24kW风冷换热器的设计.doc

摘 要

在科技发达人类可自由控制冷暖的今天。换热器作为各行各业工作生产和日常生活

必需的热交换装置,被普遍的使用在生产技术、化工工业、日常制冷、军工国防等传统

部门。能源的利用率受到换热器质量的影响。21 世纪以来,节省能源这一方面的相关研

究被世界各国重点关注,而高效换热器是关键的节能设备。因此，换热器合理高效的设

计和制造对国家事业的发展和高效利用能源都有着至关重要的影响。该设计是关于换热

量为 24kW 的翅片管风冷冷凝器的设计，其适用于制冷能力在 20kW 左右、冷凝温度为 50

关键词：冷凝器;传热;翅片管式换热器;

Design of 24kW air-cooled heat exchanger

Abstract

Nowadays, human beings can freely control the warm and cold. As a heat exchange

device necessary for work production and daily life in all walks of life, heat exchangers are

widely used in traditional departments such as production technology, chemical industry,

daily refrigeration, military industry and national defense. Energy utilization is affected by the

quality of the heat exchanger. Since the 21st century, related researches on energy saving

have been paid close attention to by countries all over the world, and high-efficiency heat

transfer, estimate the heat transfer area according to the given design conditions, check the

heat transfer coefficient, and calculate the actual heat transfer area. Then the structural design

was carried out, and straight aluminum fins with a thickness of 0.15mm and copper tubes with

a diameter of 9.52mm were selected as fins and heat exchange tubes. The fan is selected

according to the calculated air flow. Finally, strength verification is performed by selecting

the head of the fan to verify whether the condenser meets the requirements.

Keywords: Condenser; heat transfer; finned tube heat exchanger;

目 录

1 前言 ........................................................................5

1.1 本设计的目的、意义....................................................5

2.5 冷凝器中凝结换热过程分析.............................................12

2.6 冷凝器的结构分析.....................................................13

3 传热计算 ...................................................................17

3.1 风冷冷凝器的设计条件及基本参数.......................................17

3.2 风冷冷凝器的设计计算.................................................17

4 冷凝器总成图纸 .............................................................23

4.1 冷凝器二维图.........................................................23

4.2 冷凝器总成三维视图...................................................25

5 结论.......................................................................27

参考文献.....................................................................28

1 前言

能源的需求是现如今生活在地球上的人们十分重视、与其生活息息相关的一个问题，

现在对各种能源资源的优化开发和高效运用已经成为世界上各个国家的重点研究方向。

热交换设备作为高效利用能源时不可或缺的一部分，在工业、日常生活等领域中被广泛

使用。在化工电力、交通运输、航空和航天、日常制冷等部门中特别受欢迎。伴随着现

代化工业的进展，人们不断地在提高对能源合理开发和高效利用的要求，导致热交换器

的优化性能和更新迭代日渐重要。而考虑到在研究换热器时所需满足各种严苛的条件和

特殊的情况，使得这方面的研究越发严谨和重要。因此，在进行更高效的热交换设备的

研究时不仅要满足其的生产、研发所需的工艺条件，还要加大对其综合性能的要求。

1.1 本设计的目的、意义

两种流体的温度符合生产环境所需，更好的满足工艺条件和人们的生产需求是热交换器

研究开发的意义。

冷凝器属于热交换器的一种类型，是制冷系统中极为重要的热交换设备。其主要功

能是在高温高压条件下冷却并液化从设备排出的气体制冷剂。满足系统的制冷剂循环要

求。冷凝时放出的热量由进行冷却的空气或冷却水从冷凝器中带出。热流体为需被冷却

或冷凝的制冷剂，冷流体为常见的水或空气作冷却介质，由不同的冷流体所作介质的冷

凝器可分为风冷、水冷和水-空气混合冷却式冷凝器。在正常的环境下，这三种冷凝器

就可以达到良好的效果。但是随着科学技术的发展以及世界水资源紧张程度的提高，风

冷冷却式热交换设备已经广泛应用于石油、化工、冶金、核电、电力、制冷空调等行业。

风冷冷凝器是一种使用环境空气作为冷却介质并将其吹扫通过翅片管以冷凝管中

证。主要内容是冷凝器的设计计算，结构设计和强度验证。首先，进行传热计算，根据

给定的设计条件估算换热面积，校核传热系数，计算实际换热面积。然后进行结构设计，

进行各部件的材料选择，确定冷凝器各部分的尺寸。最后，进行强度验证以验证其是否

可以满足要求。

2 冷换设备设计基础

2.1 换热器的应用与分类