表冷器计算书.docx
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表冷器计算书
表冷器计算书之欧侯瑞魂创作
(一)前表冷器
a.已知:
1风量:
14000CMH
空气质量流量qmg=(14000×1.2)/3600≈
空气体积流量qvg=14000/3600≈3/s
2空气进、出口温度:
干球:
35/17℃℃
3空气进、出口焓值:
105.26/46.52KJ/㎏
4进水温度:
6℃,流量:
110CMH(前、后冷却器)
5阻力:
水阻<70KPa,风阻700Pa(前后冷却器)
b.计算:
1接触系数ε2:
ε2=1-(tg2-ts2)/(tg1-ts1)
=1-(17-16.5)/(35-30.9)≈
2查《部分空气冷却器的接触系数ε2》表:
当时:
GLⅡ六排的ε2
从这我们可以看出:
六排管即可满足要求。
(可得出如下结论:
在表冷器外型尺寸受到限制的情况下,我们从增大换热面积来提高换热总量总是不大理想,即使强行增加排数仍旧帮忙不大。
我近30遍的手工计算也证明了这一点。
提高水流速和降低水温对提高换热总量有更为积极的贡献。
通过计算我们可以发现钢管的水阻实在太大,稍微增加一点,水阻就大的吓人。
于是我设计采取了两组双排供、双排回的表冷器,在两组总排数仅8排的表冷器里同时供回水达四排之多,水程就一个来回。
这样就出现了大流量小温差的情况,水流速ω可以提高。
在冷冻水里添加乙二醇,使冷冻水的冰点下降。
很容易我们发现对数平均温差提高了很多。
从而达到了提高换热总量的目的。
)
3选型分析:
⊙冷负荷Q=qmg×(h1-h2)
4.667×(105.26-46.52)≈(235760Kcal/h)
⊙由六排管的水阻△Pω≤70Kpa
得:
管内水流速ω≤
[水阻的大小和水程的长短也有密切的关系,经验公式没有对此给个说法。
推论:
八排管(即实际上的二排管)在流速一定时的水阻必为六排管的1/3。
理论上可以使△Pω≤70Kpa,有ω≤1.8874m/s,但知识告诉我们:
不克不及如此取值,可以判定八排管(即实际上的二排管)的ω≤1.5m/s为合理。
]平安起见,设令:
ω=1.2m/s
⊙要求V,可初估迎面尺寸(计算标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进行的计算标明,K值的增加,A值减小,K×A之积增加其实不明显。
从这点来看牺牲K值换A值较为有利于整体换热效果,特此外要保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计算标明:
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≈,γ≈;ε1≈0.5665534,提出tw1℃的分歧理要求。
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V左右,有:
迎风面积Ay=qvg2
令:
表冷器长L=1500L’=1500+120+120+60=1800
表冷器高≈
迎面换热管数n=h/39≈(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2
迎面风速Vy=qvg≈
⊙可提供的冷水流量qmw:
经反复多次验算,按△tw=℃左右较为合理。
冷冻水量qmw=Q/C×△tw
×
=
=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≈
提高到ω=m/s有qmw=L/s(77.17248CMH)
则:
△tw≈3.0544℃≈3.1℃
4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+φmm
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=28㎡
5析湿系数:
ξ
6传热系数:
K8yξ8)]-1≈99.077W/㎡℃
K8计=K8×η×≈82.234W/㎡℃
η—修正系数(考虑排数、污垢、概况积灰、计算误差等平安因素)
7计算热交换效率系数ε1:
计算传热单元数:
β=KA/ξqmgCp
×28/3.231×4.667×1.01×103
≈
计算水当量比:
γ=ξqmgCp/qmwC
≈
ε1=[1-e-(1-γ)β]/[1-γe-(1-γ)β]
≈
≈
8校核计算冷冻水初始温度tw1:
⊙tw1=tg1-(tg1-tg2)/αε1
5×0.656432
≈℃
(根据〈简明空调设计手册〉page150介绍:
考虑平安系数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,冷排管始终坚持一个平均低温状态,可以使平安系数α=0.95~1,取α=0.95)
tw1=℃>6℃满足可提供6℃的冷冻水要求。
取tw1=℃
⊙我们的结构更多的可能是α=1:
tw1=tg1-(tg1-tg2)/αε1
=35-(35-17)/1×0.656432
≈℃
⊙tw2=tw1+△tw=6+3.℃
9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)]
≈℃
⊙Q=KA△≈303736(w)≈3(Kw)
⊙平安系数
≈10.8%
分析:
由于我们在参数的取值设定上已是最晦气的情况,而计算又充分考虑了余量,且使用的计算公式自己就是根据实验得出的经验公式,在此基础上还有余量是平安合理的。
10风阻校核计算:
六排:
△P
≈
八排:
△P×8/6≈1≈175Pa
⑾水阻校核计算:
六排:
△PωKPa
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
a.已知:
11风量:
14000CMH
空气质量流量qmg=(14000×1.2)/3600≈
空气体积流量qvg=14000/3600≈3/s
12空气进、出口温度:
干球:
/14.5℃湿球:
℃
13空气进、出口焓值:
/29.79KJ/㎏
14进水温度:
6℃,流量:
110CMH(前、后冷却器)
15阻力:
水阻<70KPa,风阻700Pa(前、后冷却器)
b.计算:
①接触系数ε2:
ε2=1-(tg2-ts2)/(tg1-ts1)
=1-()/()≈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
通过我以前多次的计算比较,选取12排才干较好的满足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)
4.667×(55.62-29.79)≈Kw(112735Kcal/h)
⊙控制Vy=3m/s,可初估迎面尺寸:
Ay=qvg3≈1.2963≈1.3m2
令:
L=1500(统一外型宽度)L’=1500+120+120+60=1800
h=Ay/L=1.3≈m
n=h/39≈22.23根取n=22根、N=22×3=66根
有:
h=858h’=858+84=942
Ay=L×h=×0.858=1.287m2
Vy=qvg287≈m/s
⊙管内水流速ω
根据在前表冷器的分析,设令:
ω≤1.1m/s
⊙可提供的冷水流量qmw:
经反复多次验算,按△tw=℃估:
qmw=Q/C×△tw
×
≈kg/s
=L/s(CMH)
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=66×1.54×10-4=1.0164×10-2m2
ω=qmw/Aw≈m/s(小于设定的ω≤1.1m/s)
qmw=L/s(40CMH)可提高到ω=m/s
则:
△tw≈℃≈℃
④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+φmm
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=n×12×L×Fd=22×12=241.56㎡
⑤析湿系数:
ξ=1(因为没有除湿)
⑥传热系数:
K12yξ8)]-1≈43.64W/㎡℃
K12计=K12×η×≈≈31W/㎡℃
η—修正系数(考虑排数、污垢、概况积灰、计算误差等平安因素)
⑦计算热交换效率系数ε1:
⊙计算传热单元数:
β=KA/ξqmgCp
=31×2/1×4.667×1.01×103
≈
⊙计算水当量比:
γ=ξqmgCp/qmwC
=1
≈01336
⊙ε1=[1-e-(1-γ)β]/[1-γe-(1-γ)β]
≈
≈
⑧校核计算冷冻水初始温度tw1:
⊙tw1=tg1-(tg1-tg2)/αε1
=-(-1)/×
≈℃
tw1=℃>6℃满足可提供6℃的冷冻水要求。
取tw1=℃
⊙tw2=tw1+△tw℃
⑨校核计算传热量
⊙对数平均温差△tm
△tm=[(-)-(1-6)]/ln[(3-)/(1-6)]
=/ln/
≈1℃
⊙Q=KA△tm=31×2×1≈130722(w)≈(Kw)
⊙平安系数
≈8.44%
分析:
由于我们在参数的取值设定上已是最晦气的情况,而计算又充分考虑了余量,且使用的计算公式自己就是根据实验得出的经验公式,在此基础上还有余量是平安合理的。
⑩风阻校核计算:
6排:
△P
≈
12排:
△P×12/6≈≈315Pa
⑾水阻校核计算:
6排:
△PωKPa
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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