冷凝器设计(百叶窗).
冷凝器设计
冷凝器设计1. 引言冷凝器是一种热传导设备，用于将气体或蒸气冷凝成液体。
它在许多领域中都有广泛的应用，如空调、冷藏设备、化工工艺等。
本文将从冷凝器的原理、设计方法和优化方案等方面进行介绍。
2. 冷凝器原理冷凝器的工作原理可以简单概括为将高温气体或蒸汽通过冷凝的方法将其冷却成液体。
冷凝器的主要功能是通过将热量传递给冷却介质，降低气体或蒸汽的温度，从而使其凝结为液体。
冷凝器的热传导过程主要包括对流传热和辐射传热。
对流传热是指通过冷却介质将热量从气体或蒸汽传递到冷凝器的壁面，而辐射传热是指通过辐射方式将热量传递。
3. 冷凝器设计方法3.1 冷凝器的类型常见的冷凝器类型主要包括管壳式冷凝器、管外冷凝器和冷凝器簇。
•管壳式冷凝器是将冷却介质和气体或蒸汽分开的一种结构，主要由壳体、管束和冷却介质组成。
•管外冷凝器是将冷却介质直接接触到气体或蒸汽的一种结构。
•冷凝器簇是多个冷凝器并联或串联连接在一起的一种结构。
3.2 冷凝器的设计参数冷凝器的设计参数包括冷凝器的换热面积、冷却介质的流速、冷凝温度差等。
根据不同的工况和要求，可以选择不同的设计参数。
3.3 冷凝器的换热计算换热计算是冷凝器设计的重要环节，主要包括冷却介质的传热系数和冷凝传热的计算。
•冷却介质的传热系数可以通过实验或流体力学计算得到。
•冷凝传热的计算可以通过传热方程和换热器表面积来进行。
4. 冷凝器优化方案在冷凝器设计过程中，为了提高冷凝效果和减小体积，可以采取一些优化措施。
4.1 改变冷凝器的结构通过改变冷凝器的结构，可以提高其换热效率。
例如采用多管道、螺旋管和多级蒸发器等结构。
4.2 优化冷却介质流动通过优化冷却介质的流动，如增加冷却介质的流速和改变流动方式，可以提高冷凝器的传热效果。
4.3 使用先进的材料选择合适的材料可以提高冷凝器的耐腐蚀性和传热性能。
5. 总结本文介绍了冷凝器的原理、设计方法和优化方案。
冷凝器设计涉及到多个方面的知识，需要综合考虑工况和要求，并根据实际情况进行优化。
冷凝器设计(百叶窗)
Δtm= =11.13570406℃
管外面积：
A0f= =12.05809869㎡
所需的肋片总长度：
内表面传热系数：
αi= 2263.5 W/(㎡·K)
设计迎风风速：w=1.6m/s
实际迎风风速：
w=1.56m/s
主要结果
设计计算及说明
主要结果
L= =42.4413136m
冷凝器每列管数29根，总管数为58根，单管有效长度0.74m，总的有效管长为42.92m，裕度为1.13%。冷凝器高度0.6195m，实际迎风面积A=0.45843㎡，实际迎风风速w= =1.561380454m/s，与风速初取值1.6m/s接近，设计合理。
四、冷凝器设计计算
1．冷凝器的初步规划及有关参数选择
传热管选用Φ7mm×0.22mm的纯铜管。肋片选用百叶窗翅片（铝片），片厚δf=0.105×10-3m。管排方式采用叉排，正三角形排列，管间距s1=0.021m，
冷凝负荷：Qk=5.71kW
主要结果
设计计算及说明
主要结果
排间距s2=0.018187m，肋片节距sf=0.0026m，沿气流方向的管排数N=2，片宽L=0.036373m，百叶窗投影长度Lp=0.002m，百叶窗高度Lh=0.001m。
由设计条件及所查图表可对制冷循环进行热力计算。循环的各个热力状态计算如下：
主要结果
图1-1 R290压-焓循环图
表1-1图中各点对应的状态参数
状态点
参数
单位
数值
注释
0
p0
t0
h0
kPa
℃
kJ/kg
580.4
7
580.80
1
p1
冷凝器的设计步骤_解释说明
冷凝器的设计步骤解释说明1. 引言1.1 概述冷凝器是一种重要的热交换设备，广泛应用于各个工业领域。
它的主要作用是将具有高温高压态的气体或蒸汽通过传热过程转化为液体。
冷凝器的设计步骤是确保其能够有效地将热量散发出去，并满足特定工作条件下的要求。
本文将详细介绍冷凝器的设计步骤和相关原理。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行阐述。
首先是引言部分，对冷凝器及其设计步骤进行概述并阐明文章结构。
接下来，在第二部分中，我们将详细讨论冷凝器的设计步骤，包括了解工作原理、确定设计要求以及选择合适的冷却介质和传热方式。
在第三和第四部分中，我们将介绍正文内容，并提供相关要点进行说明。
最后，在结论部分对设计步骤进行总结，并展望未来可能的改进和建议。
1.3 目的本文旨在为读者提供关于冷凝器设计步骤方面的全面指南。
通过深入了解冷凝器的工作原理、设计要求及选择合适的冷却介质和传热方式，读者能够更好地理解和应用这些步骤于实际工程中。
同时，本文还将为读者展示如何进行改进和提供宝贵的建议，以促进冷凝器设计的发展与创新。
2. 冷凝器的设计步骤2.1 了解工作原理在进行冷凝器的设计之前，我们首先需要充分了解冷凝器的工作原理。
冷凝器是一种用于将气体或蒸汽转化为液体的热交换设备。
通过冷却和压缩气体或蒸汽，使其内部分子能量降低，从而实现相变为液体，并释放出大量热量。
2.2 确定设计要求确定设计要求是冷凝器设计过程中非常关键的一步。
在这一阶段，我们需要考虑以下因素：- 待处理气体的性质和特点：包括气体流量、温度、压力等参数。
- 冷凝器的使用环境：包括环境温度、环境压力等因素。
- 冷凝液排放方式：确定液态产物的排放方式，例如采用重力排放还是泵送排放等。
- 性能要求：根据应用需求确定效率、能耗等性能指标。
2.3 选择合适的冷却介质和传热方式在设计冷凝器时，我们需要选择合适的冷却介质和传热方式以达到预期效果。
常见的冷却介质包括空气、水和制冷剂等，而传热方式则有对流传热、辐射传热和传导传热等。
空调系统中冷凝器的设计
氟利昂壳管冷凝器 3-5 6-7
氟利昂套管冷凝器 5-8 6-8
污垢的影响
污垢的影响
污垢的抑止
套管冷凝器
套管冷凝器
套管冷凝器
传热效果好，结构紧凑。
α≤1100w/m2 换热能力≤180kw
壳-盘管式
管内水，管外制冷剂。 换热能力≤50kw
空冷式冷凝器
强迫对流
自然对流
tw1 tw2
qo K 0m koo
o 冷凝温度与管外壁面温度之差
m 管内外介质的对数平均温差
传热系数
Ko
( Aof ) 1
Ai wi
( Aof Ai
1
Ri
)
(
Aof Am
q /m
)( 1 )
f
ko
K — 基于外表面面积Aof的总传热系数
am
(di 2
ห้องสมุดไป่ตู้db )
冷凝器的设计计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的设计计算
冷凝器的设计计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
管排修正系数计算
管排修正系数计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
冷凝器的热工计算
Aof 外表面积与内表面积之比 Ai Ri 水侧污垢热阻
管壁厚度
f 管材导热系数
Am 金属管壁平均传热系数
ko 肋管表面的总换热系数
传热方程
形式变换为
q
m 0
1
wi
冷凝器设计说明
冷凝器设计说明一、引言冷凝器是一种热交换设备，主要用于将气体或蒸汽冷凝成液体。
在各行各业的生产过程中，冷凝器起到了至关重要的作用。
本文将详细介绍冷凝器的设计原理和注意事项。
二、冷凝器的设计原理冷凝器的设计原理是基于热传导和传热的原理。
当高温气体或蒸汽进入冷凝器时，通过与冷却介质接触，热量会从气体或蒸汽传递到冷却介质中。
在这个过程中，气体或蒸汽会冷却下来，并逐渐凝结成液体。
三、冷凝器的设计要点1. 温度差：冷凝器的设计要考虑冷却介质与气体或蒸汽之间的温度差。
温度差越大，传热效果越好，但也会增加冷凝器的尺寸和成本。
2. 冷却面积：冷凝器的冷却面积需要足够大，以确保热量能够充分传递给冷却介质。
通常采用多管或片状结构来增加冷却面积。
3. 冷却介质：冷凝器的冷却介质可以是水、空气或其他液体。
选择合适的冷却介质需要考虑工艺要求、环境条件和能源消耗等因素。
4. 流速和压降：冷凝器的设计要合理控制流速和压降，以确保冷却介质能够充分流过冷凝器，并保持稳定的工作状态。
5. 材质选择：冷凝器的材质应具有良好的导热性和耐腐蚀性，以确保冷却介质和气体或蒸汽之间的有效传热。
四、冷凝器的类型1. 管壳式冷凝器：管壳式冷凝器由管束和外壳组成，冷却介质流过管束，气体或蒸汽流过管内。
这种冷凝器结构简单，传热效果好，广泛应用于化工、制药等行业。
2. 管板式冷凝器：管板式冷凝器由多个平行管板组成，冷却介质通过管板流过，气体或蒸汽流过管内。
这种冷凝器结构紧凑，适用于占地面积有限的场所。
3. 直接冷凝器：直接冷凝器是将冷凝介质直接喷洒在气体或蒸汽上，通过冷凝介质的蒸发吸收热量，实现冷凝。
这种冷凝器结构简单，传热效果好，适用于高温气体或蒸汽的冷凝。
4. 间接冷凝器：间接冷凝器是通过换热器将冷却介质与气体或蒸汽隔离，使其通过换热器壁传热。
这种冷凝器结构复杂，但可以避免冷却介质与气体或蒸汽直接接触，适用于对冷却介质有特殊要求的场合。
五、冷凝器的设计注意事项1. 设计合理的冷凝温度和冷却介质流量，以满足工艺要求。
窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化
窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化摘要：本文简单介绍了窗机用的冷凝器，对窗机用平行流冷凝器空气侧的结构优化进行了尝试。
关键词：窗机平行流冷凝器优化平行冷凝器是一种新型的换热器，具有高效、紧凑的特点，它最初是在汽车空调系统中应用的，近几年来被进一步推广应用到家用空调领域。
百叶窗翅片结构的换热性能比较高，平行流冷凝器空气侧一般都采用这种模式，制冷剂侧所采用的是小水力、直径多孔、扁管结构，其截面可以是圆形，这种结构能够强化空气侧和制冷剂侧传热，使平行流冷凝器具有换热系数高、结构紧凑并且质量轻、制冷剂充灌量不多的优点，已经成为了目前最有前途的换热器。
1 窗机用凝器的简单介绍用空气冷却式冷凝器由于具有方便的特点，在小型氟利昂制冷装置中的应用很普遍。
强制通风式和自然对流式是冷凝器的两种基本形式。
强制通风的空气冷却式一般用于缺水或者无法提供水的场合，因为它的冷却介质是空气，尤其是在小型的制冷装置中，由于其制冷剂是氟利昂，更适合于强制通风的空气冷却式冷凝器的应用。
翅片式管簇式、强制通风的空气冷却式冷凝器一般用于窗式空调器中。
冷凝器是一种换热设备，它把由压缩机排出的高温高压过热制冷剂蒸气，以传热管壁和（或）翅片没媒介，传输热量给冷凝器外的空气，使过热气态制冷剂冷凝成高温高压的液体。
在冷凝器中，制冷器要经过三个阶段的相态变化，即过热、两相和过冷。
在过热阶段和过冷阶段，制冷剂是单相的状态，其交换形式是显热交换，而在两相阶段，制冷器的交换方式则变成了潜热交换。
冷凝阶段是制冷器释放热量的主要阶段。
下面对平行流冷凝器空气侧的数值进行模拟分析，优化原有的平行流冷凝器，用特定公式计算，对窗式空调器的平行流冷凝器结构进行优化。
2 换热器的计算方法设计计算和校核计算是换热器热计算的两种基本类型。
设计计算的目的是确定所需的换热面积，它的计算方法是把给定的介质种类、流量和进出口温度结合合适的换热器型式和布置方案，计算出总的传热系数。
校核计算则是针对确定的对象（已知换热器），核算其两侧的流体温度是否达到了预期值。
冷凝器的设计
冷凝器的设计
篇一
换热器是制冷空调系统中最重要的部件之一,其性能的好坏直接影响着整个系统的性能。
因此,换热器的研究一直是制冷空调领域中一个非常活跃的研究方向。
本文以冷凝器为例，对强制对流空气冷却式空调换热器的设计进行了初步探讨。
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。
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。
冷凝器设计计算范文
冷凝器设计计算范文
冷凝器是一种用于将气体或蒸汽冷凝成液体的设备。
它主要由管束和
外壳组成，通过将高温高压的蒸汽排放到冷凝器中，蒸汽在接触到冷凝器
表面时被冷却，最终转变为液体。
冷凝器的设计计算一般包括以下几个方面：
1.冷凝水的供应和排放：冷凝器需要足够的冷凝水来冷却蒸汽。
设计
计算时需要确定冷凝水的需求量和排放的方式，一般可以通过测量蒸汽入
口和出口的温度和流量来计算。
2.冷却面积的计算：冷凝器的冷却效果取决于冷却面积的大小。
可以
根据蒸汽入口温度、出口温度和流量来计算所需的冷却面积。
一般可以使
用传热方程来计算冷却器所需的面积。
3.管束设计：管束是冷凝器的核心部分，它承担着将蒸汽冷却成液体
的任务。
管束的设计一般包括管束材质的选择、管束的直径和长度等。
管
束的设计需要考虑传热效率、材料的耐腐蚀性等因素。
4.外壳设计：冷凝器的外壳一般是由金属材料制成，它起到保护管束
的作用。
外壳的设计需要考虑材料的强度和耐腐蚀性，以及外壳内部的泄
漏问题。
5.冷凝器的结构设计：冷凝器的结构设计包括冷凝器的布局、进出口
的位置和尺寸、泵和阀门的选择等。
结构设计需要满足冷凝器的工作要求，保证冷凝器的正常运行。
除了上述的设计计算，冷凝器的安装和维护也是关键的环节。
冷凝器通常需要定期清洗和检查，以保证其正常的工作。
此外，冷凝器的设计和使用也需要考虑环保因素，减少对环境的污染。
冷凝器的流路设计浅析
研究探讨Re s ea rc h/Dis cu s s io n33美的空调集团有限公司黄勇超侯泽飞冷凝器的流路设计浅析1引言提高空调换热器的换热效果是制冷系统高能效设计通常采用的方法。
在空调器的设计制造过程中，为改善换热器的内部换热效果，常常采用高效内螺纹管、提高冷媒流速等方法；为改善换热器的外部换热效果，常常采用冲制的翅片、提高风速等方法。
本文探讨如何布置流路，利用冷凝器管路的逆流换热来提高换热温差从而提高冷凝器的换热效果。
文献[1]指出，在一般性的换热器流路设计中，在换热器两侧，冷热流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。
顺流时，入口处两冷热流体的温差最大，并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为最小；逆流时，沿传热表面两冷热流体的温差分布较均匀。
在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小；当两种流体其中一相或两相相变时，逆流与顺流的平均温差一致。
在本文中，笔者认为在空调换热器的流路设计中，一般换热器流路设计的理论同样对空调换热器有指导作用，尤其是冷凝器流路的逆流设计，是提高空调能效的重要方法。
文献[2]基于传热单元法，建立了冷凝器的稳态分布参数模型，运用该模型详细分析了六种不同流程布置的二排管冷凝器的换热和流动特性，推荐了“N 型”流路及改进的“Z 字型”流路。
文献[2]还指出，冷凝器流路布置中，重力的影响不可忽略。
因此，在回路中液体（或两相流体）应尽可能地从高处进入低处流出，以减少流动阻力。
文献[2]的这个设计思路，也是冷凝器流路的逆流布置必须考虑到的问题，但文中冷凝器流路的逆流设计思想不够明确。
在本文中，笔者在对冷凝器流路的逆流进行分析的同时，推荐几种逆流设计方案，供大家参考。
2冷凝器换热分析目前，空调冷凝器采用内螺纹铜管紧套翅片的结构，从换热方式[1]来看，翅片的表面与风进行热量强制对流交换，铜管作为热源传递热量给翅片。
因此，一张翅片表面有若干热源点，翅片表面就是一个有源温度场。
平行流冷凝器百叶窗迎面风速的数值模拟
1引言汽车空调冷凝器作为一种风冷式冷凝器，其制冷效果很大程度上会受到外界环境变化的影响。
当夏季外界温度较高时，冷凝器为达到散热要求需要更大的换热面积，但是受限于汽车尺寸，只有通过改进结构形式来保证在迎风面积受限的情况下尽可能提高传热效率[1]。
多元平行流冷凝器的热阻主要在空气侧，减小空气侧热阻是提升换热效率的有效方法。
本文通过数值模拟，分析了平行流冷凝器百叶窗翅片的空气流动和换热性能，对于平行流冷凝器的设计和改进提供重要的参考依据[2]。
2物理模型平行流冷凝器芯体左右两侧有两根集流管，以多孔扁管相通，扁管之间由百叶窗翅片组成芯体。
工作时，制冷剂从集流管a流入扁管中，经过多孔扁管流入集流管b中，再从集流管b流进集流管a的下一流程，直至流出。
扁管之间连接有百叶窗翅片，翅片可以极大地增加传热面积，并且加快空气流速，使得热量最大程度地被空气带走[3]。
根据冷凝器的几何特征，其流道均匀且每层间距一样，结构具有周期性和对称性特征，为节约资源和提高效率，对最小的百叶窗单元进行空气换热研究十分必要。
为了保证入口空气流速均匀、出口无回流、充分发展，对进出口空气侧的计算域做了加长处理。
百叶窗翅片结构参数取值如表1所示。
表1换热器结构参数名称尺寸名称尺寸百叶窗间距P L百叶窗长度L l百叶窗角度αL扁管宽度W T1.4mm7mm27°13mm翅片宽度W F翅片高度P T翅片厚度δF翅片间距P F16mm7mm0.12mm1.5mm平行流冷凝器百叶窗迎面风速的数值模拟Numerical Simulation of the Face Velocity of Louver Fin ofa Multi-Unit Parallel-Flow Type Condenser丁铭，侍园园，黄永丽，朱行（浙江科技学院机械与能源工程学院，杭州310023）DING Ming,SHI Yuan-yuan,HUANG Yong-li,ZHU Xing(School of Mechanical and Energy Engineering,Zhejiang University of Science and Technology,Hangzhou310023,China)【摘要】论文主要对迎面风速对平行流冷凝器空气侧百叶窗的空气流动和传热效果的影响进行了数值模拟，得到换热量和换热系数沿翅片变化的规律；对不同风速下温度、压力流场进行了对比；分析了不同风速下单位面积换热量与风阻的关系。
平行流冷凝器的设计计算
10.16638/ki.1671-7988.2017.10.008平行流冷凝器的设计计算韩光杰1，梁永林2，陶莹1，史正玉1（1.安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601；2.河南速达电动汽车科技有限公司，河南三门峡472000）摘要：文章以某开发车型为基础，设计以R134a为制冷剂的空气冷却式冷凝器。
文中详细介绍了冷凝器的设计步骤，根据传热方程，计算出冷凝器的能力和迎风面积，从而进一步推算出冷凝器的实际面积和风阻，选择合适的冷凝器。
关键词：平行流；空气流量；传热系数；传热面积中图分类号：U461.9 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)10-20-03Design and Calculation of Parallel Flow CondenserHan Guangjie1, Liang Yonglin2, Tao Ying2, Shi Zhengyu2（1. The Center of Technology of Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601；2. Henan Suda electricTechnology Co. Ltd., Henan Sanmenxia 472000）Abstract: In this paper, cased on a development model, the design of R134a ail cooling condenser. The design procedure of the condenser is introduced in detail, and the heat transfer capacity and the windward area ara calculated according to the heat transfer equation.In order to calculate the condenser area and the actual drag,select the appropriate condenser. Keywords: Parallel Flow; Air flow; Heat transfer coefficient; Heat transfer areaCLC NO.: U461.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-20-03前言冷凝器的作用是使由压缩机排出的高温高压制冷剂与冷凝器外部的空气进行热交换，将高温高压气态制冷剂转变为高温高压的液态制冷剂，并把热量散发到车外环境中。
冷凝器设计
冷凝器设计1. 引言冷凝器是一种常见的热交换设备，广泛应用于各种工业领域和家用电器中。
其主要作用是将流体中的热量传递给周围环境，使流体冷却至所需温度。
本文将对冷凝器的设计进行详细介绍。
2. 冷凝器的基本原理冷凝器的基本原理是利用流体在冷却过程中释放出的热量，通过热交换的方式传递给周围环境。
冷凝器一般包括以下基本组成部分：•冷凝管/管束：用于流体与周围环境进行热交换的部分。
一般采用金属材料制成，以增加热传导效率。
•冷却介质：常见的冷却介质包括空气、水或其他流体。
冷却介质与流体进行热交换，吸收流体中的热量。
•冷凝器外壳：用于固定和支撑冷凝管/管束，并保护内部部件免受外部环境的损害。
3. 冷凝器设计的考虑因素在进行冷凝器设计时，需要考虑以下因素：3.1 热量传递效率冷凝器的热量传递效率直接影响到冷却过程的速度和效果。
为了提高热量传递效率，可以采取以下措施：•增加冷凝管/管束的长度和表面积，增大热交换面积。
•优化冷却介质的流动方式，增加流体与冷却介质的接触面积。
•选择热传导性能较好的材料，提高热传导效率。
3.2 流体特性不同的流体具有不同的物理特性，包括流体的流动性、热导率、热容量等。
在冷凝器设计时，需要考虑流体的特性，以确定合适的流体流动速度和冷却介质的温度。
3.3 冷却介质选择冷却介质的选择取决于具体的应用需求。
常见的冷却介质有空气、水和其他流体。
根据不同的应用环境和要求，选择合适的冷却介质进行冷却。
3.4 设计材料选择冷凝器的设计材料需要具备良好的耐腐蚀性和热传导性能。
常见的冷凝器材料包括铜、铝和不锈钢等。
根据实际应用情况选择合适的设计材料。
4. 冷凝器设计流程冷凝器的设计流程一般包括以下步骤：4.1 确定冷凝器的应用需求根据实际应用需求，确定冷凝器的工作温度范围、流量要求等参数。
了解冷凝器所处的环境条件，以便选择合适的材料和冷却介质。
4.2 确定冷凝器的结构形式根据应用需求和空间限制，确定冷凝器的结构形式，包括冷凝管/管束的布置方式、冷凝器的外形尺寸等。
冷凝器设计说明书
摘要根据设计条件，依据GB151和GB150及相关规范，对卧式壳程冷凝器进行了工艺计算，结构计算和强度计算。
工艺计算部分主要是根据给定的设计条件估算换热面积，从而进行冷凝器的选型，校核传热系数，计算出实际的换热面积，最后进行压力降和壁温的计算。
结构和强度的设计主要是根据已经选定的冷凝器型式进行设备内各零部件（如接管、折流板、定距管、管箱等）的设计，包括：材料的选择、具体尺寸确定、确定具体位置、管板的计算、法兰的计算、开孔补强计算等。
最后设计结果再通过装配图零件图等表现出来。
关于卧式壳程冷凝器设计的各个环节，设计说明书中都有详细的说明。
关键词：管壳式换热器卧式壳程冷凝器管板法兰AbstractAccording to the design condition, GB151 and GB150 and related norms, design a horizontal shell condenser, which included technology calculate of condenser, the structure and intensity of condenser.The technology calculation process. Mainly, the process of technology calculate is according to the given design conditions to estimate the heat exchanger area, and then, select a suitable condenser to check heat transfer coefficient ,just for the actual heat transfer area .Meanwhile the process above still include the pressure drop and wall temperature calculation . The design is about the structure and intensity of the design. This part is just on the selected type of condenser to design the condenser’s components and parts ,such as vesting ,baffled plates, the distance control tube, tube boxes. This part of design mainly include：the choice of materials，identify specific size, identify specific location, the thickness calculation of tube sheet, the thickness calculation of flange, the opening reinforcement calculation etc. In the end, the final design results through and parts drawing to display.The each aspects of the horizontal shell condenser has detailed instructions in the design manual.Key word: Shell-Tube heat exchanger; Horizontal shell condenser; Tube sheet; Flange.目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)冷凝器概述 (1)冷凝器类型 (1)卧式壳程冷凝器 (1)卧式管程冷凝器 (2)立式壳程冷凝器 (2)管内向下流动的立式管程冷凝器 (3)向上流动的立式管程冷凝器 (3)冷凝器发展前景 (4)第2章工艺计算 (5)设计条件 (5)确定物性数据 (5)冷凝器的类型与流动空间的确定 (5)未考虑冬季因素 (5)估算传热面积 (5)选工艺尺寸计算 (7)冷凝器核算 (10)冬季因素考虑 (17)综合考虑 (18)估算传热面积 (19)选工艺尺寸计算 (19)冷凝器核算 (20)换热器主要结构尺寸和计算结果 (25)第3章结构设计 (26)壳体、管箱壳体和封头的设计 (26)壁厚的确定 (26)管箱壳体壁厚的确定 (27)标准椭圆封头的设计 (27)管板与换热管设计 (28)管板 (28)换热管 (29)进出口设计 (30)接管的设计 (30)接管外伸长度 (30)排气、排液管 (30)接管最小位置 (31)折流板或支持板 (32)折流板尺寸 (32)折流板和折流板孔径 (32)折流板的布置 (33)防冲挡板 (34)拉杆与定距管 (34)拉杆的结构和尺寸 (34)拉杆的位置 (35)定距管尺寸 (35)鞍座选用及安装位置确定 (35)第4章强度计算 (36)壳体、管箱壳体和封头校核 (36)壳体体校核 (36)管箱壳体校核 (36)椭圆封头校核 (37)接管开孔补强 (37)蒸汽进出口开孔补强 (37)管箱冷却水接管补强的校核 (39)膨胀节 (40)膨胀节 (40)膨胀节计算 (41)管板校核 (42)结构尺寸参数 (42)各元件材料及其设计数据 (43)管子许用应力 (44)结构参数计算 (45)法兰力矩 (46)换热管与壳体圆筒的热膨胀应变形差 (46)管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数 (46)管子加强系数 (47)旋转刚度无量纲参数 (47)设计条件不同危险组合工况的应力计算 (48)四种危险工况的各种应力计算与校核： (50)设计值总汇 (52)第5章安装使用及维修 (53)安装 (53)维护和检修 (53)结论 (56)参考文献 (57)致谢 (58)第1章绪论冷凝器概述在蒸馏过程中，把蒸气转变成液态的装置称为冷凝器[1]。
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。
多孔扁管冷凝器设计
多孔扁管冷凝器设计作者：黎瑶来源：《科技资讯》 2011年第7期黎瑶(南航航空航天大学南京 210016)摘要:介绍了管片式、管带式、平流式冷凝器形式的结构特点。
对换热量为25kW的液冷式小水力直径多孔扁管冷凝器的结构尺寸进行设计计算。
设计出的尺寸结构较传统换热器要小,并满足设计的换热和压降要求。
关键词:平流式冷凝器多孔扁管小水力直径中图分类号:TB1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)03(a)-0062-01多孔扁管平流式冷凝器采用微通道(水力直径(＜1mm))内冷凝技术[1],换热效率要比管片式高。
传统的平流式冷凝器,空气作为冷却介质,由于空气热容小,所以常用在车用空调或家用空调等换热量小或对体积要求不严格的场合。
在换热量大并且对整体体积更为严格要求的场合,可将热容较大的液体(如水)作为冷却介质,对于这类的液冷式多孔扁管冷凝器的设计研究具有重要意义。
1 冷凝器介绍1.1 管片式冷凝器管片式冷凝器也叫翅片管式冷凝器,是汽车空调较早使用的换热器形式,也是传统空调系统中普遍采用的换热器形式。
一般由圆管和各种形式的翅片组成,采用套片法工艺,将翅片安装在圆管之上。
1.2 管带式冷凝器管带式冷凝器的特点是采用多孔扁管和波纹型翅片扩展表面,单位体积的换热面积大,属于紧凑式换热器。
管带式冷凝器制冷剂侧使用多孔扁管。
压缩机出口的高温高压气态制冷剂进入扁管分流,在各自的扁管通道内流动,其间经过空气侧空气的不断换热,逐渐由过热气态变成气液两相态再变成过冷液态。
空气侧使用百叶窗翅片,空气被强制以垂直于制冷剂管道的方向流过,与扁管内制冷剂进行热交换。
1.3 平流式冷凝器平流式冷凝器是由管带式冷凝器发展演变而成的一种紧凑式换热器,由多孔扁管和波纹型百叶窗翅片组成。
平流式冷凝器结构与管带式非常类似。
与管片式和管带式冷凝器相比,平流式的换热性能进一步提高,在制冷、空调、化工等工业领域被广泛采用。
此类换热器的特点是结构紧凑、换热系数高、质量轻、耐压能力强。
冷凝器制作方法
冷凝器制作方法
制作冷凝器需要准备以下材料：不锈钢管、管道弯头、双头接头、键盘总成（或其他铜管钎焊材料）、泡沫塑料、绝缘胶带等。
以下是制作步骤：
1. 将不锈钢管按照所需长度和形状剪切和弯曲，在管子两端安装管道弯头。
2. 使用双头接头将冷凝管和蒸馏器（或其他需要冷凝的设备）连接起来。
3. 将键盘总成加热至熔点，并将热融的铜流入接头内部，完成钎焊。
4. 在冷凝器的外部使用泡沫塑料和绝缘胶带进行绝缘处理。
在制作过程中，需要注意以下事项：
1. 制作时需要注意不锈钢管的弯曲度和管道弯头的安装角度。
2. 钎焊时需要注意加热温度和铜的熔点，以免焊接不牢固。
3. 在绝缘处理时需要使用防火材料，以免出现安全隐患。
4. 易冻结液体需要更加严格地处理，以确保冷凝器的效果。
此外，还需要根据具体需求绘制详细的图纸，包括冷凝器的整体结构、尺寸、材料、管路和电气控制等详细信息，以确保制作过程中的精确度和安全性。
完成图纸设计后，需要确定所需的材料清单，并进行购买。
材料应选用高品
质、适合冷凝器制作的金属材料，如铜、铝等，并根据具体设计要求采购相应的管路、夹具、电器元件等。
冷凝器设计指南
XXXXX股份有限公司冷凝器设计指南编制：审核：批准：目录目录 (2)1.1简要说明 (3)1.1.1综述 (3)1.1.2 基本组成 (3)1.2设计构想 (6)1.2.1 设计原则 (6)1.2.2设计步骤和参数 (6)1.2.3冷凝器总成的性能及其与系统其它组成部件的匹配 (12)1.2.4冷凝器布置工作程序： (13)1.2.5冷凝器EBOM数据 (14)1.2.6环境条件 (14)1.3、冷凝器的测试规范 (15)1.3.1 测试内容 (15)1.4 一般注意事项 (15)1.5 图纸模式 (16)1.5.1 图纸主要内容和形式 (16)1.5.2 图纸其它要求 (16)编制日期：编者：版次：页次：- 3 -1.1简要说明1.1.1综述汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。
其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气进行冷却，使其凝结为高压制冷剂液体。
对于轿车，冷凝器一般安装在发动机冷却系散热器之前，利用发动机冷却风扇吹来的新鲜空气和行驶中迎面吹来的空气流进行冷却。
对于一些大、中型客车和一些面包车，则把冷凝器安装在车厢两侧或车厢后侧和车厢的顶部。
当冷凝器远离发动机散热器时，在冷凝器旁都必须安装辅助冷却风扇进行强制风冷，加速冷却。
1.1.2 基本组成汽车空调系统冷凝器的结构形式主要有管片式、管带式、鳝片式和平行流式四种。
是由管子与散热片组合起来的。
⑴..管片式它是由铜质或铝质圆管套上散热片组成，如图1-1所示。
片与管组装后，经胀管处理，使散热片与散热管紧密接触，使之成为冷凝器总成。
这种冷凝器结构比较简单，加工方便，但散热效果较差。
一般用在大中型客车的制冷装置上。
图1-1 管片式冷凝器及管带式冷凝器⑵.管带式它是由多孔扁管与S形散热带焊接而成，如图1-2所示。
管带式冷凝器的散热效果比管片式冷凝器好一些(一般可高10%左右〉，但工艺复杂，焊接难度大，且材料要求高。
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根据流体流过百叶窗翅片管簇时的换热公式，有：
雷诺数:Ref=1088.7
主要结果
设计计算及说明
主要结果
j5=-0.6027+0.02593*( )0.52 =-0.62100548
j6=-0.4776+0.4077 =-0.222147774
j7=-0.58655 =-0.153995496
由设计条件及所查图表可对制冷循环进行热力计算。循环的各个热力状态计算如下：
主要结果
图1-1 R290压-焓循环图
表1-1图中各点对应的状态参数
状态点
参数
单位
数值
注释
0
p0
t0
h0
kPa
℃
kJ/kg
580.4
7
580.80
1
p1
t1
v1
h1
kPa
℃
m³/kg
kJ/kg
580.4
12
0.08114
590.088
P0= qm*w0=0.01757*51.641=0.907 kW
Pi= = =1.209 kW
4）状态点2的焓值：
H2=h1+ =590.088+ =658.943 kJ/kg
5）冷凝器热负荷Qk的计算：
Qk=qm*( h2-h3)= 0.01757*(658.943-333.94)=5.7103kW
课程设计书
设计题目：冷凝器设计
学生姓名：孙
学号：
专业班级：热动
完成日期：2015年10月18日
指导教师：
能源与动力工程学院
2015年10月
设计计算及说明
主要结果
一、设计题目
设计条件：冷凝温度tk=50℃，过冷度5℃，室外侧进风温度ta1=35℃，室内侧进风干球温度27℃，湿球温度为19.5℃，蒸发温度7℃，过热度5℃，压缩机指示效率ηi=0.75。
q0=h1-h3=590.088-333.94=256.148 kJ/kg
qv= = =3156.865 kJ/m³
w0=h2s-h1=641.729-590.088=51.641 kJ/kg
2）制冷剂质量流量qm的计算：
qm= = =0.01757 kg/s
3）压缩机理论功率P0及压缩机指示功率Pi的计算：
t1=t0+5=7+5=12
2s
p2
t2s
h2s
kPa
℃
kJ/kg
1711.4Leabharlann 58.909641.729
由表查得
3
p3
t3
h3
kPa
℃
kJ/kg
1711.4
50
333.94
4
p4
t4
h4
kPa
℃
kJ/kg
1711.4
45
319.273
t4=t3-5=50-5=45
设计计算及说明
主要结果
1）单位制冷量q0、单位容积制冷量qv及单位理论功w0的计算：
2）肋片效率及空气侧换热系数
根据肋片参数，冷凝器的空气最窄流通面积与迎风面积之比σ为：
σ= =0.630147436
取迎面风速wf=1.6 m/s，则最小流通面风速：
wmax= =2.539088329m/s
当量直径：
deq= =0.00422549 m
单元空气流道长径比：
=8.608012187
空气雷诺数：
主要结果
设计计算及说明
主要结果
图1-3程序代码截图
得内表面传热系数：
αi=2263.494109 W/(㎡·K)
4．计算所需传热面积
管外肋片面积ff为：
ff= =0.26237617㎡/m
db=d0+2*δf=0.00721㎡/m
肋间管外单位表面积fb为：
fb=π*db*(1- )=0.021736117㎡/m
管外总单位表面积ft为：
ft= fb+ ff=0.284112287㎡/m
管内单位表面积fi为：
fi=π*di=0.02060883㎡/m
（其中导热系数：λf=203W/(m·K)）
肋片效率：
ηf= =0.749179051
冷凝器外表面效率：
当量表面传热系数:
αj= 79.214 W/(㎡·K)
主要结果
设计计算及说明
主要结果
ηs= =0.768368202
当量表面传热系数：
αj=ηs*α0=79.21395303 W/(㎡·K)
3．管内R290冷凝时表面传热系数计算
系统制冷量：Q0=4500W
制冷剂类型：R290
换热器类型：冷凝器
二、设计目标
由于系统制冷量比较小，因此所设计系统的冷凝器形式选为：空气强制流动的空冷冷凝器。
三、冷凝负荷计算
根据设计题目条件，用REFUTILR制作的该工况下R290的压-焓循环图，如图1-1所示。由R290压-焓循环图可得各点对应的状态参数，各点状态参数如下表1-1所示。
首先假设管壁温度tw，则平均温度：tm= 根据R290管内冷凝换热有关计算公式：
αi=0.683
（其中: ,Bm的取值由插值法取得）
再由热平衡可得管壁温度平衡方程：
将以上公式用MATLAB编程计算（具体过程见图1-2及图1-3）得tw=47.01℃时，等式成立，证明合适。
图1-2运行结果截图
管壁温度tw=47.01℃
四、冷凝器设计计算
1．冷凝器的初步规划及有关参数选择
传热管选用Φ7mm×0.22mm的纯铜管。肋片选用百叶窗翅片（铝片），片厚δf=0.105×10-3m。管排方式采用叉排，正三角形排列，管间距s1=0.021m，
冷凝负荷：Qk=5.71kW
主要结果
设计计算及说明
主要结果
排间距s2=0.018187m，肋片节距sf=0.0026m，沿气流方向的管排数N=2，片宽L=0.036373m，百叶窗投影长度Lp=0.002m，百叶窗高度Lh=0.001m。
j=1.1373 =0.028068405
平直翅片管外表面传热系数为：
103.0937418W/(㎡·K)
对于叉排管有：
ρ，=1.27* * =3.094829807
肋片的当量高度：
h，= *(ρ,-1)*(1+0.35*lnρ,)=0.010537917m
肋片的特性参数：
m= =98.35319686m-1
肋化系数β为：
β= =13.78594912
2．空气侧传热系数计算
1）空气进出冷凝器温差及风量
假设出风温度：ta2=42℃
温差：Δta=ta2-ta1=7℃
平均温度：tam= =38.5℃
肋化系数:β=13.786
主要结果
设计计算及说明
主要结果
风量：qva= =0.715783642m³/s
(平均温度下空气物性参数为:密度:ρm=1.134 kg/㎡；比定压热容: cpa=1.005 kJ/(kg·K）；运动粘度：υm=16.816*10-6㎡/s；普朗特数：Prf=0.6993，热导率:λm=0.027465W/(m·K）。)