除濕機外機冷凝器設計計算

除濕機室外冷凝器換熱器設計計算

一.冷凝器的種類

冷凝器的任務是將壓縮機排出的高溫高壓氣態制冷劑予以冷卻使之液化。也即使過熱蒸氣流經冷凝器的放熱面,將其熱量傳遞給周圍介質—水與空氣等,而其自身則被冷卻為飽和氣體,并進一步被冷卻為高壓液體,以便制冷劑在系統中循環使用。

根據冷卻劑的不同種類,冷凝器可歸納為四類,即:水冷、空冷、水-空氣冷卻(即蒸發式和淋水式)以及靠制冷劑蒸發或其它工藝介質進行冷卻的冷凝器。

商用空調的冷凝器主要是水冷式和空冷式,除冷水機組以外,主要是空冷冷凝器。

二. ?空冷冷凝器簡介

空冷式冷凝器完全不需要冷凝水,而是利用空氣使氣態制冷劑冷凝。制冷劑在空冷式冷凝器中的傳熱過程和水冷式冷凝器相似,有降低過熱、冷凝和再冷三個主要階段。下圖給出氟利昂22氣體制冷劑通過冷凝排管時的狀態變化與冷卻用空氣的溫度變化。從圖中可以看出約90%傳熱負荷用來使制冷劑冷凝,冷凝段中制冷劑的溫度基本不變,圖中示出的溫降則是由于制冷劑經過冷凝盤管時的流動阻力所造成。

根據空氣流動發生的原因不同,空冷式冷凝器有對流式和強迫對流式之分,我們需要計算的即是強迫對流式。氣態制冷劑進入肋管內,冷凝液流出。借助于軸流風機或離心風機使空氣以2-3m/s的迎面速度橫掠肋管束,吸收管內制冷劑放出的熱量。

已知參數

室外冷凝器(空冷)制冷量Φ0=12000W,蒸發溫度t0=7.2℃,管徑d0=9.52mm,管厚為0.36mm,肋片厚度δf=0.11mm,肋間距e=1.8mm,管間距s1=25mm,冷卻空氣進出口溫度t1=35℃,t2=43℃,肋片直徑df=21.65mm,h=6.065mm,空氣定壓比熱cp=1.005kJ/kg.k。

解答:

1.定冷凝器的熱負荷

由公式Φk=φΦ0, φ由t0與tk查《實用制冷與空調工程手冊》(機械工業出版社)中圖確定,查圖得φ=1.22。一般的tk-t2=3~5℃,取tk-t2=5℃,則tk=43+5=48℃.則Φk=1.22×12000=14.64kw 。

2. 算冷卻空氣量

vA= Φk/Cp(t2-t1)=14640/(1.005×8×1000)=1.82kg/s=5459m3/h.

3. 計算各部分面積Af、Ap 與Ai,肋化系數τ,以一米長肋片管為例。

Ap=Πd0(1-δ0/e)+( Πdfδt/e)其中δ0=δt=δf即肋片厚度 ?代入上式參數

Ap=3.14X9.52X10-3X(1-0.11/1.8)+3.14X21.56X(0.11/1.8)X10-3=32.25X10-3M2

Af=2Π(d0+df)/2[h2+δf2]1/2/e

=2X3.14X(9.52+21.56)/2X[6.0652+0.112]1/2X(1/1.8)X10-3

=329.8X10-3 M2

AI=ΠdI*1=3.14X(9.52-0.36X2)X10-3=27.63 X10-3 M2

肋管總外表面積A01=Ap+Af=32.25 X10-3 +329.8 X10-3

=362 X10-3 M2

肋化系數τ=A01/AI=362 X10-3/27.63 X10-3=13.1

凈面比 ?ε=(S1-d0)(e-δf)/S1e

S1——管子橫向中心距

=(25-9.52)(1.8-0.11)/(25X1.8)

=0.581

4.初步計算冷凝器的總傳熱面積

根據經驗值,先設定ψ=200——300W/m2

取ψ=300 W/m2

則估算總傳熱面積A1=Φk/ψ=14640/300=48.8 m2

5.查《實用制冷與空調工程手冊》(機械工業出版社)P171 ,取換熱器傳熱系數K=35 W/m2K

6.傳熱溫差ΔT*=8/[ln(48-35)/(48-43)]=8.373

7.傳熱面積約A*=Φk/KΔT*=14640/(35X8.373)=49.96 m2

真實的熱流密度ψ*=Φk/ A*=14640/49.96=293.06

驗證|(ψ*-ψ)/ ψ*|=|(293.06-300)/293.06|

=2.4%<5%

驗證通過。

8.最后決定冷凝器結構

實際所需傳熱面積A*=49.96 m2

所需肋管的總長L= A*/A01=49.96/(362X10-3) =138.01m

除濕機外機冷凝器設計計算

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