空冷冷凝器计算说明书

课设题目：空冷冷凝器

一、设计条件：

某空调制冷机组采用空气冷却式冷凝器，要求制冷剂冷凝液过冷度5℃，压缩机在蒸发温

度5℃，冷凝温度45℃时的排气温度为80℃,压缩机实际排气量为160kg/h；冷凝器空气进口温度为35℃。 二、其他参数

1、制冷剂采用R134A

2、 采用肋片管式空冷冷凝器

3、 传热管采用紫铜套铝片，参数自定，正三角形排列（错排） 三、完成内容

1. 确定冷凝器热负荷，并进行冷凝器设计计算 2. 提交计算程序以及计算说明书 3. 相关工程图纸

一、计算冷凝器热负荷

由所给条件画出压焓图

1.根据tk=50℃和排气温度tdis=80℃,以及过冷度dt=5℃在 R134A压焓图上可以查出hdis=460kj/kg以及过冷液体要求hc=250kj/kg.所以冷凝器热负荷为 qmr*(hdis-hc)/3600=9.333kw

2.取进出口空气温差为8℃，则定性温度为39℃，可求出空气流量 qv2=1.029 m3/s

4. 单位管长肋片面积Af2=0.5294 肋间基管表面积 Ab2=0.03

肋管外总表面积 A2=Af2+Ab2=0.5594

二、冷凝器的初步规划及有关参数选择

管排方式采用错排，正三角形排列。管间距s1=25.4mm 排间距s2=22mm

紫铜管选用10*0.7，翅片厚度df=0,12mm,肋片间距sf=1.8mm,沿气流方向管排数n=2排。

三，设计计算流程图

输入传热参数 Qk、tk、ta1、ta2输入结构参数：do、S1、S2、Sf、δf、δ尺寸参数：排数NB、每排排管数NC 型式参数：平片、光管、亲水膜、叉排由翅片管参数计算ff、fb、ft、肋化比β重设ωf计算风量Va，假设迎面风速ωf，求出ωmax计算空气侧换热系数αa、翅片效率η重设tw假设壁温tw，计算冷媒侧传热系数α由热平衡求出tw'否ift翅片型式铜管型式Abs(tw-tw')/tw<0.01是计算传热系数K、传热温差△tm计算传热面积F、长A、宽B、高C、翅片重GF、铜管重Gt计算实际迎面风速ωf‘是否Abs(ωf-ωf‘)/ωf<0.01计算风侧阻力△P1、冷媒侧压降△P2保存结果翅片型式

四、计算程序

#include #include #define qmr 160 #define pi 3.14

void main() {

double _tk=45, _tdis=80, _tc=5,_t2=35,_t3=43,tm; double _hdis=460,_hc=250,Pk; double _p2=1.128,_cp2=1.005,_v2=0.00001687,_r2=0.02751,qv2; double

_d0=0.01,_df=0.00012,_df1=0.0007,_s1=0.0254,_s2=0.022,_sf=0.0018,_di=0.0086,_n=2,_nb=18,db,Af2,Ab2,A2,A1,bt,bt1,ib,de; //3.结构设计 double _r14=19.9238,_Bm=74.8481,_r0=0.0001; tm=(_t2+_t3)/2; Pk=qmr*(_hdis-_hc)/3600; cout<<\冷凝器热负荷为：\ qv2=Pk/(_p2*_cp2*(_t3-_t2)); cout<<\空气流量为\ db=(_d0+2*_df); Af2=2*(_s1*_s2-pi*db*db/4)/_sf; Ab2=pi*db*(1-_df/_sf); A2=Af2+Ab2; A1=pi*_di; bt=A2/A1; bt1=A2/(A1+A2); ib=(_s1-db)*(_sf-_df)/(_s1*_sf); de=2*(_s1-db)*(_sf-_df)/((_s1-db)+(_sf-_df));

double a1,C1,C2,Re, L,m,n,wf,wmax,L2,wf2,L1,H; //4.空气侧换热系数 double nf2,n02,rh,rh1,rf=203,z,h1; rh=_s1/db; rh1=1.27*rh*pow(0.7,0.5);

h1=db*(rh1-1)/2*(1+0.35*log(rh1)); L=_n*_s2; for(wf=2.0;wf<=4.5;wf+=0.1) { wmax=wf/ib; Re=wmax*de/_v2; C1=1.36-0.24*Re/1000; C2=0.518-0.02314*(L/de)+0.000425*(L/de)*(L/de)-3*pow(10,-6)*(L/de)*(L/de)*(L/de); m=0.45+0.0066*(L/de); n=-0.28+0.08*(Re/1000); a1=C1*C2*(_r2/de)*pow(L/de,n)*pow(Re,m); z=pow(2*a1/rf/Re,0.5); //5.计算翅片效率及表面效率

nf2=tanh(m*h1)/m/h1; n02=1-Af2/A2*(1-nf2); double a2,tw=43.5; //6.计算管内换热系数??????? a2=0.683*_r14*_Bm*pow((45-tw),-0.25)*pow(0.0086,-0.25); // 计算传热系数及传热面积 double Kof,at,A0;

Kof=1/(bt/a2+_df1*bt1/rf+_r0+1/a1/n02); at=(_t3-_t2)/log((_tk-_t2)/(_tk-_t3)); A0=Pk/(Kof*at)*1000; L=A0/A2; double Ay,e,e1; L1=L/(_nb*_n); H=_nb*_s1; L2=_n*_s2; Ay=L1*H; wf2=qv2/Ay; e=(wf2-wf)/wf; e1=fabs(e); if(e1<=0.01) break; }

cout<<\迎面风速为wf2=\ cout<<\假设迎风风速wf=\ cout<<\有效长度L1=\ cout<<\高H=\ cout<<\深L2=\

double ap2,pz,Pst; 气阻力及风机选择

ap2=9.81*0.0113*(L2/de)*pow(_p2*wmax,1.7); cout<<\ cout<<\根据ap2选取Pst的值\ cin>>Pst; pz=Pst+_p2*wf2*wf2/2; cout<<\全压为pz=\ }

//确定空冷冷凝器尺寸 //空 五、程序运行结果

六、结果分析

在设计计算中，需要先假设一个迎面风速，算出管内外换热系数和传热系数传热面积后会得出实际迎面风速。假设的和实际值需很接近才可以。所以在程序中，使用循环来完成此工程，省去了反复的迭代过程。

在该题的设计中，最后得到迎面风速为3.4698m/s.具体结果见运行程序后的截图。 在课设的编程过程中，在计算管内侧冷凝换热系数时，要解管内外热平衡关系的方程，使用C++编程来接方程是很难的。经过很久的研究，终于使用牛顿迭代法编出了能解次方程的程序，但是最好的调试过程还是没有成功，只能自己手动解了方程，再放入程序中。

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