258 翅片管冷凝器设计示例-参数计算

258 翅片管冷凝器设计示例-参数计算

基础数据

翅片管冷凝器空气侧流量1.234kg/s，空气进冷凝器35℃，出冷凝器43℃；工质为R134a，冷凝温度50℃，质量流量55g/s。

结构及材料

冷凝器采用整体平直翅片，正方形排列，相关材料、结构、物性数据参见254、255、256篇。

冷凝器热负荷

Q_C=1.234*1013*(43-35)

=10000W

单位管长（1m）热阻

空气侧单位管长换热热阻（取翅片接触热阻及表面污垢影响系数0.6）：

R_TA=1/(a_FAx_OA_OFC_GA)

=1/(44.82*0.912*0.5716*0.6)

=0.0713℃/W

管壁热阻（近似按紫铜材料计算）：

R_TCU=(ln(10.3/9))/(2*3.14*393)

=0.1345/2468=5.45*10^-5℃/W

工质侧单位管长换热热阻（取管内表面污垢、润滑油等影响系数0.8）

R_TR=1/(3.14D_Ia_FRC_GR)

=1/(3.14*0.009*4905*0.8)

=0.00901℃/W

传热温差

工质与空气的传热温差近似为：

50-0.5*(35+43)=11℃

单位管长（1m）传热量

q_C=11/( R_TA + R_TCU+ R_TR)

=11/(0.0713+5.45*10^-5+0.00901)

=11/0.08037=137W/m

所需总管长

L_T=Q_C/q_C

=10000/137=73m

空气体积流量

V_AIR=1.234/1.1=1.122m³/s

所需冷凝器迎风面积：

1.122/2.5=0.4488m²

沿空气流动方向翅片宽度100mm，相当于4列换热管。

取上下管排数为20排时，则迎面面冷凝器高度：

20*0.025=0.5m

总管数：

20*4=80根

单根管长为：

73/80=0.9125m

迎风面积：

0.5*0.9125=0.4563m²

与所需迎面面积略大：

(0.4563-0.4488)/0.4488=1.7%

在合理范围内。

综上，冷凝器基本尺寸为：

垂直于空气流动方向上，高0.5m，宽0.9125m；沿空气流动方向上，厚0.1m。

●研讨

翅片表面的污垢对换热影响如何评估，主要受哪些因素影响，如何降低翅片表面污垢对气体侧换热的影响？

翅片与换热管之间的接触热阻对换热影响如何评估，主要受哪些因素影响，如何降低接触热阻？

管内表面的润滑油及污垢对工质与管内表面的换热影响如何评估，主要受哪些因素影响，如何降低管内表面污垢热阻？

除上述污垢热阻及接触热阻外，还有哪些可能导致冷凝器实际传热能力下降的因素？

如果要编制翅片管式冷凝器的设计优化软件，需要哪些子程序模块，软件流程如何设计？