表冷器计算书Word格式.docx
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⊙要求Vy=2.3~2.5m/s,可初估迎面尺寸(计算表明风速和流速的增加,将带来K值的增加,但K值的增加,却导致迎面的减小,间接使整个换热面积A的减小,我对Vy=2.8m/s进行的计算表明,K值的增加,A值减小,K×
A之积增加并不明显。
从这点来看牺牲K值换A值较为有利于整体换热效果,特别的要保6~8排的K值,换来的是将在以后用4~6排的增加面积来弥补,是很得不偿失的,况且那时K值还得再按0.8倍计算。
但按Vy=2.0m/s计算表明:
A值增加,K×
A之积也反而减小,K=65.336,考虑其它因数K=54.23,β≈0.8862,γ≈0.17322;
ε1≈0.5665534,提出tw1=1.2℃的不合理要求。
由多次的计算看出存在一个K×
A最佳大值,即以下的分析计算)。
控制Vy=2.3m/s左右,有:
迎风面积Ay=qvg/Vy=3.889/2.3=1.691m2
令:
表冷器长L=1500L’=1500+120+120+60=1800
表冷器高h=Ay/L=1.691/1.5≈1.127m
迎面换热管数n=h/39≈28.9(根)
取n=29根同时总供水根数N=29×
4=116根
有:
表冷器高h=1131h’=1131+84=1215
迎风面积Ay=L×
h=1.6965m2
迎面风速Vy=qvg/Ay=3.889/1.6965≈2.29237m/s
⊙可提供的冷水流量qmw:
经反复多次验算,按△tw=3.5℃左右较为合理。
冷冻水量qmw=Q/C×
△tw
=274.14/4.1868×
3.5
=18.71kg/s
=18.71L/s(67.356CMH)
根据所提供的110CMH的水量分配到前表冷器可在75CMH左右(由于水泵的选大,实际流量已在120CMH以上,分配到前表冷器可达80CMH)。
通水截面Aw=n×
Ad=116×
1.54×
10-4=1.7864×
10-2m2
ω=qmw/Aw≈1.047m/s
提高到ω=1.2m/s有qmw=21.4368L/s(77.17248CMH)
则:
△tw≈3.0544℃≈3.1℃
2表冷器结构尺寸(GLⅡ型)
查《实用制冷与空调工程手册》page584~586《空气冷却器性能参数》表:
肋管D18×
2+φ38钢绕片片距3.2mm
单位长度管传热面积:
Fd=0.64㎡/m
考虑局部存有片距为3.2~3.4㎜,统一按Fd=0.61㎡/m计。
换热面积A:
A=n×
8×
L×
Fd=29×
1.5×
0.61=212.28㎡
3析湿系数:
ξ=(105.26-46.50)/[1.01(35-17)]=3.231
4传热系数:
K8=[1/(21.1Vy0.845ξ1.15)+(1/216.6W80.8)]-1≈99.077W/㎡℃
K8计=K8×
η=99.077×
0.83≈82.234W/㎡℃
η=0.83—修正系数(考虑排数、污垢、表面积灰、计算误差等安全因素)
5计算热交换效率系数ε1:
计算传热单元数:
β=KA/ξqmgCp
=82.234×
212.28/3.231×
4.667×
1.01×
103
≈1.14621
计算水当量比:
γ=ξqmgCp/qmwC
=3.231×
1.01/21×
4.1868
≈0.17322
ε1=[1-e-(1-γ)β]/[1-γe-(1-γ)β]
≈0.612354/0.93285
≈0.656432
6校核计算冷冻水初始温度tw1:
⊙tw1=tg1-(tg1-tg2)/αε1
=35-(35-17)/0.95×
0.656432
≈6.136℃
(根据〈简明空调设计手册〉page150介绍:
考虑安全系数α=0.94。
这是针对冷冻水从头走到底的情况,我们选取的是八排四进四出,冷排管始终保持一个平均低温状态,可以使安全系数α=0.95~1,取α=0.95)
tw1=6.136℃>6℃满足可提供6℃的冷冻水要求。
取tw1=6.0℃
⊙我们的结构更多的可能是α=1:
tw1=tg1-(tg1-tg2)/αε1
=35-(35-17)/1×
≈7.58℃
⊙tw2=tw1+△tw=6+3.1=9.1℃
7校核计算传热量
⊙对数平均温差△tm
△tm=[(35-9.1)-(17-6)]/ln[(35-9.1)/(17-6)]
=14.9/ln25.9/11
≈17.4℃
⊙Q=KA△tm=82.234×
212.28×
17.4≈303736(w)≈303.73(Kw)
⊙安全系数
(303.73-274.14)/274.14≈10.8%
分析:
由于我们在参数的取值设定上已是最不利的情况,而计算又充分考虑了余量,且使用的计算公式本身就是根据实验得出的经验公式,在此基础上还有余量是安全合理的。
8风阻校核计算:
六排:
△Ps=32.05Vy1.695=32.05×
2.292371.695
≈130.77Pa
八排:
△Ps=130.77×
8/6≈174.36≈175Pa
⑾水阻校核计算:
六排:
△Pw=64.68ω1.854KPa
这里八排管(即实际上的二排管)估取△Pw=40Kpa,满足要求。
(二)后表冷器
9风量:
10空气进、出口温度:
39.8/14.5℃湿球:
19.4/10.1℃
11空气进、出口焓值:
55.62/29.79KJ/㎏
12进水温度:
13阻力:
水阻<70KPa,风阻700Pa(前、后冷却器)
①接触系数ε2:
=1-(14.5-10.1)/(39.8-19.4)≈0.7843
②查《部分空气冷却器的接触系数ε2》表:
当Vy=3m/s时:
GLⅡ六排的ε2-6>0.78922、
GLⅡ四排的ε2-4<0.78922
通过我以前多次的计算比较,选取12排才能较好的满足K×
A的要求,为不使水阻过限,分三组每组走四排(两个来回)。
③选型分析:
⊙冷负荷Q=qmg×
(h1-h2)
(55.62-29.79)≈120.55Kw(112735Kcal/h)
⊙控制Vy=3m/s,可初估迎面尺寸:
Ay=qvg/Vy=3.889/3≈1.2963≈1.3m2
L=1500(统一外型宽度)L’=1500+120+120+60=1800
h=Ay/L=1.3/1.5≈0.867m
n=h/39≈22.23根取n=22根、N=22×
3=66根
h=858h’=858+84=942
Ay=L×
h=1.5×
0.858=1.287m2
Vy=qvg/Ay=3.889/1.287≈3.0217m/s
⊙管内水流速ω
根据在前表冷器的分析,设令:
ω≤1.1m/s
经反复多次验算,按△tw=3.5℃估:
qmw=Q/C×
=120.55/4.1868×
≈8.23kg/s
=8.23L/s(29.615CMH)
根据所提供的110CMH的水量分配到后表冷器可在35CMH左右(由于水泵的选大,实际流量已在120CMH以上,分配到前表冷器可达40CMH)。
Aw=n×
Ad=66×
10-4=1.0164×
ω=qmw/Aw≈0.88m/s(小于设定的ω≤1.1m/s)
qmw=11.11L/s(40CMH)可提高到ω=1.0932m/s
△tw≈2.592℃≈2.6℃
④表冷器结构尺寸(GLⅡ型)
换热面积:
12×
Fd=22×
0.61=241.56㎡
⑤析湿系数:
ξ=1(因为没有除湿)
⑥传热系数:
K12=[1/(21.1Vy0.845ξ1.15)+(1/216.6W80.8)]-1≈43.64W/㎡℃
K12计=K12×
η=43.64×
0.71≈30.983≈31W/㎡℃
η=0.71—修正系数(考虑排数、污垢、表面积灰、计算误差等安全因素)
⑦计算热交换效率系数ε1:
⊙计算传热单元数:
=31×
241.56/1×
≈1.58865
⊙计算水当量比:
=1×
1.01/11.11×
≈0.101336
⊙ε1=[1-e-(1-γ)β]/[1-γe-(1-γ)β]
≈0.79142/0.9788632
≈0.80851
⑧校核计算冷冻水初始温度tw1:
=39.8-(39.8-14.5)/0.94×
0.80851
≈6.51℃
tw1=6.51℃>6℃满足可提供6℃的冷冻水要求。
⊙tw2=tw1+△tw=6+2.6=8.6℃
⑨校核计算传热量
△tm=[(39.8-8.6)-(14.5-6)]/ln[(39.8-8.6)/(14.5-6)]
=22.7/ln31.2/8.5
≈17.457℃
⊙Q=KA△tm=31×
241.56×
17.457≈130722(w)≈130.72(Kw)
(130.72-120.55)/120.55≈8.44%
⑩风阻校核计算:
6排:
△Pg=19.99Vy1.862=19.99×
3.02171.862
≈156.69Pa
12排:
△Ps=156.69×
12/6≈313.38≈315Pa
6排:
这里12排管(即实际上的4排管)估取△Pw=60Kpa,满足要求。
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