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【设计心得】翅片式冷凝器如何做优化设计与仿真

2021-1-27 23:18

点击图片下载:《excel做制冷系统计算和仿真》的资料包:注意:本次内容是基于coildesigner软件的计算结果,我们也是利用这个软件来进行简单的优化与分析的。一、仿真设计:已知以下图纸的翅片式冷凝器:参数如下: ...

点击图片下载:《excel做制冷系统计算和仿真》的资料包:

注意:本次内容是基于coildesigner软件的计算结果,我们也是利用这个软件来进行简单的优化与分析的。


一、仿真设计:


已知以下图纸的翅片式冷凝器:

参数如下:

换热铜管采用的是9.52 光管,厚度为0.35mm,换热管长=238*2mm

=476mm,4 排 26 管,排间距 25mm,管间距 25mm;换热器高度为 26*25mm=650mm,进风温度为 35℃/24℃,制冷剂为 R22,冷凝温度 50℃;


在coildesigner建立流路和模型:

设置好进出口管路数以及风侧、冷媒侧的参数:

点击运行,得到以下结果:

二、计算结果分析

在优化设计前,我们先看下coildesigner软件关于换热器的计算结果参数:


01、热负荷:


首先是热负荷结果,总的制热量是10.3664KW,显热是10.3664KW,潜热是

0KW,因为冷凝是没有除湿的;所以显热比是1.0。

1、液态制冷剂热负荷:是一个负数,这个因为冷凝器是散热量,数值是257W,也就是我们这台冷凝器在换热的最未端是纯液态的制冷剂,并且热负荷是257W;就说明我们这合冷凝器是有过冷度的。(很多冷凝器结算结果可能这个数值是0,说明没有过冷度,冷凝器设计的时候可以适当加大ー点。)

2、为两相区的热负荷,数值为8.66KW,占换热量的83%左右。


3、过热蒸汽热负荷,数值为144KW,占换热量的13%左右。


从上述的计算结果我们也能得出结论:

冷凝器换热量大部分的负荷都是来自于两相区,占据80%以上,其次是过热蒸汽区,占15%左右,冷凝器的进口过热度越大,过热蒸汽区的负荷也就会越大;占据最小的就是过冷液体区域,仅占5%以内,甚至有些冷凝器设计过小,这部分的负荷为0,如果计算结果中,这部分的负荷为0的话,说明没有过冷液体区,可以考虑增大冷凝器的设计。


02、充注量和流量:

从上述的计算结果,有如下数据:

制冷剂质量为0.6329Kg,空气的流量为2321m3/h,

有了以上的两个计算结果,我们可以整个制冷系统的制冷剂充注量有了依据,

冷凝风扇的选型也有依据了。


03、压力降

空气侧压力降为88.3Pa,有了这个数据,我们风扇的选型静压就需要>88Pa;

冷媒侧压力降为114Kpa,压力降导致的温降为0.256℃。


04、出口参数:

空气侧出口千湿球:48.17/29.14C,相对湿度是24.96%;


冷媒侧出口压力为1930Kpa,出口温度是49.7278C°,1930Kpa对应的饱和温度是49.722℃,此时的出口过冷度是:49.7278-49.7226=0.052,可见过冷度是很小的,远远小于3-10C°的过冷度需求。

此时我们可以适当加大冷凝器的设计,比如加长换热管。

05、换热参数:

空气侧换热面积:27.7690m2

冷媟侧换热面积:1.3717m2

有了这几个参数,我们就能计算出冷凝器换热系数K值啦。


三、优化设计


经过上面的一些分析,我们发觉制冷剂的出口过冷度偏小,我们需要适当加大冷凝器的换热面积,以增加过冷度。


我们将换热管长476增加到500mm;重新做coildesigner模型,仿真得到如下结果:

管路加长之后,我们发现最终计算结果有了与一个4℃的过冷度。


当然我们还有一种方法:就是提高风量,同样可以把过冷度提上来,


我们把迎面风速从2.2m/s提高到2.5m/s,计算结果如下:

有6.4C°的一个过冷度。


关于软件的一些其他计算结果,我们不做详细的讲解,这里只给大家展示一

下:

这里我们可以查询每个换热管的参数,包含流量、换热量、RE雷若数等等;以

及每个换热微元的计算结果。

好了,通过上面的一个案例,我们希望各位同行能够掌握翅片式换热器设计和优化的方法和思路,我们将会在后续的设计心得课程中,持续为大家分享关于翅片式换热器设计和仿真的技巧。


全套课程:


点击图片下载:《翅片式换热器设计与仿真课程资料》


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