冷库用51KW水冷式冷凝器设计.docx

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目录

TOC\o1-3\h\z\u一、冷凝器的传热设计计算 2

1.1换热管管型的选择 2

1.2冷却水流量和平均传热温差的确定 2

1.3确定每流程管数Z，有效单管长l及流程数N 2

1.4传热水平管的布置排列及平均管排数 3

1.5传热系数的计算 3

1.5.1管内水侧表面换热系数 3

1.5.2管外R22冷凝表面换热系数 4

1.5.3管内、管外污垢热阻的确定 4

1.5.4传热系数 4

1.6传热面积与有效管长l确定 5

二、冷却水的流动阻力 6

三、冷凝器结构设计计算 6

3.1筒体 6

3.2管板 7

3.3法兰 7

3.3.1管板法兰 7

3.3.2连接管法兰 8

3.3.3端盖法兰 9

3.4端盖 9

3.5支撑板 10

3.6支座 10

3.6.1支座选型 10

3.6.2支座定位 10

3.7垫片的选取 11

3.7.1材料的选取 11

3.7.2垫片压紧力作用中心圆直径 11

3.7.3预紧状态下所需要的最小压紧力： 11

3.7.4垫片宽度校核 12

3.8螺栓 12

3.8.1螺栓的选择 12

3.8.2螺栓布置 12

3.8.3螺栓载荷 13

3.8.4螺栓面积 13

3.8.5螺栓的设计载荷 13

3.9连接管的确定 13

3.9.1冷却水进出口连接管 13

3.9.2制冷剂连接管 14

3.10分程隔板 15

参考文献 15

设计心得 16

TOC\o1-3\h\z\u

一、冷凝器的传热设计计算

1.1换热管管型的选择

根据《热交换器原理与设计》表2.3，选用规格为的管铜管，其内径

1.2冷却水流量和平均传热温差的确定

冷却水进出口平均温度℃，根据《传热学》附录9查得：水的物性参数密度，。由《热交换器原理与设计》P8公式（1.5）得：

冷却水流量

平均传热温差℃

1.3确定每流程管数Z，有效单管长l及流程数N

2.3.1根据《小型制冷装置设计指导》P67，初选冷却水流速度水

则每管程的管子数

取管子数Z=26根实际水流速度

2.3.2假定热流密度，则所需要的传热面积为：

管程数N与管子的有效长度l的乘积为N·l，即：

采用管子成正三角形排列的布置方案，由《热交换器原理与设计》表2.3可取管中心距S=16mm。对于不同的流程数N，就有不同的管长l和壳体内径Di

流程数N

有效单管长l

总根数N·Z

壳体内径Di

长径比l/Di

2

4.40

52

0.18

24.41

4

2.20

104

0.25

8.63

6

1.47

156

0.31

4.70

8

1.10

208

0.36

3.05

从Di及l/Di的值看来，选择4流程是比较合理的。因为l/Di在6-10之间。

1.4传热水平管的布置排列及平均管排数

根据上面管子安排和流程数N的情况可知：N=4，总管子数N·l=208，则传热管布置在35纵列内，每列管子数分别为：2、2、2、2、4、4、4、6、4、6、4、6、4、6、4、6、4、6、4、6、4、4、4、4、2、2、2、2。根据《制冷原理与设备》P222（9-37）得：

水平管在垂直方向的平均管排数

=4.65根

1.5传热系数的计算

1.5.1管内水侧表面换热系数

根据冷却水的进出口平均温度查《传热学》附录9得：水的物性参数，导热率运动粘度

雷诺数，亦即冷却水在管内的流动状态为湍流流动。根据《制冷原理与设备》P225公式(9-49)得:

管内水侧表面换热系数

1.5.2管外R22冷凝表面换热系数

根据℃查《制冷原理与设备》附表3和《传热学》附录9（P563）

得:℃时R22物性参数

密度,导热率，比潜热

动力粘度

根据《制冷原理与设备》P222，由表9-2和公式（9-36）得：

表面凝结换热系数；b=1465.9

其中

则

根据根据《制冷原理与设备》P221公式(9-37)得：管外凝结表面平均传热系数

1.5.3管内、管外污垢热阻的确定

冷却水进出口平均温度℃，冷凝温度℃，根据《制冷原理与设备》表9-1查得：管内污垢热阻

管外污垢热阻

1.5.4传热系数

传热过程分成两部分：第一部分是热量经过制冷剂的传热过程，其传热温差；第二部分是热量经过管外污垢层,壁面,管内污垢层以及冷却水的传热过程，其传热温差(其中是管外污