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标准化设计手册

第四章换热器

第一节翅片换热器

主题内容

技术要求

审核摘要

符合度

1设计工况

1.1蒸发器名义工况:

进风参数干球温度t1℃:

27

湿球温度ts1℃:

19.5

蒸发温度t0℃:

7

出风过热度△t℃:

5

迎面风速m/s:

2.5

1.2冷凝器名义工况:

进风参数干球温度t1℃:

35

湿球温度ts1℃:

27

冷凝温度t0℃:

50

出风过冷度△t℃:

5

迎面风速m/s:

2.0

设计压力（Mpa）:

2.5

最高冷凝温度（℃）:

65

2换热器参数取值

2.1传热系数在名义工况下的取值

蒸发器在名义工况下（w/m2k）:

40.84

冷凝器在名义工况下（w/m2k）:

35.37

2.2换热器阻力损失取值

换热器阻力损失取值（MPa）:

0.03~0.05

3风机的选择

3.1轴流风机:

轴流风机的风量计算

G=3.6Qk/C×ρ（t2-t1）

轴流风机的压头计算

P=ΔP+ΔP3=ΔP1+ΔP2+ΔP3

3.2离心风机

离心风机的风量计算

G0=3.6Q0/ρ（i1-i2）

离心风机的压头计算

P=ΔP+ΔP1+ΔP2+ΔP3

4翅片换热器设计控制参数

4.1翅片换热器迎面风速

冷凝器1.0~2.0m/s蒸发器1.5~2.5m/s

4.2翅片换热器最窄面风速

冷凝器≤6m/s蒸发器≤8m/s

4.3翅片换热器内压降损失

ΔP=0.03~0.05MPa

4.4翅片换热器最佳质量流速

冷凝器150~220kg/m2.S蒸发器120~200kg/m2.S

4.5风机噪音的取值

5气、液管的选择

5.1分液管的直径为φ6×1

集液管直径选择以体积流速为依据,集液管流速控制在0.5~1.25m/s之间,并参照储液罐进口直径。

5.2集气管直径选择以体积流速为依据,集气管流速控制在8~15m/s之间,并参照四通换向阀出口直径。

6材质要求

6.1端板镀锌钢板Q235A,规格:

δ=1.5mm

执行国标GB/T17791-1999

6.2铝箔冷凝器亲水型铝箔,规格:

δ=0.12mm

蒸发器光箔规格:

δ=0.12mm

执行国标570-1989

6.3内螺纹铜管TP2/M规格:

φ9.52×0.36

执行行标YS/T440-

6.4分液管紫铜管TP2/M规格:

φ6×1

执行国标GB/T1527-1997

6.5集液管紫铜管TP2/Y

执行国标GB/T1527-1997异径接头6.6紫铜管TP2/M规格:

φ9.52（外）——φ6.35（内）

执行国标GB/T1527-1997

6.7U型弯头紫铜管TP2/M规格:

φ9.52×0.5

执行国标GB/T1527-1997

6.8分液头黄铜加工方式:

外协

7模具要求

7.1端板

端板冲孔尺寸:

25×21.65,翻边高度:

2.0mm

端板机器胀管冲孔直径;左端板φ10.10-0.05,右端板φ10.20-0.05,

端板加工排数;1~4排,超过4排采用拼接形式,用连接板固定,

端板固定孔模具φ5、φ6、5×8、6×10

折弯宽度由连接板固定

7.2铝箔

冲孔尺寸:

25×21.65,翻边高度:

0.8~2.8mm

7.3翅片换热器弯曲半径

现有模具R=80mm、R=100mm、R=110mm、R=134mm

8绘图要求

8.1换热器弯头到端板的距离及下料铜管到端板的距离

8.2集液管到端板的距离

8.3端板到翅片的距离

9定位尺寸要求

见正文

10加工要求

见正文

11检验要求

见正文

正文部分:

1设计工况

1.1蒸发器名义工况:

（风管机）

进风参数

蒸发温度t0℃

出风过热度△t℃

迎面风速m/s

干球温度t1℃

湿球温度ts1℃

27

19.5

7

5

2.5

蒸发器名义工况:

（恒温恒湿机）

进风参数

蒸发温度t0℃

出风过热度△t℃

迎面风速m/s

干球温度t1℃

湿球温度ts1℃

23

17

5

5

2.5

1.2冷凝器名义工况:

进风参数

冷凝温度t0

出风过冷度△t

迎面风速m/s

干球温度t1

湿球温度ts1

35

27

50

5

2.0

1.3蒸发器在名义工况下:

制冷剂

传热系数K（w/m2k）

R22

40.84

R407c

37.13

1.4冷凝器在名义工况下:

制冷剂

传热系数K（w/m2k）

R22

35.37

R407c

32.16

1.5设计条件:

蒸发器、冷凝器的设计条件:

制冷剂

设计压力（Mpa）

最高冷凝温度（℃）

R22

2.5

65

R407c

2.5

65

2换热器参数取值

2.1传热系数在名义工况下的取值

冷凝器:

制冷剂R22在换热器的传热系数比较:

风速

（m/s）

传热系数（w/m2k）

翅片翻边高度

2.0mm

铜管直径φ9.52

翅片翻边高度

1.5mm

铜管直径φ9.52

翅片翻边高度2.0mm

铜管直径φ7

翅片翻边高度1.5mm

铜管直径φ7

2.5

37.75

41.00

45.87

49.05

2.2

36.4

39.45

47.5

47.33

2.0

35.37

38.3

44.6

46.0

1.8

34.26

37.04

43.32

44.6

1.6

33.03

35.64

41.84

43.04

1.4

31.64

34.08

40.2

41.3

1.2

30.36

32.32

38.28

39.27

1.0

28.23

30.29

36.09

37.0

蒸发器:

制冷剂R22在换热器的传热系数比较:

风速

（m/s）

传热系数（w/m2k）

翅片翻边高度

2.0mm

铜管直径φ9.52

翅片翻边高度

1.5mm

铜管直径φ9.52

翅片翻边高度2.0mm

铜管直径φ7

翅片翻边高度1.5mm

铜管直径φ7

2.5

40.84

44.71

47.78

51.2

2.2

39.46

43.52

46.17

49.43

2.0

38.42

42.63

44.96

48.10

1.8

37.27

41.62

43.63

46.63

1.6

35.99

40.50

42.13

45.00

1.4

34.53

39.21

40.45

43.17

1.2

32.87

37.73

38.51

41.08

1.0

30.92

35.98

36.25

38.15

冷凝器:

制冷剂R407C在换热器的传热系数比较:

风速

（m/s）

传热系数（w/m2k）

翅片翻边高度

2.0mm

铜管直径φ9.52

翅片翻边高度

1.5mm

铜管直径φ9.52

翅片翻边高度2.0mm

铜管直径φ7

翅片翻边高度1.5mm

铜管直径φ7

2.5

34.32

37.27

41.7

44.6

2.2

33.10

35.86

43.18

43.03

2.0

32.16

34.82

40.55

41.82

1.8

31.15

33.67

39.38

40.55

1.6

30.03

32.4

38.04

39.13

1.4

28.76

30.98

36.55

37.55

1.2

27.6

29.38

34.8

35.7

1.0

25.66

27.54

32.8

33.64

蒸发器:

制冷剂R407C在换热器的传热系数比较:

风速

（m/s）

传热系数（w/m2k）

翅片翻边高度

2.0mm

铜管直径φ9.52

翅片翻边高度

1.5mm

铜管直径φ9.52

翅片翻边高度2.0mm

铜管直径φ7

翅片翻边高度1.5mm

铜管直径φ7

2.5

37.13

40.65

43.44

46.55

2.2

35.87

39.56

41.97

44.94

2.0

34.93

38.75

40.87

43.73

1.8

33.88

37.84

39.66

42.4

1.6

32.72

36.82

38.3

40.9

1.4

31.39

35.65

36.77

39.25

1.2

29.88

34.3

35.00

37.35

1.0

28.10

32.71

32.95

34.68

2.2换热器阻力埙失取值

冷凝器:

换热器最窄面风速比较:

（V=2.0m/s）

铜管直径（mm）

翅片翻边高度（mm）

最窄面风速（m/s）

φ9.52

δ=2.0mm

5.76

φ9.52

δ=1.5mm

4.45

φ7.0

δ=2.0mm

5.29

φ7.0

δ=1.5mm

4.1

蒸发器:

换热器最窄面风速比较:

（V=2.5m/s）

铜管直径（mm）

翅片翻边高度（mm）

最窄面风速（m/s）

φ9.52

δ=2.0mm

7.2

φ9.52

δ=1.5mm

5.56

φ7.0

δ=2.0mm

6.61

φ7.0

δ=1.5mm

5.12

换热器当量直径比较:

铜管直径（mm）

翅片翻边高度（mm）

当量直径（mm）

φ9.52

δ=2.0mm

3.35

φ9.52

δ=1.5mm

2.53

φ7.0

δ=2.0mm

3.32

φ7.0

δ=1.5mm

2.51

冷凝器:

雷诺数比较:

（tm=40℃）

铜管直径（mm）

翅片翻边高度（mm）

雷诺数

φ9.52

δ=2.0mm

1102

φ9.52

δ=1.5mm

643

φ7.0

δ=2.0mm

1004

φ7.0

δ=1.5mm

588

蒸发器:

雷诺数比较:

（tm=40℃）

铜管直径（mm）

翅片翻边高度（mm）

雷诺数

φ9.52

δ=2.0mm

1378

φ9.52

δ=1.5mm

804

φ7.0

δ=2.0mm

1254

φ7.0

δ=1.5mm

734

3风机的选择

3.1轴流风机

轴流风机的风量计算

G=3.6Qk/C×ρ（t2-t1）

G:

轴流风机的风量m3/h

Qk:

冷凝器的冷凝负荷,kw

C:

空气的比热容,C=1.01Kj/kg.℃

ρ:

空气密度,ρ=1.2kg/m3

t2:

出风温度,℃

t1:

进风温度,℃

轴流风机的压头计算

P=ΔP+ΔP3=ΔP1+ΔP2+ΔP3

ΔP1:

轴流风机的动压头,PaΔP1=1/2ρw2迎

ρ:

空气密度,ρ=1.2kg/m3

w迎:

翅片换热器的迎面风速,m/s

ΔP2=0.108（b/Db）×（ρ×wmax）1.7

Db:

肋片的当量直径,mDb=2（s2-D）×（S-δ）/（s2-D）+（S-δ）

wmax:

空气最窄面截面上的流速,m/s

ΔP3:

轴流风机的余压,PaΔP3=ΔP1=1/2ρw2

w:

冷凝器导流圈出口风速,m/sw=4G/πD02

G:

轴流风机的风量m3/h

D0:

风叶直径,m

ΔP经验值（V=2.0m/s）:

排数

1

2

3

4

5

6

顺排（Pa）

14

30

45

58

72

86

叉排（Pa）

20

37

55

70

86

103

3.2离心风机

离心风机的风量计算

G0=3.6Q0/ρ（i1-i2）

G0:

离心风机的风量,m3/h

Q0:

蒸发器的换热量,kw

ρ:

空气密度,ρ=1.2kg/m3

i1:

回风温度对应的焓值,kJ/kg.干（t1=27℃,t1c=19℃）

i2:

进风温度对应的焓值,kJ/kg.干（t2=15℃,t2c=13.5℃）

离心风机的压头计算

P=ΔP+ΔP1+ΔP2+ΔP3

ΔP:

翅片换热器风阻（Pa）见轴流风机

ΔP1:

过滤网压头损失（Pa）一般取40Pa

ΔP2:

格栅压头损失（Pa）一般取10Pa

ΔP3:

余压损失（Pa）一般根据客户需要。

ΔP3正常取值

名义制冷（热）量Q/W

最小机外余压/Pa

Q≤7100

20

7100＜Q≤14000

30

14000＜Q≤28000

80

28000＜Q≤43000

120

43000＜Q≤80000

150

80000＜Q≤100000

180

100000＜Q≤150000

220

150000＜Q

250

4翅片换热器设计控制参数

4.1翅片换热器迎面风速

冷凝器1.0~2.0m/s蒸发器1.5~2.5m/s

4.2翅片换热器最窄面风速

冷凝器≤6m/s蒸发器≤8m/s

4.3翅片换热器内压降损失

ΔP=0.03~0.05MPa

4..4翅片换热器最佳质量流速

冷凝器150~220kg/m2.S蒸发器120~200kg/m2.S

4.5风机噪音的取值

名义制冷（热）量Q/W

离心风机噪音dB（A）

轴流风机噪音dB（A）

Q≤4500

48

58

4500＜Q≤7100

53

59

7100＜Q≤14000

60

63

14000＜Q≤28000

66

68

28000＜Q≤43000

68

69

43000＜Q≤80000

71

74

80000＜Q≤150000

73

76

150000＜Q≤00

76

79

00＜Q

82

82

5气、液管的选择

5.1分液管的直径为φ6×1、φ5×1,其长度取值参考值

冷凝器

分路数（个）

建议分液管长度（mm）

3

550

6

650

10

750

10以上

800

蒸发器

分路数（个）

分液管长度（mm）

3

500

6

600

10

700

10以上

750

5.2集液管直径选择以体积流速为依据,集液管流速控制在0.5~1.25m/s之间,变径应在水平管上,并参照储液罐进口直径。

1、集气管直径选择以体积流速为依据,集气管流速控制在8~15m/s之间,变径应在水平管上并参照四通换向阀出口直径。

6材质要求

6.1端板镀锌钢板Q235A,规格:

δ=1.5mm

执行国标GB/T17791-1999

6.2铝箔冷凝器亲水型铝箔,光箔（单冷）规格:

δ=0.12mm

蒸发器光箔（开窗片）规格:

δ=0.12mm

执行国标GB/T570-1989

6.3内螺纹铜管TP2/M规格:

φ9.52×0.36

执行行标YS/T440-

6.4分液管紫铜管TP2/M规格:

φ6×1、φ5×1

执行国标GB/T1527-1997

6.5集液管紫铜管TP2/Y

执行国标GB/T1527-1997

6.6异径接头紫铜管TP2/Y规格:

φ9.52（外）——φ6.35（内）

执行国标GB/T1527-1997

6.7U型弯头紫铜管TP2/M规格:

φ9.52×0.5

执行国标GB/T1527-1997

6.8分液头黄铜加工方式:

外协

7模具要求

7.1端板

端板冲孔尺寸:

25×21.65,翻边高度:

2.0mm

端板机器胀管冲孔直径;左端板φ10.10-0.05,右端板φ10.20-0.05,

端板加工排数;1~4排,超过4排采用拼接形式,用连接板固定,

折弯宽度由连接板固定

7.2铝箔

冲孔尺寸:

25×21.65,翻边高度:

0.8~2.8mm

铝箔冲孔后宽度限制

排数（个）

宽度（mm）

1

21.65

2

21.65×2

3

21.65×3

4

21.65×4

7.3翅片换热器弯曲半径

现有模具R=80mm、R=100mm、R=110mm、R=134mm

8绘图要求

翅片换热器在绘制图样时,几种尺寸重点控制。

8.1换热器弯头到端板的距离及下料铜管到端板的距离:

8.2集液管到端板的距离

8.3底面固定端板的连接尺寸

排数

m

n

2

70

50

3

90

70

4

120

100

8.4端板的正面尺寸

8.5侧面固定端板的连接尺寸

固定换热器端板自供钉规格:

ST4.2×9.5、ST4.8×9.5

9定位尺寸要求

部件名称

尺寸位置

分液头、集液管、

x、y、z三个方向

端板装配孔、换热器外形尺寸、端板外形尺寸、集液管分液管

x、y两个方向

弯头到端板的距离、分液头集管长度、端板的翻边高度、翅片的翻边高度、换热器分液管长度、换热器弯曲半径

X或y一个方向

10加工要求

10.1换热器胀管时,翅片冲孔为＂L＂形延伸翻边,翻边处不应破裂。

10.2换热器端板应平整,不应翅裂,歪斜。

10.3翅片和换热器接触应紧固,机械胀管后内壁应无划痕。

10.4气、液集管与翅片管焊接后应通畅无堵。

10.5换热器下料尺寸应符合下列规定

换热管长度（m）

1

2

＞2

机械胀管

m+75

m+n+2πR+75

m+85

m+n+2πR+85

m+85

m+n+2πR+85

水平整体胀

m+60

m+n+2πR+60

m+70

m+n+2πR+70

m+75

m+n+2πR+70

10.6翅片换热器的迎风面对角线长不大于1m时,两条对角线差值允差±4mm,对角线长大于1m时,两条对角线差值允差±6mm。

10.7翅片换热器内部应保持清洁,与制冷剂接触表面的杂质含量,应不超过200mg/m2。

10.8翅片换热器内部干燥,与制冷剂接触表面的水分含量应不超过400mg/m2。

11检验要求

11.1翅片换热器焊接完成后,进行气密性试验,充入3.0±0.1Mpa干燥氮气水检15min不漏。

11.2翅片换热器加工完成后,充入2.8±0.1Mpa干燥氮气保压不小于24小时压力不变（温度每变化1℃,压力变化0.01MPa）。

11.3翅片换热器保压完成后,集液管、分液管等入口封闭,保持0.1~0.2Mpa干燥氮气。

11.4翅片换热器翅片边缘应平直,不应有裂纹,倒伏现象,换热管无凹陷、弯曲、扭曲等变形现象。

第二节壳管式换热器

主题内容

技术要求

审核摘要

符合度

1一般规定

2．1.2.设计条件

水冷机组:

冷凝器:

壳程:

设计压力1.9,设计温度50OC,气压试验压力2.2（无气密性试验）

管程:

设计压力1.0,液压试验压力1.25,气密性试验压力1.0

蒸发器:

壳程:

设计压力1.0,液压试验压力1.25,气密性试验压力1.0

管程:

设计压力1.4,设计温度38OC,气压试验压力1.6（无气密性试验）

地源热泵:

冷凝器:

壳程:

设计压力2.4,设计温度60OC,气压试验压力2.8（无气密性试验）

管程:

设计压力1.0,液压试验压力1.25,气密性试验压力1.0

蒸发器:

壳程:

设计压力1.0,液压试验压力1.25,气密性试验压力1.0

管程:

设计压力1.4,设计温度38OC,气压试验压力1.6（无气密性试验）

风冷热泵机组:

蒸发器:

壳程:

设计压力1.0,液压试验压力1.25,气密性试验压力1.0

管程:

设计压力2.4,设计温度60OC,气压试验压力2.8（无气密性试验）

风冷单冷机组:

蒸发器:

壳程:

设计压力1.0,液压试验压力1.25,气密性试验压力1.0

管程:

设计压力1.4,设计温度38OC,气压试验压力1.6（无气密性试验）

压力单位均为Mpa

1.3．热流密度设定范围

水冷机冷凝器:

22～25w/m2.K

水冷机蒸发器:

10.5～12.5w/m2.K

地源热泵冷凝器:

20～22w/m2.K

地源热泵蒸发器:

11～12w/m2.K

风冷（单冷）热泵蒸发器:

10～11.5w/m2.K

1.5．流程数的设定

冷凝器:

一律按照2流程分程,冷却水下进上出

蒸发器:

2、4流程,下进液上出气

1.6．清洁度要求

压力试验结束后喷涂之前:

1、将剩余水放净;2、氟侧充0.105MPa干燥氮气保正压3、水口以透明胶带封堵以防止进入灰尘和杂质。

2主要零部件的设计和选用

2.12.1紧固件的选用

氟侧紧固:

螺栓:

GB/T5783-,GB/T5782-

8.8级

双头螺柱:

GB901-888.8级

螺母:

GB/T6170-8级

水侧以及非受压元件紧固:

螺栓:

GB/T5781-,GB/T5780-4.8级

螺母:

GB/T41-4级

2.2.换热管和管束

1．

冷凝管:

φ15.88（16）X1.2,φ15.88（16）X1.3,φ19.05（16）X1.3材质:

T2或TP2

蒸发管:

φ15.88（16）X1.0,φ12.7（12）X0.9材质:

T2或TP2

2．2.3.管板

材料:

Q235-B或16MnR（优先使用前者）

布管方式:

正三角形排列

管孔中心距:

管子管端与管板为胀接或焊接时,管孔中心距一般不小于管子外径的1.25倍

2.4．筒体

材料:

当筒体外径<=426时,无缝钢管20（GB8163-99）

当筒体外径>426时,冷凝器采用16MnR钢板卷制,蒸发器采用Q235-B钢板卷制

2.5．接管和接管法兰

接管:

材料:

无缝钢管20（GB8163-99）,厚度>=4mm

规格:

水接管依据流量和流速计算选取,计算依据为连续性方程:

3.14*di2/4*v=G

di:

接管内径,V:

流速,