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冷凝器课程设计

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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=7 h6=403kj/kg
t1=12 h1=406 kj/kg h2s=433 kj/kg
t4=42 h4=h5=261 kj/kg
得h2=442 kj/kg
又制冷剂质量流量
冷凝器的热负荷
三．冷凝器的结构规划及有关参数
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
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

故管外肋片单位表面积为

肋间管外单位表面积为

管外单位表面积为

Q0=2800W

n=2

管内单位表面积为

故肋化系数为

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=1.135 kg/m3
定压比热容=1.005kJ/(㎏•K) ，
运动粘度=16.768×10-6 m2/s，
热导率： =2.74×10-2 W/(m•K)，
则空气流量
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

取迎风面速度wf=2.5m/s，则最小流通面的风速

当量直径

空气的雷诺数为

单元空气流道长径比

根据附录D-1中流体流过整张平套片管簇的换热公式有

平直翅片的管外表面传热系数为

对叉排

肋片当量高度为

肋片特性参数

其中

肋片效率

故冷凝器的外表面效率为

当量表面传热系数

六.管内R134a冷凝时的表面传热系数计算
假设管壁的温度tw=45.0℃则平均温度为
℃
根据R22管内冷凝的换热有关计算公式

根据tm=46℃, 查表得
,Bm=81.90(Bm=,
)
代入，有

由热平衡可得管壁温度平衡方程：

即

整理得

由试凑法得tw*=44.7℃时，等式成立。

故管内冷凝传热系数

七.计算所需传热面积
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

对数平均温差为
℃
所需管外面积及结构参数
管外面积

故所需肋片管的总长度

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

故实际风速与初取值接近，设计合理

八.空气侧阻力计算及选择风机
空气流动阻力

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+=30+

取P=33 Pa.

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，2003

=17.24

Δta=6℃

qva=0.51m3/s

wf=2.5m/s

tw*=44.7℃

H=0.5m

A=0.23m2

P=33Pa

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