壳管式冷凝器设计.docx

学号20122916096成绩

课程设计说明书
设计名称机械设计基础课程设计
设计题目制冷系统设计任务书
设计时间2015.1.6～2015.1.21
学院食品工程学院
专业能源与动力工程
班级1202班
姓名杨鑫
指导教师曲航
配用冷水机组的卧式壳管式冷凝器设计

设计任务：设计一台配用冷水机组的卧式壳管式冷凝器
设计条件:设计参数：
制冷剂：R134a
额定工况蒸发温度：t0=50C
冷却水进口温度：tk=400C
制冷量：Q0=360kw
传热管：每英寸19片的滚轧低肋铜
设计要求：1.对确定的工艺流程进行简要论述；
2.物料衡算，热量衡算；
3.确定管式冷凝器的主要结构尺寸；
4.计算阻力；
5.编写设计说明书

一、设计方案的确定及说明。
1.冷却水的进出口温度。
进口水温度280C，而一般卧式壳管式冷凝器的冷却剂进出口温度之差为4—100C，本设计取60C,故出口温度为340C.
2.流速的选择
查得列管换热器管内水的流速，管程为0.5～3m/s，壳程0.2～1.5m/s[2]；根据本设计制冷剂和冷却剂的性质，综合考虑冷却效率和操作费用，本方案选择流速为1.5m/s.
3.冷凝器的造型和计算
3.1水冷式卧式冷凝器的类型
本次设计是以海水为冷却剂，选择氟利昂高效卧式冷凝器为设计对象。此冷却系统的原理是将压缩机排出的高温、高压制冷制气等压冷凝成液体，在冷库中蒸发，带走待冷物料的热量，起到冷却物料的效果。

本方案采用R134a为制冷剂，不燃烧，不爆炸，无色，无味。
冷凝器型式的选择：
本方案采用卧式壳管式冷凝器。卧式管壳式水冷凝器的优点是：
1、结构紧凑，体积比立式壳管式的小；
2、传热系数比立式壳管式的大；
3、冷却水进、出口温差大，耗水量少；
4、为增加其传热面积，R134a所用的管道采用低肋管；
5、室内布置，操作较为方便。
3.2冷凝器的选型计算
3.3冷凝器的热负荷
3.4冷凝器的传热面积计算+
3.5冷凝器的阻力计算

4·管数、管程数和管子的排列
1管数及管程数
4.2管子在管板上的排列方式
4.3管心距
5·壳体直径及壳体厚度的计算
5．1壳体直径，厚度计算

二、设计计算及说明（包括校核）
（一）设计计算

1、冷凝器的热负荷：
冷凝器的热负荷是制冷剂的过热蒸汽在冷凝过程中所放出的总热量，可用制冷剂的压－焓图算出。公式如下：
kw
式中：————冷凝器的热负荷，kw；
————制冷量，360kw；
————系数，与蒸发温度tk、气缸冷却方式及制冷剂种类有关，由《食品工程原理设计指导书》图3查出。在蒸发温度为5℃，冷凝温度为40℃，查得为1.93。

∴=1.93×360=695kw

2、传热平均温差：
=5.450C
3、冷凝器的传热面积计算：
根据选用卧式管壳式水冷冷凝器及设计指导书表4各种冷凝器的热力性能，取传热系数为800w/（㎡·k）
0
式中：————传热系数，w/㎡、℃；
（由《食品工程原理设计指导书》表3中可取750）————冷凝器得传热面积，㎡；————冷凝器得热负荷，w；————传热平均温差，℃

又△t=5.45℃

4、冷凝器冷却水用量：kg/h

式中：————冷凝器的热负荷，kw；————冷却水的定压比热，KJ/kg·k；淡水可取4.186；————冷却水进出冷凝器得温度，K或℃；————冷却水进出冷凝器得温度，K或℃。

5、冷凝器冷却水体积流量：

式中：————取995.7；

6、管数和管程数和管束的分程、管子的排列的确定：

1）确定单程管数n由《制冷原理及设备》一书查得，冷凝器内冷却水在管内流速可选取1.5m/s。设计中选用38×2.5mm不锈无缝钢管作为冷凝器内换热管。式中：———管内流体的体积流量，㎡/s；———管子内直径，m；———流体流速，m/s。

圆整为108

取整后的实际流速

2）管程数：管束长度

式中：———传热面积，㎡；
———按单程计算的管长，m。

管程数
式中：为选定的每程管长，m，考虑到管材的合理利用，取6m。
圆整为12
所以冷凝器的总管数为
根
3）管心距а
查QUOTE可得管心距а=48mmQUOTE
4）管子在管板上的排列方式
管子在管板上排列时，应使管子在整个冷凝器截面上均匀而紧凑地分布，还要考虑流体性质，设备结垢以及制造等方面地问题
7.壳体直径及壳体厚度的计算

1）壳体直径的计算
壳体的内径应稍大于或等于管板的直径，所以，从管板直径的计算可以决定壳体的内径.
D=a(b-1)+2e

式中：D———壳体内径，mm；
a———管心距，mm；b———最外层的六角形对角线(或同心圆直径)；
e———六角形最外层管子中心到壳体内壁的距离。
一般取e=(1～1.5)d0，这里取