套管冷凝器的设计方法

套管冷凝器的设计方法
以R22水冷柜式空调机组L130S/B为例，机组名义制冷量130Kw，套管冷凝器采用低翅片外螺纹铜管，管外径φ19.05mm，无缝钢管外径ф28mm，冷凝器三侧进水，水量qv=24.4m³/h，单根外螺纹传热管总长4.386m，无缝钢管长度4.226m，冷凝温度tk=45℃，进水温度t w1=30℃，进出水温差5℃，试设计该套管冷凝器的传热用面积
假设冷却水在此无缝钢管内的流速w f=2.0m/s，冷却水平均温度t f，冷却水温升t w2-t w1=1.15Q0/q v*ρ
=1.15x130x3600/24.4x1000x4.186
=5.26℃
冷却水平均温度t f=1/2（tw1+tw2）=32.6℃
查水在32.6℃下的物性参数：
νf=0.732x10-6m2/s，Per=4.87，ρf=994kg/m3
λf=623x10-3W/（mK），c p=41868J/（kgK）
μw=6.83x10-6Pas
冷却水在管内的雷诺系数，外螺纹铜管内径Di=0.0155m
Re f=w f*Di/νf=2.0*0.0155/0.732*10-6
=42349
计算冷凝管内水侧表面传热系数σ1
σ1=C1λf/Di* Ref0.8* Per1/3(uf/uw) 0.14
=0.068*0.623*42349*4.871/3(7.27/6.83)0.14/0.0155
=22473(W/m²K)
管内阻力计算，冷凝器中单程阻力为：
ΔP1=ζL/Di*ρω²/2
=0.0421x4.386/0.0155x994x2.02/2
=23.68kPa
R22冷凝侧的表面传热系数σ2的计算查传热管在冷凝时的单位管长表面传热系数σ2＇=1700W/m2K和每米管长外表面积Ac=0.0597m2/m，得出以管子外径为基础的表面传热系数为σ2：
σ2=σ2＇/Ac=1700/0.0597=28476W/m².K
传热管以外表面面积为基础的传热系数K为：
1/K=β/αi+βri+1/σ2
1/K=1.229/22473+2.67x1x10-4+1/28476
=2857W/m2K
其中β=D0/D i=19.05/15.5=1.229
冷凝器传热温差的计算：
ΔTk=（tc-tj）/Ln[（tk-tj）/（tk-tc）]
=（35-30）/Ln[（45-30）/（45-35）]
=12.5℃
所需ф=19.05mm的内螺纹铜管支数N为：
N=QoΔTk*K*F
=1.15*130000/3.14*0.01905*4.386*12.5*2857
=15.94（根）
因受压缩机台数的影响，铜管支数取15支，每系统5支ф19.05mm的内螺纹铜管
校核管内流速μ f
μf=4qv/3600nπDi²
=4*24.4/3600*15*0.0155²
=2.39m/s
单根管长热流量q c
q c=1.15Q/NL
=1.15*130/15*4.386
=2.27Kw/m
冷却水通过套管冷凝器的总阻力Δp
Δp=ZΔp1+Δp2= ZΔp1+2.27ρfωf²/2
=3*23.68+2.27*2.39²*0.994/2
=77.48kPa。