套管冷凝器设计计算方法
冷凝器热量及面积计算公式
冷凝器热量及面积计算公式冷凝器是一种将气体或蒸汽通过冷却转化为液体的设备。
在工业领域中，冷凝器通常用于冷却和凝结过程中的热量交换。
冷凝器的热量和面积计算公式是根据热传导和传热理论得到的，并且可以根据具体的设计参数进行调整。
以下是冷凝器热量和面积计算的一般公式及步骤。
1.冷凝器热量计算：冷凝器的热量计算需要考虑到两部分：冷凝器进口的热量和冷凝器出口的热量。
冷凝器进口热量计算公式：Q_in = m * c * (T_in - T_sat)其中，Q_in 是冷凝器进口的热量（单位为瓦特），m 是冷凝器进口的质量流量（单位为千克/秒），c 是流体的比热容（单位为焦耳/千克·摄氏度），T_in 是冷凝器进口的温度（单位为摄氏度），T_sat 是冷凝温度（单位为摄氏度）。
冷凝器出口热量计算公式：Q_out = m * c * (T_out - T_sat)其中，Q_out 是冷凝器出口的热量（单位为瓦特），T_out 是冷凝器出口的温度（单位为摄氏度）。
冷凝器的总热量可以通过将进口热量与出口热量相加得到：Q_total = Q_in + Q_out2.冷凝器面积计算：冷凝器的面积计算需要考虑到热传导和传热系数。
冷凝器面积计算公式：A = Q_total / (U * ΔT_lm)其中，A 是冷凝器的表面积（单位为平方米），U 是总传热系数（单位为瓦特/平方米·摄氏度），ΔT_lm 是温差的对数平均值（单位为摄氏度）。
总传热系数（U）可以通过考虑壳程和管程中传热系数（h_shell,h_tube）和管壁的热传导系数（k_tube）得到：1/U = 1/h_shell + Δx/k_tube + 1/h_tube其中，Δx是管壁的厚度（单位为米）。
温差的对数平均值（ΔT_lm）可以通过进口温度和出口温度计算得到：ΔT_lm = (ΔT_1 - ΔT_2) / ln(ΔT_1 / ΔT_2)其中，ΔT_1是冷凝器的进口温度和冷凝器温度的差值（单位为摄氏度），ΔT_2是冷凝器的出口温度和冷凝器温度的差值（单位为摄氏度）。
壳管式冷凝器的设计计算
壳管式冷凝器的设计计算1.冷凝器热负荷：它是指需要冷凝的蒸汽或气体的热量。
冷凝器的设计应根据所需冷凝负荷来确定。
冷凝器的冷凝负荷可以通过以下公式计算：Q=m×(Hv-Hl)其中，Q为冷凝负荷（kW），m为蒸汽或气体的质量流量（kg/h），Hv为蒸汽或气体的饱和蒸发焓（kJ/kg），Hl为液体的饱和液体焓（kJ/kg）。
2.壳程和管程的流体流量：壳管式冷凝器中的流体可以从两个方向流动，一种是从壳程（外壳）流动，另一种是从管程（管束）流动。
其中，壳程的流量可以通过以下公式计算：Gs = Q / (Cph × ΔT_sh)其中，Gs为壳程流体的质量流量（kg/h），Q为冷凝负荷（kW），Cph为壳程流体的定压热容（kJ/(kg·K)），ΔT_sh为壳程流体的进出口温度差（℃）。
管程的流量可以通过以下公式计算：Gt = Q / (Cpt × ΔT_st)其中，Gt为管程流体的质量流量（kg/h），Cpt为管程流体的定压热容（kJ/(kg·K)），ΔT_st为管程流体的进出口温度差（℃）。
3.壳管式冷凝器的传热系数：壳管式冷凝器的传热系数是指单位面积上传递的热量能力。
传热系数的计算可以采用经验公式或理论公式进行估算。
4.壳管式冷凝器的壳程和管程内壁面积：冷凝器的壳程和管程内壁面积是在传热过程中应考虑的重要参数。
壳程内壁面积和管束内壁面积的计算可以通过以下公式进行估算：As=Gs/(Gs×Us)At=Gt/(Gt×Ut)其中，As为壳程内壁面积（m²），Gs为壳程流体的质量流量（kg/h），Us为壳程侧的传热系数（W/(m²·K)）；At为管程内壁面积（m²），Gt为管程流体的质量流量（kg/h），Ut为管程侧的传热系数（W/(m²·K)）。
5.冷凝器的材料选择：冷凝器在工作过程中需要承受较高的压力和温度，因此材料的选择至关重要。
壳管冷凝器设计计算公式
壳管冷凝器设计计算公式壳管冷凝器是一种常见的换热设备，广泛应用于化工、石油、制药等工业领域。
它通过将高温高压的气体冷却成液体，实现能量的转换和回收。
在设计壳管冷凝器时，需要考虑多种因素，包括冷凝器的尺寸、材料、流体性质等。
而其中最关键的一步就是进行设计计算，以确定冷凝器的具体参数。
下面将介绍壳管冷凝器设计计算的一般公式和步骤。
1. 冷凝器的热负荷计算。
冷凝器的热负荷是指冷凝器需要处理的热量，通常以单位时间内传热量的形式表示。
冷凝器的热负荷计算公式为：Q = m (h1 h2)。
其中，Q为冷凝器的热负荷，单位为瓦特（W）；m为冷凝介质的质量流量，单位为千克/秒；h1和h2分别为冷凝介质进口和出口的焓值，单位为焦耳/千克（J/kg）。
2. 冷凝器的传热面积计算。
传热面积是冷凝器设计中的一个重要参数，它直接影响到冷凝器的传热效果。
传热面积的计算公式为：A = Q / (U ΔTlm)。
其中，A为传热面积，单位为平方米（m2）；Q为冷凝器的热负荷；U为传热系数，单位为瓦特/平方米·摄氏度（W/m2·℃）；ΔTlm为对数平均温差，单位为摄氏度（℃）。
3. 冷凝器的管束数计算。
管束数是指冷凝器中管子的数量，它直接关系到冷凝介质在冷凝器中的流动情况。
管束数的计算公式为：N = (m G) / (π d2 ρ)。
其中，N为管束数；m为冷凝介质的质量流量；G为冷凝介质的流速，单位为千克/（秒·平方米）；d为管子的直径，单位为米（m）；ρ为冷凝介质的密度，单位为千克/立方米（kg/m3）。
4. 冷凝器的压降计算。
在设计冷凝器时，需要考虑冷凝介质在冷凝器中的压降情况，以确保冷凝介质能够顺利地流动。
冷凝器的压降计算公式为：ΔP = f (L / d) (G2 / 2) ρ。
其中，ΔP为冷凝器的压降，单位为帕斯卡（Pa）；f为摩擦因子；L为管子的长度，单位为米（m）；d为管子的直径；G为冷凝介质的流速；ρ为冷凝介质的密度。
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
制冷技术：冷凝器的选择计算
冷凝器的选择计算冷凝器的选择计算就是要选择适用的冷凝器的型式、确定传热面积、计算冷却介质（水或空气）的流量、以及冷却提质通过冷凝器时的流动阻力。
一、冷凝器形式的选择冷凝器的选择要考虑水源条件、气象条件和制冷剂的种类。
水源丰富的地区应首先考虑选用水冷式。
对于水冷式冷凝器来说，水量充裕而水质稍差的，应优先选择立式壳管式；而水温较低、水质较好的，优先选用卧式壳管式，小型装置则可选用套管式冷凝器。
缺水地区选用风冷式或蒸发式。
相对湿度较大的地区不要使用蒸发式，氨制冷装置则切不可采用风冷式冷凝器。
二、冷凝器传热面积的计算冷凝器的是根据传热面积选择的，冷凝器的传热面积l F 为：l F ＝Fkk q Q tK Q =∆∙ (m 2) （5－1） 式中，k Q ——冷凝器的热负荷，（W ）；K ——冷凝器传热系数，（⋅2/m W ℃）； t ∆——冷凝器平均温差，（℃）。
下面分别讨论k Q 、K 、t ∆和F q 等参数的确定方法。
1、冷凝器的热负荷Q k根据制冷循环的热力计算式可知，冷凝器的热负荷等于制冷量与压缩功之和。
即：6.3/0h G P Q Q s k ∆⋅=+= (W ) （5-2）式中， 0Q ——制冷量，（W ）；s P ——压缩机的指示功率，（W ）；G ——氨循环量(对于双级压缩机为高压级氨循环量)，(h kg /)； h ∆——氨进出冷凝器的焓差，(kJ/kg)。
冷凝负荷也可采用下面简便方法计算确定： （1）单级压缩机l k Q Q ζ⋅=0 (W ) (5-3) 式中， k Q ——冷凝器热负荷，(W )；0Q ——单级压缩机制冷量，(W )； l ζ——单级压缩机冷凝负荷系数，查图5-5。
按绝热过程计算的氨单级压缩机在不同工况下的冷凝负荷系数见图5-5。
（2）双级压缩机6.3/l hd k q V Q ⋅= (W ) (5—4)式中， hd V ——低压级压缩机理论排气，(h m /3)；l q ——低压级压缩机单位理论排气量的冷凝器负荷 (3/m kJ )，查图5-6。
冷凝器计算程序1
冷凝器计算程序1冷凝器计算程序1冷凝器是一种重要的热交换设备，广泛应用于各种工业生产过程中的蒸汽压缩循环系统中。
冷凝器的主要功能是将蒸汽或气体的热量转移到冷却介质中，将其冷凝成液体。
在设计冷凝器时，需要进行一系列的计算和选择，包括冷凝器的换热面积、冷却介质的流量以及冷却介质的温度。
冷凝器的换热面积是根据工艺需求来确定的，通常可以通过以下的计算方法来确定：1.计算冷凝器的传热负荷，传热负荷可以通过以下公式计算：Q=m*(h1-h2)其中，Q为传热负荷，m为蒸汽或气体的质量流量，h1为入口蒸汽或气体的焓值，h2为出口液体的焓值。
2.根据传热负荷和传热系数来计算换热面积，换热面积可以通过以下公式计算：A=Q/(U*ΔΤm)其中，A为换热面积，U为总传热系数，ΔΤm为对数平均温差。
冷凝器的冷却介质的流量可以通过以下的计算方法来确定：1.根据换热面积和传热系数来计算冷却介质的流量，冷却介质的流量可以通过以下公式计算：m_c=Q/(c*ΔT_c)其中，m_c为冷却介质的质量流量，c为冷却介质的定压比热容，ΔT_c为冷却介质的进出口温差。
2.根据冷却介质的流速来计算冷却介质的流量，冷却介质的流量可以通过以下公式计算：m_c=ρ_c*A_c*V_c其中，ρ_c为冷却介质的密度，A_c为冷凝器的截面积，V_c为冷却介质的流速。
冷凝器的冷却介质的温度可以通过以下的计算方法来确定：1.根据冷却介质的进口温度和换热面积来计算冷却介质的出口温度，冷却介质的出口温度可以通过以下公式计算：T_c2=T_c1+Q/(m_c*c_c)其中，T_c1为冷却介质的进口温度，T_c2为冷却介质的出口温度，c_c为冷却介质的定压比热容。
2.根据冷却介质的流速、换热系数和对数平均温差来计算冷却介质的温度，冷却介质的温度可以通过以下公式计算：T_c2=T_c1+(Q/(m_c*c_c)-U*A/m_c)*(1/U*A)其中，T_c1为冷却介质的进口温度，T_c2为冷却介质的出口温度，U 为总传热系数，A为换热面积，m_c为冷却介质的质量流量，c_c为冷却介质的定压比热容。
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。
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。
(完整版)冷凝器热量及面积计算公式
(完整版)冷凝器热量及面积计算公式引言冷凝器是工业生产中常见的设备之一，用于将蒸汽或气体冷凝成液体，并释放热量。
为了正确设计冷凝器，我们需要通过计算来确定所需的热量和面积。
本文档将详细介绍冷凝器热量计算和面积计算的公式及步骤。
冷凝器热量计算冷凝器热量计算的公式如下：热量 = 比热容 ×质量 ×温度差其中，- 比热容指的是液体在单位质量下温度变化的热容量。
- 质量是液体的质量。
- 温度差是冷凝器进口液体的温度与出口液体的温度之差。
通过测量进口液体和出口液体的温度，以及知道液体的比热容和质量，即可计算出冷凝器需要释放的热量。
冷凝器面积计算冷凝器面积计算的公式如下：面积 = 热量 / (传热系数 ×温度差)其中，- 热量是前面计算得到的冷凝器需要释放的热量。
- 传热系数是冷凝器内部传热过程的系数。
- 温度差是冷凝器进口液体温度与环境温度之差。
通过测量进口液体温度和环境温度，以及知道热量和传热系数，即可计算出冷凝器所需的面积。
示例为了更好地理解和应用上述公式，以下是一组示例数据：假设冷凝器进口液体温度为80°C，出口液体温度为40°C，液体的比热容为2.1 J/(g°C)，质量为1000 g，传热系数为50 J/(m²·°C)，环境温度为30°C。
首先，计算热量：热量 = 2.1 × 1000 × (80 - 40) = J然后，计算面积：面积 = / (50 × (80 - 30)) = 168 m²因此，根据给定的数据，我们得出冷凝器所需的面积为168平方米。
结论通过本文档的介绍，我们了解了冷凝器热量计算和面积计算的公式及步骤。
这些公式可以帮助我们正确设计和计算冷凝器所需的热量和面积，从而提高冷凝器的效率和性能。
壳管式冷凝器设计计算
壳管式冷凝器设计计算壳管式冷凝器是一种常用的热交换设备，其主要用于将高温高压气体冷凝成液体，从而释放热量。
设计计算壳管式冷凝器需要考虑多种因素，包括待冷凝气体的流动特性、工况参数和热传导等。
下面我将就壳管式冷凝器的设计计算进行详细介绍。
首先，设计壳管式冷凝器需要考虑的参数包括冷凝器的制冷剂质量流量、进口温度和出口温度。
这些参数可以通过对待冷凝气体的工况条件进行分析推算得到。
冷凝器的制冷剂质量流量可以通过使用冷凝器的制冷量与冷凝器出口质量流量之比得到。
制冷量可以通过制冷剂循环量和制冷剂的进口温度与出口温度之差得到。
制冷剂的循环量可以通过气体的体积流量和气体的密度之积得到。
接下来，需要考虑壳管式冷凝器的传热问题。
由于冷凝器的工作原理是通过热传导将热量从气体传递到冷却介质，所以需要计算热传导过程中的传热系数。
壳管式冷凝器的传热系数可以分为内壁传热系数和外壁传热系数。
内壁传热系数取决于冷凝器内部的冷却介质以及内壁的传热系数。
外壁传热系数取决于冷却介质以及外壁的传热系数。
传热系数可以通过使用传热方程式进行计算得到。
最后，还需要考虑壳管式冷凝器的内部结构设计。
冷凝器的内部结构应该合理，以便提高传热效率和降低压力损失。
一种常见的冷凝器内部结构设计是螺纹管结构，其具有较大的传热面积和高传热效率。
在进行壳管式冷凝器的设计计算时，还需注意一些其他因素。
例如，需要注意冷却介质的流速和压力损失，以确保冷却介质能够充分地流过整个冷凝器并保持一定的流速。
同时还需要考虑冷凝器的材料选择，以确保其能够承受高温高压气体的冷凝过程中的压力和温度。
以上是关于壳管式冷凝器设计计算的一些基本内容。
总的来说，壳管式冷凝器的设计计算需要综合考虑制冷剂质量流量、工况参数、热传导、传热系数和内部结构设计等多种因素，以确保冷凝器的安全高效运行。
当然，在实际应用中，还需要根据具体情况进行调整和优化，以满足实际需求。
冷凝器降温计算公式
冷凝器降温计算公式冷凝器是一种用来降低气体温度的设备，通常用于工业生产和空调系统中。
它通过将热气体冷却成液体，从而将热量从系统中移走。
在设计和运行冷凝器时，了解降温计算公式是非常重要的。
冷凝器的降温效果可以通过以下公式来计算：Q = m c ΔT。
在这个公式中，Q代表冷凝器的降温效果，单位为焦耳（J）。
m代表冷却流体的质量，单位为千克（kg）。
c代表冷却流体的比热容，单位为焦耳/千克·摄氏度（J/kg·°C）。
ΔT代表冷却流体的温度变化，单位为摄氏度（°C）。
在实际应用中，冷凝器通常使用水或空气作为冷却流体。
因此，我们可以根据不同的冷却流体来计算冷凝器的降温效果。
首先，我们来看水作为冷却流体的情况。
水的比热容约为4186 J/kg·°C。
假设我们有1kg的水流过冷凝器，并且水的温度变化为10°C。
那么根据上面的公式，我们可以计算出冷凝器的降温效果：Q = 1kg 4186 J/kg·°C 10°C = 41860 J。
这意味着，使用1kg的水流过冷凝器并且温度变化为10°C时，冷凝器的降温效果为41860 J。
接下来，我们来看空气作为冷却流体的情况。
空气的比热容约为1000 J/kg·°C。
假设我们有1kg的空气流过冷凝器，并且空气的温度变化为5°C。
那么根据上面的公式，我们可以计算出冷凝器的降温效果：Q = 1kg 1000 J/kg·°C 5°C = 5000 J。
这意味着，使用1kg的空气流过冷凝器并且温度变化为5°C时，冷凝器的降温效果为5000 J。
通过以上两个例子，我们可以看到不同冷却流体的比热容对冷凝器的降温效果有着重要的影响。
水的比热容远大于空气，因此在相同条件下，水作为冷却流体时冷凝器的降温效果更好。
冷凝器铜管长度计算方法
冷凝器铜管长度计算方法
冷凝器铜管的长度计算方法包括以下几个步骤：
1. 计算冷凝器的热负荷：根据冷凝器设备的功率和制冷剂流量等参数，计算出冷凝器的热负荷。
2. 选择合适的冷凝器管子直径：根据冷凝器的热负荷和制冷剂流量，选择合适的冷凝器管子直径。
3. 确定冷凝器的热交换系数：根据冷凝器的工作条件（如冷却水温度）和冷凝器管子材料（铜），确定冷凝器的热交换系数。
4. 计算所需的热传导面积：根据冷凝器的热负荷和热交换系数，计算出所需的热传导面积。
5. 计算冷凝器铜管的长度：根据所需的热传导面积和冷凝器铜管的直径，计算出冷凝器铜管的长度。
计算公式为：长度 =
热传导面积 / （π * 铜管外径）。
6. 考虑冷凝器管子的弯头和连接件：如果冷凝器中需要使用弯头和连接件，需要将其长度加入到冷凝器铜管的长度中。
7. 最后，根据以上计算结果确定冷凝器铜管的实际长度，以满足冷凝器的热传导需求。
冷凝器热量及面积计算公式
冷凝器热量及面积计算公式冷凝器是一种用于将蒸汽或气体冷凝成液体的设备，通常由热交换器构成。
冷凝器的主要作用是将流体状态从气态或汽态转变为液态，从而释放出热量。
在实际工程中，冷凝器的热量和面积计算是非常重要的，对于冷凝器的设计和性能评估具有重要意义。
冷凝器的热量计算是指计算冷凝器在工作过程中冷凝释放的热量。
冷凝器的热量计算公式如下：Q=m×H其中，Q表示冷凝器释放的热量（单位：J或W），m表示冷凝的质量（单位：kg），H表示冷凝过程的热焓（单位：J/kg）。
冷凝过程的热焓可以通过蒸汽表或者物性表查找。
在实际应用中，常使用的是水的蒸汽表，根据给定的温度和压力可以得到水的饱和汽化温度和饱和汽汽化焓。
冷凝器工作过程中的温度和压力可以根据具体的工程参数获得，从而得到冷凝过程的热焓。
冷凝器的面积计算是指计算冷凝器的传热面积，通过传热面积可以评估冷凝器的传热能力。
冷凝器的面积计算公式如下：A = Q / (U × ΔTlm)其中，A表示冷凝器的面积（单位：m²），U表示冷凝器的传热系数（单位：W/(m²·K)或J/(s·m²·K))，ΔTlm表示冷凝器的平均对数温差（单位：K）。
冷凝器的传热系数是冷凝过程中的一个重要参数，表示冷凝器的传热能力。
传热系数可以通过实验值、经验公式或理论计算得到。
在实际工程中，也可以根据类似设备的实际运行数据进行估计。
冷凝器的平均对数温差是冷凝器传热过程中温度差的一个综合指标，可以通过以下公式计算：ΔTlm = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)其中，ΔT1和ΔT2分别表示冷凝器流体的温差，即冷凝器出口和入口两侧的温度差。
以上是冷凝器热量及面积的基本计算公式。
在实际工程中，还需要考虑到具体的工况条件、材料选择和操作方式等因素，以便进行更准确的计算和评估。
另外，需要注意的是，冷凝器设计和计算的具体方法可能会因不同的工程和应用而有所差异，需要根据具体情况进行调整和优化。
冷凝器设计计算步骤
冷凝器设计计算步骤设计冷凝器是在热传导和传热方面进行的工程设计。
其设计计算步骤如下：1. 确定冷凝器类型：冷凝器有多种类型，包括空气冷凝器、水冷冷凝器和蒸汽冷凝器。
根据具体应用场景和工艺要求，选择合适的冷凝器类型。
2. 确定冷凝器制冷剂：根据冷凝器应用场景和制冷剂的性质，确定所使用的制冷剂种类。
制冷剂的性质会影响到后续设计计算。
3. 计算制冷负荷：根据冷凝器所处的环境条件，计算冷凝器需要处理的制冷负荷。
这涉及到室内和室外的温度、湿度等因素，可以使用热负荷计算软件进行估算。
4. 选择传热方式：根据冷凝器的工作原理和制冷剂的性质，选择合适的传热方式。
常见的传热方式有对流传热和辐射传热，选择合适的传热方式可以提高冷凝器的效果。
5. 计算冷凝面积：根据制冷负荷和选择的传热方式，计算所需的冷凝面积。
冷凝面积可以通过冷凝器换热系数和传热过程中的温差来计算。
6. 计算冷凝器传热系数：根据冷凝器的设计参数和制冷剂的性质，计算冷凝器的传热系数。
传热系数是冷凝器换热效率的重要指标，需要根据具体情况进行计算。
7. 选择冷凝水边界条件：根据冷凝器的设计要求，选择合适的冷凝水边界条件。
这包括冷凝水的进口温度、流量和压力等参数，需要保证冷凝水的供给能够满足冷凝器的实际工作需求。
8. 进行热力学计算：根据所选的制冷剂和制冷负荷，进行热力学计算。
这包括冷凝过程中的温度、压力和比焓等参数的计算，可以使用热力学软件进行准确的计算。
9. 进行传热计算：根据冷凝器的设计参数和制冷剂的性质，进行传热计算。
这包括冷凝器的传热面积、传热系数和传热量等参数的计算。
10. 进行流体力学计算：根据冷凝器的设计参数和制冷水的性质，进行流体力学计算。
这包括冷凝器内部的流体流动情况、压力损失和水力不平衡等参数的计算。
以上是设计冷凝器的一般步骤，具体的计算方法和参数选择需要根据具体的应用情况和设计要求进行调整。
对于特定的冷凝器设计，可能还需要考虑其他因素，如材料选择、结构设计和安装要求等。
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。
壳管式冷凝器设计计算
壳管式冷凝器设计计算壳管式冷凝器是工业领域常见的一种热交换设备，主要用于将气体或蒸汽冷凝为液体，以释放热量。
设计壳管式冷凝器需要考虑多个因素，比如热负荷计算、换热管选型、流量计算等。
下面将以一个案例为例，介绍壳管式冷凝器的设计计算。
首先，我们需要计算热负荷，即冷凝水蒸汽释放的热量。
根据能量守恒定律，冷凝水的热负荷可以通过以下公式计算：Q=m*(h1-h2)其中，Q为热负荷，m为冷凝水蒸汽的质量流量，h1为冷凝水进口焓值，h2为冷凝水出口焓值。
冷凝水蒸汽的质量流量m可以通过以下公式计算：m=Q/(h1-h2)我们可以利用水蒸汽的物性数据表，查找到相应温度下的焓值。
已知进口温度为110 °C时，焓值为2703.5 kJ/kg；出口温度为40 °C时，焓值为167.4 kJ/kg。
代入公式计算m，得到冷凝水蒸汽的质量流量m约为29.76 kg/h。
接下来，我们需要选取换热管。
根据热负荷和水蒸汽的流量，我们可以近似估计需要多少根管子。
一般情况下，每根管子的传热面积为0.35-1.0m²。
根据实际情况，我们假设每根管子的传热面积为0.5m²。
则总传热面积为：A = Q / (U * ΔTlm)其中，A为总传热面积，U为换热系数，ΔTlm为平均对数温差。
换热系数U的计算可以利用经验公式，根据流体的性质和壳管式冷凝器的设计参数进行估算。
假设我们已知换热系数U约为1500W/(m²·K)。
平均对数温差ΔTlm的计算可以通过以下公式计算：ΔTlm = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)其中，ΔT1为水蒸汽的进口温度与冷凝水的出口温度之差，ΔT2为水蒸汽的出口温度与冷凝水的进口温度之差。
代入已知数据计算ΔTlm，约为78 °C。
代入公式计算A，约为0.48 m²。
最后，我们需要根据壳管式冷凝器的设计参数来选择合适的设备。
壳管式冷凝器的设计计算
已知条件冷凝负荷46000w R22(1)管型选择内径0.0104m低翅片管，查最大外径0.0151m加套片后外径0.0124m翅片厚0.0004m翅片间距0.0012m增强系数 1.384肋顶面积0.015812683m^2/m肋侧面积0.097193023m^2/m肋间面积0.025970499m^2/m内表面面积0.032672564m^2/m总外表面面积0.138976205m^2/m平均直径处的面积0.035814156m^2/m(2)估算传热管总长假定热流密度6000W/m^2应布置的传热面积7.666666667m^2应布置的有效总管长55.16531888m（3）确定每流程管数，有效单管长，流程数冷却水进口温度30℃冷却水出口温度35℃冷却水平均温度32.5℃查水的物性表水的密度994.93kg/m^3比定压热容4179J/(kg*K)所需水量0.002212702m^3/s取冷却水流速 2.5m/s每流程管数10.41900775每流程管数取整10组合计算流程数2468选取6流程方案总根数20406080有效单管长（m) 2.758265944 1.3791329720.9194219810.689566486壳体内径(m)0.120.170.2080.24查表，取标准值长径比22.985549538.112546895 4.420297987 2.873193692 (4)传热管的布置排列及主体结构实际总根数64使传热管排列有序及左右对实际每流程平均管数10.66666667实际平均水速 2.441954943m/s 实际布置管外冷凝传热面积8.177777778m/s管板相临管孔中心距21.5mm传热管正三角形排列，管数最多的一排不在中心线上最小壳体内径219mm 传热管与壳体距离不小于5mm实际壳体规格φ245x7mm无缝钢管规格（5)传热计算及所需传热面积确定水侧表面传热系数计算运动粘度7.685E-07m^2/s水的物性表物性集合系数2147普朗特数 5.14热导率0.622W/(m*K)雷诺数33046.62512>33020,湍流水侧表面传热系数10918.72229W/(m^2*K)氟利昂侧冷凝表面传热系数的计算管排修正系数0.705453214冷凝温度40℃R22物性集合系数1446.1热导率393氟利昂侧冷凝表面传热系数/θ0^-0.253067.504565对数平均温差7.213475204℃水侧污垢系数0.000086m^2*K/W热流密度/θ0/θ0^-0.253067.504565第一式q0热流密度/(θm-θ0)1316.951134第二式q0选取不同的θ0值试凑计算θ02 2.2 2.25 2.53第一式q05158.9071865541.1796225635.3657276153.548227第二式q06865.8920846602.5018576536.65436167.907983热流密度6160.728105W/m^2取θ0=2.53实际所需传热面积7.466649918m^2误差9.52%富裕量，满足负荷传热要求（6）冷却水侧阻力计算阻力系数0.023466845冷却水侧阻力70482.88342Pa(7)连接管管径计算冷却水在进出水接管中流速1m/s进出水接管管径0.053078241m进出水接管实际规格φ57x3mm无缝钢管规格进气接管管径与所配压缩机排气管管径相出液接管规格φ22x1.5mm标准钢管参数综述低翅片管总数64每根传热管有效长度920mm管板厚度30mm传热管实际下料长度986mm传热管与管板胀管加工时两端各伸出3mm壳体长度920mm 等于传热管有效单管长壳体规格φ245x7mm无缝钢管规格端盖水腔深度50-60mm端盖铸造厚度10mm冷凝器外形总长度1100-1120mm冷却水流动流程数6一到四流程11根管，后两流程10根管。
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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μf
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。