课设题目：空冷冷凝器
一、设计条件：
某空调制冷机组采用空气冷却式冷凝器，要求制冷剂冷凝液过冷度5℃，压缩机在蒸发温度5℃，冷凝温度45℃时的排气温度为80℃,压缩机实际排气量为160kg/h；冷凝器空气进口温度为35℃。
二、其他参数
1、制冷剂采用R134A
2、采用肋片管式空冷冷凝器
3、传热管采用紫铜套铝片，参数自定，正三角形排列（错排）
三、完成内容
1.确定冷凝器热负荷，并进行冷凝器设计计算
2.提交计算程序以及计算说明书
3.相关工程图纸
一、计算冷凝器热负荷
由所给条件画出压焓图
1.根据tk=50℃和排气温度tdis=80℃,以及过冷度dt=5℃在R134A压焓图上可以查出hdis=460kj/kg以及过冷液体要求hc=250kj/kg.所以冷凝器热负荷为
qmr*(hdis-hc)/3600=9.333kw
2.取进出口空气温差为8℃，则定性温度为39℃，可求出空气流量
qv2=1.029 m3/s
4.单位管长肋片面积Af2=0.5294
肋间基管表面积Ab2=0.03
肋管外总表面积A2=Af2+Ab2=0.5594
二、冷凝器的初步规划及有关参数选择
管排方式采用错排，正三角形排列。
管间距s1=25.4mm 排间距s2=22mm
紫铜管选用10*0.7，翅片厚度df=0,12mm,肋片间距sf=1.8mm,沿气流方向管排数n=2排。
三，设计计算流程图
四、计算程序
#include<iostream.h> #include<math.h>
#define qmr 160
#define pi 3.14
void main()
{
double _tk=45, _tdis=80, _tc=5,_t2=35,_t3=43,tm;
double _hdis=460,_hc=250,Pk;
double _p2=1.128,_cp2=1.005,_v2=0.00001687,_r2=0.02751,qv2;
double
_d0=0.01,_df=0.00012,_df1=0.0007,_s1=0.0254,_s2=0.022,_sf=0.0018,_di=0.0086,_n=2,_nb=18, db,Af2,Ab2,A2,A1,bt,bt1,ib,de; //3.结构设计double _r14=19.9238,_Bm=74.8481,_r0=0.0001;
tm=(_t2+_t3)/2;
Pk=qmr*(_hdis-_hc)/3600;
cout<<"冷凝器热负荷为："<<Pk<<"kw";
qv2=Pk/(_p2*_cp2*(_t3-_t2));
cout<<"空气流量为"<<qv2<<endl;
db=(_d0+2*_df);
Af2=2*(_s1*_s2-pi*db*db/4)/_sf;
Ab2=pi*db*(1-_df/_sf);
A2=Af2+Ab2;
A1=pi*_di;
bt=A2/A1;
bt1=A2/(A1+A2);
ib=(_s1-db)*(_sf-_df)/(_s1*_sf);
de=2*(_s1-db)*(_sf-_df)/((_s1-db)+(_sf-_df));
double a1,C1,C2,Re, L,m,n,wf,wmax,L2,wf2,L1,H; //4.空气侧换热系数
double nf2,n02,rh,rh1,rf=203,z,h1;
rh=_s1/db;
rh1=1.27*rh*pow(0.7,0.5);
h1=db*(rh1-1)/2*(1+0.35*log(rh1));
L=_n*_s2;
for(wf=2.0;wf<=4.5;wf+=0.1)
{
wmax=wf/ib;
Re=wmax*de/_v2;
C1=1.36-0.24*Re/1000;
C2=0.518-0.02314*(L/de)+0.000425*(L/de)*(L/de)-3*pow(10,-6)*(L/de)*(L/de)*(L/de);
m=0.45+0.0066*(L/de);
n=-0.28+0.08*(Re/1000);
a1=C1*C2*(_r2/de)*pow(L/de,n)*pow(Re,m);
z=pow(2*a1/rf/Re,0.5); //5.计算翅片效率及表面效率
nf2=tanh(m*h1)/m/h1;
n02=1-Af2/A2*(1-nf2);
double a2,tw=43.5; //6.计算管内换热系数???????
a2=0.683*_r14*_Bm*pow((45-tw),-0.25)*pow(0.0086,-0.25);
// 计算传热系数及传热面积
double Kof,at,A0;
Kof=1/(bt/a2+_df1*bt1/rf+_r0+1/a1/n02);
at=(_t3-_t2)/log((_tk-_t2)/(_tk-_t3));
A0=Pk/(Kof*at)*1000;
L=A0/A2;
double Ay,e,e1; //确定空冷冷凝器尺寸L1=L/(_nb*_n);
H=_nb*_s1;
L2=_n*_s2;
Ay=L1*H;
wf2=qv2/Ay;
e=(wf2-wf)/wf;
e1=fabs(e);
if(e1<=0.01)
break;
}
cout<<"迎面风速为wf2="<<wf2<<"m/s"<<"\n";
cout<<"假设迎风风速wf="<<wf<<"\n";
cout<<"有效长度L1="<<L1<<"\n";
cout<<"高H="<<H<<"\n";
cout<<"深L2="<<L2<<"\n";
double ap2,pz,Pst; //空气阻力及风机选择
ap2=9.81*0.0113*(L2/de)*pow(_p2*wmax,1.7);
cout<<"ap2="<<ap2<<"Pa"<<"\n";
cout<<"根据ap2选取Pst的值";
cin>>Pst;
pz=Pst+_p2*wf2*wf2/2;
cout<<"全压为pz="<<pz<<"\n";
}
五、程序运行结果
六、结果分析
在设计计算中，需要先假设一个迎面风速，算出管内外换热系数和传热系数传热面积后会得出实际迎面风速。
假设的和实际值需很接近才可以。
所以在程序中，使用循环来完成此工程，省去了反复的迭代过程。
在该题的设计中，最后得到迎面风速为3.4698m/s.具体结果见运行程序后的截图。
在课设的编程过程中，在计算管内侧冷凝换热系数时，要解管内外热平衡关系的方程，使用C++编程来接方程是很难的。
经过很久的研究，终于使用牛顿迭代法编出了能解次方程的程序，但是最好的调试过程还是没有成功，只能自己手动解了方程，再放入程序中。