冷凝器计算书
冷凝器计算
空气侧表面传热系数 管内凝结的表面传热系数
Q0 tk t0 ta1 ta2 db
δf sf s1 s2＝s1*1.732/2
Cpa λa νa ρa
θm＝（ta2－ta1）/ln【（tk－ta1）/（tk－ta2）】 ta2－ta1 （tk－ta1）/（tk－ta2） ln（tk－ta1）/（tk－ta2） Qk＝C0*Q0 C0 af＝2（s1*s2－π/4*db*db）/sf ab＝π*db（sf－δf）/sf aof＝af＋ab ai＝π*di
1.6549 m3/28 0.002749428 3.400922199 16.0007119 534.3194051
0.296 0.529
1.232 -0.238
66.3365316 27.73362896 0.516909894 2388*（50－twi）（-0.25次 方）
qv＝Qk/【ρa*Cpa*（ta2－ta1）】 wy Ay＝qv/wy l H＝Ay/l N＝H/s1－1/2
n b＝n*s1*cos30 de＝2（s1－db）（sf－δf）/【（s1－db）+（sf－δf）】 wmax＝s1*sf*wy/（s1－db）/（sf－δf） b/de Ref＝wmax*de/νa ψ n
1325.4 0.009 3.246679155 2388.247446
制冷量 冷凝温度 蒸发温度 进口空气温度 出口空气温度 外径 外牙 内牙 厚度 间距 长U管中心距
比热容 热导率 运动粘度 密度
1，对数平均温差
2，冷凝器负荷
3，每米管翅片换热面积 每米管翅片间换热面积 每米管翅片侧总换热面积 每米管长内面积 4，冷凝器风量 冷凝器空气体积流量 设定迎风面积 迎风面积 设定长U管长度 冷凝器迎风面高度 迎风面管排数 5，传热计算 设定冷凝器排数 翅片宽度 微元最窄截面的当量直径 最窄面风速
冷凝器参数计算
压缩机型号 制冷量KW Qo= 压缩机输入功率 Ni= 压缩机排气量 Gk= 冷凝温度℃ tk= 蒸发温度℃ to= 过热度℃ tr= 过冷度℃ tg= 冷却水进口温度 t1= 冷却水出口温度 t2= 冷凝温度℃ tk= 蒸发温度℃ to= 传热温差℃ △tm= 冷却水进出口温差 t= △ 冷却水进水温度范围 tk= 冷凝器热负荷 Qk= 单位面积热负荷 qf= 冷凝器传热面积 F= 冷却水量kg/s Gk= 冷却水量m3/h Gk= 一、冷凝热计算输入参数 SRS-S-252 输入 268.60000 输入 60.30000 输入 5881.00000 输入 40.00000 2.00000 5.00000 5.00000 30.00000 35.00000 40.00000 2.00000 7.50000 5.00000 16-33 二、冷凝器热力计算求解 328.90000 24.50000 22-27 13.42449 0.01571 56.57143
Hale Waihona Puke 三、水冷冷凝器基本尺寸参数 换热器换热管间距 A= 0.02000 排列方式 正三角形 换热管管径m D= 0.01588 换热管内径m D1= 0.01270 单根换热管氟侧换热面积 0.04986 Fd= 单根换热管水侧换热面积 0.03988 Fn= 单根换热管水侧通流面积 0.00013 Fds= 二、换热器物理参数计算 冷凝器组数 N= 1 输入 每组冷凝器换热管数 N1= 150 输入 每组冷凝器换热管长 L= 2.00 输入 每组冷凝器流程N3= 2 输入 每组冷凝器水侧通流面积 0.00950 Fy= 每组冷凝换热面积 Fz= 14.95896 必须满足校核值 冷凝器换热面积 F= 14.95896 14.7669 冷却水流速m/s ω= 1.65484 1.5-2.0 摩擦阻力系数 f= 0.03977 水阻力KPa △Pk= 23.31182 100
冷凝器计算书
(2)
冷凝量计算
mi =
yi p° = i xi P
p° i ——特定温度下的饱和蒸气压
由式 log10 p = A -
B 计算 C+t
A C6H6 C7H8 C8H10 6.90565 6.95464 7.00908
B 1211.033 1344.800 1462.266
C 220.790 219.482 215.105
log10p 1.658 1.094 0.513
p 45.53 12.43 3.26
m 0.05086 0.01388 0.00364
假设冷凝比 f=0.087：
xi = yi =
F C6H6 C7H8 C8H10 N2 0.088 0.088 0.088 0.088 zi
zi mi +(1 - m)f zi mi mi +(1 - m)f
管程总压降
△pi =(△pL +△pr )FT N P N S +△pn N S = (224.7 + 70.9) × 1.4 × 2 + 35.5 = 919Pa
(7)
设计计算表 管程 气体 壳程 水 进口温度 278 出口温度 281 150.8 919 283 换热面积 A(m2) 管程压损 Pa 壳程压损 Pa
(5)
冷却水用量 水 Cp=1.004(cal/g·°C) 冷却水用量：
q = =
Q Cp +t 3 . 4 9 9 6 4 4 0 0 . 1 1 8 2 ( ) 8 7 2 −
× = 16000kg/h
(6)
管程压损计算 管程流通面积：
A1 =
π 2 NT d 4 i NP
冷凝器计算书
= 12.47m / s
-7-
Reo
=
deuo ρ气 µ气
=
0.02×12.47 × 4.76 0.00008
= 14839.3
fo = 5 ×14839.3−0.288 = 0.175
NTC = 1.1NT 0.5 = 1.1× 2220.5 = 16.39
N B = 14
∆po
= 0.5×0.175×16.39×(14+1)×
= 861.2Pa
对 φ25× 2.5m m 的管子有 Ft = 1.5, 且N p = 2, Ns = 1
∑ ∆pi = (∆p1 + ) ∆p2 Ft N p N s = (1421 + 861.2)×1.5 × 2 ×1 = 6846.6Pa <30KPa
管程压降在允许范围之内。 （2）计算壳程压降
ns
=
π 4
V di 2u
=
13.2 / 994 0.785 × 0.022 ×1.0
=
42.3
≈
43 (根）
按单程管计算，所需的传热管长度为
L= Ap =
38.2
≈ 12m
πd ons 3.14 × 0.025 × 43
按单程管设计，传热管过长，宜采用多管程结构。根据本设计实际情况，现
取传热管长 l=3m，则该换热器的管程数为
随着经济的发展，各种不同型式和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热 器不断涌现。为了适应发展的需要，我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了 系列。完善的换热器在设计或选型时应满足以下基本要求：
（1） 合理地实现所规定的工艺条件； （2） 结构安全可靠； （3） 便于制造、安装、操作和维修； （4） 经济上合理。 换热器的应用广泛，日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝 汽 器 和航 天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于 化工、石油、动力和原子能等
HLT1000冷凝器设计计算书
冷凝器的设计计算1.技术参数R404a冷凝温度t k：35℃,；进口空气温度ta1：28出口空气温度ta2：33℃进出口空气温差ta2- ta1：5℃对数平均温差：t m= (ta2- ta1)/ln(t k- ta1)/(t k- ta2)=5/ln7/2=5/1.25=4℃2. 冷凝器的计算2.1翅片管簇结构参数选择及计算选择Ф10mm╳0.5mm的紫铜管作为传热管，选用的翅片厚度δf=0.15mm的波纹型整张铝制套片。
取翅片节距S f=2mm，迎风面上管中心距S1=25mm，管簇排列采用正三角插排。
每米管长各有关传热面积分别为：a f=2(S1*S2-П/4d b2)/S f=2*(0.0252*31/2/2-П/4*0.01032)/0.002=2*(0.00054-0.000082)/0.002=0.4579m2其中d b=d0+2δf（do=Ф10mm，外径）a b=Пd b（S f-δf）/S f=П*0.0103*（0.002-0.00015）/0.002=0.0299m2a of=a f+a b=0.4579+0.0299=0.4878m2a i=Пd i=П*0.009m2=0.0283m2(d i为内径)取当地大气压P a=101.33kPa，由空气（干空气）热物理性质表，在空气平均温度30℃条件下，C pa=1.013J/(kg·℃)、λa=0.02675W/(m·K)，νa=16╳10-6m2/s。
在进风温度t a1=28℃条件下，ρa=1.1095kg/m3。
冷凝器所需空气体积流量q v=Q/ρa*C pa（t a2-t a1）=12560/1.1095*1013（33-28）=2.235m2/s 选取迎面风速w y=2.5m/s，则迎风面积：A y=q v/w y=2.235/2.5=0.894m2取冷凝器迎风面宽度即有效单管长l=0.93m，则冷凝器的迎风高度：H=A y/w y=0.894m2/0.93=0.962.2传热计算确定所需传热面积A of、翅片管总长L以及空气流通方向上的管排数n。
冷凝器计算
冷凝器计算冷凝器(t k=40,t o=2）换热计算1.设计参数： Q k =SRF-120 压缩机W制冷剂： R22冷却介质： H2O冷凝温度：t k =40℃进水温度：t1 =30℃出水温度：t2 =35℃水侧污垢系数：γo =0.000086m2K/W 2.换热管参数：2.1换热管管内参数：内径： di =0.01348m 2.2换热管管外参数：坯管外径：do = d m =0.01588m 换热管光管段长度：l z = 2×0.050.1m 翅片外径： D w =0.01588m 翅片根径： D g =0.01418m 翅片高： h =0.00085m 翅片间隙： S =0.0004m 翅片距：P =0.00085m 翅片间当量直径：de = 4sh/(2h+s) =0.0006476m 传热面积系数：ηc =0.8单位管长外表面积：F ol = ηc[π(D w2-D g2)/2+πD g·S]/P =0.09232㎡/m 2.3拟取冷凝器参数：冷凝管根数： n n =113根过冷管根数： n g =0根管程数： Z =2程有效管长： l =2m 垂线上的平均管子数：N cg =9根似取冷凝面积（内表面）F in = n n×π×d i×l =9.57079923.水在定性温度下的物性值：定性温度： t m = (t1+t2)/2 =32.5定压比热：C p =4179J/kg·K 密度：ρw =994.9kg/m3动力粘度：μ =7.62E-04Pa·S 普兰德准数： P rw = 5.15导热系数：λ =0.6248w/mK 4.制冷剂在定性温度下的物性值：定性温度：t mf = t k =40℃导热系数：λ f =0.0772W/mK 运动粘度：υf = 1.94E-07㎡/s 表面张力：σf = 5.80E-04㎏/m 密度：ρ f =1133㎏/m3冷凝潜热： h fg =166220J/㎏普兰德准数： Pr f = 3.745.管内水侧给热系数：5.1冷却水流量：V = Q k/[C pρw(t2-t1)] =0m3/s0m3/h 5.2管内水速：ω= 4·Z·V/[(n n+n g)πd i2] =0m/s 5.3雷诺数：Re w = d iωρw/μ =05.4水侧给热系数：αi =0.023(λ/di)Re w0.8P rw0.4) =0w/㎡K6.管外制冷剂的给热系数：6.1毛细作用系数：βc =1－4{σf／[ρ f ·(D g+h)de]}0.5／π=0.70800876.2单位面积热负荷：q = Q k/(n n·π·d o·l·ηc) =06.3雷诺数：Ref = 4qd m P/[ρfυ f · h fg(2h+S)] =06.4伽利略准数：G a = gF ol3/υf2 = 2.051E+116.5表面张力作用系数：βσ= σf（1/0.0001+2/S)/(h·ρf) =9.03379896.6管外给热系数：6.6.1各种系数：①Co = 0.193βc0.5Re f-0.32Pr f0.31βσ0.15G a0.1(0.013/S)2000S =#DIV/0!②不凝气体影响系数；设不凝气体含量为： A =0.012η1 = EXP(-15.6×A) =0.8292779③制冷剂含油影响系数：设含油量为：B =0.01η2 = [EXP(-8.5×B)]0.8 =0.9342605④管束效应系数：η3 = N cg-0.25 =0.57735036.6.2管外给热系数：αo = η1η2η3C o(λf3·g/υf2)1/3 =#DIV/0!W/㎡K7.总传热系数：（按内表面计算）K i = A[1/αi+d i/(d mαo)+γo]-1 =#DIV/0!8.对数平均温差：Δt m = (t2-t1)/ln[(t k-t1)/(t k-t2)] =7.21347529.传热面积（内表面）：F i' = Q k/(Δt m K i) =#DIV/0!取5%的面积裕量,则 F i =1.05F i' =#DIV/0!10.校核：F in/F i =#DIV/0!∵ 1≤F in/F i≤1.05 ∴计算合格。
风冷冷凝器计算(无密码)
N3= n= L= de= Fy= Fz= F“z= v v
14.47 8.00 64.95 3.37 0.96480 57.20984 57.20984 1.65041 2.87815 314.84529 318.24611 43.78314
输入
规划确认
计算值应为整数 与D70一致
必须满足校核值 1.0-2.0
吸汽管流速（m/s）
冷凝温度℃ 蒸发温度℃ 过热度℃ 过冷度℃ 室外环境干球温度℃ 室外环境湿球温度℃ 吸入点焓（KJ/Kg） 吸入点密度（Kg/m3） 冷凝后的密度（Kg/m3） 冷凝后的焓（KJ/Kg） 单位质冷量时质量流量（Kg） 质量流量（Kg/s） 液管流速（m/s）
吸汽管流速（m/s）
冷凝温度℃ 蒸发温度℃ 过热度℃ 过冷度℃ 室外环境干球温度℃ 室外环境湿球温度℃ 吸入点焓（KJ/Kg） 吸入点密度（Kg/m3）
室外环境干球温度℃
tw= 35.00000
输入
室外环境湿球温度℃
tws= 24.00000
冷凝温度℃
tk= 50.00000
输入Leabharlann 蒸发温度℃to= 5.00000
过热度℃
tr= 8.00000
过冷度℃
tg= 5.00000
传热温差℃
△tm= 9.10239
冷凝空气进风温度℃
t1= 35.00000
输入
ρ3= 1008.89330
冷凝后的焓（KJ/Kg）
h2= 256.40000
单位质冷量时质量流量（Kg）
mo" 0.00664
质量流量（Kg/s） 液管流速（m/s）
吸汽管流速（m/s）
m0= 0.04371 v1= 0.48208
空冷冷凝器计算说明书
课设题目：空冷冷凝器一、设计条件：某空调制冷机组采用空气冷却式冷凝器，要求制冷剂冷凝液过冷度5℃，压缩机在蒸发温度5℃，冷凝温度45℃时的排气温度为80℃,压缩机实际排气量为160kg/h；冷凝器空气进口温度为35℃。
二、其他参数1、制冷剂采用R134A2、采用肋片管式空冷冷凝器3、传热管采用紫铜套铝片，参数自定，正三角形排列（错排）三、完成内容1.确定冷凝器热负荷，并进行冷凝器设计计算2.提交计算程序以及计算说明书3.相关工程图纸一、计算冷凝器热负荷由所给条件画出压焓图1.根据tk=50℃和排气温度tdis=80℃,以及过冷度dt=5℃在 R134A压焓图上可以查出hdis=460kj/kg以及过冷液体要求hc=250kj/kg.所以冷凝器热负荷为qmr*(hdis-hc)/3600=9.333kw2.取进出口空气温差为8℃，则定性温度为39℃，可求出空气流量qv2=1.029 m3/s4.单位管长肋片面积Af2=0.5294肋间基管表面积 Ab2=0.03肋管外总表面积 A2=Af2+Ab2=0.5594二、冷凝器的初步规划及有关参数选择管排方式采用错排，正三角形排列。
管间距s1=25.4mm 排间距s2=22mm紫铜管选用10*0.7，翅片厚度df=0,12mm,肋片间距sf=1.8mm,沿气流方向管排数n=2排。
三，设计计算流程图四、计算程序#include<iostream.h> #include<math.h>#define qmr 160#define pi 3.14void main(){double _tk=45, _tdis=80, _tc=5,_t2=35,_t3=43,tm;double _hdis=460,_hc=250,Pk;double _p2=1.128,_cp2=1.005,_v2=0.00001687,_r2=0.02751,qv2;double_d0=0.01,_df=0.00012,_df1=0.0007,_s1=0.0254,_s2=0.022,_sf=0.0018,_di=0.0086,_n= 2,_nb=18,db,Af2,Ab2,A2,A1,bt,bt1,ib,de; //3.结构设计double _r14=19.9238,_Bm=74.8481,_r0=0.0001;tm=(_t2+_t3)/2;Pk=qmr*(_hdis-_hc)/3600;cout<<"冷凝器热负荷为："<<Pk<<"kw";qv2=Pk/(_p2*_cp2*(_t3-_t2));cout<<"空气流量为"<<qv2<<endl;db=(_d0+2*_df);Af2=2*(_s1*_s2-pi*db*db/4)/_sf;Ab2=pi*db*(1-_df/_sf);A2=Af2+Ab2;A1=pi*_di;bt=A2/A1;bt1=A2/(A1+A2);ib=(_s1-db)*(_sf-_df)/(_s1*_sf);de=2*(_s1-db)*(_sf-_df)/((_s1-db)+(_sf-_df));double a1,C1,C2,Re, L,m,n,wf,wmax,L2,wf2,L1,H; //4.空气侧换热系数 double nf2,n02,rh,rh1,rf=203,z,h1;rh=_s1/db;rh1=1.27*rh*pow(0.7,0.5);h1=db*(rh1-1)/2*(1+0.35*log(rh1));L=_n*_s2;for(wf=2.0;wf<=4.5;wf+=0.1){wmax=wf/ib;Re=wmax*de/_v2;C1=1.36-0.24*Re/1000;C2=0.518-0.02314*(L/de)+0.000425*(L/de)*(L/de)-3*pow(10,-6)*(L/de)*(L/de)*(L/de );m=0.45+0.0066*(L/de);n=-0.28+0.08*(Re/1000);a1=C1*C2*(_r2/de)*pow(L/de,n)*pow(Re,m);z=pow(2*a1/rf/Re,0.5); //5.计算翅片效率及表面效率nf2=tanh(m*h1)/m/h1;n02=1-Af2/A2*(1-nf2);double a2,tw=43.5; //6.计算管内换热系数???????a2=0.683*_r14*_Bm*pow((45-tw),-0.25)*pow(0.0086,-0.25);// 计算传热系数及传热面积double Kof,at,A0;Kof=1/(bt/a2+_df1*bt1/rf+_r0+1/a1/n02);at=(_t3-_t2)/log((_tk-_t2)/(_tk-_t3));A0=Pk/(Kof*at)*1000;L=A0/A2;double Ay,e,e1; //确定空冷冷凝器尺寸L1=L/(_nb*_n);H=_nb*_s1;L2=_n*_s2;Ay=L1*H;wf2=qv2/Ay;e=(wf2-wf)/wf;e1=fabs(e);if(e1<=0.01)break;}cout<<"迎面风速为wf2="<<wf2<<"m/s"<<"\n";cout<<"假设迎风风速wf="<<wf<<"\n";cout<<"有效长度L1="<<L1<<"\n";cout<<"高H="<<H<<"\n";cout<<"深L2="<<L2<<"\n";double ap2,pz,Pst; //空气阻力及风机选择ap2=9.81*0.0113*(L2/de)*pow(_p2*wmax,1.7);cout<<"ap2="<<ap2<<"Pa"<<"\n";cout<<"根据ap2选取Pst的值";cin>>Pst;pz=Pst+_p2*wf2*wf2/2;cout<<"全压为pz="<<pz<<"\n";}五、程序运行结果六、结果分析在设计计算中，需要先假设一个迎面风速，算出管内外换热系数和传热系数传热面积后会得出实际迎面风速。
冷凝器计算书
(1) 设计参数气体进气温度：T h,i =320.5K 气体出口温度：T h,o =283K 冷液进口温度：Tc ,i =278K 出口温度：T c,o =281K 进气流量：Q 1=994.4m 3/h 摩尔流率：F=44.62Kmol/h 质量流率：M=1547.8kg/h操作压力：P=118kPa=885.2mmHg(2) 冷凝量计算°i i i i y p m ==x P°i p ——特定温度下的饱和蒸气压由式10Blog p =A -C +t计算 A B C log 10p p m C 6H 6 6.90565 1211.033220.790 1.658 45.53 0.05086 C 7H 8 6.95464 1344.800219.482 1.094 12.43 0.01388 C 8H 107.009081462.266215.1050.5133.260.00364假设冷凝比f=0.087：ii i i ii i z x =m +(1-m)f z m y =m +(1-m)fF z ix i y i C 6H 6 0.088 0.1298 0.970 0.0493 C 7H 8 0.088 0.0026 0.026 0.0004 C 8H 10 0.088 0.0004 0.004 0.0000 N 20.0880.86710.0000.9503∑xi=1，则假设成立。
f = B/FB =44.62*0.088 =3.90Kmol/h D =44.62*(1-0.088) =40.71Kmol/h混合物平均分子量：M=78*0.970+92*0.026=78.5g/mol混合物密度：883kg/m 3则冷凝液流量：q 1=3.9*78.5/883=0.442m 3/h (3) 热量恒算Q =Fi Hi -Di Hi -Bi Hi ∑∑∑Q = =46994.3kcal/h44.621089.640.7194.93.90406.4×−×−×(4) 冷凝器设计对数平均温度：17Ch,i c,o h,o c,i 1m h,i c,oh,o c,i (T -T )-(T -T )△t =(T -T )In (T -T )=° 0.06912.82c,o c,i h,i c,ih,i h,oc,o c,i T -T P =T -T T -T R =T -T ==查图的F T =0.99= = =17C170.99×°m T 1m △t F ×△t 传热系数K=19 kcal/(m 2·h·ºC) 则换热面积为：2=46994.3=1917 =149.5m mQ A K△t ×换热器选型：A=150.8m 2；Φ19mm公称直径DN mm 公称压力PN Mpa管程数Np管子根数N中心排管 700 0.6 2 574 27 管程流通面积 m2 换热管长度 mm 结构校正因素Ft管内径di (m)管间距Pt （mm ）0.0507 45001.40.01532(5) 冷却水用量水Cp=1.004(cal/g·°C)冷却水用量：p Q q =C t==16000kg/h46994.31.004(281278)×−+(6) 管程压损计算管程流通面积：2=0.0507m 2T1P i N πA 4N d=管内流速：==1547.8=1.52236000.0507 =5.57m/s11i i Q A q 3600A u ρ××××管内流体密度ρ=1.52kg/m3 气体黏度μ=0.018×10-3 Pa/s 雷诺数：3=0.015 5.57 1.52 = 0.01810 =7068i iRe μd uρ−×××摩擦系数(Re>2000)0.250.250.3164λ=Re 0.3164=7068 =0.0345管程压降流体流经直管因摩擦阻力引起的压力降△p L2=λ 1.52 5.57=02 =244.7PaL i 2ii l △p d 24.5 .03450.015ρu ⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎛⎞×⎜⎟⎝⎠流体流经弯管因摩擦阻力引起的压力降△p r2=31.52 5.57 =32 =70.9Pa2ii r △p 2ρu ⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎛⎞×⎜⎟⎝⎠流体流经管箱进出口引起的压力降△p n2=1.5 1.52 5.57 =1.52 =35.5Pan 2i i △p 2ρu ⎛⎞⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎛⎞×⎜⎟⎝⎠管程总压降=(224.770.9) 1.4235.5 =919PaT P S S r n L i △△+△)F N N +△N p =(p p p +××+(7) 设计计算表管程壳程气体水进口温度出口温度进口温度出口温度换热面积A(m2)管程压损Pa壳程压损Pa320.5 283 278 281 150.8 919 -。
冷凝器设计计算
冷凝器换热计算第一部分：设计计算一、 设计计算流程图二、 设计计算（以HLR45S 为例）1、已知参数换热参数：冷凝负荷：Q k =61000W 冷凝温度：t k =50℃ 环境风温度：t a1=35℃ 冷凝器结构参数：铜管排列方式：正三角形叉排 翅片型式：开窗片，亲水膜 铜管型式：光管铜管水平间距：S 1＝25.4mm 铜管竖直方向间距：S 2＝22mm 紫铜光管外径：d 0＝9.52mm 铜管厚度：δt ＝0.35mm 翅片厚度：δf ＝0.115mm 翅片间距：S f ＝1.8mm 冷凝器尺寸参数排数：N C ＝3排 每排管数：N B ＝52排2、计算过程1）冷凝器的几何参数计算翅片管外径：f b d d δ20+=＝ 9.75 mm 铜管内径：t i d d δ-=0＝8.82 mm当量直径：)()(2))((4411f f b f f b eq S d S S d S U Ad δδ-+---==＝3.04 mm 单位长度翅片面积：322110/)4(2－⨯-=f b f S d S S f π＝0.537 m 2/m单位长度翅片间管外表面积：310/)(－⨯-=f f f b b s S d f δπ＝0.0286 m 2/m 单位长度翅片管总面积：b f t f f f +=＝0.56666 m 2/m 翅片管肋化系数：it i t d ff f πβ==＝20.46 2）空气侧换热系数迎面风速假定：f w ＝2.6 m/s最窄截面处风速：))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ＝4.5 m/s 冷凝器空气入口温度为：t a1＝35℃ 取出冷凝器时的温度为：t a2＝43℃确定空气物性的温度为：2/)(21a a m t t t +=＝39℃ 在tm ＝39℃下，空气热物性：v f =17.5×10－6m 2/s ，λf =0.0264W/mK ，ρf =1.0955kg/m 3，C Pa ＝1.103kJ/(kg*℃) 空气侧的雷诺数：f eq f v d w /Re max = =783.7由《制冷原理与设备》中公式（7－36），空气侧换热系数meq eq nf f O d d C ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=γλαRe '=50.3 W/m 2K 其中：362)(103)(000425.0)(02315.0518.0eqeqeqd d d A γγγ-⨯-+-=＝0.1852⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-=1000Re 24.036.1f A C ＝0.217 eqd n γ0066.045.0+=＝0.59311000Re 08.028.0f m +-=＝-0.217铜管差排的修正系数为1.1，开窗片的修正系数为1.2，则空气侧换热系数为：(开窗片、波纹片的修正系数有待实验验证)'o o αα=×1.1×1.2＝66.41 W/m 2K对于叉排翅片管簇：fd s 1=ρ＝25.4/9.75=2.6051 3.027.121'-=l l ρρ=2.7681 式中：21,l l 为正六边形对比距离，21l l =翅片当量高度：)'ln 35.01)(1'(5.0'ρρ+-=f d h ＝0.01169 mδλαa om 2==75.4 m -1翅片效率：')'(mh mh tgh f =η ＝0.802 表面效率：)1(1f tf s f f ηη--=＝0.8123） 冷媒侧换热系数冷媒在水平光管内冷凝换热系数公式为： 对R22在管内冷凝C=0.683，25.0s m r B ，如下表：取管内壁温度为：t w =46.5℃， 冷凝温度：t k =50℃冷媒定性温度：2/)(k w m t t t +=t m =48.25℃ 插值得：25.0s r ＝19.877，m B ＝67.68 因而：4/125.0)(1⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=w k i m s i t t d B Cr α＝2998×(t k －t w ) －0.25如忽略铜管壁热阻和接触热阻，由管内外热平衡关系：2998×(50-t w ) －0.25×3.14d i （50-t w ）=0.812×66.4×0.56666×（t w -35） 解方程可得：t w =46.3℃，与假设的46.5℃接近，可不必重算。
冷凝器参数计算
冷凝器计算
1.00 1.00 1+KiV/L 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1+KiV/L 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1+KiV/L 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
Ki,(T=)
100 1325.155 设置温度间隔计算冷凝量 Yi Ki(T=71.1) KiV/L 1176.32 0.969 0.15 2.474 2.25 0.34 127.783 0.38 0.06 0.615 6.5 0.98 1.248 20 3.02 0.241 4 0.604 2.67 8.5 1.2835 11.461 95 14.345 2.343 250 37.75 0 0 1325.155 Yi Ki(T=) KiV/L 150.15 0.00 0.63 0.00 6.93 0.00 0.30 0.00 0.94 0.00 0.09 0.00 1.50 0.00 10.71 0.00 2.28 0.00 0.00 0.00 173.54 Yi Ki(T=) KiV/L 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
9 10 ∑ 第四温度间隔 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∑ 第五温度间隔 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∑ 泡点温度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∑ 各温度间隔数据列表 组分 1 2 3 4 5 6
0.00 0.00 0.00 Yi 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Yi 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Yi 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 露点 Yi 1176.32 2.474 127.78 0.615 1.248 0.241
冷凝器计算
冷凝器的功能是把由压缩机排出的高温高压制冷剂气体冷凝成液体，把制冷剂在蒸发器中吸收的热量（即制冷量）与压缩机耗功率相当的热量之和排入周围环境中。
因此，冷凝器是制冷装置的放热设备，其传热能力将直接影响到整台制冷设备的性能和运行的经济性。
冷凝器按其冷却介质可分为水冷式、空冷式和水/空气混合式。
由于空冷式冷凝器使用方便，尤其适合于缺水地区，在小型制冷装置（特别是家用空调）中得到广泛应用。
空冷式冷凝器可分为强制对流式和自然对流式两种。
自然对流式冷凝器传热效果差，只用在电冰箱或微型制冷机中。
下面仅讨论强制对流式冷凝器。
二、强制对流空气冷却式冷凝器的结构及特点强制对流空气冷却式冷凝器都采用铜管穿整体铝片的结构（因此又称管翅式冷凝器）。
其结构组成主要为——U形弯传热管、翅片、小弯头、分叉管、进（出）口管以及端板等（如图1），其加工工艺流程如图2。
一、空气流量环境温度Tair=35，35℃进出口温差ΔT=10℃，空气进口温度Ti=35℃，空气出口温度T0=45℃，冷凝器中的平均温度Tm=40℃；空气的密度ρm=1.092Kg/m3；空气的定压比热Cp=1.01E+03J/（KgK）；冷凝器的热负荷Qk=77000W；空气的体积流量Vair=6.96E+00m3/S二、结构初步规划选定迎面风速Wf=2.5m/s沿气流方向的排数nl=3冷凝器采用正三角*排翅片厚度δf=0.190.19mm 翅片节距Sf=1.8；1.8mm翅片管的纵向距离S1=25mm；翅片管的横向距离S2=21.65mm；翅片管的基管直径Db=9.9mm；单位管长翅片面积Ff=0.515902389m2；单位管长翅片间基管面积Fb=0.0278047m2；单位管长翅片管的总面积F0=0.543707089m2；翅片管的中性面的直径Dm=9.1mm；单位管长内螺纹管的中性面表面积Fm=0.028574m2；翅片管的的内径Di=8.68mm；内螺纹管的内表面积Fi=0.0272552m2；翅化系数β=F0/Fi19.94874699 ；最小截面与迎面截面面积之比0.540244444；最小截面的风速Wmax=4.627534861m/s；冷凝器的当量直径Deq=2.909754638mm由冷凝器的平均温度Tm，查空气的物性参数动力粘度νf=1.75E-05m2/s导热系数λf=0.0264W/（Mk）密度ρf=1.0955m3/K g故雷偌数Ref=7.69E+02长径比L/Deq=22.32146971 对于平套片管空气的换热系数A=0.518-0.02315*L/Deq+0.000425*（L/Deq）^2-3E-6*(L/Deq)^3 A=0.179648497C=A*（1.36-0.24*Ref/1000）2.09E-01n=0.45+0.0066*L/Deq0.5973217m=-0.28+0.08*Ref/1000-2.18E-01 对于*排换热系数比顺排高10%则α0=1.1*0.02643*C*Refn/Deq*（L/Deq）^m5.62E+01W/(M2k) 对于*排管簇L=S125mmB=S221.65mmρ=B/Db2.186868687ρ'=1.27*ρ*(L/B-0.)^0.52.56768664h'=Db*(ρ'-1)*(1+0.35*lnρ')/20 .010321268m=(2α0/(λf*δf))^0.553.99064795故翅片的效率ηf=th（mh’）/mh0.907911856表面效率ηs=1-Ff/F0（1-ηf）0.912621162 计算管内的换热系数αi假设壁温Tw=50.5℃液膜平均温度Tm=52.25温度rs1/4Bm4020.19271.655019.81166.84Tm19.7252865.75775 管内换热系数αi=0.683*rs1/4*Bm/di1/4*(Tk-Tw)-1/4 忽略铜管管壁和接触热阻,由管内外热平衡:αi*3.14*di*(Tk-Tw)=ηs*α0*f0*(Tw-Tm)0.683*rs1/4*Bm/di1/4*(Tk-Tw)-1/4*3.14*di*(Tk-Tw)=ηs*α0*f0*(Tw-Tm)Tw'=4.97E+01℃Δ=|Tw'-Tw|/Tw8.19E-01取壁温Tw=5.05E+01℃则αi=2.12E+03W/(M2k)5计算传热系数及传热面积取污垢系数ri=0,r0-0.0086(M2k)/W 计算传热系数K0=1/((1/αi+ri)*f0/fi+δ/λ*f0/fm+1/(ηs*α0))3.46E+01传热温差Θm=(ta2-ta1)/ln((tk-ta1)/(tk-ta2))13.38303969℃所需传热面积F=Qk/（K0*Θm）1.66E+02m2翅片管的总长L=F/f03.06E+02m 确定冷凝器的结构尺寸,选取垂直方向的排数,沿气流方向的排数NL N=40则宽A=L/(N*NL*2)1.27E+00m取A=1.4m则传热面积A'=12.2103296m2则实际风速Wf=2.49E+00m/s 计算空气侧阻力气流流过横向整套片的阻力损失由于*排比顺排阻力要大20%Δpa=(1+0.2)*9.81*A*(L/Deq)*(ρ*νmax)1.746.89073292Pa风机的全压P=50.31417042Pa选两台CFE710-6T_-C10-S 风量大概15000*2重新计算压力13150m3/h迎面风速Wf=2.609127m/s迎面风速Wmax=4.82953m/sΔpa=(1+0.2)*9.81*A*(L/Deq)*(ρ*νmax)1.77.06E+01Pa蒸发器的校核计算热负荷Q0=54000W制冷剂流量g=354g/s内表面的热流量qi=4422.485041W/m2取质量流速g=150kg/(m2s)总流通面积A=0.00236m2每根管的有效流通面积Ai=5.91438E-05m2蒸发器的分路数Z=39.90275631取Z'=40每一分路R22流量Gd=0.00885kg/s查的B值B=1.38则αi=B*Gd^0.2*qi^0.6/di^0.61424.149983 2、确定空气在蒸发器的状态变化由进口的空气参数t1=7℃，ts1=6℃，查焓湿图得I1=20.56KJ/kgd1=5.368g/kg干空气的密度ρρ=1.2Kg/m3空气的定压比热容Cp=1.005KJ/（kg℃）水蒸气的定压比热容Cp=4.19KJ/（kg℃）出口的干球温度t2由能量守衡Q0=Cp*ρ*V*（t2-t1）t2=0.870949℃假设出口的干球温度为t2‘=2℃由能量守衡Q0=ρ*V*（I1-I2）I2=14.4003KJ/KgI=Cpg*t+（2500+Cpq*t）*dd=0.00494Kgts2=2.81℃Tw=1.75℃,Iw=12.47KJ/Kg,dw=4.274g/kgTw=1.75℃Iw=12.47KJ/kgdw=4.274g/kg干在蒸发器中空气的平均焓值Im=Iw+（I1-I2）/Ln（（I1-Iw）/（I2-Iw））Im=16.76861KJ/kg由Tm可得Tm=4.6℃dm=4.833g/kg求析湿系ξ=1+2.46*（dm-dw）/（tm-tw）ξ=1.482505空气的气体常数Ra=287.4T！=280K进口状态的比容ν1=Ra*T1*（1+0.0016d1）/Pbν1=0.801058m3/kg故空气的体积流量空气侧的换热系数空气的迎面风速Wf=Wf=2.609127m/s则空气侧的换热系数α0=57.8W/(M2k)凝露工况下的翅片效率m=（2*α0*ξ/（λf*δf））^0.5m=47.78611则ηf=ηf=0.926096故凝露工况下的换热系数αj=αj=79.67994W/(M2k)设翅片侧热阻以及翅片与管壁热阻之和4.80E-03m2k/WK0=1/（f0/fi/αi+r+1/αj）3.19E+01传热温差Θm=（t1-t2）/ln（（t1-t0）/（t2-t0））6.80519则传热量Q=K0*Θm*F3.61E+04哪有这么麻烦，最简单12平米/hp设计冷凝器，风量10度温差，蒸发器肯定够。
T101塔冷凝器计算书
= 2.06185
MPa
合格
全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站
3
过 程 设 备 强 度 计 算 书
后端管箱筒体计算 计算所依据的标准 计算条件
计算压力 Pc 设计温度 t 内径 Di 材料 试验温度许用应力 t 设计温度许用应力 试验温度下屈服点 s 钢板负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数
L/Do Do/e A 值 B 值
重量
3.60 105.97
A= 0.0003130 B= 40.12
468.66
kg
压力计算
许用外压力 结论 [P]=
B Do /
= 0.37856
e
MPa
筒体名义厚度大于或等于GB151中规定的最小厚度6.00mm,合 格
全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站
MPa C mm ( 板材 ) MPa MPa MPa mm mm
厚度及重量计算
计算厚度 有效厚度 名义厚度 重量 压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平 T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 e
=
Pc D i 2 [ ] Pc
t
= 1.84
mm mm mm Kg
5.027e+05 1.954e+04 0.45 45 Q235-B 2.01e+05 10 9.2 1.998e+05 0Cr18Ni9 0
管 箱 圆 筒
设计压力pt 设计温度Tt 材料名称 设计温度下弹性模量 Eh 管箱圆筒名义厚度(管箱为高颈法兰取法兰颈部大小端平均值)h 管箱圆筒有效厚度he 管箱法兰设计温度下弹性模量 Et” 材料名称
蒸发式冷凝器热力性能计算说明书
蒸发式冷凝器校核计算说明书蒸发式冷凝器热力性能计算，首先应了解以下参数，主要包括环境参数（大气压，干球温度，湿球温度）、工质类型，冷凝介质冷凝温度，冷凝负荷。
计算冷凝器的传热面积，通风量，循环水量，补充水量等方面参数的确定。
1、冷凝负荷：即冷凝器的总排热量，它与冷凝温度tL 和环境的湿球温度tS 有关，它们间的关系为：∑QL=QLg ·m 式中、 m ——校正系数； QLg ——冷凝器的排热量；∑QL ——冷凝器的总排热量。
在产品规格表上选择合适的蒸发式冷凝器时，应选蒸发式冷凝器排热量等于或大于总排热量的设备。
校正系数m 与冷凝温度tL 。
湿球温度tS 间的关系见图1和图2。
图1—蒸汽式冷凝器校正系数m=f(制冷剂、t 1、t 2)图2QL g —对压缩式机组，一般取机组制冷量的1.3倍。
2、环境参数确定：蒸发式冷凝器的排热量与当地环境的干、湿球温度有关，其中，特别是湿球温度tS 的影响更为显著，通常采用“工业企业通风和空气调节设计规范”中夏季空调室外计算干、湿球温度数值。
冷凝温度建议计算时选用 t L =t S +（10～15）℃3、冷凝器的传热面积计算：蒸发式冷凝器是依靠盘管外的冷却水部分蒸发时吸收的蒸发潜热来带走制冷剂气体冷凝为液体时放出的冷凝热量。
因此它的热力计算比较复杂，除了传热过程外，还同时伴随有传质过程。
对于传热过程：q F =Kw （t L -t m ）=FwQL ∑式中q F——单位面积热负荷；Kw ——传热系数； t m ——水膜平均温度； Fw ——传热面积。
Kw=∑++wn αλδα111式中 n α——制冷剂蒸气冷凝时的放热系数；∑λδ——管外表面的污垢热阻；w α——管外表面水膜层的放热系数。
制冷剂蒸气冷凝时的放热系数，可根据努谢尔特的膜层凝结理论，近似按下列公式计算：n α=0.683 b r 0.25（d n ·△t ）-0.25 式中 b, r ——制冷剂的物性系数；d n ——管内径；△t ——冷凝液膜层的温差。
R22空气冷凝器设计计算(60千瓦)
风冷冷凝器的设计计算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：48k t =℃进风温度：135a t =℃ 出风温度：243a t =℃ 2初步规划选用16 1.0mm φ⨯的纯铜管，成正三角形排列[2]；管间距135s mm =，排间距230.3s mm =；肋片为平直铝套片，肋间距 2.5f s mm =；沿气流方向管排数4n =；片宽2121.2L n s mm =⨯=。
如下图：图 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 。
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：21222(/4)/0.6815/f b f f s s d s m m π=⨯-⨯=肋片基管面积：32(1/)3.1415916.310(10.2/0.25)0.04814/b b f f f d s m m πδ-=⨯⨯-=⨯⨯⨯-=肋管外总表面积：220.68150.04814/0.7296/t f bf f f m m m m =+=+=肋管内表面积：3223.14159(16 1.02)10/0.04398/i if d m m m m π-==⨯-⨯⨯=肋化系数：/16.885t if f β==4 进出换热器的温差及风量 温差[1]：218a a a t t t C =-=︒ 风量[2]：3335.92/1.0995 1.00588.122/ka m pa aQ V c t m sm s ρ=⨯⨯⨯=⨯⨯=（4.2a ）其中定性温度：12392a a am t t t C +==︒ 31.0995/m kg m ρ=1.005/(.)pa c w kg k =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min A 与迎风面积fA 之比[2]：1min 1()()(3516.3)(250.15)35 2.50.5022b f f f f s s s A A s s δ--=⨯-⨯-=⨯=（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：max min5.575/f f A W w A m s=⋅=当量直径：（最小流通面的面积与周长之比）2(3516.3)(2.50.15)/(3516.3 2.50.15)4.17eq d mm =⨯-⨯--+-=空气的雷诺数：max 6Re 5.575 4.17517.5101330.1663eqfW d v -⨯=⨯=⨯=单元空气流道长径比：121.229.034.175ep L d ==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]：2630.5180.02310.000425()310()0.1307eq eq eqL L L A d d d -=-⋅+-⨯=0.24Re (1.36)10000.1361fC A ⨯=⋅-=0.450.00660.6416eqL n d =+=Re 0.280.0810000.1736f m =-+⋅=-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]：021.1Re ()53.32/()fn mf eqeqL a C d d w m k λ=⋅⋅⋅⋅=⋅对于叉排，有'1'1.272.1472.282bs d ρρρ====故：肋片当量高度：'''(1)(10.35ln )216.3(2.2821)(10.35ln 2.282)2bd h ρρ=⨯-⨯+⨯=⨯-⨯+⨯ 肋片特性系数[2]：1159.1782m m --===（4.2e ） 肋片效率[2]：159.1782m m -===（4.2f ）肋片效率：33()(59.178213.4610)59.178213.46100.8312f th mh mhth η--=⨯⨯=⨯⨯=冷凝器外表面效率[2]：0.68150.83120.048140.72960.8423f f bs tf f f ηη+=⨯+==6 管内R22冷凝时的表面换热系数 首先，设管壁温度：*47.03w t =℃则*47.52w km t t t +==℃，在该温度下，1419.87,67.554s m r B ==。
冷凝器的设计计算
2245.2
翅片的高度h’(㎡)
h’=d0×(s1/d0-1)v(1+0.35×ln(c×s1/d0))/2
0.008
翅片的参数m (m^-2)
m=SQRT(2×αof/λ/δf)
55.0
翅片的效率ηf
ηf=th(m×h’)/m/h’
备注：蓝色背景的数值为冷凝器的具体参数
R134a制冷剂风冷式冷凝器设计计算
备注
平均温度tm(℃)
tm=(ta1+ta2)/2
29.5
对数平均温差θm(℃)
θm=(ta2-ta1)/ln((tk-ta1)/(tk-ta2))
10.10
每米管长翅片侧面面积af(㎡)
af=2×(s1×s2-π×db²/4)/sf
1.1095
冷凝器迎风面宽度l(m)
预估值
R134a的tk温度下物性集合系数B
管壁与翅片的接触热阻rb(㎡·K/W)
0.004
估计值
空气侧尘埃垢层热阻r0(㎡·K/W)
0.0001
铝片的导热系数λ(W/m·K)
203
空气侧的系数C
通过b/de与Ref确定的常数
空气侧的系数ψ
空气侧的指数n
空气侧的指数m
0.20
迎风面积Ay(㎡)
Ay=qν/v
0.08
迎风面高度(翅片高度)H(m)
H=Ay/l
0.281
迎风面上管排数N
N=H/s1-0.5(取整数)
13.53
翅片宽度b(m)
3
最窄截面风速vmax(m/s)
vmax=v×s1×sf/((s1-db)×(sf-δf))
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K = 850W/m 2 ⋅ °C
（5）估算换热面积
A
` p
=
Q K∆tm，逆
=
536 .3 × 10 3 850 ×16.5
= 38.2m 2
3.工艺尺寸计算
（1）管径和管内流速 选用Φ25×2.5 较高级冷拔传热管（碳钢），取管内流速
u1=1.0m/s。
-3-
（2）管程数和传热管数 可依据传热管内径和流速确定单程传热管数
4.76 ×12.47 2 2
=7961.2Pa
流体流过折流板缺口的阻力
∆pi
=
N B (3.5 −
2B )
D
ρuo 2 2
, B=0.2m , D=0.6m
∆pi
= 14 × (3.5 −
2 × 0.2 4.76 ×12.472
)×
0.6
2
= 14680.3 Pa
总阻力 ∆ps = 7961.2+14680.3=22641.5Pa<30KPa 由于该换热器壳程流体的操作压力较高，所以壳程流体的阻力也比较适宜。
管壳式(又称列管式) 换热器是最典型的间壁式换热器,它在工业上的应用有着悠久 的历史,而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。 管壳式换热器主要有壳体、管 束、管板和封头等部分组成,壳体多呈圆形,内部装有平行管束,管束两端固定于管板上。 在管壳换热器内进行换热的两种流体,一种在管内流动,其行程称为管程；一种在管外流 动,其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。为提高管外流体给热系数,通常在壳体内 安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路,增加流体速度,还迫使流 体按规定路径多次错流通过管束,使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两 种,前者应用更为广泛.。流体在管内每通过管束一次称为一个管程,每通过壳体一次称为 一个壳程。为提高管内流体的速度,可在两端封头内设置适当隔板,将全部管子平均分隔 成若干组。这样,流体可每次只通过部分管子而往返管束多次,称为多管程。同样,为提高 管外流速,可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳体空间,称多壳程。在管壳式换热 器内,由于管内外流体温度不同,壳体和管束的温度也不同。如两者温差很大, 换热器内部 将出现很大的热应力,可能使管子弯曲,断裂或从管板上松脱。因此,当管束和壳体温度差 超过 50℃时,应采取适当的温差补偿措施,消除或减小热应力。
ms2 = Q / cp2∆t =536.3/4.08× (40-30)=13.2kg/s
（3）计算有效平均温度差
逆流温差
∆tm,逆
=
(52 − 30)− (52 − 40) ln[(52 − 30)/(52 − 40)]
=
16.5οC
（4）选取经验传热系数 K 值 根据管程走循环水，壳程走正戊烷，总传热系数 K 现暂取：
×
4.7250.4
=
3820.7W
/ (m 2 .O
C)
（3）污垢热阻和管壁热阻
管外侧污垢热阻 Ro = 0.000172m2⋅O C / W
管内侧污垢热阻 Ri = 0.00021m2⋅O C / W
管壁热阻计算，碳钢在该条件下的热导率为 50.29w/(m·K)。所以
Rw
=
0.0025 50.29
管程流体流速
ui
=
13.2 / 994 0.0174
=
0.76m /
s
Rei = 0.02 × 0.76 × 994 /(0.725 ×10−3 ) = 20840
普朗特数
4.08 ×103 × 0.725 ×10−3
Pr =
= 4.725
0.626
-5-
αi
=
0.023 ×
0.626 0.02
× 20840 0.8
-4-
管程数 np …………………………4
管数 n………………………………222
管长 L………………………………3.0m
管子直径……………………………Φ25 × 2.5m m 管子排列方式………………………正三角形
4.面积核算
（1）壳程表面传热系数
α*
µ2 = α（o ρ 2gλ3
1
）3
−1
= 1.51Re 3
物性 温度
密度
粘度
比热容
导热系数
流体
℃
kg/m3
mPa·s kJ/(kg·℃) W/(m·℃)
正戊烷
52
596
0.18
2.34
0.157
循环水
35
994
0.725
4.08
0.626
2.估算传热面积
（1）计算热负荷
ms1 =4×107 /(300 × 24)=5555.6kg/h
Q = ms1r = 5555.6 × 347.5/3600 = 536.3kW （2）冷却水用量
(α * )3 /(ρ 2 gλ13
)
1
]3
= [ 0.000182
(0.21)3
1
]3
/(5962 × 9.81× 0.1573)
= 1558
（2）管内表面传热系数.， 有
αi
= 0.023 λi di
Re 0.8
Pr 0.4
管程流体流通截面积
Si
=
0.785 × 0.022
×
222 4
=
0.0174（m2）
Re = 4M = 4× 0.089 = 488.6 < 1800 （符合层流假设） µ 0.000725
6.压降校核 （1）计算管程压降
∑ Δpi = (Δp1 + Δp2 )Ft N p N s （ Ft 结垢校正系数， N p 管程数， Ns 壳程数）
取碳钢的管壁粗糙度为 0.1mm，则 ε / d = 0.005 ，而 Rei = 20840 ，于是
= 12.47m / s
-7-
Reo
=
deuo ρ气 µ气
=
0.02×12.47 × 4.76 0.00008
= 14839.3
fo = 5 ×14839.3−0.288 = 0.175
NTC = 1.1NT 0.5 = 1.1× 2220.5 = 16.39
N B = 14
∆po
= 0.5×0.175×16.39×(14+1)×
=
0.00005 m 2
⋅k
/
w
（4） 传热系数 K 依式 3-21 有
K=
1 ( do αidi
+
Ri d o di
+
Rw d o dm
+
Ro
+
1 αo
)
=
709.7W
/(m2⋅O C)
（5）传热面积裕度 可得所计算传热面积 Ap 为
Ap
=
Q K ∆tm
=
536.3 ×103 709.7 ×16.5
正戊烷立式管壳式冷凝器的设计
一.概述
换热器是将热流体的部分热 量 传 递 给冷流体的设备，又称热 交 换 器 。换热器是化 工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备,在生产中占有重要地位.在化工生产 中换热器可作为加 热 器 、冷 却 器 、冷 凝 器 、蒸 发 器 和再 沸 器 等,应用更加广泛。换热器 种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式基本上可分三大类即：间壁式、混合 式和蓄热式。在三类换热器中,间壁式换热器应用最多。
L 12 np= l = 3 = 4
传热管总根数
nt =43×4=172(根）
（3）平均传热温差校正及壳程数
平均温差校正系数有
R= 0 P= 40 − 30 = 0.45
52 − 30 单壳程，双管程结构，查得
ε ∆t = 1.0
平均传热温差 ∆tm = ε ∆t ∆tm塑 = 1.0 ×16.5 = 16.5 ℃ 由于平均传热温差校正系数大于 0.8，同时壳程流体流量较大，故取单壳 程合适。 （4）壳体内径 采用多管程结构，壳体内径可按下式估算。取管板利用率η=0.7 ，则壳 体内径为
-2-
循环水的定性温度：
入口温度为 t1 = 30°C ，出口温度为 t2 = 40o C
循环水的定性温度为 tm = (30 + 40)/ 2 = 35οC
两流体的温差Tm − tm = 51.7 − 33.84 = 17.86οC < 50οC ，故选固定管板式换热器
两流体在定性温度下的物性数据如下
M
=
m1 Lns
, Re
=
4M µ
, ns
=
2.08Nt 0.495
ns = 2.08× 2220.495 = 30.165
α*
= 1.51× (4×
m1
×
1
)
1 −
3
= 1.51× (4× 5555.6 / 3600×
1
1 −
) 3 = 0.21
Lns µ
3×30.165 0.00018
α0
= [ µ12
核算壁温时，一般忽略管壁热阻，按以下近似计算公式计算
T −tw = t −tw ⇒
52 − tw
=
tw − 35
1 αo
+
Rso
1 αi
+
Rsi
1 + 0.000172 1 + 0.00021
1558
3820.7
tw = 41.3°C ，可以接受。
核算流型
-6-
冷凝负荷 M = ms = 5555.6/3600 = 0.089kg/m⋅ s b 3.14× 0.025× 222