如何选择和计算冷凝器？

1.冷凝器的选型

冷凝器型式的选择，取决于水源、水温、水质、水量及气象条件，同时与热负荷大小、机房的布置要求等情况有关。

2.冷凝器选择计算

冷凝器的选择计算包括确定冷凝器的传热面积、冷却介质流量及冷却介质在冷凝器中的流动阻力损失。

（1）冷凝器传热面积的确定

1）冷凝器热负荷Q_c。这是指制冷剂蒸汽在冷凝器中排放出的总热量。一般情况下，它包括制冷剂在蒸发器中吸收的热量及在压缩过程中所获得的机械功。可用下式表示：

图8-20 鼓风式蒸发式冷凝器

1—水泵 2—喷淋管 3—冷却管组 4—风机 5—水箱 6—挡水板

Q_c=Q_e+P_i （8-1）

式中 Q_c——冷凝器热负荷（kW）；

Q_e——压缩机在计算工况下的制冷量（kW）；

P_i——压缩机在计算工况下的消耗功率（kW）。

冷凝器热负荷也可按循环热力计算确定，即

Q_c=q_m（h₂-h₃） （8-2）

式中 q_m——制冷剂的质量流量（kg/s）；

h₂——制冷剂进入冷凝器的比焓（kJ/kg）；

h₃——制冷剂出冷凝器的比焓（kJ/kg）。

对单级压缩制冷循环，冷凝器热负荷Q_c也可按下式近似计算：

Q_c=ψQ_e （8-3）

式中 ψ——冷凝器负荷系数，其值与制冷剂种类及运行工况有关，具体数值可由图8-21予以确定。

2）冷凝器传热系数K。其值可按传热学中有关公式计算，或按冷凝器生产厂提供的资料选取。作为初步估算，也可采用经过实验验证、符合通常使用条件的推荐值。各类冷凝器的传热系数和热流密度q的推荐值见表8-3。表中所列推荐的K值，除注明外，均以制冷剂侧表面积为基准面积，当遇扩展表面时则均以公称管径为表面积的计算基础。

3）传热温差θ_m。可按下式计算：

式中 t₁——冷却介质进口温度（℃）；

t₂——冷却介质出口温度（℃）；

t_c——冷凝温度（℃）。

传热温差也可按表8-3推荐值选取。

4）冷凝器传热面积A。可按下式计算：

式中 q——热流密度（kW/m²），其经验数据可按表8-3所列推荐值选取。

图8-21 冷凝器负荷系数

a）氨系统 b）R22系统

表8-3 冷凝器的传热系数K和热流密度q的推荐值

（续）(www.xing528.com)

（2）冷却介质流量

1）水冷式冷凝器的冷却水流量q_V（单位为m³/h）可按下式计算：

式中 Q_c——冷凝器热负荷（W）；

ρ——冷却水密度（kg/m³），取ρ=1000kg/m³；

c_p——冷却水比定压热容kJ/（kg·K），取c_p=4.186kJ/（kg·K）；

t₁、t₂——冷却水进、出冷凝器温度（℃）。

2）空气冷却式冷凝器的空气流量q_V（单位为m³/h）。可用下式计算：

式中 Q_c——冷凝器热负荷（W）；

ρ——空气密度（kg/m³），取ρ=1.189kg/m³；

c_p——空气比定压热容kJ/（kg·K），取c_p=1.0056kJ/（kg·K）；

t₁、t₂——空气进、出冷凝器温度（℃）。

3）淋水式冷凝器的冷却水量。其冷却水量、补充水量可按表8-3推荐值选配。

4）蒸发式冷凝器的冷却水量、通风量。除按表8-3推荐值选取外，还可按每1kW冷凝热负荷所需循环水量为0.05～0.07m³/h、所需通风量为85～160m³/h。

（3）冷凝器冷却水的阻力计算 立式冷凝器和淋水式冷凝器的冷却水，都是从顶部靠重力沿管壁流下的，故不需进行流动阻力计算。

强制对流空气冷却式冷凝器和蒸发式冷凝器所需的风机及水泵，均已由生产厂配置好，故在工程中不需要另行选取。

卧式壳管式冷凝器的冷却水泵需要在工程设计中进行选配。为此，需计算冷却水的流动阻力，以提供选配水泵的必要数据。首先根据选定型号，从产品样本上查出冷凝器在给定流量（或水速）和水流程数时的水阻力损失。在缺少此数据时，可查出冷凝器的传热管数目、管道直径、每根管长度及水流程数。冷却水流速可按下式计算：

式中 w——冷却水在管内流速（m/s）；

q_V——冷却水循环量（m³/h）；

z——冷却水流程数；

d_i——传热管内径（m）；

n——传热管总根数。

冷却水的总流动阻力可用以下经验公式求得：

式中 Δp——冷凝器冷却水的流动阻力（Pa）；

ρ——冷却水的密度（kg/m³），取ρ=1000kg/m³；

ω——冷却水流速（m/s）；

L——传热管长度，即管板之间距离（m）；

d_i——传热管内径（m）；

z——冷凝器流程数；

f——与冷凝器传热管污垢和绝对表面粗糙度有关的摩擦阻力系数；f=0.178bd^-0.25_i；

式中 b——系数，钢管b=0.098，铜管b=0.075。