套管冷凝器设计计算方法

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