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1

t "

=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 s

kg

h 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 m

i

52.3692

.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 kg

t c Q w p k 99.361115

179.46.20936003600G 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∘2

m 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：