點擊圖片下載:《excel做制冷系統計算和仿真》的資料包:
註意:本次內容是基於coildesigner軟件的計算結果,我們也是利用這個軟件來進行簡單的優化與分析的。
一、仿真設計:
已知以下圖紙的翅片式冷凝器:
參數如下:
換熱銅管采用的是9.52 光管,厚度為0.35mm,換熱管長=238*2mm
=476mm,4 排 26 管,排間距 25mm,管間距 25mm;換熱器高度為 26*25mm=650mm,進風溫度為 35℃/24℃,制冷劑為 R22,冷凝溫度 50℃;
在coildesigner建立流路和模型:
設置好進出口管路數以及風側、冷媒側的參數:
點擊運行,得到以下結果:
二、計算結果分析
在優化設計前,我們先看下coildesigner軟件關於換熱器的計算結果參數:
01、熱負荷:
首先是熱負荷結果,總的制熱量是10.3664KW,顯熱是10.3664KW,潛熱是
0KW,因為冷凝是沒有除濕的;所以顯熱比是1.0。
1、液態制冷劑熱負荷:是一個負數,這個因為冷凝器是散熱量,數值是257W,也就是我們這臺冷凝器在換熱的最未端是純液態的制冷劑,並且熱負荷是257W;就說明我們這合冷凝器是有過冷度的。(很多冷凝器結算結果可能這個數值是0,說明沒有過冷度,冷凝器設計的時候可以適當加大ー點。)
2、為兩相區的熱負荷,數值為8.66KW,占換熱量的83%左右。
3、過熱蒸汽熱負荷,數值為144KW,占換熱量的13%左右。
從上述的計算結果我們也能得出結論:
冷凝器換熱量大部分的負荷都是來自於兩相區,占據80%以上,其次是過熱蒸汽區,占15%左右,冷凝器的進口過熱度越大,過熱蒸汽區的負荷也就會越大;占據最小的就是過冷液體區域,僅占5%以內,甚至有些冷凝器設計過小,這部分的負荷為0,如果計算結果中,這部分的負荷為0的話,說明沒有過冷液體區,可以考慮增大冷凝器的設計。
02、充註量和流量:
從上述的計算結果,有如下數據:
制冷劑質量為0.6329Kg,空氣的流量為2321m3/h,
有瞭以上的兩個計算結果,我們可以整個制冷系統的制冷劑充註量有瞭依據,
冷凝風扇的選型也有依據瞭。
03、壓力降
空氣側壓力降為88.3Pa,有瞭這個數據,我們風扇的選型靜壓就需要>88Pa;
冷媒側壓力降為114Kpa,壓力降導致的溫降為0.256℃。
04、出口參數:
空氣側出口千濕球:48.17/29.14C,相對濕度是24.96%;
冷媒側出口壓力為1930Kpa,出口溫度是49.7278C°,1930Kpa對應的飽和溫度是49.722℃,此時的出口過冷度是:49.7278-49.7226=0.052,可見過冷度是很小的,遠遠小於3-10C°的過冷度需求。
此時我們可以適當加大冷凝器的設計,比如加長換熱管。
05、換熱參數:
空氣側換熱面積:27.7690m2
冷媟側換熱面積:1.3717m2
有瞭這幾個參數,我們就能計算出冷凝器換熱系數K值啦。
三、優化設計
經過上面的一些分析,我們發覺制冷劑的出口過冷度偏小,我們需要適當加大冷凝器的換熱面積,以增加過冷度。
我們將換熱管長476增加到500mm;重新做coildesigner模型,仿真得到如下結果:
管路加長之後,我們發現最終計算結果有瞭與一個4℃的過冷度。
當然我們還有一種方法:就是提高風量,同樣可以把過冷度提上來,
我們把迎面風速從2.2m/s提高到2.5m/s,計算結果如下:
有6.4C°的一個過冷度。
關於軟件的一些其他計算結果,我們不做詳細的講解,這裡隻給大傢展示一
下:
這裡我們可以查詢每個換熱管的參數,包含流量、換熱量、RE雷若數等等;以
及每個換熱微元的計算結果。
好瞭,通過上面的一個案例,我們希望各位同行能夠掌握翅片式換熱器設計和優化的方法和思路,我們將會在後續的設計心得課程中,持續為大傢分享關於翅片式換熱器設計和仿真的技巧。
全套課程:
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