冷凝器设计例题（本站推荐）

第一篇：冷凝器设计例题（本站推荐）

例题：冷凝器设计

已知某R-22制冷系统，冷凝器热负荷71.4kW，冷却水进口温度tw1=32℃,传热管采用紫铜肋管，λf=384W/m·K，d0=13.124mm，di=11.11mm，肋片外径df=15.8mm，肋厚δt=0.232mm，δ0=0.368mm，平均肋厚δf=0.30mm，肋节距e=1.025mm，试设计一台卧式壳管式冷凝器。

解：1．肋片管特性参数的计算（以1m长肋管计算）肋管水平部分面积Ap

A[d]1000p0(e0)dfte37.66103肋管垂直部分面积Ah

A20t21/21000h2(dfd0)[h()]e121.5610322肋管总外表面积A0l

A30lApAh159.2210m2

A肋化系数

0lA4.56i

肋片当量高度

He4d2fd20df3.85103m

基管的平均表面积

m2m2 A(d0di)1238.1103m2

2．确定冷凝器出口的冷却水温度tw2 设水的温升Δtw=4℃，则tw2=36℃ 3．确定冷凝温度tk 一般tktw23~5℃，tkt2440℃

3632tm5.84032℃ ln40364．计算传热温差Δtm

5．求冷却水流量Mw

Qk71400Mw4.26kg/s cptw4.186100046．选择以外表面为基准的热流密度q

设定q =4100W/m2 7．概略计算所需的传热面积

Qk2F17.4m q8．初步规划冷凝器结构

取管内水流速u=2.5m/s，则每一流程的管子数Z为

Z

Mw(du)417.59

2i取Z=18，实际流速2.44 m/s 由管子流程数N与管子有效长度l之间的关系

F17.4Nl6.07

m

A0lZ0.1592218管子按正三角形排列，管子间距S为1.25~1.5 d0，取S=20mm，N=2，l=3.04m，管子的总根数36根

N=4，l=1.52m，管子的总根数72根，D=0.25m，l/D=6.08 选取4流程。9．计算水侧放热系数

i0.023diRe0.8fPr0.4fW/(m2·℃)计算时取冷却水的平均温度为定性温度。

3236ts34

℃ 22.50.01111Ref37202 60.746610udiRef0.84534

Pr4.976

Pr0.41.9

262.4810W/mK

262.4810i0.02345341.911142.71.11431040.01111 W/(m2·℃)10．计算管外侧换热系数

单根水平光管：c0cql'1/3

1/30.25水平光管管束：

c0cql'nm

0f1c0 水平低肋管：11.3f0.75AhA0fd0He0.25ApA0f

th(ml)fml

th——双曲正切算符

eethxxxeexx

m2c0ff

dfd0dfl10.805lg2d0C=0.65，’

 1/3g321/3

按照制冷剂冷凝温度tk=40℃确定物性参数： λ=0.079W/(m·K)；ρ=1131.32kg/m3；r=166.88 kJ/kg（r=166880 J/kg）；μ=2.22×10-3N·s/m2。

1/31/3g1/3327660.65

单根水平光管的放热系数

c0cqd0'10.657660.6541000.01311/31321.5 W/(m2·℃)再计算肋管管束外表面的有效放热系数 m2c0ff21321.5151.5-1

m3840.00030.00144 m dfd0dfl10.805lg2d0th(ml)th(0.218)f0.984

ml0.218nm4.03

Ah0.7511.3fA0fd0He0.250.25ApA0f1.569

0.250f1c0nm

W/(m2·℃)

1.5691321.54.031463.411．计算实际的传热系数K 取污垢系数

ri0.910m2C/W

14mC/W2，r00.9104K1F0fF0f1rri0FFmii0f623.4

W/(m2·K)12．实际热流密度

qKtm623.45.83615.72

3615.724100100%13.4%

>5% 3615.72误差较大，重新规划热流密度

6．选择以外表面为基准的热流密度q

设定q =3700W/m2 7．概略计算所需的传热面积

Qk2F19.3m q8．初步规划冷凝器结构

取管内水流速u=2.5m/s，则每一流程的管子数Z为

Z

Mw(du)417.59

2i取Z=18，实际流速2.44 m/s 由管子流程数N与管子有效长度l之间的关系 F19.3Nl6.73

m A0lZ0.1592218管子按正三角形排列，管子间距S为1.25~1.5 d0，取S=20mm，N=2，l=3.36m，管子的总根数36根

N=4，l=1.68m，管子的总根数72根，D=0.25m，l/D=6.78 选取4流程。9．计算水侧放热系数

i0.023diRe0.8fPr0.4fW/(m2·℃)计算时取冷却水的平均温度为定性温度。

3236ts34

℃ 22.50.01111Ref37202 60.746610udiRef0.84534

Pr4.976

Pr0.41.9 62.481022W/mK

62.48104i0.02345341.911142.71.1143100.01111 W/(m2·℃)10．计算管外侧换热系数 单根水平光管的放热系数

c0'cqd01/31/310.657660.6537000.01311367.5 W/(m2·℃)再计算肋管管束外表面的有效放热系数

m2c021367.5154.1 m-1

3840.0003ffdfd0dfl10.805lg2d00.00144 m th(ml)th(0.222)f0.984 ml0.222nm4.03

11.3f0.75AhA0fd0He0.25ApA0f1.569

0.250f1c0nm0.251.5691367.54.031554

W/(m2·℃)11．计算实际的传热系数K K11F0fF0f1rri0FFmii0f639.25

W/(m2·K)12．实际热流密度

qKtm639.255.83707.66

3707.663700100%0.3% 3707.66与初选值基本一致，故计算的K值适用。13．求传热面积

Qk2F19.26m Ktm

第二篇：甲醇冷凝器设计计算

1.1 确定物性数据

热流体进口温度：337.85K,出口温度：337.85K 冷流体进口温度：300.15K,出口温度：317.15K 定性温度:可取流体进口温度的平均值。

壳程甲醇蒸气的定性温度为T=337.85K，T2=337.85K，T1= 337.85K 管程冷却水的定性温度为t1=300.15K，t2=317.15，t=(300.15+317.15)/2=308.15K

【2】根据定性温度，分别查取相关文献[1]，壳程和管程流体的有关物性数据

甲醇蒸气在337.15K下的物性数据: 密度 1=1.19Kg/m3

定压比热容 cp1=1.620KJ/(KgK)热导率  1=0.013KJ/(KgK)粘度  1=0.011mPas 汽化潜热  =1100KJ/Kg 冷却水在308.15K下的有关物性数据: 密度 0=994.06Kg/m3 定压比热容 cp0=4.165KJ/(KgK)热导率  0=0.623KJ/(KgK)粘度  0=0.7245mPas 1.2 估算传热面积 1.2.1热流量 甲醇质量流量：

Ws1=1.2×3600×1.19=5140.8Kg/h=1.428Kg/s 甲醇热负荷：

Q1=5140.8×1100=5.655×106KJ/h=1570.8KW 1.2.2平均传热温差

（337.85-300.15）（-337.85-317.15）t1-t2=≈ 28.36K =tm337.85-300.15tlnln1337.85-317.15t2其中t1=T1-t1，Δt2=T2-t2，T1=T2=337.85K 1.2.3冷却水用量

=5.655×106/[4.165×（317.15-300.15）]=79867.2Kg/h Ws0=Q0（Cp0Δt0）=22.2Kg/s 1.2.4传热面积初值估算

查文献[1]取总传热系数K=800W/(m2K)

估算传热面积:A估=Q（KΔtm）=1570.8×10/（800×28.36）=69.235m 1.3 核算总传热系数K 1.3.1管径和管内流速

选用Φ19mm×2mm的碳钢管，取管内ui=0.57m/s,其内径di0.015m，外径do0.019m

321.3.2计算管程数和传热管数

根据传热管内径和流速确定单程传热管数

neVπ2diui4=22.2994.06=221.83≈221（根）

0.7850.01520.57按单管程计算，所需传热管长度为

L=69.235A估==5.25m πdone3.14×0.019×221根据传统换热器管长可取6米单程换热器，则传热管总根数

NT=221（根）

1.3.3平均传热温差校正及壳程数

平均传热温差校正系数 337.85-337.85R==0 317.15-300.15317.15-300.15P==0.45 337.85-300.15查文献[4]，按单壳程温差校正系数应查有关图表。可得Φ t=1平均传热温差

t'm=ΦΔ ttm=1×28.36=28.36℃ 1.3.4传热管排列和分程方法

采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列。取管心距t=1.25d0，则 t=1.25×19=23.75≈25(mm)查文献[8]，对于单管程换热器，横过管束中心线的管数nc1.122116.3517根 管束的分程方法：采用单管程共有传热管221根，1.3.5壳体内径

本设计采用单管程结构正三角形排列，查文献[6]，壳体内径可用下式计算：

‘D=t（nc-1）+2b，管束中心线上最外层管的中心至壳体内径的距离b'1.5do1.51928.5mm 则壳体内径为：

（17-1）1.519=428.5mm D=25圆整后取壳体直径为D=500mm 1.3.6折流板

采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高为h'=0.25×500=125mm 两相邻折流挡板的距离（板间距）为： h=0.8D=0.8×500=400mm，故可取h=400mm, 折流板数目：NB传热管长6000-1=-1=14（块）

400折流板间距折流板圆缺面水平装配。1.3.7污垢热阻和管壁热阻

管程冷却水的污垢热阻 Rdi=0.00034m2KW 壳程纯净甲醇气体的污垢热阻 Rdo=0 管壁热阻

Rw=bw，其中b为传热管壁厚，m ；w为管壁热导率，W/(mK)

碳钢在308.15K下的热导率为51.10W/(mK)，所以

Rw=0.002=0.000039m2KW 51.101.3.8管程给热系数

π管内流通面积

Ai=di2ne=×0.0152×221=0.0390m2

4422.2管内流速

uiWs0 ==0.5726m/s

ρ0Ai994.06×0.0390管内雷诺系数

Rei=

diuiρ00.0150.5726994.06==11784.65（湍流）

0.724510-3μ0cp0μ0λ0管内普朗特数

Pri=对流传热系数

αi0.02341650.724510-3==4.844

0.623λ00.80.40.0230.6230.80.4ReiPri11784.654.844

0.015di=3245W/(m2K)1.3.9壳程给热系数

查文献[4]，壳程对流传热系数

αo0.725(ρ2gλ3γn23μdoΔt14)

式中，为比汽化热，JKg

为冷凝液的密度，Kg/m3

λ为冷凝液的热导率,W/(mK)

为冷凝液的黏度,mPas

t为饱和温度Ts与外壁温度Tw之差，n为水平管束在垂直列上的管子数，该换热器为单管程单壳程共221跟管子，管子按照三角形排列，则有 n≈10

定性温度取膜温，即T定TsTw

2现假设管外壁温Tw330K，则

tTs-Tw337.15-3307.15K

TsTw337.15330333.575K,在该定性温度下： T定22ρ760.6kgm3，μ0.342mPas，λ197.8mW(mK)

αo0.725(ρgλγ3214n23μdoΔt)9.810.197831100103760.60.725（）23-30.3420.0197.151010214

=2805W/(m2K)1.3.10壁温核算

热流体在管内流动，Ts=337.15K，则单根水平管的传热量Q11570.8103W7107.69W，根据壁温公式有 Q单221221Q单-ttw-t Tww11b11(Rdo)(Rdi)αoαiAoλwAmAiT-Tw式中，Tw为管外壁温，tw为管内壁温，Rdi为管程冷却水污垢热阻，Rdo 为壳程纯净甲醇气体的污垢热阻，b为管厚度，Ai为单根换热管的内表面积，Ao为单根换热管外表面积，Am为单根换热管平均表面积，w为碳钢热导率。

Q单337.15-Tw，求得 Tw=330.07K，这与假设相差不大，可以接1128053.140.0196受。

1.3.11计算总传热系数K

K11ddRdoRdiooαodiαidiλwdm1bdo

式中 di为管子内径，do为管子外径，dm为管子平均直径，αi为管程传热系数，αo为壳程传热系数。Rdi为管程污垢热阻，Rdo壳程污垢热阻，w为碳钢热导率

将已知数据代入上式，得

K110.0020.0190.01910.01900.00034280551.100.0170.01532450.015

=818.83W/(m2K)

1.3.12计算传热面积裕度

Q11570.8103传热面积Ac67.643㎡

KΔtm818.8328.36实际传热面积

Ap=πdolNT=3.14×0.019×6×221=79.109㎡

该换热器的面积裕度为

HAp-AcAc79.109-67.64316.95%

67.643传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。1.4 核算压力降 1.4.1管程压降Pi

查文献[9]，ΣΔPi(ΔP1ΔP2)FtNsNp

式中，Ft为结垢校正系数；Ns壳程数；Np为管程数；P1为直管阻力压强降，Pa;P2为回弯管压强降，Pa；

查文献[3]，取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm,则.65Rei11784edi0.10.00667，而15，于是

λi0.1(edi68Rei)0.23680.1(0.00667)11784.650.230.03646lρ0ui26994.060.57262ΔP0.036462376.63pa1λi0.0152di22ρ0ui2994.060.57263488.88pa ΔP2322对正三角形排列Ft=1.4，且Ns=1，Np=1，则

.63488.88)1.4114011.714pa Pi(P1P2)FtNsNp(23761.4.2壳程压降

壳体流通面积

Soh(Dncdo)=0.4×（0.5-17×0.019）=0.0708m2 因为，Ws1=1.2Kg/s，所以：

1.2壳程流速 uoWs1==14.24m/s

ρ1So1.19×0.0708当量直径

（4de32π23π（0.0252-0.0192）t-do）424240.01729m πdoπ0.019雷诺系数

Reodeuoρ10.0172914.241.1926635.40（湍流）-30.01110μ1壳程普朗特数

Procp1μ1λ11.6201030.01110-31.371

0.013'P'2)FtNs 壳程压降 Po(P1其中Ns1,Ft1 流体流经管束的阻力

PFfonc(NB1)'121uo2

摩擦系数fo5.0Reo-0.2280.4897

已知: NB14，F0.5，nc17 uo14.24m/s

'P1Ffonc(NB1)21uo2

1.19×14.242 =0.5×0.4897×17×(14+1)× =7533.16Pa

22hρ1uo20.41.1914.24214（3.5-）3209.36Pa ΔPNB(3.5-)D20.52'2'（7533.16+3209.36）×1×1=10742.52Pa P'2)FtNs=故Po(P1

第三篇：HLT1000冷凝器设计计算书

冷凝器的设计计算

1.技术参数

R404a冷凝温度tk：35℃,； 进口空气温度ta1：28 出口空气温度ta2：33℃ 进出口空气温差ta2-ta1：5℃ 对数平均温差： tm=(ta2-ta1)/ln(tk-ta1)/(tk-ta2)

=5/ln7/2=5/1.25=4℃ 2.冷凝器的计算

2.1翅片管簇结构参数选择及计算

选择Ф10mm╳0.5mm的紫铜管作为传热管，选用的翅片厚度δf=0.15mm的波纹型整张铝制套片。取翅片节距Sf=2mm，迎风面上管中心距S1=25mm，管簇排列采用正三角插排。

每米管长各有关传热面积分别为：

af=2(S1*S2-П/4db2)/Sf=2*(0.0252*31/2/2-П/4*0.01032)/0.002

=2*(0.00054-0.000082)/0.002=0.4579m2 其中db=d0+2δf（do=Ф10mm，外径）

ab=Пdb（Sf-δf）/Sf=П*0.0103*（0.002-0.00015）/0.002=0.0299m2 aof=af+ab=0.4579+0.0299=0.4878m2 ai=Пdi=П*0.009m2=0.0283m2(di为内径)取当地大气压Pa=101.33kPa，由空气（干空气）热物理性质表，在空气平均温度30℃条件下，Cpa=1.013J/(kg·℃)、λa=0.02675W/(m·K)，νa=16╳10-6m2/s。在进风温度ta1=28℃条件下，ρa=1.1095kg/m3。

冷凝器所需空气体积流量

qv=Q/ρa*Cpa（ta2-ta1）=12560/1.1095*1013（33-28）=2.235m2/s 选取迎面风速wy=2.5m/s，则迎风面积：

Ay=qv/wy=2.235/2.5=0.894m2 取冷凝器迎风面宽度即有效单管长l=0.93m，则冷凝器的迎风高度：H=Ay/wy=0.894m2/0.93=0.96 2.2传热计算

确定所需传热面积Aof、翅片管总长L以及空气流通方向上的管排数n。

计算换热系数Ko为40w/(m2·K)，Aof：传热面积，m2； Aof=Q/tm*Ko=10910/40*4=68.19 冷凝器所需有效翅片管总长：L=Aof/aof=68.19/0.4878=139.79m 设计蒸发器的宽度为1000mm，则所需传热管数为：nl=139.79m/1m=139.79，取140，则垂直于空气流方向的管排数为nh=140/4=35。

第四篇：冷凝器改造论文

低费用改造糖厂水喷射冷凝器的新方法

一、概述

真空冷凝器是糖厂煮糖和蒸发获得真空降低糖汁沸点的关键设备，一个合适而且稳定的真空对于糖厂来说是非常重要的。目前在糖厂广泛应用的真空冷凝器主要有：塔式冷凝器配真空泵、水喷射式冷凝器和喷射雾化式冷凝器。

塔式冷凝器配真空泵，使用逆流接触式冷凝器将水蒸气冷凝，剩下的不凝缩气体另用真空泵排除。我国糖厂早期都使用这种系统，目前在糖厂的真空冷凝设备中还占据着相当大的比重，虽然用水量较少，效率较高，但是配置一台真空泵所耗的电能对于现代糖厂来说不符合节能要求，而且它的设备比较复杂，操作和维修比较繁锁。

水喷射冷凝器，同一台设备兼有冷凝和抽气作用。它的优点是设备比较简单、容易制造、使用与维护方便。但用水量较大，在水量不足或水温较高时，其效能显著下降，真空度偏低且不稳定，调节困难。现在国内大多数大、中型甘蔗糖厂都使用这种水喷射冷凝器，每个煮糖罐配一个，蒸发罐又另配一个。这样操作管理较方便，但总用水量大很多。

喷射雾化式冷凝器，结合了塔式冷凝器和水喷射式冷凝器的优点而又区别于两者不同，最大的创新特点是在喷射抽吸的基础上增加了雾化冷凝的效果，大大提高了冷凝器效率。喷射雾化式冷凝器设计有喷雾喷嘴和喷射喷嘴，喷雾喷嘴通过喷出具有很大表面积的雾化水滴充分与汁汽混合进行热交换，汽液混合均匀，使可凝性气体迅速凝结成水而形成真空。剩下的不冷凝气体通过喷射喷嘴射出的射流水抽吸而排出尾管，从而达到稳定高真空的目的，但由于残留的不凝缩气体较少，需要对其所做的压缩功较小，所以水压和水温对真空的影响较小。喷射雾化式冷凝器属于近几年来新开发的一种新型产品，是一种理想而又高效节能的冷凝设备，正逐步取代塔式冷凝器和水喷射式冷凝器。

以上三种冷凝器中，目前还在使用最多的是水喷射冷凝器，由于环保压力的原因，糖厂冷却水含糖分高不能外排，为减少末端水处理的成本不得不循环使用，导致用于冷凝的水温越来越高，根据汁汽冷凝所需冷却水与其进水温度的关系，进水温度越高，用水量越大，这样在现有的水喷射冷凝器条件下，糖厂原先设计的进水压力已不能满足正常煮糖生产所需要的真空，所以近几年来，很多使用水喷射冷凝器的糖厂都面临煮糖真空不够的问题。

合适而且稳定的真空度，是维持糖厂正常生产的必要条件。因此，糖厂的真空冷凝系统如何适应这种情况，特别在当前普遍用于冷凝的水温度较高的情况下，如何取得较高和稳定的真空度，是制糖企业生产管理者头疼的问题。更重要的是在全球经济危机的蔓延下，很多糖厂出现了经济紧张的状况，如何用较低的费用投入来提高现行冷凝器的工作效率，是一个很现实的问题。

针对以上水喷射冷凝器所暴露出来的问题，我公司早在2007年就预见了问题的发展，并于当年结合我公司开发出来的喷射雾化式冷凝器技术在广西南华糖业集团忻城一厂对现有的水喷射冷凝器进行改造，提高了现有水喷射冷凝器的冷凝效率，稳定和提高了煮糖的真空度。由于改造所需费用低，效果明显，所以获得了很多糖业界人士的认可和接受，并于08/09榨季在广西南华糖业集团平果糖厂和南圩糖厂、凤糖集团和睦糖厂以及云南蒙自南华克林糖业有限公司成功改造了22台。此方法是现阶段资金紧张的情况下使用低投入产生高效果的明智选择。

二、提高现有水喷射冷凝器冷凝效率的改造方案

根据我公司在喷射雾化式冷凝器设计上经验，主要是利用现有的TDP型水喷射冷凝器进行设计改造，设计制造成“分体TDP型雾喷式冷凝器”。该冷凝器改造吸收了喷射雾化式冷凝器设计优点，而且利用原有的设备进行，降低成本，避免浪费。

1、在TDP水喷射冷凝器的基础上增加喷雾设计。喷雾喷嘴安装于连接到TDP水喷射冷凝器的汁汽管内，原有的水喷射冷凝器喷射喷嘴不动。喷雾喷嘴位置在喷射喷嘴之前，汁汽先被大部分雾化水冷凝而后，剩下的少量汁汽和不冷凝气体由原有的冷凝器喷嘴射出的射流水抽走，其排气原理与常规TDP型水喷射冷凝器相同，但由于雾化吸收大部分汁汽后残留的不凝缩气体较少，需要对其所做的压缩功也相对较小，因此使用的水量较少，对水压的要求也不高（0.06-0.10MPa即可），所以真空受水压和水量波动的影响也相对较小。大大提高了冷凝器的工作效率。

2、由于传统水喷射冷凝器没有排渣功能，造成喷嘴容易堵塞，清理困难，同时也增加了工人的劳动强度。为此我们在原有水喷射冷凝器系统的基础上增加一套在线水过滤排渣系统，该系统安装在器体外侧，更易于操作。其位置高于喷雾喷嘴和喷射喷嘴位置。水先经过滤网过滤，分别通过喷射进水管，喷雾进水管（通过喷雾喷嘴的水量可通过调节水阀调节）然后进入喷嘴，避免水质不好造成喷嘴堵塞，打开控制手轮可在线自动清除滤渣。增加一根连接水过滤排渣系统和冷凝器本体的清洗管，便于把杂质从过滤器排除。

3、改造示意图

三、分体TDP型雾喷式冷凝器效果和特点

1、可直接用原有的TDP型冷凝器改装；同时改装后占地少,安装、维修容易。

2、不改变原有的供水系统。

3、由于安装了水在线过滤排渣系统，喷嘴不易堵塞,耐高温、耐腐蚀。

4、入水压力低≤0.10Mpa;真空度稳定在0.082~0.092Mpa。

5、适应较高温度进水;当水温≤42℃时，真空度仍可保持-0.082MPa以上。因此减少因温度原因的冷水补充量,提高水的复用率,降低环保排污费。

6、抽真空时间短,冷罐时30分钟左右;热罐时4~6分钟。

7、改造投资和维护费用低。

四、改变现有真空冷凝效率方案的选择

1、增加水冷却设备，尽可能把冷却水温度降低至360C以下，该方案保证了原有水喷射冷凝器的冷凝效率，同时也保证了制糖生产所需要的真空。但投资费用大，占地面积多，维修复杂。

2、在现有供水系统条件下，加大水压，增加流量，尽可能多地抽走蒸发的汁汽。该方案投资费用少，但真空受水压波动的影响很大，一旦有煮糖罐开煮或放糖时，水压就会发生波动而影响到其它煮糖罐的正常真空。同时威胁到整个供水系统以及冷凝器的安全，这是目前大多数使用水喷射冷凝器的糖厂采用的措施。

3、更换冷凝器，有三种方式，一种是更换为冷凝量更大的水喷射冷凝器，利用增大水量来达到冷凝效果，此方式用水量大，需增加冷却水泵，投资费用大；第二种是更换为塔式冷凝器配置真空泵，该方式可以达到节约冷却水的目的，但是投资费用大，维修困难，耗用电能；另一种方式是更换为喷射雾化式冷凝器，属于第三代高效冷凝器，冷凝效率有了很大提高，既节约冷却水，又稳定和提高煮糖的真空度，该方式是糖厂今后更换冷凝器的最终选择。

4、改造现有的TDP水喷射式冷凝器，该方式的优点在于在现有的水喷射冷凝器还能使用的情况下，充分利用原来的供水和冷凝系统进行改造，来达到在不增加水量的情况下提高水喷射冷凝器效率，提高和稳定煮糖的真空度。投资费用低，而且经济又实用，是现阶段经济特别紧张的情况下最好的一种选择。综上所述，更换喷射雾化式冷凝器是糖厂冷凝器更新换代的最终选择，而改造现有的水喷射冷凝器是充分利用原有设备并发挥其潜力和效果的最佳选择。经济危机之下，这是你改变你现有冷凝系统的最好投资。

五、改造投资费用

根据厂方冷凝器的具体情况不同，每台冷凝器改造费用约为3.5-4.0万元。

南宁吉然糖业技术有限公司

2009-5-27

第五篇：毕业设计冷凝器外文翻译

吉林化工学院本科毕业设计（论文）外文翻译

氨制冷系统的节能设计，改造和蒸发式冷凝器的控制

阿卜杜勒穆罕默德和凯利，工业评估中心，代顿大学

摘要

氨制冷系统通常提供了许多节能商机，因为他们的大动力消耗，运行时间长的和动态的操作。氨制冷系统的能源使用高度依赖于冷凝头的压力，而这是一个函数的蒸发式冷凝器容量和控制功能。本文研究系统能源利用中聚光能力和冷凝器的控制之间的关系。它首先开发方法来确定冷凝器的性能，然后以仿真模型模拟压缩机和冷凝器风扇的能源利用。，它使用工程基本面和经验两个数据，准确地捕捉压缩机，冷凝器和环境湿球温度之间的协同效应。节约能源是三种情况：安装在冷凝器风机变频驱动器，采用湿球控制方法战略和提高聚光性能。以说明气候的影响，这些模拟是两个不同的ASHRAE气候区，迈阿密，佛罗里达州和执行明尼阿波利斯，明尼苏达州，这是炎热和寒冷的气候分别。结果表明，提高表现不佳的冷凝器的性能是最经济有效的节能测量。但是节约能源从冷凝器安装变频驱动器球迷和利用湿球的方法策略取决于环境气候条件，与位置无关。接下来，内部收益率的计算方法来安装额外的聚光能力超越在为相同的两个ASHRAE气候区新建筑应用的标准做法。结果表明，安装两次基线聚光能力，内部收益率超过20 ％。综上所述，本文提出的设计，改造的综合方法在氨制冷系统蒸发式冷凝器的控制权。节约能源衍生通过使用这种方法可以显著提高氨的能量效率制冷系统。

介绍

约7.5 ％的总生产能耗用于食品加工行业，其中约21％的能量是电能(二零零六年环评)。在这些设备中，氨制冷系统是最大的能源消耗部分。制冷与冷却工艺所用电量是食品加工行业(二零零六年EIA)的用电量的27％。制冷系统使用的能量是高度依赖于冷凝压力，而这又是冷凝器容量和控制性能。因此，提高聚光能力和控制可导致显著的节能效果。

本文首先确定使用的数据从实际的聚光性能制冷控制系统。然后是开发仿真模型来计算每年的能源使用所研究的压缩机和冷凝器风扇。该仿真模型，用来计算节能三

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个节能措施(ECMS)：在冷凝器风扇安装变频器，采用湿球的方法策略，提高聚光性能。以说明气候的影响，这些仿真用于执行迈阿密，佛罗里达州和明尼苏达州明尼阿波利斯，这是炎热和寒冷的气候分别。文章最后决定回报的安装额外的容量超出标准规范的内部收益率在新的建筑应用。

系统说明

分析系统是一个两阶段的氨制冷系统具有两个低压侧压缩机和两个高级压缩机。所有的压缩机是螺杆式与滑阀控制和热虹吸油冷却。一种蒸发式冷凝器以恒定的速度从系统散发热量。对于本文的其余部分，术语系统将参考冷凝器风扇和压缩机。从冷凝器泵的能源使用小，并且不评价了本文。关键系统参数，包括电动机电流，氨的压力和温度从制冷控制系统获得。氨性数据的计算使用参考流体热力学和输运性质数据(NIST，2010)也被称为REFPROP。图中显示了制冷系统的替补的示意图。

图1。电路图制冷系统的pH值图上

计算排热到冷凝器

冷凝压力是决定系统能源利用的一个关键变量。为了准确地计算冷凝压力，冷凝器性能必须确定。在第一步骤中确定冷凝器性能是计算从压缩机排出到总热量冷凝器。在系统中的能量平衡显示了总的热拒绝了冷凝器是由低和高级压缩机加两个设置在制冷（QREF0）低和高级压缩机两者的压缩或轴功率（WS）的热量。

QCond.actual = Σ QrefLS +Σ QrefHS +Σ WSLS +Σ WsHS（1）

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所有的热拒绝从低温压缩机减去热虹吸拒绝的低级压缩机油冷却（TSOC，LS）将被转移到高压侧制度。因此，由高温压缩机提供（TRprovided，HS）的制冷是：

ΣTRprovided，HS = Σ QrefLS +Σ QrefHS +Σ WLS

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量可以使用等式4和来自控制系统的百分之制冷容量，计算如下：

QREF = Qrrated • ％容量

（5）

压缩热由高温级压缩机（WsHS）生产

来自控制系统的数据而获得的每个压缩机的电机电流。至相关电机电流轴功率（WS），电机电流和输入之间的关系权力必须得到发展。这种关系中，可以从点测量开发电机电流和输入功率在整个压缩机的工作范围。通过使用的压缩机（ὴm）的两个铭牌效率和f（A），轴功率或等价每个压缩机的压缩热量可以计算为：

WsHS = F（A）* ὴm

（6）

热虹吸油冷却（TSOC）

考虑了两阶段的低温循环在图1中表示的氨制冷系统。在状态1LS，氨进入压缩机作为饱和蒸汽和离开压缩机的过热蒸汽在状态2LS。路径1LSmref.LS •（h2a.LSh4.LS）（8）

通常，制造商报告的体积流量的空气速率，标称容量，并且热抑制因子（HRF）。体积流量是用于使用计算的质量流率空气的密度在标准条件。该HRF，这既是外部空气湿球温度计的功能温度（TWB）和饱和冷凝温度（Tcond），用于确定在额定容量冷凝器对于一个给定TWB和Tcond为（Manske，Reindl和2001年克莱因）：

额定电容容量=标称容量/ HRF（TWB，Tcond）（10）

等式9b和10可以适用于制造商的规格为蒸发冷凝器，以确定对于一个给定的湿球Tcond和效力之间的关系范围。有效性被发现是线性相关的Tcond为： effM = E0

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由于蒸发式冷凝器的运行期间的实际容量已计算的，实际效果可以适合于在等式11的形式的线。测量效力与从所研究的系统Tcond数据被绘制时，无论是蒸发式冷凝器，风机和水泵是在图3满负荷生产。额定制造商从式（11）效果也绘制在同一张图来比较的有效性上一个新的蒸发式冷凝器，以其中一个已经服役了几年。图3表示该蒸发式冷凝器性能已劣化随着时间的推移。实际容量比制造商的额定容量少约40％。此信息可以被用作用于模拟程序的校准参数。例如，在图3中，冷凝器容量为一个新的冷凝器将约为1.69倍，目前的实际能力。

图3。实际和制造商有效性的蒸发式冷凝器

模拟年能源消耗

每年的能量使用的制冷系统的是压缩机和冷凝器的总和风机能耗。冷凝压力是必须正确地计算一个关键的变量正确模拟压缩机和冷凝器风扇的能源使用。以下步骤概述一方法计算压缩机功率，冷凝压力和冷凝器风扇电源。

计算压缩机输入功率

一个给定的压缩机在一定范围抽吸的额定轴功率（bhprated）和冷凝温度可以从制造商处获得。此数据可以被嵌入到一个二阶多项式方程的交互项来确定额定满载

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轴功率在给定的吸气和冷凝温度（Manske 2000），如：

bhprated = P0 + P1 • Tcond + P2 • TSUC + P11 • Tcond ² + P22 • TSUC ² + P12 • Tcond • TSUC（12）

在该制冷系统中的压缩机，像许多制冷系统中，在操作碱/修剪方式，表示过去压缩机接通的每个阶段是修剪压缩机。式（4），它类似于公式12中，示出的满负荷容量压缩机吸入的函数和冷凝温度下，该压缩机运行。知道制冷负荷（参考负载）和碱的量被操作（Σ TRBase），则该部分的容量修剪压缩机的压缩机定阶段（FCTrim）可以计算如下：

FCTrim =（参考负载6789

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红色=压缩机的能耗，蓝=冷凝器风扇能源，绿色=节能，广场=投资回报率，VFD =常数变速冷凝器风扇，所需时间约=利用湿球的方法和策略PERFOR =提高聚光性能。

在新建筑应用安装额外的电容容量

冷凝器是因为结构支撑，管道和控制成本来安装。因此，这是很少的成本效益来安装额外的冷凝器为唯一目的能量效率。然而，在新建筑中安装额外的冷凝器容量可以成本效益。近似的安装成本与变频驱动和湿球的做法冷凝器控制是指在公式23。增量成本（元）= 17 ·增容（MBH）+ 12,000（23）

在添加额外的冷凝器时收益率（IRR）内部收益率图9显示容量时，冷凝器的寿命是20年，能源涨价率是3 ％。内部收益率计算用于安装的50 ％的额外容量，100％，150 ％和200 ％，比7000 MBH基线能力。在这两个位置，内部收益率超过20％加倍聚光能力。因此，增加聚光能力似乎是一个非常有吸引力的选项的新建筑。

图9。返回的安装额外的电容容量内部收益率

红色=增量成本，绿色=每年节约能源成本，回报广场=内部收益率

小结与讨论

本文开发了一种方法，利用数据来校准聚光性能制冷控制系统。此校准冷凝器性能的仿真中使用模型计算所研究的能源使用的系统。该仿真模型是然后用来计算节能三的ECM ：在冷凝器风扇安装变频器，采用湿球的方法策略，提高聚光性能的两个不同的ASHRAE气候区。

重要的结果是：

1．制冷系统的总功耗是强烈依赖于冷凝器大小，性能和控制。

2．对于现有系统，提高了蒸发式冷凝器性能可能是最成本效益的节能措施。目视检

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[4] Manske，K.A.，Reindl酒店，D.T.和克莱因2001年S.A.公司。在工业“蒸发式冷凝器的控制制冷系统制冷24 “国际杂志： 676-691。

[5]米切尔，J.W.博朗，J.E.，1998。“设计，分析和空间调节设备的控制和

系统”。威斯康星大学麦迪逊分校。

[6] 标准与技术，2010年全国学院，参考流体热力学和运输属性数（REFPROP）8.0版 [7] 国家可再生能源实验室，2005年，“用户手册TMY3s ”，http://rredc.nrel.gov/solar/old_data/nsrdb/1991-2005/tmy3/ [8] Stoecker，威尔伯特，1998年，工业制冷手册。麦格劳13-