除濕機(jī)外機(jī)冷凝器設(shè)計計算
除濕機(jī)室外冷凝器換熱器設(shè)計計算
一.冷凝器的種類
冷凝器的任務(wù)是將壓縮機(jī)排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑予以冷卻使之液化。也即使過熱蒸氣流經(jīng)冷凝器的放熱面，將其熱量傳遞給周圍介質(zhì)—水與空氣等，而其自身則被冷卻為飽和氣體，并進(jìn)一步被冷卻為高壓液體，以便制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)使用。
根據(jù)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(fā)式和淋水式）以及靠制冷劑蒸發(fā)或其它工藝介質(zhì)進(jìn)行冷卻的冷凝器。
商用空調(diào)的冷凝器主要是水冷式和空冷式，除冷水機(jī)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(tài)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(tài)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(fù)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(jīng)過冷凝盤管時的流動阻力所造成。
根據(jù)空氣流動發(fā)生的原因不同，空冷式冷凝器有對流式和強(qiáng)迫對流式之分，我們需要計算的即是強(qiáng)迫對流式。氣態(tài)制冷劑進(jìn)入肋管內(nèi)，冷凝液流出。借助于軸流風(fēng)機(jī)或離心風(fēng)機(jī)使空氣以2-3m/s的迎面速度橫掠肋管束，吸收管內(nèi)制冷劑放出的熱量。
已知參數(shù)
室外冷凝器（空冷）制冷量Φ0=W，蒸發(fā)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(jìn)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(fù)荷
由公式Φk=φΦ0,φ由t0與tk查《實用制冷與空調(diào)工程手冊》（機(jī)械工業(yè)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×=14.64kw。
2．算冷卻空氣量
vA=Φk/Cp(t2-t1)=/(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(shù)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(shù)
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
=329.8X10-3M2
AI=ΠdI*1=3.14X(9.52-0.36X2)X10-3=27.63X10-3M2
肋管總外表面積A01=Ap+Af=32.25X10-3+329.8X10-3
=362X10-3M2
肋化系數(shù)τ=A01/AI=362X10-3/27.63X10-3=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(jù)經(jīng)驗值，先設(shè)定ψ=200——300W/m2
取ψ=300W/m2
則估算總傳熱面積A1=Φk/ψ=/300=48.8m2
5．查《實用制冷與空調(diào)工程手冊》（機(jī)械工業(yè)出版社）P171，取換熱器傳熱系數(shù)K=35W/m2K
6．傳熱溫差ΔT*=8/[ln(48-35)/(48-43)]=8.373
7．傳熱面積約A*=Φk/KΔT*=/(35X8.373)=49.96m2
真實的熱流密度ψ*=Φk/A*=/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(jié)構(gòu)
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
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