublepipeThisisPictureofheatexchangerafterwasfinished:Figure2.HeatexchangerdoublepipeFigure3.HeatexchangerafterassembledThenwasanalyzedwithvariationofcoldwatertemperature28oCwhichresultscanbeseeninthegraphbelow.Ineachtestcarriedoutduring1houror60minute.Inaddition,itisalsovariedintheflowrateoftheincomingcoldfluid0,6L/min,0,8L/min,1L/min.545453525f504948470204060800,60,8fFigure4.Distributionofmaximumcondenseroutletwatertemperatureatmassflowrateof0.6L/min,0.8L/min,1L/minandwaterentrytemperatureat28˚C65,75,45,f4,84,54,23,93,63,33COPideal0,50,60,70,80,9 f f,fFlowrate(Lƒmin)Hereisagraphof65,75,45,f4,84,54,23,93,63,33COPideal0,50,60,70,80,9 f f,fFlowrate(Lƒmin)Figure5.COPtemperature36˚C4ConclusionTheconclusionsofthisheatexchangerdesignare:Ithasbeendesignedandbuiltaconverterdualflowheatexchangeheaterusedasacondensermodificationtoproducehotwater.Thisdoublepipeheatexchangerismeasuring112.04cminlengthby29cminwidthand20.3cminheight.Theinnerpipeusesa¼inchdiametercopperpipe.Withatotallengthofcopperpipe18,915m.WhileontheannularpipeusingPVCpipewith½inchsize.Thetotallengthoftheannuluspipeis16.128m.Ithasbeendesignedandbuilttheframeworkofheatexchangerbyusinganangleofironwithalengthof0.8m,widthof0.4mandaheightof55cm.Thehighestheatreleasedbythecondenseriswhenthewatertemperatureentersthecondenser28ºCandthemassflowrateofcoolingwateris1l/minat1.427KJ/s.Thebestperformancecoefficient(COPactual)obtainedfromtheresearchresultsiswhenthecoolingwaterenterthecondenser28ºCandthemassflowrateof0.8l/minof3.906.Thehighestefficiencyobtainedfromtheresearchresultsiswhenthecoolingwaterenterthecondenser36ºCandthemassflowrateof0.8l/minthatisequalto80.3%.Themaximumhotwatertemperatureobtainedfromtheresearchresultsiswhenthecoolingwaterentersthecondenser36ºCandatthemassflowrateof0.6l/minthatisequalto56.3ºC.附录Ⅱ外文译文空调分流式冷凝器改型双管逆流换热器（冷凝器）的设计与分析FarelH.Napitupulu,M.Sabri,FerrySihombing,HVSihombingMechanicalEngineeringDepartment,FacultyofEngineering,UniversitasSumateraUtara,Jl.Almamater,KampusUSU,Medan,20155,Indonesiafarelnapitupulu@摘要—进行这项研究的目的是设计一个热交换器双管逆流作为冷凝器，以产生可用于多种目的的热水，例如热水浴。热流体在铜中流动，而冷流体在环空中流动。使用的热流体是R-22，而使用的冷流体是水。该管道双热交换器的长度为112.04厘米，宽为29厘米，高20.3厘米。管道内部使用直径为¼英寸的铜。铜管总长度为18.915m。在环形管道上时，请使用尺寸为1/2英寸的PVC管。环管的总长度为16.128m。另外，热交换器用于确定冷凝器释放的热量，蒸汽压缩循环的性能系数（COP），有效蒸汽压缩循环以及冷凝器产生的热水的温度。1介绍现如今科技的发展非常迅速。公寓，酒店和旅馆目前正在迅速发展。快速发展带来的需求之一是温水。温暖的沐浴水具有血液循环的多种益处，并使肌肉变得更加放松，因此睡前温暖的沐浴可以防止睡眠障碍，从而使睡眠更加充实。除了热水以外，由于地球的温度越来越高，因此寒冷的房间也是人类的要求。节能技术的潜在应用之一是蒸汽压缩制冷循环。如，空调单元（分体式交流）。被称为提供冷却空气的空调单元。交流单元广泛用于为房间制冷，但是来自分体式空调的冷凝器产生的热量大部分被散发到室外空气中。冷凝器的热量潜力足够大，如果用于加热热水以达到热水浴的目的。使用空调作为热水器可带来以下好处：舒适房间区域的空调和各种用途的热水，因此最小化需要加热的能源成本。罗永杰等人研究了一种新型的带有平行制冷剂的多功能热回收分体式空调。在研究中，用于水的板式热交换器可以更快地产生热水。金开东等研究了带有集成热水器的多功能家用空调的性能。比较未修改单元和修改后单元的性能和能量。SaudGhani等研究了在冷凝器工作时使用水冷。显示出水冷对COP增加的影响。RidhuanKemas和IGedeAngga修改了冷凝器，将鼓风机替换为冷凝器的水管。AkhmadFajrinAminanta和DjatmikoIchsani通过添加热交换器加热水来利用压缩机中的热能。JeffryCSO，研究人员在分体式空调器中增加了热水器。因此，作者设计并建造了一种热交换器，该热交换器用作改进的交流分流式冷凝器。在这个最终项目中，作者设计了一个双流管转换器，该转换器将用作冷凝器的改进。在该热交换器中，制冷剂使用的是热流体，而冷水是使用的水，因此制冷剂的热量不会白白浪费到环境中，这会导致环境温度升高，但会被用于加热各种水，例如洗澡温水。2设计方法换热器的制造地点在北苏门答腊棉兰的Mahkamah路上。在设计这种冷凝器时，首先要确定所设计冷凝器的能力和用途。设计的冷凝器旨在产生热水并冷却压缩机中的氟利昂。通过查看蒸汽压缩周期，然后寻找所需管的长度来完成设计。然后继续使用CAD软件进行设计。3结果与讨论在设计热交换装置的尺寸时，首先确定要包含在热交换器中的流体数据，然后进行计算以计算设计的热交换器的尺寸。这些数据包含在下表中：表1.数据参数计算No.ParameterSymbolValue1.TemperatureInTCi28oC2.TemperatureOutTCo38oC3.InnerDiameterofChopperpipedi0,00475m4.OuterDiameterofPVCpipedo0,00635m5.InnerDiameterofPVCpipeDi0,0f88m6.PressureonthecondenserPk290psi7.PressureonthecompressorPe60psi首先先看一下理想蒸气压缩循环的每个点。然后通过以下公式进行计算，以找到refrijeran中的热势：Qk=m(i2—i3) (1)之后，使用以下雷诺数公式计算两相制冷剂：(2)(3)(4)之后，用等式从制冷剂中找到努塞尔数：(5)然后，使用以下公式寻找refjieran中的传热系数：(6)然后再次检查水流体是否为冷流体，以求出refrijeran的平均温度，然后继续使用以下公式寻找雷诺数：(7)如果雷诺数小于2300，则表示层流，并使用下表在环空部分中找到Nusselt数：Table2.NusseltlaminarflowDi/DoNuiNuo0-3,660,0517,464,060,1011,564,110,257,374,230,505,744,43 然后，使用以下公式总结新的热膨胀系数：(8)然后，使用以下公式总结新的热膨胀系数：(9)然后使用以下公式查找所需的热交换器长度：这是使用CAD软件的设计的热交换器图纸：图1.设计热交换器双管这是完成后的热交换器的图片：图2.双管热交换器图3.组装后的热交换器然后用28℃的冷水温度变化进行分析，其结果可在下图中看到。在每次测试中进行1小时或60分钟。此外，流入的冷流体的流量也有变化，即0.6L/min，0.8L/min，1L/min。545453525f504948470204060800,60,8f图4.质量流量为0.6L/min，0.8L/min，1L/min的最高冷凝器出口水温度和28condenserC的进水温度的分布这是在28°C温度下实际COP与理想COP的比较图。665,75,45,f4,84,54,23,93,63,33COPideal0,50,60,70,80,9 f f,fFlowrate(Lƒmin)图5.COP温度36˚C4结论该热交换器设计的结论是：G：已设计并建造了一个转换器双流热交换加热器，用作冷凝器的改进以产生热水。H：此双管换热器的长度为112.04厘米，宽为29厘米，高20.3厘米。内管使用1/4英寸直径的铜管。铜管总长度为18915m。在环形管道上时，请使用尺寸为1/2英寸的PVC管。环管的总长度为16.128m。I：通过使用长0.8m，宽0.4m，高55cm的铁角设计并建造了热交换器的框架。J：冷凝器释放的最高热量是当水温进入冷凝器28ºC且冷却水的质量流量为1.427KJ/s时为1l/min。K：从研究结果中得出的最佳性能系数（COP实际值）是当冷却水进入冷凝器28ºC且质量流量为0.8l/min时为3.906的时候。L：从研究结果中获得的最高效率是当冷却水进入冷凝器36ºC，质量流率为0.8l/min时等于80.3％。从研究结果中获得的最高热水温度是冷却水进入冷凝器的温度为36ºC且质量流量为0.6l/min时等于56.3ºC。

HYPERLINK如何给电脑重做系统给电脑重做系统，自己学学，可少花钱，哈哈[图]

一、准备工作:

如何重装电脑系统

首先，在启动电脑的时候按住DELETE键进入BIOS，选择AdvancedBIOSFeatures选项，按Enter键进入设置程序。选择FirstBootDevice选项，然后按键盘上的PageUp或PageDown键将该项设置为CD-ROM，这样就可以把系统改为光盘启动。

其次，退回到主菜单，保存BIOS设置。（保存方法是按下F10，然后再按Y键即可）

1.准备好WindowsXPProfessional简体中文版安装光盘,并检查光驱是否支持自启动。

2.可能的情况下，在运行安装程序前用磁盘扫描程序扫描所有硬盘检查硬盘错误并进行修复，否则安装程序运行时如检查到有硬盘错误即会很麻烦。

3.用纸张记录安装文件的产品密匙(安装序列号)。

4.可能的情况下，用驱动程序备份工具(如:驱动精灵2004V1.9Beta.exe)将原WindowsXP下的所有驱动程序备份到硬盘上(如∶F:Drive)。最好能记下主板、网卡、显卡等主要硬件的型号及生产厂家，预先下载驱动程序备用。

5.如果你想在安装过程中格式化C盘或D盘(建议安装过程中格式化C盘)，请备份C盘或D盘有用的数据。

二、用光盘启动系统:

(如果你已经知道方法请转到下一步),重新启动系统并把光驱设为第一启动盘,保存设置并重启。将XP安装光盘放入光驱,重新启动电脑。刚启动时，当出现如下图所示时快速按下回车键，否则不能启动XP系统光盘安装。如果你不知道具体做法请参考与这相同的-->如何进入纯DOS系统:

光盘自启动后,如无意外即可见到安装界面,将出现如下图1所示

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全中文提示,“要现在安装WindowsXP,请按ENTER”，按回车键后,出现如下图2所示

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许可协议,这里没有选择的余地，按“F8”后如下图3

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这里用“向下或向上”方向键选择安装系统所用的分区，如果你已格式化C盘请选择C分区，选择好分区后按“Enter”键回车，出现下图4所示

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这里对所选分区可以进行格式化,从而转换文件系统格,或保存现有文件系统,有多种选择的余地,但要注意的是NTFS格式可节约磁盘空间提高安全性和减小磁盘碎片但同时存在很多问题MacOS和98/Me下看不到NTFS格式的分区,在这里选“用FAT文件系统格式化磁盘分区(快),按“Enter”键回车，出现下图5所示

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格式化C盘的警告,按F键将准备格式化c盘,出现下图6所示

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由于所选分区C的空间大于2048M(即2G),FAT文件系统不支持大于2048M的磁盘分区,所以安装程序会用FAT32文件系统格式对C盘进行格式化,按“Enter”键回车，出现下图7所示

查看原图图7中正在格式化C分区;只有用光盘启动或安装启动软盘启动XP安装程序,才能在安装过程中提供格式化分区选项；如果用MS-DOS启动盘启动进入DOS下,运行i386\winnt进行安装XP时,安装XP时没有格式化分区选项。格式化C分区完成后,出现下图8所示

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图8中开始复制文件,文件复制完后，安装程序开始初始化Windows配置。然后系统将会自动在15秒后重新启动。重新启动后,出现下图9所示

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9

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过5分钟后，当提示还需33分钟时将出现如下图10

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区域和语言设置选用默认值就可以了，直接点“下一步”按钮，出现如下图11

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这里输入你想好的姓名和单位，这里的姓名是你以后注册的用户名，点“下一步”按钮，出现如下图12

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如果你没有预先记下产品密钥（安装序列号）就大件事啦！这里输入安装序列号，点“下一步”按钮，出现如下图13

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安装程序自动为你创建又长又难看的计算机名称,自己可任意更改，输入两次系统管理员密码，请记住这个密码，Administrator系统管理员在系统中具有最高权限，平时登陆系统不需要这个帐号。接着点“下一步”出现如下图14

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日期和时间设置不用讲,选北京时间，点“下一步”出现如下图15

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开始安装,复制系统文件、安装网络系统，很快出现如下图16

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让你选择网络安装所用的方式，选典型设置点“下一步”出现如下图17

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点“下一步”出现如下图18

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继续安装，到这里后就不用你参与了，安装程序会自动完成全过程。安装完成后自动重新启动，出现启动画面，如下图19

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第一次启动需要较长时间，请耐心等候，接下来是欢迎使用画面，提示设置系统，如下图20

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点击右下角的“下一步”按钮，出现设置上网连接画面，如下图21所示

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点击右下角的“下一步”按钮，出现设置上网连接画面，如下图21所示

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这里建立的宽带拨号连接,不会在桌面上建立拨号连接快捷方式,且默认的拨号连接名称为“我的ISP”(自定义除外);进入桌面后通过连接向导建立的宽带拨号连接,在桌面上会建立拨号连接快捷方式,且默认的拨号连接名称为“宽带连接”(自定义除外)。如果你不想在这里建立宽带拨号连接,请点击“跳过”按钮。

在这里我先创建一个宽带连接,选第一项“数字用户线(ADSL)或电缆调制解调器”,点击“下一步”按钮，如下图22所示

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目前使用的电信或联通(ADSL)住宅用户都有帐号和密码的,所以我选“是,我使用用户名和密码连接”,点击“下一步”按钮，如下图23所示

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输入电信或联通提供的帐号和密码,在“你的ISP的服务名”处输入你喜欢的名称,该名称作为拨号连接快捷菜单的名称,如果留空系统会自动创建名为“我的ISP”作为该连接的名称,点击“下一步”按钮，如下图24所示

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已经建立了拨号连接,微软当然想你现在就激活XP啦,不过即使不激活也有30天的试用期,又何必急呢?选择“否,请等候几天提醒我”,点击“下一步