218 盘管式冷凝器设计示例-参数计算

218 盘管式冷凝器设计示例-参数计算

背景

●语音讲解-参数计算

计算流程

初选盘管材料、结构、规格，并联根数等。

计算工质在管内冷凝换热系数。

***试选盘管外壁温度。

计算水在盘管外对流换热系数。

计算盘管外、盘管壁、盘管内热阻。

计算盘管内外壁温度。

核对计算出的盘管外壁温度与前面试选的外壁温度是否相同，如相同，则继续下一步；如不同，则返回前面标***行再重新选择盘管外壁温度。

计算总体传热系数。

计算所需盘管总长度。

确定盘管螺旋直径和螺旋间距。

确定壳体直径、高度、其他辅件等。

确定保温组件结构、材料及计算保温层厚度。

确定冷凝器工艺要求。

编写计算说明书和绘制图纸。

（设计与优化软件）

计算示例

盘管式冷凝器内热泵工质为R134a，工质放热量取900W，工质流量约5g/s，工质冷凝温度为60℃；壳体为水，水侧常压，水温50℃。

具体计算过程

盘管材料初选紫铜光管，外直径3mm，内直径2mm，初定两路并联。

R134a在管内的冷凝换热系数约为15700W/(m².K)-参见“冷热平台”第216篇。

试取盘管外壁温度为59℃。水与盘管外表面的自然换热系数约为1100W/( m².K) -参见“冷热平台”第212篇（此处是根据212篇计算结果并考虑盘管间相互影响估取的，实际设计中需进行精细计算）。

盘管内外传热热阻为（设盘管长度为1m）：

水侧热阻为：r_t1=1/(3.14*0.003*1100)=0.0965℃/W

盘管壁热阻为：

r_t2=(ln(0.003/0.002))/(6.28*382)=0.00017℃/W

工质侧热阻为：

r_t3=1/(3.14*0.002*15700)=0.0101℃/W

单位管长传热量为：

q=(60-50)/(0.0965+0.00017+0.0101)=10/0.10677=94W

盘管外壁计算温度为：

50+94*0.0965=59.1℃

与前面试选值基本相同，可进行下一步。

所需盘管总长度为：

900/94=9.6m～10m

单路长度为：

10/2=5m

通过定位夹使丙路并联的3mm紫铜管之间保持3mm以上的间距，并盘成螺旋外直径30～40mm的盘管换热器，约需50圈，每个螺旋间距约3mm，盘管换热器总高度约300mm。

壳体直径可取50mm左右，材料可取高分子材料；壳体高度可取400mm左右。

保温材料可取橡塑棉，按热导率0.03W/(m.K)考虑，保温层厚度取30mm、环境温度取20℃时，壳体散热量约为：

0.6*(50-20)/((1/(6.28*0.03))*(ln(110/50)))=18/(5.31*0.79)=4.3W

●研讨

调研盘管式冷凝器的典型产品结构、材料、技术参数等资料。

确定盘管采用几路并联的原则是什么？

如壳体采用高分子材料，盘管采用紫铜，紫铜管穿出壳体处的强度和密封如何考虑？