壳管式冷凝器的设计计算

已知条件冷凝负荷46000wR22(1)管型选择内径0.0104m低翅片管，查最大外径0.0151m加套片后外径0.0124m翅片厚0.0004m翅片间距0.0012m增强系数1.384肋顶面积0.015812683m^2/m肋侧面积0.097193023m^2/m肋间面积0.025970499m^2/m内表面面积0.032672564m^2/m总外表面面积0.138976205m^2/m平均直径处的面积0.035814156m^2/m(2)估算传热管总长假定热流密度6000W/m^2应布置的传热面积7.666666667m^2应布置的有效总管长55.16531888m（3）确定每流程管数，有效单管长，流程数冷却水进口温度30℃冷却水出口温度35℃冷却水平均温度32.5℃查水的物性表水的密度994.93kg/m^3比定压热容4179J/(kg*K)所需水量0.002212702m^3/s取冷却水流速2.5m/s每流程管数10.41900775每流程管数取整10组合计算流程数2468选取6流程方案总根数20406080有效单管长（m)2.7582659441.3791329720.9194219810.689566486壳体内径(m)0.120.170.2080.24查表，取标准值长径比22.985549538.1125468954.4202979872.873193692(4)传热管的布置排列及主体结构实际总根数64使传热管排列有序及左右对实际每流程平均管数10.66666667实际平均水速2.441954943m/s实际布置管外冷凝传热面积8.177777778m/s管板相临管孔中心距21.5mm传热管正三角形排列，管数最多的一排不在中心线上最小壳体内径219mm传热管与壳体距离不小于5mm实际壳体规格φ245x7mm无缝钢管规格（5)传热计算及所需传热面积确定水侧表面传热系数计算运动粘度7.685E-07m^2/s水的物性表物性集合系数2147普朗特数5.14热导率0.622W/(m*K)雷诺数33046.6251233020,湍流水侧表面传热系数10918.72229W/(m^2*K)氟利昂侧冷凝表面传热系数的计算管排修正系数0.705453214冷凝温度40℃R22物性集合系数1446.1热导率393氟利昂侧冷凝表面传热系数/θ0^-0.253067.504565对数平均温差7.213475204℃水侧污垢系数0.000086m^2*K/W热流密度/θ0/θ0^-0.253067.504565第一式q0热流密度/(θm-θ0)1316.951134第二式q0选取不同的θ0值试凑计算θ022.22.252.53第一式q05158.9071865541.1796225635.3657276153.548227第二式q06865.8920846602.5018576536.65436167.907983热流密度6160.728105W/m^2取θ0=2.53实际所需传热面积7.466649918m^2误差9.52%富裕量，满足负荷传热要求（6）冷却水侧阻力计算阻力系数0.023466845冷却水侧阻力70482.88342Pa(7)连接管管径计算冷却水在进出水接管中流速1m/s进出水接管管径0.053078241m进出水接管实际规格φ57x3mm无缝钢管规格进气接管管径与所配压缩机排气管管径相出液接管规格φ22x1.5mm标准钢管参数综述低翅片管总数64每根传热管有效长度920mm管板厚度30mm传热管实际下料长度986mm传热管与管板胀管加工时两端各伸出3mm壳体长度920mm等于传热管有效单管长壳体规格φ245x7mm无缝钢管规格端盖水腔深度50-60mm端盖铸造厚度10mm冷凝器外形总长度1100-1120mm冷却水流动流程数6一到四流程11根管，后两流程10根管