第一篇：冷凝器設(shè)計(jì)例題（本站推薦）

例題：冷凝器設(shè)計(jì)

已知某R-22制冷系統(tǒng)，冷凝器熱負(fù)荷71.4kW，冷卻水進(jìn)口溫度tw1=32℃,傳熱管采用紫銅肋管，λf=384W/m·K，d0=13.124mm，di=11.11mm，肋片外徑df=15.8mm，肋厚δt=0.232mm，δ0=0.368mm，平均肋厚δf=0.30mm，肋節(jié)距e=1.025mm，試設(shè)計(jì)一臺臥式殼管式冷凝器。

解：1．肋片管特性參數(shù)的計(jì)算（以1m長肋管計(jì)算）肋管水平部分面積Ap

A?[?d]1000p0(e??0)??df?te?37.66?10?3肋管垂直部分面積Ah

A?2?0??t21/21000h?2?(df?d0)[h?()]e?121.56?10?322肋管總外表面積A0l

A?30l?Ap?Ah?159.22?10m2

A肋化系數(shù)

??0lA?4.56i

??肋片當(dāng)量高度

He?4?d2f?d20?????df??3.85?103m?

基管的平均表面積

m2m2 A??(d0?di)?12?38.1?10?3m2

2．確定冷凝器出口的冷卻水溫度tw2 設(shè)水的溫升Δtw=4℃，則tw2=36℃ 3．確定冷凝溫度tk 一般tk?tw2?3~5℃，tk?t2?4?40℃

36?32?tm??5.840?32℃ ln40?364．計(jì)算傳熱溫差Δtm

5．求冷卻水流量Mw

Qk71400Mw???4.26kg/s cp??tw4.186?1000?46．選擇以外表面為基準(zhǔn)的熱流密度q

設(shè)定q =4100W/m2 7．概略計(jì)算所需的傳熱面積

Qk2F??17.4m q8．初步規(guī)劃冷凝器結(jié)構(gòu)

取管內(nèi)水流速u=2.5m/s，則每一流程的管子數(shù)Z為

Z?

Mw(d?u)4??17.59

2i取Z=18，實(shí)際流速2.44 m/s 由管子流程數(shù)N與管子有效長度l之間的關(guān)系

F17.4Nl???6.07

m

A0lZ0.15922?18管子按正三角形排列，管子間距S為1.25~1.5 d0，取S=20mm，N=2，l=3.04m，管子的總根數(shù)36根

N=4，l=1.52m，管子的總根數(shù)72根，D=0.25m，l/D=6.08 選取4流程。9．計(jì)算水側(cè)放熱系數(shù)

?i?0.023?diRe0.8fPr0.4fW/(m2·℃)計(jì)算時(shí)取冷卻水的平均溫度為定性溫度。

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．計(jì)算管外側(cè)換熱系數(shù)

?單根水平光管：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——雙曲正切算符

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

按照制冷劑冷凝溫度tk=40℃確定物性參數(shù)： 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

單根水平光管的放熱系數(shù)

?c0????c??qd???0?'1???0.65?7660.65????4100?0.0131?1/3?1321.5 W/(m2·℃)再計(jì)算肋管管束外表面的有效放熱系數(shù) 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．計(jì)算實(shí)際的傳熱系數(shù)K 取污垢系數(shù)

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．實(shí)際熱流密度

q?K?tm?623.4?5.8?3615.72

3615.72?4100?100%?13.4%

>5% 3615.72誤差較大，重新規(guī)劃熱流密度

6．選擇以外表面為基準(zhǔn)的熱流密度q

設(shè)定q =3700W/m2 7．概略計(jì)算所需的傳熱面積

Qk2F??19.3m q8．初步規(guī)劃冷凝器結(jié)構(gòu)

取管內(nèi)水流速u=2.5m/s，則每一流程的管子數(shù)Z為

Z?

Mw(d?u)4??17.59

2i取Z=18，實(shí)際流速2.44 m/s 由管子流程數(shù)N與管子有效長度l之間的關(guān)系 F19.3Nl???6.73

m A0lZ0.15922?18管子按正三角形排列，管子間距S為1.25~1.5 d0，取S=20mm，N=2，l=3.36m，管子的總根數(shù)36根

N=4，l=1.68m，管子的總根數(shù)72根，D=0.25m，l/D=6.78 選取4流程。9．計(jì)算水側(cè)放熱系數(shù)

?i?0.023?diRe0.8fPr0.4fW/(m2·℃)計(jì)算時(shí)取冷卻水的平均溫度為定性溫度。

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．計(jì)算管外側(cè)換熱系數(shù) 單根水平光管的放熱系數(shù)

?c0'???c??qd?01/31/3????1???0.65?7660.65????3700?0.0131??1367.5 W/(m2·℃)再計(jì)算肋管管束外表面的有效放熱系數(shù)

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．計(jì)算實(shí)際的傳熱系數(shù)K K?1??1?F0f?F0f?1?????r???ri0???F????Fm?i?i?0f??639.25

W/(m2·K)12．實(shí)際熱流密度

q?K?tm?639.25?5.8?3707.66

3707.66?3700?100%?0.3% 3707.66與初選值基本一致，故計(jì)算的K值適用。13．求傳熱面積

Qk2F??19.26m K?tm

第二篇：甲醇冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算

1.1 確定物性數(shù)據(jù)

熱流體進(jìn)口溫度：337.85K,出口溫度：337.85K 冷流體進(jìn)口溫度：300.15K,出口溫度：317.15K 定性溫度:可取流體進(jìn)口溫度的平均值。

殼程甲醇蒸氣的定性溫度為T=337.85K，T2=337.85K，T1= 337.85K 管程冷卻水的定性溫度為t1=300.15K，t2=317.15，t=(300.15+317.15)/2=308.15K

【2】根據(jù)定性溫度，分別查取相關(guān)文獻(xiàn)[1]，殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)

甲醇蒸氣在337.15K下的物性數(shù)據(jù): 密度 ?1=1.19Kg/m3

定壓比熱容 cp1=1.620KJ/(Kg?K)熱導(dǎo)率 ? 1=0.013KJ/(Kg?K)粘度 ? 1=0.011mPa?s 汽化潛熱 ? =1100KJ/Kg 冷卻水在308.15K下的有關(guān)物性數(shù)據(jù): 密度 ?0=994.06Kg/m3 定壓比熱容 cp0=4.165KJ/(Kg?K)熱導(dǎo)率 ? 0=0.623KJ/(Kg?K)粘度 ? 0=0.7245mPa?s 1.2 估算傳熱面積 1.2.1熱流量 甲醇質(zhì)量流量：

Ws1=1.2×3600×1.19=5140.8Kg/h=1.428Kg/s 甲醇熱負(fù)荷：

Q1?=5140.8×1100=5.655×106KJ/h=1570.8KW 1.2.2平均傳熱溫差

（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冷卻水用量

=5.655×106/[4.165×（317.15-300.15）]=79867.2Kg/h Ws0=Q0（Cp0Δt0）=22.2Kg/s 1.2.4傳熱面積初值估算

查文獻(xiàn)[1]取總傳熱系數(shù)K=800W/(m2?K)

估算傳熱面積:A估=Q（KΔtm）=1570.8×10/（800×28.36）=69.235m 1.3 核算總傳熱系數(shù)K 1.3.1管徑和管內(nèi)流速

選用Φ19mm×2mm的碳鋼管，取管內(nèi)ui=0.57m/s,其內(nèi)徑di?0.015m，外徑do?0.019m

321.3.2計(jì)算管程數(shù)和傳熱管數(shù)

根據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)

ne?Vπ2diui4=22.2994.06=221.83≈221（根）

0.785?0.0152?0.57按單管程計(jì)算，所需傳熱管長度為

L=69.235A估==5.25m πdone3.14×0.019×221根據(jù)傳統(tǒng)換熱器管長可取6米單程換熱器，則傳熱管總根數(shù)

NT=221（根）

1.3.3平均傳熱溫差校正及殼程數(shù)

平均傳熱溫差校正系數(shù) 337.85-337.85R==0 317.15-300.15317.15-300.15P==0.45 337.85-300.15查文獻(xiàn)[4]，按單殼程溫差校正系數(shù)應(yīng)查有關(guān)圖表?？傻忙? t=1平均傳熱溫差

?t'm=ΦΔ t??tm=1×28.36=28.36℃ 1.3.4傳熱管排列和分程方法

采用組合排列法，即每程內(nèi)均按正三角形排列。取管心距t=1.25d0，則 t=1.25×19=23.75≈25(mm)查文獻(xiàn)[8]，對于單管程換熱器，橫過管束中心線的管數(shù)nc?1.1221?16.35?17根 管束的分程方法：采用單管程共有傳熱管221根，1.3.5殼體內(nèi)徑

本設(shè)計(jì)采用單管程結(jié)構(gòu)正三角形排列，查文獻(xiàn)[6]，殼體內(nèi)徑可用下式計(jì)算：

‘D=t（nc-1）+2b，管束中心線上最外層管的中心至殼體內(nèi)徑的距離b'?1.5do?1.5?19?28.5mm 則殼體內(nèi)徑為：

（17-1）?1.5?19=428.5mm D=25圓整后取殼體直徑為D=500mm 1.3.6折流板

采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高為h'=0.25×500=125mm 兩相鄰折流擋板的距離（板間距）為： h=0.8D=0.8×500=400mm，故可取h=400mm, 折流板數(shù)目：NB?傳熱管長6000-1=-1=14（塊）

400折流板間距折流板圓缺面水平裝配。1.3.7污垢熱阻和管壁熱阻

管程冷卻水的污垢熱阻 Rdi=0.00034m2?KW 殼程純凈甲醇?xì)怏w的污垢熱阻 Rdo=0 管壁熱阻

Rw=b?w，其中b為傳熱管壁厚，m ；?w為管壁熱導(dǎo)率，W/(m?K)

碳鋼在308.15K下的熱導(dǎo)率為51.10W/(m?K)，所以

Rw=0.002=0.000039m2?KW 51.101.3.8管程給熱系數(shù)

π?管內(nèi)流通面積

Ai=di2ne=×0.0152×221=0.0390m2

4422.2管內(nèi)流速

ui?Ws0 ==0.5726m/s

ρ0Ai994.06×0.0390管內(nèi)雷諾系數(shù)

Rei=

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

0.7245?10-3μ0cp0μ0λ0管內(nèi)普朗特?cái)?shù)

Pri=對流傳熱系數(shù)

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殼程給熱系數(shù)

查文獻(xiàn)[4]，殼程對流傳熱系數(shù)

αo?0.725(ρ2gλ3γn23μdoΔt14)

式中，?為比汽化熱，JKg

?為冷凝液的密度，Kg/m3

λ為冷凝液的熱導(dǎo)率,W/(m?K)

?為冷凝液的黏度,mPa?s

?t為飽和溫度Ts與外壁溫度Tw之差，n為水平管束在垂直列上的管子數(shù)，該換熱器為單管程單殼程共221跟管子，管子按照三角形排列，則有 n≈10

?定性溫度取膜溫，即T定?TsTw

2現(xiàn)假設(shè)管外壁溫Tw?330K，則

?t?Ts-Tw?337.15-330?7.15K

Ts?Tw?337.15?330?333.575K?,在該定性溫度下： 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壁溫核算

熱流體在管內(nèi)流動，Ts=337.15K，則單根水平管的傳熱量Q11570.8?103W??7107.69W，根據(jù)壁溫公式有 Q單?221221Q單?-ttw-t ?Tww?11b11(?Rdo)(?Rdi)αoαiAoλwAmAiT-Tw式中，Tw為管外壁溫，tw為管內(nèi)壁溫，Rdi為管程冷卻水污垢熱阻，Rdo 為殼程純凈甲醇?xì)怏w的污垢熱阻，b為管厚度，Ai為單根換熱管的內(nèi)表面積，Ao為單根換熱管外表面積，Am為單根換熱管平均表面積，?w為碳鋼熱導(dǎo)率。

Q單?337.15-Tw，求得 Tw=330.07K，這與假設(shè)相差不大，可以接11?28053.14?0.019?6受。

1.3.11計(jì)算總傳熱系數(shù)K

K?11dd?Rdo??Rdi?o??oαodiαidiλwdm1bdo

式中 di為管子內(nèi)徑，do為管子外徑，dm為管子平均直徑，αi為管程傳熱系數(shù)，αo為殼程傳熱系數(shù)。Rdi為管程污垢熱阻，Rdo殼程污垢熱阻，?w為碳鋼熱導(dǎo)率

將已知數(shù)據(jù)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計(jì)算傳熱面積裕度

Q11570.8?103傳熱面積Ac???67.643㎡

KΔtm818.83?28.36實(shí)際傳熱面積

Ap=πdolNT=3.14×0.019×6×221=79.109㎡

該換熱器的面積裕度為

H?Ap-AcAc?79.109-67.643?16.95%

67.643傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。1.4 核算壓力降 1.4.1管程壓降??Pi

查文獻(xiàn)[9]，ΣΔPi?(ΔP1?ΔP2)FtNsNp

式中，F(xiàn)t為結(jié)垢校正系數(shù)；Ns殼程數(shù)；Np為管程數(shù)；?P1為直管阻力壓強(qiáng)降，Pa;?P2為回彎管壓強(qiáng)降，Pa；

查文獻(xiàn)[3]，取碳鋼的管壁粗糙度為0.1mm,則.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對正三角形排列Ft=1.4，且Ns=1，Np=1，則

.63?488.88)?1.4?1?1?4011.714pa ??Pi?(?P1??P2)FtNsNp?(23761.4.2殼程壓降

殼體流通面積

So?h(D?ncdo)=0.4×（0.5-17×0.019）=0.0708m2 因?yàn)椋琖s1=1.2Kg/s，所以：

1.2殼程流速 uo?Ws1==14.24m/s

ρ1So1.19×0.0708當(dāng)量直徑

（4de?32π23π（?0.0252-?0.0192）t-do）4?2424??0.01729m πdoπ?0.019雷諾系數(shù)

Reo?deuoρ10.01729?14.24?1.19??26635.40（湍流）-30.011?10μ1殼程普朗特?cái)?shù)

Pro?cp1μ1λ11.620?103?0.011?10-3??1.371

0.013'??P'2)FtNs 殼程壓降 ??Po?(?P1其中Ns?1,Ft?1 流體流經(jīng)管束的阻力

?P?Ffonc(NB?1)'12?1uo2

摩擦系數(shù)fo?5.0?Reo-0.228?0.4897

已知: NB?14，F(xiàn)?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冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算書

冷凝器的設(shè)計(jì)計(jì)算

1.技術(shù)參數(shù)

R404a冷凝溫度tk：35℃,； 進(jìn)口空氣溫度ta1：28 出口空氣溫度ta2：33℃ 進(jìn)出口空氣溫差ta2-ta1：5℃ 對數(shù)平均溫差： tm=(ta2-ta1)/ln(tk-ta1)/(tk-ta2)

=5/ln7/2=5/1.25=4℃ 2.冷凝器的計(jì)算

2.1翅片管簇結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇及計(jì)算

選擇Ф10mm╳0.5mm的紫銅管作為傳熱管，選用的翅片厚度δf=0.15mm的波紋型整張鋁制套片。取翅片節(jié)距Sf=2mm，迎風(fēng)面上管中心距S1=25mm，管簇排列采用正三角插排。

每米管長各有關(guān)傳熱面積分別為：

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，外徑）

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為內(nèi)徑)取當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a=101.33kPa，由空氣（干空氣）熱物理性質(zhì)表，在空氣平均溫度30℃條件下，Cpa=1.013J/(kg·℃)、λa=0.02675W/(m·K)，νa=16╳10-6m2/s。在進(jìn)風(fēng)溫度ta1=28℃條件下，ρa(bǔ)=1.1095kg/m3。

冷凝器所需空氣體積流量

qv=Q/ρa(bǔ)*Cpa（ta2-ta1）=12560/1.1095*1013（33-28）=2.235m2/s 選取迎面風(fēng)速wy=2.5m/s，則迎風(fēng)面積：

Ay=qv/wy=2.235/2.5=0.894m2 取冷凝器迎風(fēng)面寬度即有效單管長l=0.93m，則冷凝器的迎風(fēng)高度：H=Ay/wy=0.894m2/0.93=0.96 2.2傳熱計(jì)算

確定所需傳熱面積Aof、翅片管總長L以及空氣流通方向上的管排數(shù)n。

計(jì)算換熱系數(shù)Ko為40w/(m2·K)，Aof：傳熱面積，m2； Aof=Q/tm*Ko=10910/40*4=68.19 冷凝器所需有效翅片管總長：L=Aof/aof=68.19/0.4878=139.79m 設(shè)計(jì)蒸發(fā)器的寬度為1000mm，則所需傳熱管數(shù)為：nl=139.79m/1m=139.79，取140，則垂直于空氣流方向的管排數(shù)為nh=140/4=35。

第四篇：冷凝器改造論文

低費(fèi)用改造糖廠水噴射冷凝器的新方法

一、概述

真空冷凝器是糖廠煮糖和蒸發(fā)獲得真空降低糖汁沸點(diǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，一個(gè)合適而且穩(wěn)定的真空對于糖廠來說是非常重要的。目前在糖廠廣泛應(yīng)用的真空冷凝器主要有：塔式冷凝器配真空泵、水噴射式冷凝器和噴射霧化式冷凝器。

塔式冷凝器配真空泵，使用逆流接觸式冷凝器將水蒸氣冷凝，剩下的不凝縮氣體另用真空泵排除。我國糖廠早期都使用這種系統(tǒng)，目前在糖廠的真空冷凝設(shè)備中還占據(jù)著相當(dāng)大的比重，雖然用水量較少，效率較高，但是配置一臺真空泵所耗的電能對于現(xiàn)代糖廠來說不符合節(jié)能要求，而且它的設(shè)備比較復(fù)雜，操作和維修比較繁鎖。

水噴射冷凝器，同一臺設(shè)備兼有冷凝和抽氣作用。它的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備比較簡單、容易制造、使用與維護(hù)方便。但用水量較大，在水量不足或水溫較高時(shí)，其效能顯著下降，真空度偏低且不穩(wěn)定，調(diào)節(jié)困難?，F(xiàn)在國內(nèi)大多數(shù)大、中型甘蔗糖廠都使用這種水噴射冷凝器，每個(gè)煮糖罐配一個(gè)，蒸發(fā)罐又另配一個(gè)。這樣操作管理較方便，但總用水量大很多。

噴射霧化式冷凝器，結(jié)合了塔式冷凝器和水噴射式冷凝器的優(yōu)點(diǎn)而又區(qū)別于兩者不同，最大的創(chuàng)新特點(diǎn)是在噴射抽吸的基礎(chǔ)上增加了霧化冷凝的效果，大大提高了冷凝器效率。噴射霧化式冷凝器設(shè)計(jì)有噴霧噴嘴和噴射噴嘴，噴霧噴嘴通過噴出具有很大表面積的霧化水滴充分與汁汽混合進(jìn)行熱交換，汽液混合均勻，使可凝性氣體迅速凝結(jié)成水而形成真空。剩下的不冷凝氣體通過噴射噴嘴射出的射流水抽吸而排出尾管，從而達(dá)到穩(wěn)定高真空的目的，但由于殘留的不凝縮氣體較少，需要對其所做的壓縮功較小，所以水壓和水溫對真空的影響較小。噴射霧化式冷凝器屬于近幾年來新開發(fā)的一種新型產(chǎn)品，是一種理想而又高效節(jié)能的冷凝設(shè)備，正逐步取代塔式冷凝器和水噴射式冷凝器。

以上三種冷凝器中，目前還在使用最多的是水噴射冷凝器，由于環(huán)保壓力的原因，糖廠冷卻水含糖分高不能外排，為減少末端水處理的成本不得不循環(huán)使用，導(dǎo)致用于冷凝的水溫越來越高，根據(jù)汁汽冷凝所需冷卻水與其進(jìn)水溫度的關(guān)系，進(jìn)水溫度越高，用水量越大，這樣在現(xiàn)有的水噴射冷凝器條件下，糖廠原先設(shè)計(jì)的進(jìn)水壓力已不能滿足正常煮糖生產(chǎn)所需要的真空，所以近幾年來，很多使用水噴射冷凝器的糖廠都面臨煮糖真空不夠的問題。

合適而且穩(wěn)定的真空度，是維持糖廠正常生產(chǎn)的必要條件。因此，糖廠的真空冷凝系統(tǒng)如何適應(yīng)這種情況，特別在當(dāng)前普遍用于冷凝的水溫度較高的情況下，如何取得較高和穩(wěn)定的真空度，是制糖企業(yè)生產(chǎn)管理者頭疼的問題。更重要的是在全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)的蔓延下，很多糖廠出現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)緊張的狀況，如何用較低的費(fèi)用投入來提高現(xiàn)行冷凝器的工作效率，是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題。

針對以上水噴射冷凝器所暴露出來的問題，我公司早在2007年就預(yù)見了問題的發(fā)展，并于當(dāng)年結(jié)合我公司開發(fā)出來的噴射霧化式冷凝器技術(shù)在廣西南華糖業(yè)集團(tuán)忻城一廠對現(xiàn)有的水噴射冷凝器進(jìn)行改造，提高了現(xiàn)有水噴射冷凝器的冷凝效率，穩(wěn)定和提高了煮糖的真空度。由于改造所需費(fèi)用低，效果明顯，所以獲得了很多糖業(yè)界人士的認(rèn)可和接受，并于08/09榨季在廣西南華糖業(yè)集團(tuán)平果糖廠和南圩糖廠、鳳糖集團(tuán)和睦糖廠以及云南蒙自南華克林糖業(yè)有限公司成功改造了22臺。此方法是現(xiàn)階段資金緊張的情況下使用低投入產(chǎn)生高效果的明智選擇。

二、提高現(xiàn)有水噴射冷凝器冷凝效率的改造方案

根據(jù)我公司在噴射霧化式冷凝器設(shè)計(jì)上經(jīng)驗(yàn)，主要是利用現(xiàn)有的TDP型水噴射冷凝器進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，設(shè)計(jì)制造成“分體TDP型霧噴式冷凝器”。該冷凝器改造吸收了噴射霧化式冷凝器設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)，而且利用原有的設(shè)備進(jìn)行，降低成本，避免浪費(fèi)。

1、在TDP水噴射冷凝器的基礎(chǔ)上增加噴霧設(shè)計(jì)。噴霧噴嘴安裝于連接到TDP水噴射冷凝器的汁汽管內(nèi)，原有的水噴射冷凝器噴射噴嘴不動。噴霧噴嘴位置在噴射噴嘴之前，汁汽先被大部分霧化水冷凝而后，剩下的少量汁汽和不冷凝氣體由原有的冷凝器噴嘴射出的射流水抽走，其排氣原理與常規(guī)TDP型水噴射冷凝器相同，但由于霧化吸收大部分汁汽后殘留的不凝縮氣體較少，需要對其所做的壓縮功也相對較小，因此使用的水量較少，對水壓的要求也不高（0.06-0.10MPa即可），所以真空受水壓和水量波動的影響也相對較小。大大提高了冷凝器的工作效率。

2、由于傳統(tǒng)水噴射冷凝器沒有排渣功能，造成噴嘴容易堵塞，清理困難，同時(shí)也增加了工人的勞動強(qiáng)度。為此我們在原有水噴射冷凝器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一套在線水過濾排渣系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝在器體外側(cè)，更易于操作。其位置高于噴霧噴嘴和噴射噴嘴位置。水先經(jīng)過濾網(wǎng)過濾，分別通過噴射進(jìn)水管，噴霧進(jìn)水管（通過噴霧噴嘴的水量可通過調(diào)節(jié)水閥調(diào)節(jié)）然后進(jìn)入噴嘴，避免水質(zhì)不好造成噴嘴堵塞，打開控制手輪可在線自動清除濾渣。增加一根連接水過濾排渣系統(tǒng)和冷凝器本體的清洗管，便于把雜質(zhì)從過濾器排除。

3、改造示意圖

三、分體TDP型霧噴式冷凝器效果和特點(diǎn)

1、可直接用原有的TDP型冷凝器改裝；同時(shí)改裝后占地少,安裝、維修容易。

2、不改變原有的供水系統(tǒng)。

3、由于安裝了水在線過濾排渣系統(tǒng)，噴嘴不易堵塞,耐高溫、耐腐蝕。

4、入水壓力低≤0.10Mpa;真空度穩(wěn)定在0.082~0.092Mpa。

5、適應(yīng)較高溫度進(jìn)水;當(dāng)水溫≤42℃時(shí)，真空度仍可保持-0.082MPa以上。因此減少因溫度原因的冷水補(bǔ)充量,提高水的復(fù)用率,降低環(huán)保排污費(fèi)。

6、抽真空時(shí)間短,冷罐時(shí)30分鐘左右;熱罐時(shí)4~6分鐘。

7、改造投資和維護(hù)費(fèi)用低。

四、改變現(xiàn)有真空冷凝效率方案的選擇

1、增加水冷卻設(shè)備，盡可能把冷卻水溫度降低至360C以下，該方案保證了原有水噴射冷凝器的冷凝效率，同時(shí)也保證了制糖生產(chǎn)所需要的真空。但投資費(fèi)用大，占地面積多，維修復(fù)雜。

2、在現(xiàn)有供水系統(tǒng)條件下，加大水壓，增加流量，盡可能多地抽走蒸發(fā)的汁汽。該方案投資費(fèi)用少，但真空受水壓波動的影響很大，一旦有煮糖罐開煮或放糖時(shí)，水壓就會發(fā)生波動而影響到其它煮糖罐的正常真空。同時(shí)威脅到整個(gè)供水系統(tǒng)以及冷凝器的安全，這是目前大多數(shù)使用水噴射冷凝器的糖廠采用的措施。

3、更換冷凝器，有三種方式，一種是更換為冷凝量更大的水噴射冷凝器，利用增大水量來達(dá)到冷凝效果，此方式用水量大，需增加冷卻水泵，投資費(fèi)用大；第二種是更換為塔式冷凝器配置真空泵，該方式可以達(dá)到節(jié)約冷卻水的目的，但是投資費(fèi)用大，維修困難，耗用電能；另一種方式是更換為噴射霧化式冷凝器，屬于第三代高效冷凝器，冷凝效率有了很大提高，既節(jié)約冷卻水，又穩(wěn)定和提高煮糖的真空度，該方式是糖廠今后更換冷凝器的最終選擇。

4、改造現(xiàn)有的TDP水噴射式冷凝器，該方式的優(yōu)點(diǎn)在于在現(xiàn)有的水噴射冷凝器還能使用的情況下，充分利用原來的供水和冷凝系統(tǒng)進(jìn)行改造，來達(dá)到在不增加水量的情況下提高水噴射冷凝器效率，提高和穩(wěn)定煮糖的真空度。投資費(fèi)用低，而且經(jīng)濟(jì)又實(shí)用，是現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)特別緊張的情況下最好的一種選擇。綜上所述，更換噴射霧化式冷凝器是糖廠冷凝器更新?lián)Q代的最終選擇，而改造現(xiàn)有的水噴射冷凝器是充分利用原有設(shè)備并發(fā)揮其潛力和效果的最佳選擇。經(jīng)濟(jì)危機(jī)之下，這是你改變你現(xiàn)有冷凝系統(tǒng)的最好投資。

五、改造投資費(fèi)用

根據(jù)廠方冷凝器的具體情況不同，每臺冷凝器改造費(fèi)用約為3.5-4.0萬元。

南寧吉然糖業(yè)技術(shù)有限公司

2009-5-27

第五篇：畢業(yè)設(shè)計(jì)冷凝器外文翻譯

吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯

氨制冷系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，改造和蒸發(fā)式冷凝器的控制

阿卜杜勒穆罕默德和凱利，工業(yè)評估中心，代頓大學(xué)

摘要

氨制冷系統(tǒng)通常提供了許多節(jié)能商機(jī)，因?yàn)樗麄兊拇髣恿ο模\(yùn)行時(shí)間長的和動態(tài)的操作。氨制冷系統(tǒng)的能源使用高度依賴于冷凝頭的壓力，而這是一個(gè)函數(shù)的蒸發(fā)式冷凝器容量和控制功能。本文研究系統(tǒng)能源利用中聚光能力和冷凝器的控制之間的關(guān)系。它首先開發(fā)方法來確定冷凝器的性能，然后以仿真模型模擬壓縮機(jī)和冷凝器風(fēng)扇的能源利用。，它使用工程基本面和經(jīng)驗(yàn)兩個(gè)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確地捕捉壓縮機(jī)，冷凝器和環(huán)境濕球溫度之間的協(xié)同效應(yīng)。節(jié)約能源是三種情況：安裝在冷凝器風(fēng)機(jī)變頻驅(qū)動器，采用濕球控制方法戰(zhàn)略和提高聚光性能。以說明氣候的影響，這些模擬是兩個(gè)不同的ASHRAE氣候區(qū)，邁阿密，佛羅里達(dá)州和執(zhí)行明尼阿波利斯，明尼蘇達(dá)州，這是炎熱和寒冷的氣候分別。結(jié)果表明，提高表現(xiàn)不佳的冷凝器的性能是最經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能測量。但是節(jié)約能源從冷凝器安裝變頻驅(qū)動器球迷和利用濕球的方法策略取決于環(huán)境氣候條件，與位置無關(guān)。接下來，內(nèi)部收益率的計(jì)算方法來安裝額外的聚光能力超越在為相同的兩個(gè)ASHRAE氣候區(qū)新建筑應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)做法。結(jié)果表明，安裝兩次基線聚光能力，內(nèi)部收益率超過20 ％。綜上所述，本文提出的設(shè)計(jì)，改造的綜合方法在氨制冷系統(tǒng)蒸發(fā)式冷凝器的控制權(quán)。節(jié)約能源衍生通過使用這種方法可以顯著提高氨的能量效率制冷系統(tǒng)。

介紹

約7.5 ％的總生產(chǎn)能耗用于食品加工行業(yè)，其中約21％的能量是電能(二零零六年環(huán)評)。在這些設(shè)備中，氨制冷系統(tǒng)是最大的能源消耗部分。制冷與冷卻工藝所用電量是食品加工行業(yè)(二零零六年EIA)的用電量的27％。制冷系統(tǒng)使用的能量是高度依賴于冷凝壓力，而這又是冷凝器容量和控制性能。因此，提高聚光能力和控制可導(dǎo)致顯著的節(jié)能效果。

本文首先確定使用的數(shù)據(jù)從實(shí)際的聚光性能制冷控制系統(tǒng)。然后是開發(fā)仿真模型來計(jì)算每年的能源使用所研究的壓縮機(jī)和冷凝器風(fēng)扇。該仿真模型，用來計(jì)算節(jié)能三

吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯

個(gè)節(jié)能措施(ECMS)：在冷凝器風(fēng)扇安裝變頻器，采用濕球的方法策略，提高聚光性能。以說明氣候的影響，這些仿真用于執(zhí)行邁阿密，佛羅里達(dá)州和明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯，這是炎熱和寒冷的氣候分別。文章最后決定回報(bào)的安裝額外的容量超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的內(nèi)部收益率在新的建筑應(yīng)用。

系統(tǒng)說明

分析系統(tǒng)是一個(gè)兩階段的氨制冷系統(tǒng)具有兩個(gè)低壓側(cè)壓縮機(jī)和兩個(gè)高級壓縮機(jī)。所有的壓縮機(jī)是螺桿式與滑閥控制和熱虹吸油冷卻。一種蒸發(fā)式冷凝器以恒定的速度從系統(tǒng)散發(fā)熱量。對于本文的其余部分，術(shù)語系統(tǒng)將參考冷凝器風(fēng)扇和壓縮機(jī)。從冷凝器泵的能源使用小，并且不評價(jià)了本文。關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)，包括電動機(jī)電流，氨的壓力和溫度從制冷控制系統(tǒng)獲得。氨性數(shù)據(jù)的計(jì)算使用參考流體熱力學(xué)和輸運(yùn)性質(zhì)數(shù)據(jù)(NIST，2010)也被稱為REFPROP。圖中顯示了制冷系統(tǒng)的替補(bǔ)的示意圖。

圖1。電路圖制冷系統(tǒng)的pH值圖上

計(jì)算排熱到冷凝器

冷凝壓力是決定系統(tǒng)能源利用的一個(gè)關(guān)鍵變量。為了準(zhǔn)確地計(jì)算冷凝壓力，冷凝器性能必須確定。在第一步驟中確定冷凝器性能是計(jì)算從壓縮機(jī)排出到總熱量冷凝器。在系統(tǒng)中的能量平衡顯示了總的熱拒絕了冷凝器是由低和高級壓縮機(jī)加兩個(gè)設(shè)置在制冷（QREF0）低和高級壓縮機(jī)兩者的壓縮或軸功率（WS）的熱量。

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

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所有的熱拒絕從低溫壓縮機(jī)減去熱虹吸拒絕的低級壓縮機(jī)油冷卻（TSOC，LS）將被轉(zhuǎn)移到高壓側(cè)制度。因此，由高溫壓縮機(jī)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和來自控制系統(tǒng)的百分之制冷容量，計(jì)算如下：

QREF = Qrrated ? ％容量

（5）

壓縮熱由高溫級壓縮機(jī)（WsHS）生產(chǎn)

來自控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)而獲得的每個(gè)壓縮機(jī)的電機(jī)電流。至相關(guān)電機(jī)電流軸功率（WS），電機(jī)電流和輸入之間的關(guān)系權(quán)力必須得到發(fā)展。這種關(guān)系中，可以從點(diǎn)測量開發(fā)電機(jī)電流和輸入功率在整個(gè)壓縮機(jī)的工作范圍。通過使用的壓縮機(jī)（?m）的兩個(gè)銘牌效率和f（A），軸功率或等價(jià)每個(gè)壓縮機(jī)的壓縮熱量可以計(jì)算為：

WsHS = F（A）* ?m

（6）

熱虹吸油冷卻（TSOC）

考慮了兩階段的低溫循環(huán)在圖1中表示的氨制冷系統(tǒng)。在狀態(tài)1LS，氨進(jìn)入壓縮機(jī)作為飽和蒸汽和離開壓縮機(jī)的過熱蒸汽在狀態(tài)2LS。路徑1LSmref.LS ?（h2a.LSh4.LS）（8）

通常，制造商報(bào)告的體積流量的空氣速率，標(biāo)稱容量，并且熱抑制因子（HRF）。體積流量是用于使用計(jì)算的質(zhì)量流率空氣的密度在標(biāo)準(zhǔn)條件。該HRF，這既是外部空氣濕球溫度計(jì)的功能溫度（TWB）和飽和冷凝溫度（Tcond），用于確定在額定容量冷凝器對于一個(gè)給定TWB和Tcond為（Manske，Reindl和2001年克萊因）：

額定電容容量=標(biāo)稱容量/ HRF（TWB，Tcond）（10）

等式9b和10可以適用于制造商的規(guī)格為蒸發(fā)冷凝器，以確定對于一個(gè)給定的濕球Tcond和效力之間的關(guān)系范圍。有效性被發(fā)現(xiàn)是線性相關(guān)的Tcond為： effM = E0

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由于蒸發(fā)式冷凝器的運(yùn)行期間的實(shí)際容量已計(jì)算的，實(shí)際效果可以適合于在等式11的形式的線。測量效力與從所研究的系統(tǒng)Tcond數(shù)據(jù)被繪制時(shí)，無論是蒸發(fā)式冷凝器，風(fēng)機(jī)和水泵是在圖3滿負(fù)荷生產(chǎn)。額定制造商從式（11）效果也繪制在同一張圖來比較的有效性上一個(gè)新的蒸發(fā)式冷凝器，以其中一個(gè)已經(jīng)服役了幾年。圖3表示該蒸發(fā)式冷凝器性能已劣化隨著時(shí)間的推移。實(shí)際容量比制造商的額定容量少約40％。此信息可以被用作用于模擬程序的校準(zhǔn)參數(shù)。例如，在圖3中，冷凝器容量為一個(gè)新的冷凝器將約為1.69倍，目前的實(shí)際能力。

圖3。實(shí)際和制造商有效性的蒸發(fā)式冷凝器

模擬年能源消耗

每年的能量使用的制冷系統(tǒng)的是壓縮機(jī)和冷凝器的總和風(fēng)機(jī)能耗。冷凝壓力是必須正確地計(jì)算一個(gè)關(guān)鍵的變量正確模擬壓縮機(jī)和冷凝器風(fēng)扇的能源使用。以下步驟概述一方法計(jì)算壓縮機(jī)功率，冷凝壓力和冷凝器風(fēng)扇電源。

計(jì)算壓縮機(jī)輸入功率

一個(gè)給定的壓縮機(jī)在一定范圍抽吸的額定軸功率（bhprated）和冷凝溫度可以從制造商處獲得。此數(shù)據(jù)可以被嵌入到一個(gè)二階多項(xiàng)式方程的交互項(xiàng)來確定額定滿載

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軸功率在給定的吸氣和冷凝溫度（Manske 2000），如：

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

在該制冷系統(tǒng)中的壓縮機(jī)，像許多制冷系統(tǒng)中，在操作堿/修剪方式，表示過去壓縮機(jī)接通的每個(gè)階段是修剪壓縮機(jī)。式（4），它類似于公式12中，示出的滿負(fù)荷容量壓縮機(jī)吸入的函數(shù)和冷凝溫度下，該壓縮機(jī)運(yùn)行。知道制冷負(fù)荷（參考負(fù)載）和堿的量被操作（Σ TRBase），則該部分的容量修剪壓縮機(jī)的壓縮機(jī)定階段（FCTrim）可以計(jì)算如下：

FCTrim =（參考負(fù)載6789

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紅色=壓縮機(jī)的能耗，藍(lán)=冷凝器風(fēng)扇能源，綠色=節(jié)能，廣場=投資回報(bào)率，VFD =常數(shù)變速冷凝器風(fēng)扇，所需時(shí)間約=利用濕球的方法和策略PERFOR =提高聚光性能。

在新建筑應(yīng)用安裝額外的電容容量

冷凝器是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)支撐，管道和控制成本來安裝。因此，這是很少的成本效益來安裝額外的冷凝器為唯一目的能量效率。然而，在新建筑中安裝額外的冷凝器容量可以成本效益。近似的安裝成本與變頻驅(qū)動和濕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）

在添加額外的冷凝器時(shí)收益率（IRR）內(nèi)部收益率圖9顯示容量時(shí)，冷凝器的壽命是20年，能源漲價(jià)率是3 ％。內(nèi)部收益率計(jì)算用于安裝的50 ％的額外容量，100％，150 ％和200 ％，比7000 MBH基線能力。在這兩個(gè)位置，內(nèi)部收益率超過20％加倍聚光能力。因此，增加聚光能力似乎是一個(gè)非常有吸引力的選項(xiàng)的新建筑。

圖9。返回的安裝額外的電容容量內(nèi)部收益率

紅色=增量成本，綠色=每年節(jié)約能源成本，回報(bào)廣場=內(nèi)部收益率

小結(jié)與討論

本文開發(fā)了一種方法，利用數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)聚光性能制冷控制系統(tǒng)。此校準(zhǔn)冷凝器性能的仿真中使用模型計(jì)算所研究的能源使用的系統(tǒng)。該仿真模型是然后用來計(jì)算節(jié)能三的ECM ：在冷凝器風(fēng)扇安裝變頻器，采用濕球的方法策略，提高聚光性能的兩個(gè)不同的ASHRAE氣候區(qū)。

重要的結(jié)果是：

1．制冷系統(tǒng)的總功耗是強(qiáng)烈依賴于冷凝器大小，性能和控制。

2．對于現(xiàn)有系統(tǒng)，提高了蒸發(fā)式冷凝器性能可能是最成本效益的節(jié)能措施。目視檢

吉林化工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯

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