空调冷凝器热力计算

第一部分：设计计算

一、 设计计算流程图

输入传热参数 Qk、tk、ta1、ta2输入结构参数：do、S1、S2、Sf、δf、δ尺寸参数：排数NB、每排排管数NC 型式参数：平片、光管、亲水膜、叉排由翅片管参数计算ff、fb、ft、肋化比β重设ωf计算风量Va，假设迎面风速ωf，求出ωmax计算空气侧换热系数αa、翅片效率η重设tw假设壁温tw，计算冷媒侧传热系数α由热平衡求出tw'否ift翅片型式铜管型式Abs(tw-tw')/tw<0.01是计算传热系数K、传热温差△tm计算传热面积F、长A、宽B、高C、翅片重GF、铜管重Gt计算实际迎面风速ωf‘是否Abs(ωf-ωf‘)/ωf<0.01计算风侧阻力△P1、冷媒侧压降△P2保存结果翅片型式 二、 设计计算（以HLR45S为例）

1、已知参数

换热参数：

冷凝负荷：Qk=61000W 冷凝温度：tk=50℃ 环境风温度：ta1=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：S1＝25.4mm 铜管竖直方向间距：S2＝22mm 紫铜光管外径：d0＝9.52mm 铜管厚度：δt＝0.35mm 翅片厚度：δf＝0.115mm 翅片间距：Sf＝1.8mm 冷凝器尺寸参数

排数：NC＝3排 每排管数：NB＝52排

2、计算过程

1）冷凝器的几何参数计算

翅片管外径：dbd02f＝ 9.75 mm 铜管内径：did0t＝8.82 mm 当量直径：deq4(S1db)(Sff)4A＝3.04 mm U2(S1db)(Sff)单位长度翅片面积：ff2(S1S2db24)/Sf10－3＝0.537 m2/m

单位长度翅片间管外表面积：fbdb(Sff)/sf10－3＝0.0286 m2/m

单位长度翅片管总面积：ftfffb＝0.56666 m2/m 翅片管肋化系数：2）空气侧换热系数

迎面风速假定：wf＝2.6 m/s

最窄截面处风速：wmaxSfS1wf/(Sff)(S1db)＝4.5 m/s 冷凝器空气入口温度为：ta1＝35℃ 取出冷凝器时的温度为：ta2＝43℃

确定空气物性的温度为：tm(ta1ta2)/2＝39℃ 在tm＝39℃下，空气热物性：

vf=17.5×10－6m2/s，λf=0.0264W/mK，ρf=1.0955kg/m3，CPa＝1.103kJ/(kg*℃) 空气侧的雷诺数：Refwmaxdeq/vf =783.7

由《制冷原理与设备》中公式（7－36），空气侧换热系数

nCReff'=50.3 W/m2K Odeqdeqmftft＝20.46 fidi 其中：

A0.5180.02315(deq)0.000425(deq)23106(deq)3＝0.1852

0.24Ref CA1.361000＝0.217  n0.450.0066＝0.5931

deq

m0.280.08Ref1000＝-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)

'×1.1×1.2＝66.41 W/m2K oo对于叉排翅片管簇：

s1＝25.4/9.75=2.6051 df'1.27l10.3=2.7681 l2式中：l1,l2为正六边形对比距离，l1l2

翅片当量高度：h'0.5df('1)(10.35ln')＝0.01169 m

m翅片效率：f2oa=75.4 m-1

tgh(mh') ＝0.802 mh'表面效率：s13） 冷媒侧换热系数

ffft(1f)＝0.812

冷媒在水平光管内冷凝换热系数公式为：

1iCrs0.25Bmd(tt)ikw1/4

对R22在管内冷凝C=0.683，Bm，rstmtktw 20.25如下表：

rs0.25 21.26 21.039 20.792 20.513 20.193 19.811 Bm 86.68 83.3 79.65 75.81 71.65 66.84 0 10 20 30 40 50

取管内壁温度为：tw=46.5℃， 冷凝温度：tk=50℃

冷媒定性温度：tm(twtk)/2tm=48.25℃ 插值得：rs0.25＝19.877，Bm＝67.68 因而：

1iCrs0.25Bmd(tt)ikw1/4＝2998×(tk－tw) －0.25

如忽略铜管壁热阻和接触热阻，由管内外热平衡关系：

idi(tktw)soft(twta)

2998×(50-tw) －0.25×3.14di（50-tw）=0.812×66.4×0.56666×（tw-35） 解方程可得：tw=46.3℃，与假设的46.5℃接近，可不必重算。

i＝2161 W/m2K

（如果是内螺纹管，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：

k1ff1(ri)tctroificfmso1

其中：ri为管内污垢热阻，ro为管外污垢热阻，rc为接触热阻 取ri=0，ro=0.0001，rc=0 计算得：ko＝32.65 W/m2K 平均传热温差为：

mta2ta1＝10.5 ℃

tkta1lntkta2故需要的传热面积为：

F所需要翅片管总长

ltQk＝1178 m2 kmF＝314 m ft5）确定冷凝器得结构尺寸

冷凝器长：Alt＝2.013 m NBNc高：BNBS1＝1.321m 宽：CNCS2＝0.066m 风量为：VaQk=6.893 m3/s

aCpa(ta2ta1)迎风面积为：FyAB＝2.659 m2 实际迎面风速为：vfVa=2.59 m/s Fy与原假设的风速相符，不再另做计算 6）阻力计算 空气侧阻力：

1.7＝22.7Pa P9.81A(L/d)(w)1eqmax其中A——考虑翅片表面粗糙度的系数，对非亲水膜取A＝0.0113，对亲水膜取

A＝0.007

铝片数量：NFA/Sf＝2013/1.8=1118 片

铝片重量：GF(ff/2fb)flt2.7103＝28.96 kg 铜管重量：Gtlt(d0di)/48.89103＝28.146 kg

223、计算输出

输出参数：

冷凝器长、宽、高、翅片重量、铜管重量、肋化系数、翅片效率、翅片表面效率、单位长度翅片面积；

风量、迎面风速、最大风速、空气侧阻力；

空气侧换热系数、冷媒换热系数、传热系数、对数温差、传热面积、铜管长

第二部分：校核计算

一、校核计算流程图

输入传热参数 Va、tk、ta1输入结构参数：do、S1、S2、Sf、δf、δt尺寸参数：长度A、排数NB、每排排管数NC 型式参数：平片、光管、亲水膜、叉排由翅片管参数计算ff、fb、ft、肋化比β、翅片重GF、铜管重Gt计算迎风面积Fy、风速ωf，求出ωmax重设ta2重设tw假定出风温度ta2，计算空气侧换热系数αa、翅片效率ηf翅片型式假设壁温tw，计算冷媒侧传热系数α由热平衡求出tw'是i铜管型式否Abs(tw-tw')/tw<0.01计算传热系数K、传热温差△tm计算实际的出风温度ta2'、冷凝负荷Qk否Abs(ta2-ta2')/ta2<0.01是计算风侧阻力△P1、冷媒侧压降△P2保存结果 翅片型式二、计算过程

1、已知参数

换热参数：

冷凝温度：tk=50℃ 环境风温度：ta1=35℃ 冷凝器结构参数： 与设计时同。 冷凝器尺寸参数

冷凝器长：A＝2000mm 排数：NC＝3排 每排管数：NB＝52

2、校核计算过程

参考设计计算过程。（略）

3、计算输出

输出参数：

冷凝负荷、出风温度、翅片重量、铜管重量、肋化系数、翅片效率、翅片表面效率、单位长度翅片面积；

风量、迎面风速、最大风速、空气侧阻力；

空气侧换热系数、冷媒换热系数、传热系数、对数温差、传热面积、铜管长