空调冷凝器热力计算

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 A

d δδ-+---=

=＝3.04 mm 单位长度翅片面积：32

2110/)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：i

t i t d f

f 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

m

eq eq n

f f O d d C ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=

γλαRe '=50.3 W/m 2K 其中：

362)(

103)(

000425.0)(

02315.0518.0eq

eq

eq

d d d A γ

γ

γ

-⨯-+-=＝0.1852

⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡

⨯-

=1000Re 24.036.1f A C ＝0.217 eq

d n γ

0066

.045.0+=＝0.5931

1000

Re 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：

f

d s 1

=

ρ＝25.4/9.75=2.6051 3.027.12

1

'-=l l ρ

ρ=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 m

δ

λαa o

m 2=

=75.4 m -1

翅片效率：'

)

'(mh mh tgh f =

η ＝0.802 表面效率：)1(1f t

f s f f ηη--=＝0.812

3） 冷媒侧换热系数

冷媒在水平光管冷凝换热系数公式为：

4

/125.0)(1

⎥

⎦

⎤⎢⎣⎡-=w k i m s i t t d B Cr α

对R22在管冷凝C=0.683，25

.0s

m r B ，如下表：

取管壁温度为：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，由管外热平衡关系：

)()(a w t o s w k i i t t f t t d -=-αηπα

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。

i α＝2161 W/m 2K

（如果是螺纹管，换热系数则需乘以系数1.2） 4）传热系数和传热面积

传热系数为：

o s o m c t c i t i i r f f f f r k αηλδα1)1

(1

++++=

其中：r i 为管污垢热阻，r o 为管外污垢热阻，r c 为接触热阻 取r i =0，r o =0.0001，r c =0 计算得：k o ＝32.65 W/m 2K 平均传热温差为：

2

1

1

2ln a k a k a a m t t t t t t ---=

θ＝10.5 ℃

故需要的传热面积为：

m

k

k Q F θ=

＝1178 m 2 所需要翅片管总长

t

t f F

l =

＝314 m