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课程设计说明书设计题目:换热器课程设计能源与动力工程学院热能与动力专业学生姓名:张XX学号:U指导教师:李何完成时间:2012.1华中科技大学目录一.设计题目………………………………………………3二.冷凝器热负荷的计算…………………………………3三.冷凝器的结构规划及有关参数………………………4四.空气进出冷凝器的温差及风量………………………5五.肋片效率及空气侧传热系数…………………………5六.管内R134a冷凝时的表面传热系数算………………7七.计算所需传热面积……………………………………8八.空气侧阻力计算及选择风机…………………………9九.参考文献………………………………………………10一.设计题目风冷式空调器的换热器设计。室外侧进风温度35度,冷凝温度47度,过冷度5度,室内侧进风干球温度27度,湿球温度19.5度,蒸发温度7度,过热度5度,压缩机指示效率0.75。换热器类型:冷凝器。制冷剂:R134a。系统制冷量:Q0=2800W。二:冷凝负荷计算根据题目提供的数据查R134a的压焓图,如下图所示,查R134a压焓图得t6=7C0h6=403kj/kgt1=12C0h1=406kj/kgh2s=433kj/kgt4=42C0h4=h5=261kj/kg21210.75sihhhh得h2=442kj/kgQ0=2800W又制冷剂质量流量skghhQqm/0193.02614068.2510冷凝器的热负荷kwhhqQmk49.3)261442(*0193.0)(42三.冷凝器的结构规划及有关参数○1肋片及传热管尺寸设置传热管选用Ф10mm*0.5mm的紫铜管,则d0=0.01m,di=0.09m,肋片选用平直翅片(铝片),片厚δf=0.15mm,肋片间距Sf=2mm.取气流方向的排数为n=2,管排方式采用正三角形排列,管间距s1=25mm,排间距s2=21.5mm,片,宽L=ns2=2×21.5=43mm○2单位表面积及肋片系数计算套平后翅片间传热管部分的外径mddfb0103.010*15.0*201.0230故管外肋片单位表面积为msdssffbf4579.0002.0)4/0103.0*022.0*025.0(2)4/(2221肋间管外单位表面积为msdfffbb0299.0)002.0/0015.01(*0103.0*)1(管外单位表面积为mfffbft4878.00299.04579.0kwQk49.3n=2管内单位表面积为mdfii0283.0009.0*故肋化系数为0.487817.240.0283tiff四.空气进出冷凝器的温差及风量已知进口温度ta1=35℃,取空气进出口温差为△ta=ta2-ta1=6℃,ta2=41℃,则定性温度tam=38℃,据此查空气的热物性表,得:密度m=1.135kg/m3定压比热容apc=1.005kJ/(㎏•K),运动粘度m=16.768×10-6m2/s,热导率:m=2.74×10-2W/(m•K),则空气流量smtcQqapmkvaa/51.06*005.1*135.149.33五.肋片效率及空气侧传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为11()()(20.15)(2510.3)0.543925*2ffbfssdss取迎风面速度wf=2.5m/s,则最小流通面的风速=17.24Δta=6℃qva=0.51m3/swf=2.5m/ssmwwf/596.4max当量直径112()()2(2510.3)*(20.15)3.2862510.320.15bffeqbffmmsdsdsds空气的雷诺数为90110*768.1610*286.3*596.463maxmeqefvdwR单元空气流道长径比30.043313.183.286*10eqLd根据附录D-1中流体流过整张平套片管簇的换热公式有6230.5180.023150.000425()3*()0.28010eqeqeqLLLAddd320.0)100024.036.1(efRAc537.0)(0066.045.0eqdLn208.0100008.028.0efRm平直翅片的管外表面传热系数为)/(28.66)(1.120kmwdLcRdmeqnefeqm对叉排'1'1.2710.30.0252.4270.01032.579bsd13.18eqLd)/(28.6620kmw肋片当量高度为'''(1)(10.35ln)0.0108282bdh肋片特性参数98.6510*15.0*20328.66*2230ffm其中)/(203kmwf肋片效率863.0)tanh(mhmhf故冷凝器的外表面效率为871.04878.00299.0863.0*4579.0tbffsfff当量表面传热系数)/(73.5728.66*871.020kmwsj六.管内R134a冷凝时的表面传热系数计算○1假设管壁的温度tw=45.0℃则平均温度为462wkmttt℃根据R22管内冷凝的换热有关计算公式根据tm=46℃,查表得1419.7sr,Bm=81.90(Bm=134(9.81/)m,3957/,76.6/(),89.75kgmmwmkuuPas)871.0s)/(73.572kmwj代入,有1144140.683*19.7*81.90*0.009()3577.8()ikwkwtttt由热平衡可得管壁温度平衡方程:()()iikwjtwamdttftt即)38(*4878.0*73.57)(*009.0**)(8.357741wwkwkttttt整理得)38(16.28)47(16.10143wwtt由试凑法得tw*=44.7℃时,等式成立。故管内冷凝传热系数)/(3.2905)7.4447(*8.3577)47(8.357724141kmwtwi七.计算所需传热面积○1考虑到传热管为铜管,取传热管导热热阻、接触热阻和污垢热阻之和以管外面积为基准的传热系数为tw*=44.7℃)/(3.29052kmwi)/(64.3573.5710048.03.290524.1711120kmwkjiof对数平均温差为211241358.664735lnln4741mkkttttttt℃○2所需管外面积及结构参数管外面积207.966.8*64.352800mtkQAmofkof故所需肋片管的总长度mfALtof59.184878.007.9○3确定空冷冷凝器的结构外形尺寸冷凝器每列管数20根,总管数40根,单管有效长度0.46m,总有效管长为40*0.46=18.4m,裕度为0.1﹪.冷凝器高度为H=20*0.025=0.5m,实际迎风面的面积A=0.46*0.5=0.23m2实际迎风面的风速smAqwva/22.223.051.0故实际风速与初取值接近,设计合理207.9mAofH=0.5mA=0.23m2八.空气侧阻力计算及选择风机空气流动阻力PawdLgAPmeq07.29)596.4*135.1(*18.13*0113.0*81.9*2.1))((2.17.17.1max取△P=30Pa该冷凝器需要风机的额定风量Va=0.51m3/s.风机全压P=Pst+Pdg=30+22mfw=30+Pa797.32222.2*135.12取P=33Pa.参考文献【1】吴业正.小型制冷装置设计指导.机械工业出版社,2001【2】郑贤德.制冷原理与装置.机械工业出版社,2008丁国良.制冷空调新工质.上海交通大学出版,2003P=33Pa
本文标题:冷凝器课程设计
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