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标准化设计手册

154

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第四章 换热器
第一节 翅片换热器
主题内容
技术要求
审核摘要
符合度
1 设计工况

1.1 蒸发器名义工况:
进风参数 干球温度t1℃: 27
湿球温度ts1℃: 19.5
蒸发温度t0℃: 7
出风过热度△t℃: 5
迎面风速m/s: 2.5
1.2 冷凝器名义工况:
进风参数 干球温度t1℃: 35
湿球温度ts1℃: 27
冷凝温度t0℃: 50
出风过冷度△t℃: 5
迎面风速m/s: 2.0
设计压力( Mpa) : 2.5
最高冷凝温度( ℃) : 65

2 换热器参数取值
2.1 传热系数在名义工况下的取值
蒸发器在名义工况下( w/m2k) : 40.84
冷凝器在名义工况下( w/m2k) : 35.37

2.2 换热器阻力损失取值
换热器阻力损失取值( MPa) : 0.03~0.05

3 风机的选择
3.1 轴流风机:
轴流风机的风量计算
G=3.6Qk/C×ρ( t2-t1)
轴流风机的压头计算
P=ΔP+ΔP3=ΔP1+ΔP2+ΔP3
3.2 离心风机
离心风机的风量计算
G0=3.6Q0/ρ( i1- i2)
离心风机的压头计算
P=ΔP+ΔP1+ΔP2+ΔP3

4 翅片换热器设计控制参数

4.1 翅片换热器迎面风速
冷凝器 1.0~2.0m/s 蒸发器 1.5~2.5m/s
4.2 翅片换热器最窄面风速
冷凝器 ≤6m/s 蒸发器 ≤8m/s
4.3 翅片换热器内压降损失
ΔP=0.03~0.05MPa
4.4 翅片换热器最佳质量流速
冷凝器150~220kg/m2.S蒸发器 120~200kg/m2.S
4.5 风机噪音的取值

5 气、 液管的选择
5.1 分液管的直径为φ6×1
集液管直径选择以体积流速为依据, 集液管流速控制在0.5~1.25m/s之间, 并参照储液罐进口直径。
5.2 集气管直径选择以体积流速为依据, 集气管流速控制在8~15m/s之间, 并参照四通换向阀出口直径。

6 材质要求
6.1 端板 镀锌钢板Q235A, 规格: δ=1.5mm
执行国标GB/T17791-1999
6.2 铝箔 冷凝器 亲水型铝箔, 规格: δ=0.12mm
蒸发器 光箔 规格: δ=0.12mm
执行国标570-1989
6.3 内螺纹铜管 TP2/M 规格: φ9.52×0.36
执行行标YS/T440-
6.4 分液管 紫铜管TP2/M 规格: φ6×1
执行国标GB/T1527-1997
6.5 集液管 紫铜管TP2/Y
执行国标GB/T1527-1997异径接头 6.6 紫铜管TP2/M 规格: φ9.52( 外) ——φ6.35( 内)
执行国标GB/T1527-1997
6.7 U型弯头 紫铜管TP2/M 规格: φ9.52×0.5
执行国标GB/T1527-1997
6.8 分液头 黄铜 加工方式: 外协

7 模具要求
7.1 端板
端板冲孔尺寸: 25×21.65, 翻边高度: 2.0mm
端板机器胀管冲孔直径; 左端板φ10.10-0.05, 右端板φ10.20-0.05,
端板加工排数; 1~4排, 超过4排采用拼接形式, 用连接板固定,
端板固定孔模具φ5、 φ6、 5×8、 6×10
折弯宽度由连接板固定
7.2 铝箔
冲孔尺寸: 25×21.65, 翻边高度: 0.8~2.8mm
7.3 翅片换热器弯曲半径
现有模具R=80mm、 R=100mm、 R=110mm、 R=134mm

8 绘图要求

8.1 换热器弯头到端板的距离及下料铜管到端板的距离
8.2 集液管到端板的距离
8.3 端板到翅片的距离

9 定位尺寸要求
见正文

10 加工要求
见正文

11 检验要求
见正文

正文部分:
1 设计工况
1.1 蒸发器名义工况: ( 风管机)
进风参数
蒸发温度t0℃
出风过热度△t℃
迎面风速m/s
干球温度t1℃
湿球温度ts1℃
27
19.5
7
5
2.5
蒸发器名义工况: ( 恒温恒湿机)
进风参数
蒸发温度t0℃
出风过热度△t℃
迎面风速m/s
干球温度t1℃
湿球温度ts1℃
23
17
5
5
2.5
1.2 冷凝器名义工况:
进风参数
冷凝温度t0
出风过冷度△t
迎面风速m/s
干球温度t1
湿球温度ts1
35
27
50
5
2.0
1.3 蒸发器在名义工况下:
制冷剂
传热系数K( w/m2k)
R22
40.84
R407c
37.13
1.4 冷凝器在名义工况下:
制冷剂
传热系数K( w/m2k)
R22
35.37
R407c
32.16
1.5 设计条件:
蒸发器、 冷凝器的设计条件:
制冷剂
设计压力( Mpa)
最高冷凝温度( ℃)
R22
2.5
65
R407c
2.5
65
2换热器参数取值
2.1 传热系数在名义工况下的取值
冷凝器: 制冷剂R22在换热器的传热系数比较:
风速
( m/s)
传热系数( w/m2k)
翅片翻边高度
2.0mm
铜管直径φ9.52
翅片翻边高度
1.5mm
铜管直径φ9.52
翅片翻边高度2.0mm
铜管直径φ7
翅片翻边高度1.5mm
铜管直径φ7
2.5
37.75
41.00
45.87
49.05
2.2
36.4
39.45
47.5
47.33
2.0
35.37
38.3
44.6
46.0
1.8
34.26
37.04
43.32
44.6
1.6
33.03
35.64
41.84
43.04
1.4
31.64
34.08
40.2
41.3
1.2
30.36
32.32
38.28
39.27
1.0
28.23
30.29
36.09
37.0
蒸发器: 制冷剂R22在换热器的传热系数比较:
风速
( m/s)
传热系数( w/m2k)
翅片翻边高度
2.0mm
铜管直径φ9.52
翅片翻边高度
1.5mm
铜管直径φ9.52
翅片翻边高度2.0mm
铜管直径φ7
翅片翻边高度1.5mm
铜管直径φ7
2.5
40.84
44.71
47.78
51.2
2.2
39.46
43.52
46.17
49.43
2.0
38.42
42.63
44.96
48.10
1.8
37.27
41.62
43.63
46.63
1.6
35.99
40.50
42.13
45.00
1.4
34.53
39.21
40.45
43.17
1.2
32.87
37.73
38.51
41.08
1.0
30.92
35.98
36.25
38.15
冷凝器: 制冷剂R407C在换热器的传热系数比较:
风速
( m/s)
传热系数( w/m2k)
翅片翻边高度
2.0mm
铜管直径φ9.52
翅片翻边高度
1.5mm
铜管直径φ9.52
翅片翻边高度2.0mm
铜管直径φ7
翅片翻边高度1.5mm
铜管直径φ7
2.5
34.32
37.27
41.7
44.6
2.2
33.10
35.86
43.18
43.03
2.0
32.16
34.82
40.55
41.82
1.8
31.15
33.67
39.38
40.55
1.6
30.03
32.4
38.04
39.13
1.4
28.76
30.98
36.55
37.55
1.2
27.6
29.38
34.8
35.7
1.0
25.66
27.54
32.8
33.64
蒸发器: 制冷剂R407C在换热器的传热系数比较:

风速
( m/s)
传热系数( w/m2k)
翅片翻边高度
2.0mm
铜管直径φ9.52
翅片翻边高度
1.5mm
铜管直径φ9.52
翅片翻边高度2.0mm
铜管直径φ7
翅片翻边高度1.5mm
铜管直径φ7
2.5
37.13
40.65
43.44
46.55
2.2
35.87
39.56
41.97
44.94
2.0
34.93
38.75
40.87
43.73
1.8
33.88
37.84
39.66
42.4
1.6
32.72
36.82
38.3
40.9
1.4
31.39
35.65
36.77
39.25
1.2
29.88
34.3
35.00
37.35
1.0
28.10
32.71
32.95
34.68
2.2 换热器阻力埙失取值

冷凝器: 换热器最窄面风速比较: ( V=2.0m/s)
铜管直径( mm)
翅片翻边高度( mm)
最窄面风速( m/s)
φ9.52
δ=2.0mm
5.76
φ9.52
δ=1.5mm
4.45
φ7.0
δ=2.0mm
5.29
φ7.0
δ=1.5mm
4.1
蒸发器: 换热器最窄面风速比较: ( V=2.5m/s)
铜管直径( mm)
翅片翻边高度( mm)
最窄面风速( m/s)
φ9.52
δ=2.0mm
7.2
φ9.52
δ=1.5mm
5.56
φ7.0
δ=2.0mm
6.61
φ7.0
δ=1.5mm
5.12

换热器当量直径比较:
铜管直径( mm)
翅片翻边高度( mm)
当量直径( mm)
φ9.52
δ=2.0mm
3.35
φ9.52
δ=1.5mm
2.53
φ7.0
δ=2.0mm
3.32
φ7.0
δ=1.5mm
2.51

冷凝器: 雷诺数比较: ( tm=40℃)
铜管直径( mm)
翅片翻边高度( mm)
雷诺数
φ9.52
δ=2.0mm
1102
φ9.52
δ=1.5mm
643
φ7.0
δ=2.0mm
1004
φ7.0
δ=1.5mm
588

蒸发器: 雷诺数比较: ( tm=40℃)
铜管直径( mm)
翅片翻边高度( mm)
雷诺数
φ9.52
δ=2.0mm
1378
φ9.52
δ=1.5mm
804
φ7.0
δ=2.0mm
1254
φ7.0
δ=1.5mm
734

3 风机的选择
3.1 轴流风机
轴流风机的风量计算
G=3.6Qk/C×ρ( t2-t1)
G: 轴流风机的风量m3/h
Qk: 冷凝器的冷凝负荷, kw
C: 空气的比热容, C=1.01Kj/kg.℃
ρ: 空气密度, ρ=1.2kg/m3
t2: 出风温度, ℃
t1: 进风温度, ℃
轴流风机的压头计算
P=ΔP+ΔP3=ΔP1+ΔP2+ΔP3
ΔP1: 轴流风机的动压头, Pa ΔP1=1/2ρw2迎
ρ: 空气密度, ρ=1.2kg/m3
w迎: 翅片换热器的迎面风速, m/s
ΔP2=0.108( b/ Db) ×( ρ×wmax) 1.7
Db: 肋片的当量直径, m Db=2( s2-D) ×( S-δ) /( s2-D) +( S-δ)
wmax: 空气最窄面截面上的流速, m/s
ΔP3: 轴流风机的余压, Pa ΔP3=ΔP1=1/2ρw2
w: 冷凝器导流圈出口风速, m/s w=4G/πD02
G: 轴流风机的风量m3/h
D0: 风叶直径, m
ΔP经验值( V=2.0m/s) :
排数
1
2
3
4
5
6
顺排( P a)
14
30
45
58
72
86
叉排( Pa)
20
37
55
70
86
103
3.2 离心风机
离心风机的风量计算
G0=3.6Q0/ρ( i1- i2)
G0: 离心风机的风量, m3/h
Q0: 蒸发器的换热量, kw
ρ: 空气密度, ρ=1.2kg/m3
i1: 回风温度对应的焓值, kJ/kg.干( t1=27℃, t1c=19℃)
i2: 进风温度对应的焓值, kJ/kg.干( t2=15℃, t2c=13.5℃)
离心风机的压头计算
P=ΔP+ΔP1+ΔP2+ΔP3
ΔP: 翅片换热器风阻( Pa) 见轴流风机
ΔP1: 过滤网压头损失( Pa) 一般取40Pa
ΔP2: 格栅压头损失( Pa) 一般取10Pa
ΔP3: 余压损失( Pa) 一般根据客户需要。
ΔP3正常取值
名义制冷( 热) 量Q/W
最小机外余压/Pa
Q≤7100
20
7100＜Q≤14000
30
14000＜Q≤28000
80
28000＜Q≤43000
120
43000＜Q≤80000
150
80000＜Q≤100000
180
100000＜Q≤150000
220
150000＜Q
250
4 翅片换热器设计控制参数

4.1 翅片换热器迎面风速
冷凝器 1.0~2.0m/s 蒸发器 1.5~2.5m/s
4.2 翅片换热器最窄面风速
冷凝器 ≤6m/s 蒸发器 ≤8m/s
4.3 翅片换热器内压降损失
ΔP=0.03~0.05MPa
4..4 翅片换热器最佳质量流速
冷凝器 150~220kg/m2.S 蒸发器 120~200kg/m2.S
4.5 风机噪音的取值
名义制冷( 热) 量Q/W
离心风机噪音dB(A)
轴流风机噪音dB(A)
Q≤4500
48
58
4500＜Q≤7100
53
59
7100＜Q≤14000
60
63
14000＜Q≤28000
66
68
28000＜Q≤43000
68
69
43000＜Q≤80000
71
74
80000＜Q≤150000
73
76
150000＜Q≤ 00
76
79
00＜Q
82
82
5 气、 液管的选择
5.1 分液管的直径为φ6×1、 φ5×1, 其长度取值参考值
冷凝器

分路数( 个)
建议分液管长度( mm)
3
550
6
650
10
750
10以上
800
蒸发器
分路数( 个)
分液管长度( mm)
3
500
6
600
10
700
10以上
750
5.2集液管直径选择以体积流速为依据, 集液管流速控制在0.5~1.25m/s之间, 变径应在水平管上, 并参照储液罐进口直径。
1、 集气管直径选择以体积流速为依据, 集气管流速控制在8~15m/s之间, 变径应在水平管上并参照四通换向阀出口直径。
6 材质要求
6.1 端板 镀锌钢板Q235A, 规格: δ=1.5mm
执行国标GB/T17791-1999
6.2 铝箔 冷凝器 亲水型铝箔, 光箔( 单冷) 规格: δ=0.12mm
蒸发器 光箔( 开窗片) 规格: δ=0.12mm
执行国标GB/T570-1989
6.3 内螺纹铜管 TP2/M 规格: φ9.52×0.36
执行行标YS/T440-
6.4 分液管 紫铜管TP2/M 规格: φ6×1、 φ5×1
执行国标GB/T1527-1997

6.5 集液管 紫铜管TP2/Y
执行国标GB/T1527-1997
6.6 异径接头 紫铜管TP2/Y 规格: φ9.52( 外) ——φ6.35( 内)
执行国标GB/T1527-1997
6.7 U型弯头 紫铜管TP2/M 规格: φ9.52×0.5
执行国标GB/T1527-1997
6.8 分液头 黄铜 加工方式: 外协
7 模具要求
7.1 端板
端板冲孔尺寸: 25×21.65, 翻边高度: 2.0mm
端板机器胀管冲孔直径; 左端板φ10.10-0.05, 右端板φ10.20-0.05,
端板加工排数; 1~4排, 超过4排采用拼接形式, 用连接板固定,
折弯宽度由连接板固定
7.2 铝箔
冲孔尺寸: 25×21.65, 翻边高度: 0.8~2.8mm
铝箔冲孔后宽度限制
排数( 个)
宽度( mm)
1
21.65
2
21.65×2
3
21.65×3
4
21.65×4
7.3 翅片换热器弯曲半径
现有模具R=80mm、 R=100mm、 R=110mm、 R=134mm

8 绘图要求
翅片换热器在绘制图样时, 几种尺寸重点控制。
8.1 换热器弯头到端板的距离及下料铜管到端板的距离:

8.2 集液管到端板的距离

8.3 底面固定端板的连接尺寸

排 数
m
n
2
70
50
3
90
70
4
120
100
8.4 端板的正面尺寸

8.5 侧面固定端板的连接尺寸

固定换热器端板自供钉规格: ST4.2×9.5、 ST4.8×9.5
9 定位尺寸要求
部件名称
尺寸位置
分液头、 集液管、
x、 y、 z三个方向
端板装配孔、 换热器外形尺寸、 端板外形尺寸、 集液管分液管
x、 y两个方向
弯头到端板的距离、 分液头集管长度、 端板的翻边高度、 翅片的翻边高度、 换热器分液管长度、 换热器弯曲半径
X或y一个方向

10 加工要求
10.1 换热器胀管时, 翅片冲孔为＂L＂形延伸翻边, 翻边处不应破裂。
10.2 换热器端板应平整, 不应翅裂, 歪斜。
10.3 翅片和换热器接触应紧固, 机械胀管后内壁应无划痕。
10.4 气、 液集管与翅片管焊接后应通畅无堵。
10.5 换热器下料尺寸应符合下列规定
换热管长度( m)
1
2
＞2
机械胀管
m+75
m+n+2πR+75
m+85
m+n+2πR+85
m+85
m+n+2πR+85
水平整体胀
m+60
m+n+2πR+60
m+70
m+n+2πR+70
m+75
m+n+2πR+70

10.6 翅片换热器的迎风面对角线长不大于1m时, 两条对角线差值允差±4mm, 对角线长大于1m时, 两条对角线差值允差±6mm。
10.7 翅片换热器内部应保持清洁, 与制冷剂接触表面的杂质含量, 应不超过200mg/m2。
10.8 翅片换热器内部干燥, 与制冷剂接触表面的水分含量应不超过400mg/m2。
11 检验要求
11.1 翅片换热器焊接完成后, 进行气密性试验, 充入3.0±0.1Mpa干燥氮气水检15min不漏。
11.2 翅片换热器加工完成后, 充入2.8±0.1Mpa干燥氮气保压不小于24小时压力不变( 温度每变化1℃, 压力变化0.01MPa) 。
11.3 翅片换热器保压完成后, 集液管、 分液管等入口封闭, 保持0.1~0.2Mpa干燥氮气。
11.4 翅片换热器翅片边缘应平直, 不应有裂纹, 倒伏现象, 换热管无凹陷、 弯曲、 扭曲等变形现象。

第二节 壳管式换热器
主题内容
技术要求
审核摘要
符合度
1一般规定

2． 1.2.设计条件

水冷机组:
冷凝器: 壳程: 设计压力1.9, 设计温度50OC,气压试验压力2.2( 无气密性试验)
管程: 设计压力1.0, 液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
蒸发器: 壳程: 设计压力1.0,液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
管程: 设计压力1.4, 设计温度38OC,气压试验压力1.6( 无气密性试验)
地源热泵:
冷凝器: 壳程: 设计压力2.4, 设计温度60OC, 气压试验压力2.8( 无气密性试验)
管程: 设计压力1.0, 液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
蒸发器: 壳程: 设计压力1.0,液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
管程: 设计压力1.4, 设计温度38OC,气压试验压力1.6( 无气密性试验)
风冷热泵机组:
蒸发器: 壳程: 设计压力1.0,液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
管程: 设计压力2.4, 设计温度60OC, 气压试验压力2.8( 无气密性试验)
风冷单冷机组:
蒸发器: 壳程: 设计压力1.0,液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
管程: 设计压力1.4, 设计温度38OC, 气压试验压力1.6( 无气密性试验)
压力单位均为Mpa

1.3．热流密度设定范围
水冷机冷凝器: 22～25w/m2.K
水冷机蒸发器: 10.5～12.5 w/m2.K
地源热泵冷凝器: 20～22w/m2.K
地源热泵蒸发器: 11～12w/m2.K
风冷( 单冷) 热泵蒸发器: 10～11.5 w/m2.K

1.5．流程数的设定

冷凝器: 一律按照2流程分程, 冷却水下进上出
蒸发器: 2、 4流程, 下进液上出气

1.6．清洁度要求
压力试验结束后喷涂之前: 1、 将剩余水放净; 2、 氟侧充0.105MPa干燥氮气保正压3、 水口以透明胶带封堵以防止进入灰尘和杂质。

2主要零部件的设计和选用
2.12.1 紧固件的选用

氟侧紧固:
螺栓: GB/T5783- ,GB/T5782-
8.8级
双头螺柱: GB901-88 8.8级
螺母: GB/T6170- 8级
水侧以及非受压元件紧固:
螺栓: GB/T5781- ,GB/T5780- 4.8级
螺母: GB/T41- 4级

2.2.换热管和管束
1．

冷凝管: φ15.88(16)X1.2, φ15.88(16)X1.3, φ19.05(16)X1.3 材质: T2或TP2
蒸发管: φ15.88(16)X1.0, φ12.7(12)X0.9材质: T2或TP2

2． 2.3.管板

材料: Q235-B或16MnR(优先使用前者)
布管方式: 正三角形排列
管孔中心距: 管子管端与管板为胀接或焊接时, 管孔中心距一般不小于管子外径的1.25倍

2.4．筒体
材料:
当筒体外径<=426时, 无缝钢管20( GB8163-99)
当筒体外径>426时, 冷凝器采用16MnR钢板卷制, 蒸发器采用Q235-B钢板卷制

2.5．接管和接管法兰
接管:
材料: 无缝钢管20( GB8163-99) , 厚度>=4mm
规格: 水接管依据流量和流速计算选取, 计算依据为连续性方程: 3.14*di2/4*v=G
di: 接管内径, V: 流速, G: 流量;
氟侧吸排气接管依据压缩机吸排气口规格确定, 氟液接管依据循环量以及流速( <=1.5m/s) 根据连续性方程计算选取。

2.7．折流板
2.7.1 材料: 聚丙烯板5/PP
2.7.2 弦高为筒体内径20%-40%
2.7.3 等间距布置, 两端折流板缺口向下

2.8．拉杆、 定距管
2.8.1 拉杆材料: 圆钢10、 12/20
拉杆数量依据筒体内径而定
2.8.2 定距管材料: 蒸发器: PVC硬脂塑料管φ16x1.5; 冷凝器: 铜管T2Y/φ16X1.0

10． 2.10.管箱
材料: 钢板30/Q235-B或16MnR
外壁厚不小于筒体壁厚和12mm之较大值, 每一系统内部的分程隔筋厚度为6mm。双系统管箱系统间分隔筋厚度不小于12mm。

2.11．密封垫

水侧密封垫: 3mm~4.5mm氯丁橡胶板或耐油石棉橡胶板XB300
氟侧密封垫: 材质为耐油石棉橡胶板XB300, 厚度: 2～3mm

2.12．端盖
端盖材料以及成形厚度: 冷凝器水室端盖: 30/16MnR或Q235-B
蒸发器端盖: 34/16MnR(筒体外径>=351)
30/16MnR(245<筒体外径<351)
26/16MnR(筒体外径<245)

2.13．水室法兰
水室法兰和水室端盖为相同材料, 水室端盖即水室法兰的套料。
水室法兰成形厚度: 28mm。

2.14．假管
材质: PVC硬脂塑料管或铜管T2Y

正文部分
1 一般规定
1.1．适用范围:
1) 水冷机组冷凝器、 蒸发器
2)地源热泵冷凝器、 蒸发器
3)风冷热泵( 单冷) 蒸发器
1.2．设计条件( 在标准工况下) :
水冷机组:
冷凝器: 壳程: 设计压力1.9, 设计温度50OC,气压试验压力2.2( 无气密性试验)
管程: 设计压力1.0, 液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
蒸发器: 壳程: 设计压力1.0,液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
管程: 设计压力1.4, 设计温度38OC,气压试验压力1.6( 无气密性试验)
地源热泵:
冷凝器: 壳程: 设计压力2.4, 设计温度60OC, 气压试验压力2.8( 无气密性试验)
管程: 设计压力1.0, 液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
蒸发器: 壳程: 设计压力1.0,液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
管程: 设计压力1.4, 设计温度38OC,气压试验压力1.6( 无气密性试验)
风冷热泵机组:
蒸发器: 壳程: 设计压力1.0,液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
管程: 设计压力2.4, 设计温度60OC, 气压试验压力2.8( 无气密性试验)
风冷单冷机组:
蒸发器: 壳程: 设计压力1.0,液压试验压力1.25, 气密性试验压力1.0
管程: 设计压力1.4, 设计温度38OC, 气压试验压力1.6( 无气密性试验)
压力单位均为Mpa。
注: 在我公司管壳式换热器制作工艺成熟后, 能够不进行气密性试验。
1.3．热流密度的设定范围:
水冷机冷凝器: 22～25w/m2.K
水冷机蒸发器: 10.5～12.5 w/m2.K
地源热泵冷凝器: 20～22w/m2.K
地源热泵蒸发器: 11～12w/m2.K
风冷( 单冷) 热泵蒸发器: 10～11.5 w/m2.K
1.4．长度和筒体外径:
换热器的长度和筒体直径应同时满足下列条件:
a) 长径比( 筒体长度与筒体外径的比值) 范围: 4～25, 一般在6～10之间
b) 长度满足机组组装的需要
c) 尽可能减少全系列换热管长度规格数量
d) 筒体直径应能够满足布管的需要。
1.5．流程数的设定
在蒸发器管箱和冷凝器水室内安装分成隔板是为了将热交换器的管程分为若干流程。流程的组织应注意每一程的管数大致相等( 干式蒸发器可不受此项限制。原因: 在蒸发器管程内, 制冷剂存在相变, 比容不断增加, 为了保持恒定的流速, 客观上要求管程流动空间不断加大。因此, 其管数应逐程递增。可是, 受排管空间限制, 在满足一定质量流速的前提下, 部分蒸发器能够按照等管数设计。对于我公司使用的换热器, 冷凝器一律按照2流程分程, 冷却水下进上出。当蒸发器以2流程分程( 每程管数相等) 时, 如果能够满足质量流速不小于120kg/m2.s( 暂定) , 则该分程方法允许应用, 否则必须分四流程。每程管数逐级递增。制冷剂一律下进上出。
1.6．清洁度要求
蒸发器和冷凝器压力试验结束后喷涂之前:
1、 剩余水放净
2、 氟侧充0.105MPa干燥氮气保正压
3、 口以透明胶带封堵以防止进入灰尘和杂质。
2 主要零部件的设计和选用:
2.1．紧固件的选用:
a)级别:
分类
螺栓
双头螺柱
螺母
氟侧紧固
GB/T5783- ,GB/T5782-
8.8级
GB901-88 8.8级
GB/T6170-
8级
水侧紧固
GB/T5781- ,GB/T5780-
4.8级

GB/T41-
4级
非受压元件紧固
GB/T5781- ,GB/T5780-
4.8级

GB/T41-
4级
解释说明:
I)氟侧紧固螺栓包括机组各个氟口的连接螺栓, 由于考虑制冷剂泄漏所造成的严重后果以及氟侧压力一般均比较高( 设计压力最低1.4Mpa) 。因此此处所选螺栓、 双头螺柱以及螺母级别较高。
水侧紧固螺栓包括冷冻水口、 冷却水口连接法兰紧固螺栓, 由于该处压力一般较低( 标准设计压力1.0Mpa) , 且水系统泄漏所造成的后果相对较轻且容易维修。为了降低成本, 此处所选螺栓螺母级别较低。
非受压紧固螺栓包括容器支架间不承受流体压力的连接螺栓, 或承受相互平衡流体压力的连接螺栓( 如: 拉杆与折流板、 定距管的紧固) 。
II)螺栓、 螺柱的硬度宜比螺母稍高(依据JB/T4750- 《制冷装置用压力容器》4.5.3)
III)由于螺杆压缩机和涡旋压缩机电机转速很高( 2950r/min) 且旋转部件( 阴阳转子或动涡盘) 不像活塞压缩机内的活塞那样做往复运动, 因此机组震动很小, 因此对平垫圈、 弹簧垫圈的使用不做要求。
IV)双头螺柱用于双系统( 四系统) 系统间在管箱处的制冷剂隔离密封, 等同于氟侧紧固螺栓。因此级别较高。
V)在采购便利的前提下, 螺栓的选用优先选用全螺纹型式, 标准号GB/T5783- 和GB/T5781- 。原因在于长度足够的情况下, 不受管箱、 管板、 端盖和水室法兰厚度加工误差的影响。

b)规格

分类
螺栓/螺母
双头螺柱
氟侧紧固
氟侧法兰一律为M16
管板管箱连接: φ245、 φ219筒体时: M12; φ273以上( 含φ273) 筒体时: M16
同管板管箱连接螺栓规格一致
水侧紧固
依据水口法兰而定(法兰标准: JB/T81-94,PN=1.6Mpa)
非受压紧固
受拉杆直径或各个连接件底角尺寸而定

c)数量
分类
螺栓/螺母
双头螺柱
氟侧紧固
氟侧法兰一律为四个( 每个法兰口)
管板管箱连接: 每70-85mm( 弧长) 一个
最大间隔100mm一个
水侧紧固
水管口: 依据水口法兰而定(法兰标准: JB/T81-94,PN=1.6Mpa)
水室管板连接: 每70-85mm( 弧长) 一个
( 注: 当要求能够承受水压20bar时, 水室法兰螺栓总数量增加80％且规格不变, 水管口法兰则依据JB/T81-94,PN=2.5Mpa选取
非受压紧固
受拉杆数量或各个连接件底角孔数量而定

2.2．换热管和管束
2.2.1换热管( 一般为光亮退火或轻拉状态, 材质为T2或TP2)
当换热管外径d0≤200mm, 且外径与内径之比d0/di≤1.7时, 换热管壁厚可按式( E.13) 、 式( E.14) 计算。
a) 壁温≤120℃时:
……………………………………( E.13)
b) 壁温>120℃时:
…………………………………( E.14)
式中:
──换热管计算壁厚, mm;
──设计压力, MPa;
──设计温度下换热管材料许用应力, MPa。

对于换热管外径d0>200mm的情况, 在此不作讨论( 在我公司无应用可能)
铜和铜合金管材的许用应力见下表:
牌号
标准
状态
常温力学性能 Mpa
设计温度(oC)下的许用应力, MPa
σb
σ0.5
20
50
75
100
125
150
175
200
250
T2、 T3
GB/T1527
退火
207
62
41
38
34
33
33
32
28
22
--
轻拉
248
207
62
62
62
62
62
60
59
57
--

高效管应按照JB/T ××××—××××《空调与制冷用高效换热管》的参数和技术要求的规定。
换热管的规格和尺寸以及允许偏差应按照表E.6的规定。
表E.6 铜或铜合金换热管和管孔的允许偏差 mm
换热管
外径d0
6
10
12
14
16
19
25
32
允许偏差
0
-0.10
0
-0.16
0
-0.24
0
-0.30
管板
管孔直径d
6.18
10.18
12.20
14.20
16.20
19.25
25.25
32.27
允许偏差
+0.05
-0.10
+0.08
-0.15
按式( E.13) 、 式( E.14) 计算出的壁厚为最小壁厚。实际上, 当前高效管常见规格为以下几种:
冷凝管: φ15.88(16)X1.2, φ15.88(16)X1.3, φ19.05(16)X1.3
蒸发管: φ15.88(16)X1.0, φ12.7(12)X0.9
解释说明:
换热管的选取很重要, 因为胀管器、 槽刀、 隔板切管器、 拔管器等相关设备、 工具型号的确定均与此有关。
选取小口径的换热管能够使得布管比较紧密, 进而能够使筒体、 管板、 管箱、 水室等零部件尺寸较小, 这一点能够促成成本较大幅度的降低。可是有一个缺点: 管板孔数量相应增加, 除了加工量( 工时) 增多外, 还会导致潜在的泄漏点增多。因此, 从总体上来讲, 换热管口径变小后利大于弊。但前提条件必须是管板孔加工工艺成熟, 质量有保证。
从传热角度来看, 小壁厚的换热管显然优于大壁厚的换热管。但同样有两个前提条件: 1、 工艺上能够保证胀管质量( 小壁厚换热管不利于胀接) ; 2、 确保强度要求。

2.2.2管束
2.2.2.1 管束外层换热管外表面与壳体内表面间的距离, 不应小于换热管外径的1/4且不小于8mm。
2.2.2.2 换热管外表面与邻近挡板表面之间的距离, 最小为6mm。
2.2.2.3 换热管与管板胀接时, 管端伸出长度