壳管式冷凝器课程设计分解
卧式壳管式冷凝器设计
卧式壳管式冷凝器设计首先，卧式壳管式冷凝器的设计原理是利用流体在管内的传热过程来完成冷凝工作。
在冷凝器中，冷凝介质通过壳侧流动，而冷却介质则在管侧流动。
冷凝介质流过管束，由于管外壁与冷却介质的接触，传热发生，使冷凝介质从气态变为液态，并释放出热量。
这样，冷凝介质的温度降低，可以进一步被循环使用。
其次，卧式壳管式冷凝器的设计计算可以按照以下步骤进行：1.确定设计参数：包括冷凝介质和冷却介质的性质、流量、温度差等。
2.计算换热面积：根据传热量和传热系数的关系，计算出所需的换热面积。
3.确定管束参数：包括管内直径、长度、数量等。
通常情况下，可以采用经验公式或换热软件进行计算。
4.设计壳侧流体的进出口和管侧流体的进出口。
5.确定冷却介质的流速：根据冷却介质的进口压力和流量，计算出所需的冷却介质流速。
6.进行换热器的强度计算：包括壳侧和管侧的强度计算。
其中，壳侧强度计算主要考虑壳体的强度和管板的强度，管侧强度计算主要考虑管束的强度。
7.进行冷凝器的结构设计：包括支撑架的设计、管束支撑的设计等。
最后1.换热面积：一般来说，换热面积越大，传热效果越好，但同时会增加设备的成本。
2.管束参数：管内直径、长度和数量等参数对换热效果有着重要的影响。
3.流量：冷凝介质和冷却介质的流量是决定换热效果的关键因素。
4.温度差：冷凝介质和冷却介质的温度差越大，换热效果越好。
5.材料选择：冷凝器的材料应根据工作介质的性质进行选择，以确保设备的正常运行。
综上所述，卧式壳管式冷凝器的设计涉及到许多方面，包括设计原理、设计计算和关键参数等。
通过合理的设计，可以使冷凝器的性能得到最大发挥，并满足工艺要求。
食品工程原理课程设计管壳式冷凝器
食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计班级：姓名：学号：设计时间目录（一）设计任务书 (3)（二）设计方案的确定 (3)（三）冷凝器的选型计算 (4)（四）核算安全系数 (6)（五）列管式换热器零部件的设计 (8)（六）设计概要表 (10)（七）主体设备结构图 (10)（八）设计评价与讨论 (11)（九）参考文献 (11)（一）食品科学与工程设计任务书一、设计题目：列管式冷却器设计二、设计任务：将制冷压缩机压缩后制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。
三、设计条件：1、冷库冷负荷Q0=3000KW；2、高温库，工作温度0～4℃，采用回热循环；3、冷凝器用河水为冷却剂，可取进水温度为13~26℃；4、传热面积安全系数5～15%。
四、设计要求：1.对确定的设计方案进行简要论述；2.物料衡算、热量衡算；3.确定列管壳式冷却器的主要结构尺寸；4.计算阻力；5. 编写设计说明书（包括：①.封面；②.目录；③.设计题目；④.流程示意图；⑤.流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。
）6.绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的的结构（3号图纸）、花板布置图（3号或4号图纸）。
备注：参考文献格式：期刊格式为：作者姓名.出版年.论文题目.刊物名称.卷号（期号）：起止页码。
专著格式为：作者姓名.出版年.专著书名.出版社名.起止页码。
（二）设计方案的确定设计方案的确定包括制冷剂的选择、冷凝器型式的选择、流体流入冷凝器空间的选择、冷却剂的选择及其进出口温度的确定等。
一、 冷凝器造型与冷凝剂的选择选择卧式壳管式冷凝器（管束采用光滑钢管）、R717(氨气)做冷凝剂，原因有： 1. 卧式壳管式结构紧凑、传热效果好、冷却水进出口温差大，耗水量小。
2. 氨气较氟利昂环保，其卧式壳管冷凝器的传热性能也比氟利昂高。
以氨作为制冷剂，能制取0℃以下的低温；维修简单、操作方便、易于管理；氨价格低廉，来源充足；对大气臭氧层无破坏作用；钢材及冷却水消耗量大；热力系数较低。
食工原理课程设计-管壳式冷凝器设计
食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计设计任务书华南农业大学食品学院食品工程原理课程设计任务书一、设计题目：管壳式冷凝器设计。
二、设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂(如F-22、氨等)过热蒸汽冷却、冷凝为过冷液体，送去冷库蒸发器使用。
三、设计条件：1．冷库冷负荷Q=学生学号最后2位数×100（kw）；2．高温库,工作温度0~4℃,采用回热循环。
3．冷凝器用河水为冷却剂，每班分别可取进口水温度:21~25℃(1班)、6~10℃(2班)、11~15℃(3班)、16~20℃(4班)、1~5℃(5班)。
4．传热面积安全系数5~15%。
四、设计要求：1．对确定的工艺流程进行简要论述；2．物料衡算、热量衡算；3. 确定管壳式冷凝器的主要结构尺寸；4. 计算阻力；5. 编写设计说明书(包括：①封面；②目录；③设计题目（任务书）；④流程示意图；⑤流程及方案的说明和论证；⑥设计计算及说明（包括校核）；⑦主体设备结构图；⑧设计结果概要表；⑨对设计的评价及问题讨论；⑩参考文献。
)；6. 绘制工艺流程图、管壳式冷凝器的结构图（3号图纸）、及花板布置图（3号或4号图纸）。
目 录1 前言 (3)1.1 设计意义 (3)1.2 文献综述 (3)2 工艺说明及流程示意图 (3)2.1 工艺说明 (3)2.2 流程示意图 (3)3 设计方案的确定 (4)3.1 制冷剂的选择 (4)3.2 冷却剂的选择 (4)3.3 液体流入冷凝器空间的选择 (4)3.4 液速的选择 (4)3.5 冷却剂适宜出口温度的确定 (5)3.6 蒸发温度、冷库温度、制冷剂蒸发温度、冷凝温度确定 (5)4 设计计算及说明 (5)4.1 冷凝器型式的选择 (5)4.2 冷凝器的选型计算 (6)4.2.1 冷凝器的热负荷 (6)4.2.2 冷凝器的传热面积计算 (6)4.2.3 冷凝器冷却水用量 (7)4.3 管数、管程数和管束的分程、管子的排列 (7)4.3.1 管数 (7)4.3.2 管程数 (7)4.3.3 管束的分程、管子在管板上的排列方式 (8)4.3.4 管心距及偏转角 (8)4.4 壳体直径、壳体厚度计算 (8)4.4.1 壳体直径 (8)4.4.2 壳体厚度的计算 (8)4.5 计算校核 (9)4.5.1 实际流速 (9)4.5.2流体雷诺数及流体类型 (9)4.5.3传热系数K (9)4.5.3.1 管内冷却水的传热系数)(i a (9)4.5.3.2 管外制冷剂冷凝膜系数)(0a (10)4.5.3.3 以管内表面积为基准的Ki (10)4.5.4 传热面积计算及安全系数计算 (11)4.5.5 冷凝器的阻力 (11)4.4.6 回热的判断及热量衡算 (12)5 设计结果概要表 (13)6 设计评价及问题讨论 (13)6.1 设计评价 (13)6.2 设计问题及讨论 (14)6.2.1 设计问题 (14)6.2.2 问题讨论 (14)参 考 文 献 (15)附录 (15)1 前言1.1 设计意义食品工程原理作为食品科学与工程的最重要的专业课之一，学生要非常熟悉，并掌握其中的原理及懂得如何应用。
食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计
食品工程原理课程设计管壳式冷凝器设计食品工程原理课程设计是一个旨在探索食品加工与生产过程中的原理和技术的课程。
在该课程中，学生需要运用所学理论知识，设计出一个实用的管壳式冷凝器。
本文将从以下几个方面分析管壳式冷凝器的设计原理和实现方法。
一、管壳式冷凝器的设计原理管壳式冷凝器是一种非常常用的工业冷却设备，它的工作原理是通过在冷凝器中传递液体或气体，利用内部的导热管和外部壳体之间的热传递来将热量散发到空气中。
这样一来，就可以将原本高温高压的气体或液体冷却下来，使其凝结为更易处理的状态。
在管壳式冷凝器中，内部的管道起到传导热量的作用。
管道中通常采用贯通壳体的不锈钢管或铜管，管子的内壁通常涂有传热面积扩大剂，如红砖、玻璃等，以提高热交换效率。
壳体通常是由硅铁板或钢板制成的圆筒形结构，它的作用是防止外部的空气流入到管道内，减少热量损失。
二、管壳式冷凝器的设计实现在管壳式冷凝器的设计过程中，需要考虑到以下因素：1、冷凝器的材料选择。
管道和壳体的材料必须耐腐蚀、传热效率高、强度足够，以保证冷凝器的长期使用。
铜是一种常用的材料，这是因为它既有良好的导热性又具有较高的抗腐蚀能力。
2、冷却水的选择。
管壳式冷凝器一般采用水循环的方式降温，所以冷却水的温度和流量关系着整个冷凝器的效率。
3、冷凝器的设计参数。
考虑到水的流量及温度，以及内部管道的长度和直径、开孔面积等，设计出适当的流道结构，以保证冷凝时间和能量损耗的均衡。
特别地，在实际应用中，因为气体的理化性质不同，所以不同的气体需要采用不同的流率和流体分布结构。
三、管壳式冷凝器的设计过程中需要注意的问题1、在冷凝器的设计过程中需要充分考虑到安全和环保问题，材料的选择必须符合国家标准。
2、在进行管壳式冷凝器的设计时，需要根据使用的要求和条件进行冷却水的选择和调整，以保证冷凝器的正常工作。
3、在选择冷凝器的时候，需要考虑到其附加品质，例如保温、防震、防止管道的磨损等等。
4、要给冷凝器准确的使用说明，并定期进行维护保养，以延长冷却器的寿命。
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。
化工原理课程设计-标准系列管壳式立式冷凝器的设计
化工原理课程设计标准系列管壳式立式冷凝器的设计姓名：学号：专业：应用化学班级设计时间：目录一、设计题目二、设计条件三、设计内容3.1概述3.2 换热3.3 换热设备设计步骤四、设计说明4.1选择换热器的类型4.2流动空间的确定五、传热过程工艺计算5.1计算液体的定性温度，确定流体的物性数据5.1.1正戊烷流体在定性温度（51.7℃）下的物性数据5.1.2水的定性温度5.2估算传热面积5.2.1换热器热负荷计算5.2.2平均传热温差5.2.3估算传热面积5.2.4初选换热器规格5.2.5立式固定管板式换热器的规格5.2.6计算面积裕度H及该换热器所要求的总传热系数K05.2.7折流板5.2.8换热器核算5.3核算壁温与冷凝液流型5.3.1核算壁温5.3.2核算流型5.4计算接口直径5.4.1计算壳程接口直径5.5计算管程接口直径5.6计算压强降5.6.1计算管程压降5.6.2计算壳程压降六、其他七、计算结果八、化工课程设计心得九、参考文献一．设计题目标准系列管壳式立式冷凝器的设计二．设计条件生产能力：正戊烷23760t/a，冷凝水流量70000Kg/h操作压力：常压正戊烷的冷凝温度51.7℃，冷凝水入口温度32℃每年按330天计，每天24小时连续生产要求冷凝器允许压降100000Pa三、设计内容3.1概述换热器在石油、化工生产中应用非常广泛。
在炼油厂中，原油常减压蒸馏装置中换热器的投资占总投资的20%；在化工厂中，换热器约占总投资的11%以上。
由于在工业生产中所用换热器的目的和要求不同，所以换热器的种类也多种多样。
列管式换热器在石油化工生产中应用最为广泛，而且技术上比较成熟。
在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。
在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量。
35％～40％。
随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。
食品工程原理课程设计-管壳式冷凝器设计(16)
管壳式冷凝器设计姓名：班级：学号：学院：目录设计题目 (2)流程示意图 (2)流程及方案的说明和论证 (2)设计方案的计算及说明（包括校核） (4)主体设备结构图 (9)设计结果概要表 (9)设计的评价及问题讨论 (10)参考文献 (11)一．设计题目：管壳式冷凝器设计．二．流程示意图流程图说明：本制冷循环选用卧式管壳式冷凝器，选用氨作制冷剂，采用回热循环，共分为4个阶段，分别是压缩、冷凝、膨胀、蒸发。
1 2 由蒸发器内所产生的低压低温蒸汽被压缩机吸入压缩机气缸，经压缩后温度升高；2 3 高温高压的F—22蒸汽进入冷凝器；F—22蒸汽在冷凝器中受冷却水的冷却，放出热量后由气体变成液态氨。
4 4’ 液态F—22不断贮存在贮氨器中；4’ 5 使用时F—22液经膨胀阀作用后其压力、温度降低，并进入蒸发器；5 1 低压的F—22蒸汽在蒸发器中不断的吸收周围的热量而汽化，然后又被压缩机吸入，从而形成一个循环。
5’1是一个回热循环。
本实验采用卧式壳管式冷凝器，其具有结构紧凑，传热效果好等特点。
所设计的卧式管壳式冷凝器采用管内多程式结构，冷却水走管程，F—22蒸汽走壳程。
采用多管程排列，加大传热膜系数，增大进，出口水的温差，减少冷却水的用量。
三．流程及方案的说明和论证1·流体流入空间的选择本设计采用河水为冷却剂，河水比较脏和硬度较高，受热后容易结垢。
同时，氨走壳程也便于散热，从而减少冷却水的用量。
因此，为方便清洗和提高热交换率，冷却水应走管程，氨制冷剂应走壳程。
2·流速的选择查得列管换热器管内水的流速，管程为～3m/s，壳程～s[2]；根据本设计制冷剂和冷却剂的性质，综合考虑冷却效率和操作费用，本方案选择流速为s。
3·冷却剂适宜温度的确定及制冷剂蒸发温度，冷凝温度，过热温度和过冷温度。
本设计冷却剂的进口温度为25～28℃[2]，可取为26℃。
而一般卧式管壳式冷凝器冷却剂的进出口的温度之差为4～10℃，本方案取为6℃，所以出口温度为32℃。
壳管式冷凝器设计
壳管式冷凝器设计壳管式冷凝器是一种常见的传热设备，广泛应用于石化、化工、制药等工业领域。
它通过将高温高压的气体或蒸汽与冷却剂接触，使气体或蒸汽失去热量从而冷凝成液体。
设计合理的壳管式冷凝器能够有效提高传热效率和设备使用寿命，降低能耗和维修成本。
1.冷却剂选择：冷却剂的选择应根据工艺要求和经济因素进行综合考虑。
一般情况下，水是常用的冷却剂，但在一些特殊工艺条件下，可能需要选用其他介质。
2.传热面积计算：传热面积的大小直接影响传热效率。
传热面积的计算需要根据工艺流体的热负荷、换热系数和全年运行时间等因素进行综合考虑。
3.壳程设计：壳程的设计包括壳体尺寸和换向器的选择。
壳体内壁的布设要求应合理，以保证流体的流动均匀和换热效果。
4.管束设计：管束是冷凝器的重要组成部分，管束的设计应根据工艺流体的流量、压力损失和换热系数等要求进行合理选择。
5.传热器件的布置：在冷凝器设计中，传热器件的布置需要考虑传热效果和设备的结构布局等因素。
常见的布置方式有串联式和并联式两种。
6.清洗和维保：为了保证冷凝器的长期稳定运行，需要在设计上考虑到清洗和维保的便捷性。
设计时可以合理设置冷凝器的进出口，方便清洗和维保人员的操作。
在设计壳管式冷凝器时，还需要考虑各种可能的异常工况，例如冷却剂泄漏、换热管堵塞等情况，以提前采取相应的措施，保证设备的安全可靠运行。
综上所述，壳管式冷凝器设计需要根据工艺要求、使用环境以及经济因素进行综合考虑。
在设计过程中，需要合理选择冷却剂、计算传热面积、进行壳程和管束设计、布置传热器件，并考虑清洗和维保的便捷性。
同时，还需要考虑可能发生的异常工况，以确保设备的安全可靠运行。
卧式壳管式冷凝器设计
阻力系数
4)支座 : 小型制冷装置用卧式壳管式冷凝的支座一般采用如图3—9 所示结构形式。表3—9列出不同壳体外径 D0 的冷凝器所对应的支 座尺寸。支座在冷凝器中的位置可按下列要求确定：若冷凝器主体 部分的长度(两管板外侧端面间的距离)为 lt ,壳体平均直径为 Dm ， 支座钢板厚度中线处与管板外侧的距离为s，则支座的位置应保证 s 0.2lt 且 s Dm 4 。
列出不同流程数方案的组合表，如表 3—l0 所示。
3.2 卧式壳管式冷凝器的传热计算
3.2.1 氟利昂蒸气在滚轧低翅片管外表面上凝结时表面 传热系数 k 0 的计算
增强系数少应由下式计算
管排修正系数由下式计其
3．2．3 冷却水在管内流动时的表面传热系数 wi 计算
系数B是与冷却水进出口平均温度入有关的物性集合系数，可从表 3—l 2中取值，也可由下式近似计算
3．2．4 氟利昂用卧式壳管式冷凝器的传热方程及传热面积计算 采用逐步逼近法解联立方程组式(3—6)和式(3—7)，即假定一 个 0 ，分别计算式(3—6)和式(3—7)的 q0 ，可将计其结果列表， 如表3—13所示。
当两式 q0 误差不大丁3％时，可认为符合要求，然后将试凑计算最 终所得 q0 与冷凝器初步结构设计时假定的物进行比较，若误差不 大于15％且计算值稍大于假定值，可认为原假定疽及初步结构设计 合理，最后即可由下式计算所需的管外传热面积Ad(单位为m’) 3．3 冷却水在卧式壳管式冷凝器中流动时的阻力计算
2 每米管长翅侧面积。(单位为 m ／m
(2)壳体、管板及其连接方式 卧式壳管式冷凝器的壳体及管板内侧 均承受冷凝压力，为受压元件，在必要时应进行强度计算，从而确 定壳体和管板的厚度。在进行强度计算时，高压侧设计压力应高于 在正常运转条件下制冷剂可能达到的与最高冷凝温度相应的饱和蒸 气压力。制冷剂可能达到的最高冷凝温度及相应的饱和蒸气压力按 表3—6取值。
08环工01 化工原理课程设计之冷凝器课程设计
目录课程设计任务 (3)第一章前言 (4)第二章概述 (5)2.1冷凝的目的 (5)2.2冷凝器的类型 (5)2.2.1立式壳管式冷凝器 (5)2.2.2卧式壳管式冷凝器 (5)2.3设计方案的确定 (6)第三章设计计算 (8)3.1初选结构 (8)3.1.1 物性参数 (8)3.1.2设Ko 初选设备 (9)3.2传热计算 (10)3.2.1管程换热系数α2 (10)3.2.2 壳程传热热系数α1 (11)3.2.3污垢热阻与传导热阻 (11)3.2.4 校核传热 (11)3.3 压降计算 (12)3.3.1管程压降计算 (12)3.3.2壳程压降计算 (12)第四章结构设计 (13)4.1 冷凝器的安装与组合 (13)4.2管子设计 (13)4.3 管间距（S）的设计 (14)4.3.1管子在管板上的固定 (14)4.3.2管间距 (14)4.4管板设计 (14)4.5 壳体的厚度计算 (15)4.6 封头设计 (15)4.7 管程进出口管设计 (15)4.7.1进出口管径设计 (15)4.7.2位置设计 (15)4.8 壳程进出口管设计 (15)4.8.1出口管径（冷凝液） (15)4.8.2蒸汽入口管径的设计 (15)4.8.3位置设计 (16)4.9法兰 (16)4.10支座 (16)4.11其它 (16)第五章设计小结 (17)致谢 (18)参考文献 (18)课程设计任务：设计题目：乙醇=水精馏塔塔顶产品全凝器设计条件：处理量： 6 万吨／年产品浓度：含乙醇 95％操作压力：常压冷却介质：水压力： P= 303.9kPa水进口温度： 30o C水出口温度： 40o C第一章前言课程设计是化工原理课程教学中综合性和实际性较强的教学环节。
它要求学生利用课程理论知识，进行融会贯通的独立思考，在规定时间内完成指定的化工设计任务，是使学生体察工程实际问题复杂性的初次尝试，培养了学生分析和解决工程实际问题的能力。
管壳式冷凝器设计说明书
管壳式冷凝器设计说明书1．设计题目及设计内容 (2)1.1设计题目：176kW水冷式冷水机组设计 (2)1.2设计内容： (2)2设计计算 (2)2.1 确定制冷剂及相关工况 (1)2.2热力计算 (2)2.1.1制冷剂的流量及EER计算 (2)2.1.2冷媒水流量 (3)2.3传热计算 (4)2.3.1选管 (4)2.3.2污垢热阻确定 (5)2.3.3冷凝器结构初步规划 (5)2.3.4管内换热系数的计算 (6)2.3.5管外换热系数的计算 (6)K计算 (7)2.3.6传热系数2.3.7传热面积和管长确定 (7)2.4流动阻力计算 (8)3．结构计算 (8)3.1壳体设计 (8)3.2端盖设计 (8)3.3管板设计 (8)3.4分程隔板 (9)3.5连接管 (9)4．换热器总体结构讨论分析 (10)5．设计心得体会 (10)6．参考文献 (11)1．设计题目及设计内容1.1设计题目： 176kW 水冷式冷水机组设计 1.2设计内容：（1） 设计冷量176Kw ，根据中央空调工况（冷水出口7℃，冷却水入口温度30℃）进行制冷系统热力计算；选配中央空调螺杆式制冷压缩机；机组性能符合能效限定值。
（2）壳管式冷凝器设计。
(3)编写设计计算说明书，绘制换热器零件图。
2设计计算2.1确定制冷剂及相关工况根据制冷剂的性质及选择制冷剂的原则，综合各种制冷剂的单位制冷量、单位容积制冷量、比功、环保要求、安全性、经济性等，拟选用R22作为制冷剂。
蒸发器的换热量Q 0=176KW ； 制冷剂：R22 ； 蒸发温度：t 0=2℃； 冷凝温度：t k =40℃； 冷却水的进出口温度： 进口1t '=30℃; 出口1t "=35℃。
2.2热力计算2.2.1制冷剂的流量及EER 计算用“制冷剂参数”软件画出R22的lgp-h 图，其中取指示效率ηi =0.86，示意性表示如下图1。
图1 R22的lgP-h 图从图中读出各点参数如下：1点：t 1=12℃，P 1=532.3kPa ，h 1=413.36KJ/Kg ，s=1.775； 2点：h 2=445.89KJ/Kg ；2s 点：t 2s =67℃，P 2s =1527.8kPa ，h 2s =441.23KJ/Kg ； 4点：t 4=35℃，P 4=1527.8kPa ，h 4=243.18J/Kg ； 5点：t 5=12℃，P 5=532.3kPa ，h 5=243.18J/Kg ； 单位制冷量：q 0= h 1- h 4=413.36-243.18=170.18 KJ/Kg 制冷剂质流量s kg skgh h Q q m 034.118.170176410==-=冷凝器热负荷Q k = q m *（h 2- h 4）=1.034*（445.89-243.18）=209.6kW 压缩机指示功率P i =Q k - Q 0=209.6-176=33.6kW 取机械效率ηm =0.92 轴功率kW P mi52.3692.06.33Pe ===η 能效比82.452.361760===e P Q EER 2.2.2冷却水流量水的定性温度t s =（30+35）/2℃=32.5℃,根据资料【2】附录9，ρ=994.3kg/m 3,c p =4.179KJ/(Kg ·K) h kg h kgt c Q w p k 99.361115179.46.20936003600G w =⨯⨯=∆=2.3传热计算 2.3.1选管根据生产工艺条件，拟采用每英寸19片的滚轧低肋管作为传热管，根据资料【3】p71换热管用低翅片管序号5，规格φ19×1.5，如图2所示：图2 外螺纹管结构图其基本参数为： mm 75.18d f =，m m 85.15d b =,m m 14d i =,m m 25.1s f =mm 25.0=t δ, mm 45.1h =，θ=20゜.每米肋管长的肋片数：n =1000S f =10001.34=746每米管长肋顶面积：f r =πd f δt n =π×0.01875×0.25×10−3×746m 2m ⁄=0.011m 2m ⁄ 每米管长肋片面积：f f =nπ(d f 2−d b 2)⁄=746×(0.018752−0.015852)2cos 20∘2m 2m ⁄=0.119m 2m ⁄每米管长肋间基管面积：f b =πd b (1−δ0δf )=πd (1−δt +(d f −d b )sin10°s f)=π×15.85×(1−0.25+(18.75−15.85)×0.171.34)×10−3=0.022m 2m ⁄每米肋片管外表面积：f t =f f +f b +f r =(0.119+0.022+0.011)m 2m ⁄=0.152m 2m ⁄每米管管内表面积：f i =πd i =π0.014m 2m ⁄=0.044m 2/m 肋片当量高度：H =π(d f 2−d b 2)4d f =π(18.752−15.852)4×18.75mm =4.2mm2.3.2污垢热阻确定冷却水在管内流动，管内不便于清洗，所以冷却水应该选用品质较高的水，参考资料【1】P216表8-2可取水侧污垢热阻r i =0.000172(m 2∙K)/W 。
kw水冷式管壳冷凝器设计说明书
课程设计课程名称热交换器课程设计题目名称 106kW水冷式冷凝器学生学院材料与能源学院专业班级热能与动力工程（制冷与空调方向）09011班学号 30学生姓名陈桂福指导教师王长宏2012年7月5日广东工业大学课程设计任务书题目名称106KW 水冷式冷凝器 学生学院材料与能源学院 专业班级热能与动力工程 制冷0901班 姓 名陈桂福 学 号 30一、课程设计的内容设计一台冷库用冷凝器。
冷凝器热负荷k Q =106KW ，冷凝温度k t ＝40℃，制冷剂为R22。
冷却水进出口温度分别为：进口温度2t '＝32℃，出口温度2t ''＝36℃。
二、课程设计的要求与数据1）学生在教师指导下独立完成设计。
2）换热器设计要结构合理，设计计算正确。
3）图纸要求：图面整洁、布局合理，线条粗细分明，符号国家标准，尺寸标注规范，用计算机绘图。
4）说明书要求：文字要求：文字通顺，语言流畅，书写工整，层次分明，用计算机打印。
格式要求：（1）课程设计封面；（2）任务书；（3）摘要；（4）目录；（5）正文，包括设计的主要参数、热力计算、传热计算、换热器结构尺寸计算布置及阻力计算等设计过程；对所设计的换热器总体结构的讨论分析；心得体会等；（6）参考文献三、课程设计应完成的工作1）按照设计计算结果，编写详细设计说明书1份；2）绘制换热器的装配图1张，拆画零件图1～2张。
四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1] 吴业正. 制冷原理及设备（第2版）[M]. 西安：西安交通大学出版社,1998.[2] 吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社,1999.[3] 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，2003.[4] 余建祖.换热器原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.[5] 杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.[6] 中华人民共和国国家标准－管壳式换热器（GB151－1999）.[7] 其它设计资料：包括各种换热器设计标准、制冷工程设计手册、制冷设备手册、制冷机工艺等相关资料.发出任务书日期：2012年 6 月 25日指导教师签名：计划完成日期： 2012年 7月6 日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：设 计 总 说 明本课程设计是设计一个热负荷为106kW 的水冷式管壳冷凝器。
管壳式冷凝器设计说明书分解
目录
设计任务书……………………………………………………………1
流程示意图……………………………………………………………2 设计方案………………………………………………………………3 设计计算………………………………………………………………5 设计核算………………………………………………………………9 设计总概要表……………………………………13 附录……………………………………………………………………13 参考文献………………………………………………………………13
小型氟利昂 空调制冷机组
沉浸式
小型氟利昂 制冷装置
2.制冷剂的选择
工业上已采用的制冷剂很多，目前常用的有 氨（NH3）、氟利昂-12（CF2Cl2）、氟利昂-22 （CHF2Cl）等。氨是应用较广的中温制冷剂，有 较好的热力学性质和热物理性质，在常温和普通低 温范围内压力比较适中，单位容积制冷量大，在相 同制冷量的情况下，系统中的制冷剂循环量较少， 氨粘性小，流动阻力小，创热性能好，在制冷系统 中不会出现冰塞现象。虽然氨对人体有较大的毒性 ，氨确实具有强烈刺激臭味，正是由于这样，所以 极容易被检验出来，反而成为安全的保证。而且从 环境保护角度看，氨比氟利昂制冷剂优越很多。所 以选择氨作为制冷剂。
设计任务书
一、设计题目：管壳式冷凝器设计 二、设计任务：将制冷压缩机压缩后的制冷剂（氨）过热蒸汽冷却，冷凝为 过冷液体，送去冷库蒸发器使用。 三、设计条件： 1. 冷库冷负荷Q0=1500KW 2. 高温库，工作温度0～4℃，采用回热循环 3. 冷凝器用河水为冷却剂，可取进口水温度为25～28℃ 4. 传热面积安全系数5～15% 四、设计要求： 1. 对确定的工艺流程进行简要论述 2. 物料衡算，热量衡算 3. 确定管壳式冷凝器的主要结构尺寸 4. 计算阻力 5. 编写设计说明书 6. 绘制工艺流程图、管壳式冷凝器结构图及花板布置图
管壳式冷凝器设计说明书
管壳式冷凝器设计说明书1.设计题目及设计内容 (2)1.1设计题目：176kW水冷式冷水机组设计 (2)1.2设计内容： (2)2设计计算 (2)1.1确定制冷剂及相关工况 (1)1.2热力计算 (2)1.2.1制冷剂的流量及EER计算 (2)1.2.2冷媒水流量 (3)1.3传热计算 (4)1.3.1选管 (4)1.3.2污垢热阻确定 (5)1.3.3冷凝器结构初步规划 (5)1.3.4管内换热系数的计算 (6)1.3.5管外换热系数的计算 (6)1.3.6传热系数K 0计算 (7)1.3.7传热面积和管长确定 (7)1.4流动阻力计算 (8)3.结构计算 (8)3.1壳体设计 (8)3.2端盖设计 (8)3.3管板设计 (8)3.4分程隔板 (9)3.5连接管 (9)4.换热器总体结构讨论分析 (10)5.设计心得体会 (10)6•参考文献 (11)1.设计题目及设计内容1.1设计题目：176kW水冷式冷水机组设计1.2设计内容：(1)设计冷量176Kw,根据中央空调工况(冷水出口7℃,冷却水入口温度30℃)进行制冷系统热力计算；选配中央空调螺杆式制冷压缩机；机组性能符合能效限定值。
(2)壳管式冷凝器设计。
(3)编写设计计算说明书，绘制换热器零件图。
2设计计算2.1确定制冷剂及相关工况根据制冷剂的性质及选择制冷剂的原则，综合各种制冷剂的单位制冷量、单位容积制冷量、比功、环保要求、安全性、经济性等，拟选用R22作为制冷剂。
蒸发器的换热量Q0=176KW；制冷剂：R22 ；蒸发温度：t0=2℃；冷凝温度：t k=40℃；冷却水的进出口温度：进口t 1 =30℃;出口t " =35℃。
1 12.2热力计算2.2.1制冷剂的流量及EER计算用“制冷剂参数”软件画出R22的lgp-h图，其中取指示效率n i=0.86, 示意性表示如下图1。
从图中读出各点参数如下:1 点：t i =12℃, P i =532.3kPa, hj413.36KJ/Kg, s=1.775；2 点：h 2=445.89KJ/Kg ；2s 点：1=67℃，P 2 =1527.8kPa ，h 2 =441.23KJ/Kg ； 4 点：t 「35℃，P 「1527.8kPa ，h 「243.18J/Kg ； 5 点：tj12℃，Pj532.3kPa ，h 5=243.18J/Kg ； 单位制冷量：q 0= h 1- h 4=413.36-243.18=170.18 KJ/Kg冷凝器热负荷 Q k = q*(h 2- h 4)=1.034*(445.89-243.18)=209.6kW 压缩机指示功率 P i =Q k - Q 0=209.6-176=33.6kW 取机械效率n m =0.92能效比 EER = Q 0 = 176- = 4.82P 36.52e2.2.2冷却水流量水的定性温度tj (30+35 ) /2℃=32.5℃,根据资料【2】附录9,P =994.3kg/m 3,C p =4.179KJ/(Kg • K)3600 x 209.6 kg /4.179 x 5 /h=36111.99 kg ：制冷剂质流量qQ—9—-h176 kg / 170.18,s=1.034 kg / 轴功率Pe =二=「m336 =3600Q kc p A t w图1 R22的lgP-h 图其基本参数为：d f = 18.75mm1 = 15.85mm , d i = 14mm , s = 1.25mm5t = 0.25mm, h = 1.45mm ,0=20 °.每米肋管长的肋片数：1000 nF 1000=7461.34每米管长肋顶面积:f r = nd f 8t n = n x 0.01875 x 0.25 x 10-3 x 746m 2/m = 0.011 m 2/m 每米管长肋片面积：ff =nn(d 2 - d b ) _ 746 x(0.018752 - 0.015852)2cos0/2 m 2/m = 0.119m 2/m 每米管长肋间基管面积： f b = nd b (1-l9 = nd(1-"(d f - d b )sin10°s f=nx 15.85 x (1 0.25 + (18.75 - 15.85)x 0.171.34)x 10-3=0.022m 2/m每米肋片管外表面积：f t = f f + f b + f r =(0.119 + 0.022 + 0.011)m 2/m = 0.152m 2/m每米管管内表面积：f = nd i = n0.014m 2/m = 0.044m 2/m 肋片当量高度：2.3.1选管根据生产工艺条件，拟采用每英寸19片的滚轧低肋管作为传热管，根据资 料【3】p71换热管用低翅片管序号5,规格“19X1.5,如图2所示：图2 外螺纹管结构图2.3.2污垢热阻确定冷却水在管内流动，管内不便于清洗，所以冷却水应该选用品质较高的水， 参考资料【1】P216表8-2可取水侧污垢热阻r i = 0.000172（m 2 - K ）/W 。
壳管式冷凝器课程设计分解
壳管式冷凝器课程设计第一部分：一：设计任务：用制冷量为KW 6.273的水冷螺杆式冷水机组，制冷剂选用a R 134，蒸发器形式采用冷却液体载冷剂的卧式蒸发器，冷凝器采用卧式壳管式。
二：工况确定 1：冷凝温度k t 确定：冷却水进口温度c t w ︒=321，出口温度c t w ︒=372，冷凝温度k t ：由c t t t m k ︒=++=++=405.523732221θ。
2：蒸发温度0t 确定:冷冻水进口温度c t s ︒=121，出口温度c t s ︒=72，蒸发温度0t ：由c t t t m s s ︒=-+=-+=25.727122210θ。
3：吸气温度c ︒7，采用热力膨胀阀时，蒸发器出口温度气体过热度为c ︒-53。
过冷度为c ︒5，单级压缩机系统中，一般取过冷度为c ︒5。
三：热力计算：1： 热力计算：制冷循环热力状态参数经过查制冷剂的参数可知，作表格如下：状态点符号 单位 参数值2 根据0t 确定蒸发压力0p ，作等压线饱和气体线交得0点3.2398 17 0p 的等压线交1t ，查压焓图0.066403 252.2取指示效率为0.8510.16432 435 k p 等压线与4t 过冷等温线交于4点，其中54h h =249 2s 427.65 32552热力计算性能（1）单位质量制冷量o q （2）单位理论功o w（3）制冷循环质量流量m q （4）实际输气量vs q（5）输气系数λ：取压缩机的输气系数为0.75 （6）压缩机理论输气量vh q （7）压缩机理论功率o p (8)压缩机指示功率i p （9）制冷系数及热力完善度 理论制冷系数：25.665.24154000===w q ε 实际制冷系数：78.4449.06.2330=⨯===i m m i s p Q ηηεε 卡诺循环制冷系数：24.715.27515.31315.27500=-=-=T T T K c ε故热力完善度为：66.024.778.4===c s εεη （10）冷凝器热负荷由=-+=is h h h h η1212kg kJ /432，则kg kJ h h q Q m k /268)255432(517.1)(32=-=-=（11）压缩机的输入电功率 由kw w q p motm om 3.4886.09.065.24517.1=⨯⨯==ηη，取86.0,9.0==mot m ηη（12）能效比循环的热力计算如下：序号 项目 计算公式结果 备注 1 单位制冷量 154kJ/kg 2 单位理论功 24.65kJ/kg 3 制冷循环质量流量 1.517s kg /4 实际输气量5 输气系数λ6 压缩机理论输气量7 压缩机理论功率8 压缩机指示功率9理论制冷系数6.2510 实际制冷系数 4.78 11 卡诺循环制冷系数 7.24 12 热力完善度 0.6613 冷凝器热负荷14 压缩机的输入轴功率15能效比3.压缩机的选型在制冷系统中，压缩机起到非常大的作用。
壳管式冷凝器设计讲解
课程设计说明书设计名称机械设计基础课程设计设计题目制冷系统设计任务书设计时间2015.1.6 ～2015.1.21学院食品工程学院专业能源与动力工程班级1202 班姓名杨鑫指导教师曲航配用冷水机组的卧式壳管式冷凝器设计设计任务：设计一台配用冷水机组的卧式壳管式冷凝器设计条件: 设计参数：制冷剂：R134a 额定工况蒸发温度：t 0=5C 冷却水进口温度：t k=400C制冷量：Q0=360kw传热管：每英寸19片的滚轧低肋铜设计要求：1. 对确定的工艺流程进行简要论述；2. 物料衡算，热量衡算；3. 确定管式冷凝器的主要结构尺寸；4. 计算阻力；5. 编写设计说明书一、设计方案的确定及说明。
1. 冷却水的进出口温度。
进口水温度280C，而一般卧式壳管式冷凝器的冷却剂进出口温度之差为4—100C，本设计取60C, 故出口温度为340C.2. 流速的选择查得列管换热器管内水的流速，管程为0.5 ～3m/s ，壳程0.2～1.5m/s[2] ；根据本设计制冷剂和冷却剂的性质，综合考虑冷却效率和操作费用，本方案选择流速为1.5m/s.3. 冷凝器的造型和计算3.1 水冷式卧式冷凝器的类型本次设计是以海水为冷却剂，选择氟利昂高效卧式冷凝器为设计对象。
此冷却系统的原理是将压缩机排出的高温、高压制冷制气等压冷凝成液体，在冷库中蒸发，带走待冷物料的热量，起到冷却物料的效果。
本方案采用R134a 为制冷剂，不燃烧，不爆炸，无色，无味冷凝器型式的选择：本方案采用卧式壳管式冷凝器。
卧式管壳式水冷凝器的优点是：1、结构紧凑，体积比立式壳管式的小；2、传热系数比立式壳管式的大；3、冷却水进、出口温差大，耗水量少；4、为增加其传热面积，R134a 所用的管道采用低肋管；5、室内布置，操作较为方便。
3.2 冷凝器的选型计算3.3 冷凝器的热负荷3.4 冷凝器的传热面积计算+3.5 冷凝器的阻力计算4·管数、管程数和管子的排列4．1 管数及管程数4.2 管子在管板上的排列方式4.3 管心距5·壳体直径及壳体厚度的计算5．1 壳体直径，厚度计算二、设计计算及说明（包括校核）一）设计计算1、冷凝器的热负荷：冷凝器的热负荷是制冷剂的过热蒸汽在冷凝过程中所放出的总热量，可用制冷剂的压－焓图算出。
螺杆冷水机组水冷管壳式冷凝器的设计
西安交通大学课程设计计算说明书设计题目：螺杆冷水机组水冷管壳式冷凝器的设计姓名：冷永强学号：2010031012班级：能动B01指导老师:谭宏博日期：2013.7.5本设计说明书所用符号、名称和单位d a 每米管长翅顶面积，m /m 2fa 每米管长翅侧面积，m /m2b a 每米管长翅间管面面积，m /m 2ofa 每米管长管外总面积，m /m2i a 每米管长管内面面积，m /m 2of A 应布置的传热面积，2mB 物性集合系数p c 比定压热容，)/(K kg J ⋅b d 翅根管面外径，mm i d 管内径，mmt d 翅顶直径，mmf阻力系数h 翅高，mm'h 环翅的当量高度，mmwi h 水侧表面传热系数，)m /(2K W ⋅l 有效单管长，mL 传热管总长，m N 流程数p ∆ 冷却水侧阻力，a Po q 热流密度，2m /W v q 冷却水流量，s /m 3 i r 水侧污垢系数，⋅2m ℃kW /s 相邻管中心距，mmfs 翅节距，mm1t w 冷却水的进口温度，℃2t w 出口温度，℃wo t 管外壁面温度，℃u 冷却水的流速，s /mv 运动粘度，s /m 2Z 每流程管数，根ko α 氟利昂侧蒸发表面传热系数，)/(2K m W ⋅t δ 翅厚，mm0θ 冷凝温度与管外壁面温度之差，℃ m θ 对数平均温差，℃λ 导热系数， )(W/K m ⋅n ε 管排修正系数ρ 增强系数 ；水的密度，3m/kgf Pr 普朗克（Prandlt ）数Re 雷诺数摘要卧式壳管式冷凝器最为广泛的应用在大、中、小型氨和氟利昂制冷装置。
它主要由钢板卷制的筒体、换热管、两个焊接在筒体两端用于固定换热管的管板及两个端盖组成，换热管两端采用胀接或焊接固定在管板的管孔内。
对于氟利昂壳管式冷凝器的换热管选用导热系数高的铜管，提高冷凝器的传热效率，减小设备体积。
本次课程设计的题目为：制冷剂选用R22，冷凝器热负荷为=k Q 360kW ，冷凝温度为=k t 40℃；冷却水进口温度为=1w t 30℃；冷却水出口温度为=2w t 35℃。
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。
kw水冷式管壳冷凝器设计说明书
课程设计课程名称热交换器课程设计题目名称 106kW水冷式冷凝器学生学院材料与能源学院专业班级热能与动力工程（制冷与空调方向）09011班学号 30学生姓名陈桂福指导教师王长宏2012年7月5日广东工业大学课程设计任务书题目名称106KW 水冷式冷凝器 学生学院材料与能源学院 专业班级热能与动力工程 制冷0901班 姓 名陈桂福 学 号 30一、课程设计的内容设计一台冷库用冷凝器。
冷凝器热负荷k Q =106KW ，冷凝温度k t ＝40℃，制冷剂为R22。
冷却水进出口温度分别为：进口温度2t '＝32℃，出口温度2t ''＝36℃。
二、课程设计的要求与数据1）学生在教师指导下独立完成设计。
2）换热器设计要结构合理，设计计算正确。
3）图纸要求：图面整洁、布局合理，线条粗细分明，符号国家标准，尺寸标注规范，用计算机绘图。
4）说明书要求：文字要求：文字通顺，语言流畅，书写工整，层次分明，用计算机打印。
格式要求：（1）课程设计封面；（2）任务书；（3）摘要；（4）目录；（5）正文，包括设计的主要参数、热力计算、传热计算、换热器结构尺寸计算布置及阻力计算等设计过程；对所设计的换热器总体结构的讨论分析；心得体会等；（6）参考文献三、课程设计应完成的工作1）按照设计计算结果，编写详细设计说明书1份；2）绘制换热器的装配图1张，拆画零件图1～2张。
四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1] 吴业正. 制冷原理及设备（第2版）[M]. 西安：西安交通大学出版社,1998.[2] 吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京：机械工业出版社,1999.[3] 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，2003.[4] 余建祖.换热器原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.[5] 杨世铭，陶文铨.传热学（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.[6] 中华人民共和国国家标准－管壳式换热器（GB151－1999）.[7] 其它设计资料：包括各种换热器设计标准、制冷工程设计手册、制冷设备手册、制冷机工艺等相关资料.发出任务书日期：2012年 6 月 25日指导教师签名：计划完成日期： 2012年 7月6 日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：设 计 总 说 明本课程设计是设计一个热负荷为106kW 的水冷式管壳冷凝器。
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壳管式冷凝器课程设计第一部分：一：设计任务：用制冷量为KW 6.273的水冷螺杆式冷水机组，制冷剂选用a R 134，蒸发器形式采用冷却液体载冷剂的卧式蒸发器，冷凝器采用卧式壳管式。
二：工况确定 1：冷凝温度k t 确定：冷却水进口温度c t w ︒=321，出口温度c t w ︒=372，冷凝温度k t ：由c t t t m k ︒=++=++=405.523732221θ。
2：蒸发温度0t 确定:冷冻水进口温度c t s ︒=121，出口温度c t s ︒=72，蒸发温度0t ：由c t t t m s s ︒=-+=-+=25.727122210θ。
3：吸气温度c ︒7，采用热力膨胀阀时，蒸发器出口温度气体过热度为c ︒-53。
过冷度为c ︒5，单级压缩机系统中，一般取过冷度为c ︒5。
三：热力计算：1： 热力计算：制冷循环热力状态参数经过查制冷剂的参数可知，作表格如下：2热力计算性能（1）单位质量制冷量o q15424940351=-=-=hh q Kg KJ（2）单位理论功o w65.2440365.4271'20=-=-=h h w s Kg KJ（3）制冷循环质量流量m qs Kg qQ qm517.11546.2330===（4）实际输气量vs qs m v q qmvs/1.0066.0517.131=⨯=⋅=（5）输气系数λ：取压缩机的输气系数为 （6）压缩机理论输气量vh qs m qqvsvh3133.075.01.0===λ（7）压缩机理论功率o pKw wq p m4.3765.24517.10=⨯=⋅=(8)压缩机指示功率i pKw iip p 4485.04.370===η（9）制冷系数及热力完善度 理论制冷系数：25.665.24154000===w q ε 实际制冷系数：78.4449.06.2330=⨯===i m m i s p Q ηηεε 卡诺循环制冷系数：24.715.27515.31315.27500=-=-=T T T K c ε故热力完善度为：66.024.778.4===c s εεη （10）冷凝器热负荷 由=-+=is h h h h η1212kg kJ /432，则kg kJ h h q Q m k /268)255432(517.1)(32=-=-=（11）压缩机的输入电功率由kw w q p motm om 3.4886.09.065.24517.1=⨯⨯==ηη，取86.0,9.0==mot m ηη（12）能效比 p Q EER 0=836.43.486.233== 循环的热力计算如下：3.压缩机的选型在制冷系统中，压缩机起到非常大的作用。
它是整个系统运行的心脏，带动整个系统的正常运行。
压缩机的作用主要是：从蒸发器中吸出蒸汽，以保证蒸发器内一定的蒸发压力；提高压力（压缩），以创造在较高温度下冷凝的条件；输送制冷剂，使制冷剂完成制冷循环。
制冷系统所需要的制冷量Q0=,需要选配制冷压缩机。
压缩机的种类很多，可分两大类—容积式和速度型。
容积式压缩机是靠工作腔容积改变实现吸气、压缩、排气等过程。
这类压缩机又分往复式和回转式压缩机。
往复式又称活塞式。
速度型压缩机是靠旋转的叶轮对蒸汽做功，使压力升高以完成蒸汽的输送，这类压缩机又分离心式和轴流式。
活塞式压缩机是问世最早的一种机型，至今已发展到几乎完善的程度，由于其压力范围大，能够适合较广的能量范围，有高速，多缸能量可调，热效率高，适用多种制冷制等优点。
并且我国对此机的加工制造已有数十年的经验，加工较容易，造价也较低，国内应用极为普遍，有成熟的运行管理，维护经验。
本设计初步选择螺杆式冷媒压缩机。
螺杆压缩机一般都是指双螺杆压缩机，它由一对阳、阴螺杆构成，是回转压缩机中应用最广泛的一种，在化工、制冷及空气动力工程中，它所占的比重越来越大。
螺杆式热泵机组无论是COP值还是维护费用、振动频率、噪音等性能均优于活塞式热泵机组。
该产品有以下特点：1.四段容调或连续卸载控制设计，随负荷变化调整压缩机的输出，节省能源消耗。
2.转子经专用研磨加工及动力平衡校正，配合进口德国FAG及瑞典SKF高精密轴承，运行平顺，振动小，噪音低。
3.采用法国进口高效率耐氟电机，效率高、可靠性好。
4.采用最新的第三代非对称齿形，公称子五齿，母转子六齿，齿间压力落差及回吹孔小，容积效率高，节省能源。
采用全新高效油分离器，分油效果达％，有利于提高机组蒸发器效率，并适用于满液式蒸发器设计。
5.半密闭设计不需要轴承，无轴封泄漏问题、可靠性佳，且马达与机体为分离式设计，易于维护与保养。
6.除一般的冷水机组和空调储冰系统以外，依使用工况不同另设计高压缩比机种，效率高。
可靠性佳，适用于风冷机组、热泵机。
根据已知条件进行计算选型：吸气状态的比体积：kg m v /106.6321⨯= 压缩机的实际输气量：s m v q q m vs /1.01=⨯=压缩机的理论输气量：h m s m q q vs vh /8.478133.033===λ制冷压缩机的理论功率0p 、指示功率i p ：kw w q p o m 4.370=⨯=ioi p p η==kW 4485.04.37= 选用比泽尔CSH8573-110Y-40P 型号螺杆式 压缩机机组，制冷量为243kw 。
第二部分：壳管式冷凝器设计结构的初步规划：结构型式系统制冷量为，制冷量相对较大，本次设计选用壳管式器较为合适。
污垢系数的选择参看文献，可取氟利昂侧 0r = ⋅2m ℃/kW ，冷冻水侧 1r = ⋅2m ℃/kW 。
冷冻水的流速：初步设计机组每天运行10小时，则每年运行小时数约为3000～4000。
参看文献数据，取冷冻水流速 u = 2m/s 。
管型选择：参考文献[1,70-71]中所述及文献[1]表3-4。
本次设计选取表3-4中的4号管：∅16mm ×，因其增强系数相比较大，有利换热。
其有关结构参数如下：管内径i d =11mm ，翅顶直径t d = ，翅厚t δ= ，翅根管面外径b d = ，翅节距f s =，翅高h ＝。
单位管长的各换热面积计算如下： 每米管长翅顶面积：d a =t t f d s πδ=0.015860.0002230.00125π⨯⨯= m m /2 每米管长翅侧面积：f a =22()2t b fd d s π-=22(0.015860.01286)20.00125π-⨯= m m /2每米管长翅间管面面积：b a =d ()b f t fs s s π-=0.01286(0.001250.000223)0.00125π⨯⨯- = m m /2每米管长管外总面积：of a =d a +f a +b a = m m /2 每米管长管内面面积：i a = πi d =π⨯= m m /2 冷却水流量：取冷却水进出口温度的平均温度为定性温度，m t =23732+ ℃= ℃。
由传热学附录9中查得其有关物性参数如下：ρ水= 3/m kg c 水= )/(K kg kJ ⋅冷却水流量为：v q =）（水水21w w kt t c Q -ρ=()01292.03237174.43.994268＝-⨯⨯ s m /3 （） 估算传热管总长参看文献[1，75]，按管外面积计算热流密度0q ，在设计条件下，热流密度0q 可在5000～70002/m W 范围内取值。
本设计假定 0q = 50002/m W 。
则应布置的传热面积：of A = 0k Q q = 236.53500010268m ＝⨯应布置的有效总管长： L =of ofA a =m 4.3561504.06.53= 确定每流程管数Z ，有效单管长l 及流程数N冷却水的流速u = s ，冷却水流量v q = 01292.0s m /3，则每流程管数 Z =24vi q d u π=5.1011.014.301292.042⨯⨯⨯= （根），圆整后取Z =91根。
则实际水流速s m Z d q u i v /495.191011.014.301292.0442=⨯⨯⨯==π 对流程数N 、总根数NZ 、有效单管长l 、壳体内径i D 及长径比i D l /进行组合计算，组合计算结果如表所示表 组合计算结果参看文献[1，76]，在组合计算中，当传热管总根数较多时，壳体内径i D 可按下式估算： (1.15 1.25i D =～）式中 s ——相邻管中心距，0(1.25 1.30s d =～），单位为 m ； 0d ——管外径，单位为 m 。
系数1.15 1.25～的取法：当壳体内管子基本布满不留空间时取下限，当壳体内留有一定空间时取上限。
（本设计取下限计算 1.25i D =查看文献[1]表，由0d =16mm 查得：换热管中心距s = 22mm 。
参看文献[1，76]，长径比i D l /一般在6～8范围内较为适宜，长径比大则流程数少，便于端盖的加工制造。
当冷凝器与半封闭式活塞式制冷压缩机组成机组时应适当考虑压缩机的尺寸而选取更为合适的冷凝器的长径比。
据此，本设计选取2流程方案作为结构设计依据，管径选择400mm 的无缝钢管。
热力计算水侧表面传热系数从管子在壳体的实际排列来看，每个流程的平均管子数为n=92，因此在管内的水速平均值为：s m nd q u i v/48.192011.001292.04422=⨯⨯⨯==ππ 由m t = 34℃查文献[2]附录9表得其运动粘度s m v /107466.026-⨯=。
由文献[1]表3-12查得其物性集合系数 B = 。
因为雷诺数Re =iud ν=6107466.0011.048.1-⨯⨯= 21806＞410，亦即水在管内的流动状态为湍流，则由文献[1，78]中式（3-5），水侧表面传热系数：)/(6.7345011.048.12.217822.08.02.08.0K m W d u B i wi⋅=⨯==α氟利昂侧冷凝表面传热系数根据图的排管布置，管排修正系数由文献[1，77]中式（3-4）计算745.0184856204424833.0833.0833.0833.0=⨯+⨯+⨯+⨯=n ε根据所选管型，低翅片管传热增强系数由文献[1，77]中式（3-2）计算如下：环翅的当量高度 2222(-d )(15.86-12.86)4415.86t b td h d ππ'==⨯mm =增强系数 ：141.1()b f bb of of a a a d a a h ϕ+=+'=140.03320.03320.103812.861.1()0.15040.1504 4.26++⨯⨯= 查文献[1，76]表3-11，R134a 在冷凝温度k t =40℃时，其物性集合系数 B = 由文献[1，76]式（3-1）计算氟利昂侧蒸发表面传热系数，25.025.0)(725.0---=o wo n b ko t t Bd ϕεα=25.0025.0745.054.101286.03.1516725.0---⨯⨯⨯⨯⨯）（t t k 3745=0.250θ-)/(2K m W ⋅ 其中wo t ——管外壁面温度,℃；0θ ——蒸发温度与管外壁面温度之差,℃。