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风冷换热器设计及计算

2018-08-08  来源:互联网转载  发布者:小A

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某空气调节工程需要将33.3kg/s的空气,由干球温度t1=23℃、相对湿度ψ1=60%,冷却到干球温度t2=12℃、相对湿度ψ2=90%,冷凝器出口为40℃的饱和液体,制冷剂采用R22,试设计一台直接蒸发式空气冷却器。

【解】

  1. 确定制冷负荷

从湿空气h-d图可查出空气初状态点1的比焓h1=49.8kJ/kg,空气终状态点2的比焓h2=32.0kJ/kg,因此,制冷负荷为

φ=M0(h1-h2)=33.3(49.8-32.0)=593kW

  1. 确定肋片管束形式

采用连续整体套片,基管外径d0=10mm,壁厚δp=0.35mm的铜管;铝肋片厚δf=0.12mm,导热系数λ=204W/(mK);肋片节距e=2.5mm,管束为正三角形排列(图6-22),管中心距s1=25mm,s2=s1sin600,结构参数计算如下:

例题图.png

每米肋片管的肋片表面积Af

每米肋管长的肋片间基管外表面积Ap

每米肋管长总外表面积A

每米肋管长内总表面积Ai

肋化系数

肋通系数

净断面比(*窄流通断面积与迎风面积之比)

  1. 所需冷却效率

在湿空气h-d图,将空气初状态点与终状态点连成直线,其与相对湿度100%的交点,就是所需肋管外表面的平均状态点s,ts=9.0℃,hs=27.0kJ/kg。因此,所需冷却效率为

  1. 计算空气侧的换热系数
  2. 设迎风风速va=2.5m/s,则*小流动断面的速度为
  1. 设沿气流方向肋管的排数为N=6
  2. 计算肋片外表面的换热系数

肋片空气通道的当量直径

气流方向的肋片长度

计算雷诺数

计算系数与指数

因此

  1. 校核肋管排数

所以排,与假设一致。

  1. 初步确定迎风面积和总传热面积
  2. 迎风面积

  1. 总传热面积

  1. 计算传热系数
  2. 求肋管外表面当量换热系数

析湿系数

肋片形状参数

当量肋高

肋片效率

当量换热系数

  1. 计算制冷剂侧换热系数

肋管内表面热流密度

空气出口温度t2=12℃,取蒸发温度t0比t2低8℃,且不考虑制冷剂在蒸发器中的压力降,则蒸发器进出口制冷剂状态参数见表6-16

制冷剂状态参数                      表6-16

状态点

温度(℃) 比焓(kJ/kg) 干度 比容(m3/kg)
冷凝器出口 40 249.7 0  
蒸发器入口 4 249.7 0.223 0.00988
蒸发器出口 4 406.8 1 0.04163

则制冷剂循环量

根据肋管内表面热流密度,取制冷剂质量流速vm=160kg/(m2s),则并列肋管的路数为

取n=36,管内实际制冷剂质量流速  vm=154kg/(m2s)

求管内制冷剂换热系数

  1. 取空气侧污垢热阻Rf=0.0003
  2. 计算传热系数

  1. 校核蒸发温度

所需传热温差

即,所需蒸发温度为4.1℃,与假设的4℃基本一致。

  1. 空气冷却器的主要结构参数

蒸发器高度

蒸发器长度

蒸发器厚度

  1. 管内制冷剂压力降

沸腾准则数

雷诺准则数

摩擦阻力系数

平均干度为0.61,;平均比容为0.0258m3/kg;弯头5个;

局部阻力系数ζ1=1.0;摩擦阻力系数ζ2=0.094×R/di=0.126;

制冷剂的压力降为

相当温度降低了0.5℃。

  1. 计算空气侧的阻力

干工况下空气侧流动阻力

对于错排布置的蒸发器,阻力增加20%,即

湿工况按表6-17查修正系数。

湿工况时空气流动阻力修正系数                  表6-17

迎面风速(m/s) 1.5 2.0 2.5 3.0
水平气流 1.65 1.53 1.50 1.48
垂直向上气流 1.28 1.30 1.32 1.34

查得修正系数为1.50,这样,该蒸发器空气侧流动阻力为

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