中原工学院能源与环境学院毕业论文（设计）
3.5 对数传热温差初步计算
平均传热温差
?tm=t1?t212?7==7.21℃ t1?t012?2（）ln（）ln7?2t1?t0 3.6 管长初步计算
取换热系数K?2400W（/m2?℃)（采用一般的铜光管时，换热器的传热系数为523～580W（/m2?℃)，如果采用小直径铜管密排时，传热系数可提高为1000～
/m2?℃)，采用强化管传热系数会有更大的提高，能提高多少，根据铜光1160W（管时的水速和制冷剂的质量流速而定，即为水侧的换热系数和制冷剂侧换热系数而定）。则在此换热系数下换热器的换热面积
Q50?103F?==2.89m2
K?tm2400?7.21考虑过热、折流板和管板30%的安全余量（初步规划的换热面积要考虑过热度对传热系数的影响，因此规划的换热面积要比校核计算的换热面积提高15%～30%左右，根据过热度的大小，选择合适的范围，另外，管板及折流板占据了换热面积不参与换热，因此初步规划的换热面积要再提高5%左右），则换热面积
F?2.89?1.3=3.75m2
假定制冷剂质量流速?t=98kg（（为了保证润滑油带回压缩机，制冷剂/m2?s）在换热管的出口流速要大于4m/s，此时制冷剂的质量流速一般为?t=100kg（/m2?s）左右，质量流速越大，制冷剂侧和整体的换热系数越高，该假定值后面会有校核）。
单管程热交换器的管程流通截面积
At?Mt?t=0.30=3.06?10?3m2 98单管程的管数
4At4?3.06?10?3n???53.65根 22?di3.14?0.00852取整为54根。
为满足热计算所需的传热面积，每根管子的长度
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L?F2.89==2.60m ?din3.14?0.00852?54已知管程数为ct?2，则每一程的换热管长
L??L2.60==1.30m 22总管数
Zt?ctn?2?54?108根 实际的制冷剂质量流速为
?t?=?Mtdi2=0.30?4=97.36kg（/m2?s) 23.14?0.008524与假设值?t=98kg（接近，故假设值合理。 /m2?s） 3.7 结构初步设计
管板厚度?B?30mm 折流板数Nb?19 折流板直径db?176mm 折流板厚度?b?5mm 上缺口高H1?45mm 下缺口高H2?45mm 上缺口管数nb1?21根 下缺口管数nb2?21根 折流板间距s2?55mm
管板与第一个折流板间距s1?95mm
最后一个折流板距与换热管管端间距s3?90mm 壳体直径附近的管数ndi?12根 据作图法得到壳体内径Ds?178mm 实际管长
l??B?s1+(Nb-1)s2+Nb?b?s3
?30?95?(19?1)?55?19?5?90
1000?1.3m
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该值与初步计算的管长1.30m相等，故初步设计合理。 实际参与换热的管长
l??s1+(Nb-1)s2?s3 ?95?(1?9?1)?5590
1000?1.175m
实际有效传热面积
F0??d0Ztl?=3.14?0.00952?108?1.175=3.79m2 以上结构尺寸在后面结构总体设计中均有校核。
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4 换热器计算
4.1 壳程换热系数计算
折流板的平均间距
s ?s1?(Nb?1)s2+s385?(19?1)?55+100=/1000=0.0587m
Nb?119?1横向流通截面积
Ac?(Ds?ncdo)s=(0.178-12?0.00952)?0.0587=0.0037459m2
横向流速
vm2.39?10?3uc=?=0.6376m/s
Ac0.0037459折流板上、下缺口面积按下面两个公式计算。计算时Kb值取自表4-1-1中。
1Ab1?Kb1Ds2?nb1?do2
41Ab2?Kb2Ds2?nb2?do2
4 表4-1-1 Kb的数值
H/Ds Kb 由于
0.15 0.0739 0.20 0.112 0.25 0.154 0.30 0.198 0.35 0.293 0.40 0.245 0.45 0.343 H1/Ds?H2/Ds?0.044/0.178?0.25 故Kb取值为Kb1=Kb2=0.154 折流板上缺口面积
1Ab1?Kb1Ds2?nb1?do2
41?0.154?0.1782?21??3.14?0.009522
4?0.00338529m2
折流板下缺口面积
1Ab2?Kb2Ds2?nb2?do2
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1?0.154?0.1782?21??3.14?0.009522
4?0.00338529m2
上、下缺口面积的平均值
Ab?1(Ab1?Ab2)?0.00338529m2 2纵向流速
vm2.39?10?3ub=?=0.7055m/s
Ab0.00338529uc与ub的几何平均值
u?ucub?0.6376?0.7055?0.6707m/s 冷冻水平均温度
11ts=(t1?t2)=?(7?12)?9.5?C 22据此温度查得水的物性数据为： 普朗特常熟 Pr 3f?9.7运动粘性系数 ??1.282?10?6m2/s 导热率 ??0.575W/(m??C) 则水的雷诺数
Ref?udo?=0.6707?0.00952=4980 ?61.282?10管外换热系数计算
?o=0.22?doRef0.6Prf0.33
=0.22?0.575?49800.6?9.730.33
0.00952=4654.71W（/m2?℃)
4.2 管内换热系数的计算
假定蒸发器按内表面计算的热流密度qi=9700W?m2（此假定将在后面检验），则管内换热系数
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