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2012014 4 届届 毕毕 业业 设设 计计 论文论文 题题 目目 6kg h 柜式除湿机设计 学学 院院 能 源 学 院 专专 业 业 热能与动力工程 班班 级 级 热能 1001 班 姓姓 名名 李青青 指导教师 指导教师 金苏敏 起讫日期 起讫日期 2013 12 2014 6 2014 年年 6 月月 南京工业大学本科毕业设计 论文 6kg h 柜式除湿机设计 摘 要 在生产过程中 无论是建筑还是食品储藏乃至农林业 医学等都对空气湿 度有不同程度的要求 除湿机通过调节空气的湿度以满足生活 生产的需求 调 温除湿机不仅能完成空气除湿 而且可以对空气的温度进行调节 在普通除湿 机的基础上增加调温模块 升温和降温功能模块 对空气的湿负荷及冷 热同时 进行控制 调温除湿机在功能方面的提高 能够满足更多场合的不同需要 本课题设计的是柜式调温除湿机 其应用的原理是冷却除湿 即由制冷 系统和送风系统组合而成 利用制冷机将空气温度降低至其露点温度时 空气中 水分凝结 从而达到降低空气湿度的目的 冷却除湿具有除湿效果好 房间相对 湿度下降快 运行费用低 不要求热源 也可不需要冷却水 由于能耗小 操作 简单 易于控制 得到了广泛的应用 除湿机主要部件包括蒸发器 两个冷凝器 分别为风冷型和水冷型 风机 压缩机等 课题设计的方法是通过理论计算 图纸设计等得出柜式除湿机的整体布局及各部件外形尺寸 安装尺寸 安装位置 设计的核心内容是蒸发器和风冷冷凝器 通过热平衡计算 结构设计 阻力计算 确定两个换热器的结构及外形尺寸 课题设计过程中 一些重要的环节及问题需要注意 首先 风量的选取对除 湿效果有很大的影响 在一定的进风温度和相对湿度下 除湿机有一个最佳进风 量 使得除湿机的除湿量最大 其次 考虑到对空气侧传热的强化 风冷蒸发器 冷凝器均采用叉排管束及管外套整体式平直翅片 由于空气在蒸发器内温度降低 存在结露的问题 故蒸发器翅片的间距比冷凝器的大一些 设计过程遇到的问题 是冷凝器管排数过多 厚度太厚 采取的解决方法是增加传热温差 至于传热温 差大对其他经济效益等的影响 此次设计中没有做进一步考虑 本课题所设计的 除湿机 其循环制冷量较小 选用涡旋式压缩机 风机选用空调用离心式风机 出于对除湿机部件外形美观的考虑 本设计中两换热器的长宽比控制在0 6左右 通过对课题的设计 调温除湿机利用制冷循环来对空气进行处理 从而达 摘要 到调温除湿的目的 其工作过程中回收系统的冷凝热 来弥补空气中因为冷却除 湿时散失的热量 是一种高效节能的除湿方式 已经广泛应用于国防工程 人防 工程 烟草及石化行业 地铁车站 航天领域净化工程 实验室 电讯器材室 档案室 食品房 制药或胶片车间 特种玻璃制造 粮食 木材等的除湿干燥 和高湿空间的除湿与温度控制等有除湿要求的场所 具有较好的发展前景 关键词 关键词 除湿机 冷却除湿 蒸发器 冷凝器 南京工业大学本科毕业设计 论文 The design of 6kg h cabinet dehumidifier Abstract During production process air humidity is required in many places such as food storage building or even agroforestry It is dehumidifier which adjusts air humidity to meet the needs of life and production Thermostat dehumidifier can complete the air dehumidification and adjust the temperature of air which adds the temperature regulated module compared to common dehumidifier including heating and cooling module The relative humidity of air and cooling or heating load are controlled at the same time Thermostat dehumidifier s improvement in function can satisfy the different needs of more occasions The cabinet thermostat dehumidifier is designed in this subject the principle of which is cooling and dehumidification a combination of refrigeration system and air supply system Air temperature is reduced to its dew point temperature by making use of refrigerator and the moisture of air is condensed in order to achieve the purpose of reducing air humidity Thermostat dehumidifier has better effect of dehumidification with the relative humidity decreasing fast and low operating costs It does not require heat or even not require cooling water It has been widely applied due to the low energy consumption simple operation and convenient control The main components of dehumidifier comprise the evaporator two condensers air cooled and water cooled condenser fan and compressor and so on The approach of design is to elicit cabinet dehumidifier general layout the dimension of components installation size and installation location through theoretical calculation and drawings The evaporator and air cooled condenser are designed as core content Through thermodynamic calculation structural design and resistance calculations the structure and dimension of the two heat exchanger are determined A number of important aspects and problems are paid attention to in the process Abstract of design Firstly the selection of air volume has a great influence on the dehumidification effect Under certain inlet air temperature and relative humidity dehumidifiers have an optimum air volume making the dehumidifier a maximum amount of dehumidification Secondly in view of the enhancement of the air side heat transfer staggered tubes are adopted in air cooled evaporator and condenser with the integral plain fins on pipes Considering that there is the possibility of frosting in evaporator the space between evaporator s fins is larger than the condenser s The problems encountered during the design process are the excessive number of rows tube and thickness of condenser The solution adopted is to increase the heat transfer temperature difference As for the impact on other aspects because of large temperature difference this design do not make further consideration The 6kg h cabinet dehumidifier which circulation cooling capacity is small uses the scroll compressor and centrifugal fan for air conditioning In the light of dehumidifier s appearance the design s length width ratio of the two heat exchangers is controlled at about 0 6 Through the design of the subject refrigeration cycle is used to process wet air in order to achieve the purpose of temperature regulated dehumidification in thermostat dehumidifier It s a high efficient way that the condensation heat of recovery system is used to make up for lost heat in the air cooling dehumidification This has been widely used in national defense projects petrochemical industry tobacco and subway station aerospace field laboratory telecommunication equipment room record room food and housing pharmaceutical or film workshop special glass manufacturing food wood and other places which requires dehumidification In a word dehumidifiers have great prospects in application Key words dehumidifier compressor evaporator condenser 目 录 摘 要 Abstract 第一章 前言 1 第二章 除湿机介绍 2 2 1 冷却除湿机简介 2 2 1 1 冷却除湿机分类 2 2 1 2 冷冻除湿机特点 2 2 2 冷却除湿技术的原理 3 2 3 湿机主要有以下用途 4 第三章 除湿机的发展 6 3 1 除湿机新的发展方向 智能型 节能型 多功能型 6 第四章 设计计算说明 7 4 1 原始数据参数 7 4 2 湿空气的计算 7 4 2 1 确定制冷量 7 4 2 2 压缩机的选型 8 4 2 3 确定 2 点空气实际状态 8 4 2 4 最佳风量的确定 9 4 3 制冷循环系统 11 4 3 1 制冷循环系统的基本流程 11 4 3 2 单级压缩制冷循环的设计计算 11 4 4 蒸发器的设计计算 13 4 4 1 蒸发器中空气状态参数的计算 13 4 4 2 确定蒸发结构参数 14 4 4 3 蒸发器的设计计算 15 4 5 水冷冷凝器的设计 24 4 5 1 制冷循环系统计算 24 4 5 2 水冷冷凝器的设计选型 24 4 6 风冷冷凝器的设计 26 4 6 1 风冷冷凝器的结构 26 4 6 2 风冷冷凝器的设计计算 26 4 7 柜式调温除湿机主要换热器的结构参数 34 结语 35 参考文献 36 致谢 37 南京工业大学本科毕业设计 论文 1 1 第一章 前言 我国属于第三类建筑气候区 夏季闷热 冬季湿冷 潮湿的环境会促使一 些微生物的滋生 严重者还会导致呼吸道等疾病的发生 这对人们的生活环境 造成了很大的困扰 1 人类在生活水平提高的同时 对环境的要求越来越高 而对绿色节能环保的日益重视 也极大地推动了空气除湿技术的发展 对工业 生产而言 高湿度会导致一些仪器 仪表等精密电子装置的准确性下降甚至失 效 环境湿度的变化会对纸张 木制品 纺织品等材料的形状及表面性状产生 很大影响 对生产过程也会造成不良影响 2 3 4 因此除湿技术的研究具有重要 意义 5 空气除湿主要有四种方法 即通风除湿 冷却除湿 液体吸湿剂除湿和固 体吸附剂除湿 也可用多种方法组合这四种方法 构成新的除湿系统 空气除 湿是一门涉及多个学科的综合性技术 6 7 具体采用哪种方法 要根据湿空气的 风量 压力 温度和空气的含湿量 结合具体的应用背景进行选择 3 第二章 除湿机介绍 2 第二章 除湿机介绍 2 1 冷却除湿机简介冷却除湿机简介 2 1 1 冷却除湿机分类 21 1 按使用功能分 可分为 一般型 降温型 调温型 多功能型 一般型除湿机是指空气经过蒸发器冷却除湿 由再热器加热升温 降低相 对湿度 制冷剂的冷凝热全部由流过再热器的空气带走 其出风温度不能调 节 只用于升温除湿的除湿机 降温型除湿机是指在一般型除湿机的基础上 制冷剂的冷凝热大部分由水 冷或风冷冷凝器带走 只有小部分冷凝热用于加热经过蒸发器后的空气 可用 于降温除湿的除湿机 调温型除湿机 又名恒温恒湿除湿机 是指在一般型除湿机的基础上 制冷 剂的冷凝热可全部或部分由水冷或风冷冷凝器带走 剩余冷凝热用于加热经过 蒸发器后的空气 其出风温度能进行调节的除湿机 多功能型除湿机是指集升温除湿 一般型 降温除湿 调温除湿三种功 能于一体的除湿机 在无室外机 风冷 或冷却水 水冷 时仍可选择升温除 湿功能进行除湿的除湿机 2 按有无带风机分 可分为 常规除湿机 风道式除湿机 3 按结构形式分 可分为 整体式 分体式 整体移动式 4 按适用温度范围分 可分为 A型 普通型18 38 B型 低温 型5 38 5 按送回风方式分 可分为 前回前送带风帽型 后回上送型等 6 按控制形式分 可分为 自动型和非自动型等 7 按特殊使用情况分 还有全新风型 防爆型等 2 1 2 冷冻除湿机特点 8 1 它主要由制冷压缩机 直接蒸发空气冷却器 蒸发器 冷凝器 膨 胀阀 通风机等组成 9 2 具有除湿效果好 房间相对湿度下降快 运行费用低 不要求热源 也可不需要冷却水 由于能耗小 操作简单 易于控制 得到了广泛的应 用 南京工业大学本科毕业设计 论文 3 3 若冷却盘管的表面温度在0 以下 凝结水即在盘管表面冻结 使冷 却效率 11 降低除湿效果也降低 因此无法获得稳定湿度 4 一般使用上 冷却除湿的界限是在露点温度0 以上 5 如设备大型化 即增大耗电量 提高运转费 6 除湿效果 10 受环境气温的影响 冷却除湿机的冷端和热端的温差达 18 正常工作的要求是工作环境在18 以上 当环境的温度低于18 时 蒸 发器的表面会结霜 冰 导致除湿机丧失除湿能力 采用切换加热的方式化 霜 可以解决结霜的问题 但除湿机的除湿量会大大降低 当环境温度在30 32 相对湿度在80 时 除湿的效率最好 但随着温度和相对湿度的下降 除 湿能力也会降低 当环境温度超过40 时 系统的压力过高会导致压缩机过 载 所以除湿机的最佳使用温度范围在18 40 12 7 不能去除有害气体 13 冷却除湿机只能降低空气湿度 对空气中所含 的一些有害气体无法去除 对环境质量有要求的场合无法胜任 8 运行维护繁琐 需人工照料 冷却除湿机需倒水 排水 使用不方 便 如不及时排除凝结水 水分会重新蒸发到房间内 又使空气湿度上升 14 2 2 冷却除湿技术的原理冷却除湿技术的原理 15 16 冷却除湿机是由制冷系统和送风系统组合而成 10 利用制冷机将空气温度 降低至其露点温度以下时 空气中水分凝结 含湿量下降 将干燥后的空气送入 室内 从而达到降低室内空气湿度的目的 制冷系统 17 20 由压缩机压出的高温 高压制冷剂 氟利昂或氨 气体流入 冷凝器 将热量传给已被冷却的空气后 冷凝成高压液体 液体流经储液缸 过 滤器经节流装置减压后进入蒸发器 吸收通过蒸发器的空气中的热量后变成低温 低压的气体 再吸回压缩机 一般除湿剂蒸发温度为 5 左右 送风系统 21 湿空气进入蒸发器后 被冷却到露点温度以下 这时空气中水 分就会在蒸发器表面冷凝而析出 空气含湿量下降 冷凝水滴入接水盘经排水管 流入盛水器或排至地沟中 经冷却后的空气进入冷凝器 冷却冷凝器中的制冷剂 吸收制冷剂的热量而升温 并使温度回升后以干燥状态送入室内 与室内空气混 合时降低了空气湿度 如下图为冷却除湿机的工作原理图 22 第二章 除湿机介绍 4 1 干燥过滤器 2 电磁阀 3 膨胀阀 4 积水盘 5 空气过滤器 6 蒸发器 7 冷凝器 8 风机 9 储液器 10 压缩机 冷却除湿机工作原理图冷却除湿机工作原理图 2 3 除湿机主要有以下用途除湿机主要有以下用途 1 办公室 档案室 资料室 图书馆 博物馆的除尘除湿 2 电脑房和实验室的除尘除湿 泳池的除湿 3 存放电子器件 仪表 半导体 光学仪器 精密机械 科学物品 百 货 中药材和银行票库或其他需要除湿的空间 4 食品 化工 水产品 农副产品 印刷 药材 木材 家具 造纸 聚 酯纤维等行业的原材料 半成品 成品的干燥除湿或贮存 23 5 医院 CT科 药房 仓库 药剂科 档案室等地的除尘除湿 6 公司工厂仓库 生产车间的除尘除湿 受潮易发霉 生斑点的麻棉 丝织 成品 半成品的保存 纸张的保存 中成药及西药物品的保存 电子产品 原材料的 干燥贮存 7 贮藏室 名人字画 个人照片的保存 一些受潮易变质物品等的保存 8 家 适于在衣橱 高级服装 皮具 文件柜 仪器柜 食品柜 药品柜 照相机的保存 卫生间等最需要防潮去湿的小封闭空间中使用 风湿 呼吸系统等 疾病的病人以及老人 产妇及婴幼儿都特别需要适宜的湿度环境 南京工业大学本科毕业设计 论文 5 9 医药保健品行业产家和经销商的厂房和仓库等 10 用于生物技术公司仓库实验室 生物制品等一些有除湿要求 第三章 除湿机的发展 6 第三章 除湿机的发展 3 1 除湿机新的发展方向除湿机新的发展方向 5 24 智能型 节能型智能型 节能型 7 25 26 多功能型多功能型 除湿机普及程度的加深 除湿机也进入了更新换代的新阶段 从单一的功 能型除湿机开始向智能型 节能型 多功能型转变 产品的样式也开始丰富起 来 除湿机发展方向一 机械型向智能型转变 最初的除湿机是使用机械式控制 27 28 29 由人工手动开关控制机器运行和 停转 单独配置湿度测量表来测定环境湿度 30 境况 现在除湿机绝大多数使用 集成电脑板控制 一键设定自动运行自动停转 除湿机发展方向二 传统型向节能型转变 除湿机采用的压缩机从常规压缩机开始逐步替换成节能型封闭压缩机 压 缩机在运行时耗电量小 压缩机带有自我保护功能 出现异常情况下自动停 转 除湿机发展方向三 单一功能型向多功能型转变 除湿机最初的功能仅仅是除湿模式目前除湿的功能开始向多功能型转变 除湿加湿一体型 除湿净化型 调温除湿型 防爆除湿型等 南京工业大学本科毕业设计 论文 7 第四章 设计计算说明 4 1 原始数据参数原始数据参数 已知环境条件 除湿量 6kg h 干球温度 27 湿球温度 21 2 制冷剂 R22 蒸发温度 5 4 2 湿空气的计算湿空气的计算 4 2 1 确定制冷量 查焓湿图的空气状态 1 点 参数 干球温度 27 含湿量 d 13 4 g kg 湿球温度 21 2 水蒸气分压力 Pq 2120Pa 露点温度 18 6 焓值 h 61 5kJ kg 相对湿度 59 密度 1 2 kg m3 图图 4 1 空气处理图空气处理图 查阅相关产品样本及 空气调节设计手册 冷冻除湿机主要技术性能表初 步确定额定风量为 G 1700m3 h 处理后空气的含湿量 G W d d 12 46 10 1700 2 1 1000 6 4 13 g kg t2 h2 t1 h1 95 100 d2 d1 T d g kg 1 2 第四章 设计计算说明 8 d2与 95 在标准大气压下湿空气焓湿图的交点为 2 点 查焓湿图可以 得到 2 点的焓值为 42 1kJ kg t2为 15 5 制冷量 蒸发器热负荷 为 11 1 425 61 3600 1700 2 1 hhG Q 210 kw 4 2 2 压缩机的选型 根据制冷量选择压缩机 品牌 谷轮压缩机 输入功率 3 06kw 型号 ZR48K3E TFD 制冷量 11 35kw 制冷剂 R22 蒸发温度 5 冷凝温度 45 压缩机参数如下表 表 4 1 表 4 1 压缩机参数 型号 ZR48K3E TFD 电流 5 76A 接管尺寸 mm 吸气管 排气管 22 2 12 7 高度 mm 底角尺寸 mm 417 242 242 重量 含油 kg 30 8 4 2 3 确定 2 点空气实际状态 根据选定压缩机的制冷量计算 2 点的实际焓值 5 41 3600 1700 2 1 35 11 5 61 G Q h h 0 0 1 0 2 kJ kg 南京工业大学本科毕业设计 论文 9 图图 4 2 实际实际空气处理图空气处理图 h20与 95 在标准大气压下湿空气焓湿图的交点为 20点 查焓湿图可以 得到 20点实际干球温度为 15 3 湿球温度为 14 8 含湿量为 10 3g kg 故 实际除湿量为 32 6 3 104 13 1000 1700 2 1 ddG W 0 21 0 kg h 4 2 4 最佳风量的确定 1 风量取 G 1600m3 h 处理后空气的含湿量 G W d d 12 3 10 1600 2 1 1000 6 4 13 g kg d2与 95 在标准大气压下湿空气焓湿图的交点为 2 点 查焓湿图可以 得到 2 点的焓值为 41 4kJ kg t2为 15 3 制冷量 蒸发器热负荷 为 7 10 4 415 61 3600 1600 2 1 hhG Q 210 kw 取实际制冷量 Q00 11 35kw 计算 2 点的实际焓值 t1 h1 95 100 1 20 t20 T d g kg d20 d1 h20 第四章 设计计算说明 10 2 40 3600 1600 2 1 35 11 5 61 G Q h h 0 0 1 0 2 kJ kg h20与 95 在标准大气压下湿空气焓湿图的交点为 20点 查焓湿图可以 得到 20点实际干球温度为 14 8 湿球温度为 14 3 含湿量为 10 2g kg 故 实际除湿量为 14 6 2 104 13 1000 1600 2 1 ddG W 0 21 0 kg h 2 取风量为 G 1800m3 h 处理后空气的含湿量 G W d d 12 62 10 1800 2 1 1000 6 4 13 g kg d2与 95 在标准大气压下湿空气焓湿图的交点为 2 点 查焓湿图可以 得到 2 点的焓值为 42 8kJ kg t2为 15 8 制冷量 蒸发器热负荷 为 22 11 8 425 61 3600 1800 2 1 hhG Q 210 kw 取实际制冷量 Q00 11 35kw 计算 2 点的实际焓值 58 42 3600 1800 2 1 35 11 5 61 G Q h h 0 0 1 0 2 kJ kg h20与 95 在标准大气压下湿空气焓湿图的交点为 20点 查焓湿图可以 得到 20点实际干球温度为 15 7 湿球温度为 15 2 含湿量为 10 6g kg 故 实际除湿量为 05 6 6 104 13 1000 1800 2 1 ddG W 0 21 0 kg h 表表 4 2 不同风量下对应的除湿量不同风量下对应的除湿量 南京工业大学本科毕业设计 论文 11 所选风量 m3 h 制冷量 KW 选取压缩机制冷量 kw 实际除湿量 m3 h 1600 10 7 11 35 6 14 1700 11 11 35 6 32 1800 11 22 11 35 6 05 故除湿机选取的最佳风量为 1700m3 h 4 3 制冷循环系统制冷循环系统 4 3 1 制冷循环系统的基本流程 制冷系统是调温除湿机的关键部分之一 一般来说 调温除湿机的制冷 系统主要由压缩机 两个冷凝器 一个水冷冷凝器 一个风冷冷凝器 蒸发 器 风机 膨胀阀等部件组成 其工作的主要流程如下图所示 4 1 3 2 12 14 13 5 6 11 7 9 8 10 1 蒸发器 2 积水盘 3 5 冷凝器 4 通风机 6 13 14 截止阀 7 贮液器 8 过滤器 9 电磁阀 10 压缩机 11 压力表 12 膨胀阀 图图 4 3 调温型冷却除湿机系统流程调温型冷却除湿机系统流程 4 3 2 单级压缩制冷循环的设计计算 第四章 设计计算说明 12 初步确定制冷剂的蒸发温度为 5 冷凝温度为 50 查 R22 压 焓图 得制冷剂各点的温度 压力 焓值 详细见表 4 3 表表 4 3 除湿机制冷循环除湿机制冷循环 lg p h 图及热力状态参数图及热力状态参数 Lg p 4 pk 3 2 5 p0 1 0 h 图图 2 4 制冷循环制冷循环 lg p h 状 态 点 符 号 单位 参数值 参数来源 1 t1 5 根据 t1确定 蒸发压力 p0 作等压线 交饱和气体 线得 1 点 查 R22 压焓 图 p1 kPa 583 8 h1 kJ kg 405 1 v1 m3 kg 0 04 s1 kJ kg 1 74 2 t2 67 5 过 1 点作等 熵线与等压 线 p2的交点 就是压缩过 程终点 2 p2 pk p2 kPa 1942 h2 kJ kg 435 3 3 t3 50 3 点在饱和 气相线上 制冷剂蒸汽 开始冷凝 p3 kPa 1942 h3 kJ kg 417 8 4 t4 50 4 点为冷凝 器出口 t4 为饱和液体 温度 p4 kPa 1942 h4 kJ kg 263 3 5 t5 5 t5为蒸发器 入口温度 p5 kPa 583 8 h5 kJ kg 263 3 根据以上数据 我们可以进一步计算出单级压缩制冷循环的热力性能的其 南京工业大学本科毕业设计 论文 13 他各项指标 详细列于表 4 4 中 表表 4 4 制冷循环热力性能指标计算制冷循环热力性能指标计算 序 号 项目 符号 单位 计算公式 计算值 1 单位质量 制冷量 q0 kw h1 h5 405 1 263 3 141 8 2 单位容积 制冷量 qv kJ m3 04 0 8 141 v q q 0 v 3545 3 制冷剂质 量 流量 qm Kg s 8 141 35 11 q Q q 0 0 0 m 0 08 4 压缩机单 位耗功 w kJ kg 1 4053 435 hh w 12 30 2 5 压缩机理 论功耗 N kw 2 30 08 0 wq N m 2 42 6 冷凝器单 位散热量 qk kJ kg 3 2632 435 hh q 42k 172 7 冷凝器总 散热量 Qk kw 172 08 0 qq Q kmK 13 76 8 制冷系数 2 30 8 141 w q 0 4 7 4 4 蒸发器的设计计算蒸发器的设计计算 4 4 1 蒸发器中空气状态参数的计算 空气经过蒸发器的处理过程可用湿空气的 h d 图表示 如下图 3 图图 4 5 空气处理图空气处理图 t2 h2 t1 h1 95 100 d2 d1 T d g kg 1 2 第四章 设计计算说明 14 蒸发器入口空气状态 1 点 参数 干球温度 27 含湿量 d1 13 4 g kg 焓值 h1 61 5 kJ kg 蒸发器出口空气状态 2 点 参数 干球温度 15 3 含湿量 d2 10 3g kg 焓值 h2 41 5kJ kg 将h d图上的空气的进 出口状态点1 2相连 延长与饱和线相交 得t3 14 h3 39 3 kJ kg d3 9 97 g kg 蒸发器中空气的平均焓值 3 395 41 3 395 61 ln 5 415 61 3 39 hh hh ln hh h h 32 31 21 3m 47 95 kJ kg 由焓湿图可查得 tm 19 1 dm 11 28 g kg 4 4 2 确定蒸发结构参数 采用强制对流的直接蒸发式空气冷却器 选用 10 0 7mm 的紫铜管 翅片选 用厚为 f 0 2mm 的铝套片 热导率为 f 204w m k 翅片间距 f s2 5mm 管束按正三角形交叉排列 垂直于流动方向的管间距 1 s25mm 沿流动方向的 管排数 L n4 迎面风速 f 2 5m s 具体结构参见下图 2 6 图图 4 6 蒸发器结构参数示意图蒸发器结构参数示意图 d0 Sf 空气 S2 S1 S 南京工业大学本科毕业设计 论文 15 4 4 3 蒸发器的设计计算 其设计计算的具体内容及结果如下表 表 4 5 表表 4 5 蒸发器设计计算蒸发器设计计算 序 号 项目 符 号 单 位 计算过程 结果 几何参数计算几何参数计算 1 套片后管 外径 db mm 2 d d f0b 10 2 0 2 10 4 2 管内径 di mm 2d d 0i 10 2 0 7 8 6 3 当量直径 def mm 2 05 2 4 1025 2 05 24 1025 2 s ds sds2 d fb1 fb1 ef 3 973 4 沿气流流 动方向管 间距 S2 mm 30COS 25 30COSS S 12 21 65 5 沿气流方 向的套片 长度 L mm 65 21 4 Sn L 2L 86 6 6 每米管长 翅片的外 表面积 af m2 m 0025 0 0104 0 4 02165 0 025 0 2 s d 4 ss2 a 2 f 2 b21 f 0 365 7 每米管长 基管外表 面积 ab m2 m 0025 0 0002 00025 0 0104 0 s s d a f ffb b 0 030 8 每米管长 总外表面 积 aof m2 m 030 0 365 0 a a a bfof 0 395 9 每米管长 内表面积 ai m2 m 1 0086 0 1 d a ii 0 027 第四章 设计计算说明 16 10 每米管长 外表面积 abo m2 m 1 0104 0 1 d a bbo 0 033 11 每米管长 平均直径 处的表面 积 am m2 m 1 2 0086 0 0104 0 1 d a mm 0 030 12 肋化系数 027 0 395 0 a a i of 14 6 13 肋通系数 025 0 395 0 s a 1 of 15 8 14 净断面比 5 2 25 2 05 2 4 1025 ss s ds f1 ffb1 0 537 空气侧干表面传热系数计算空气侧干表面传热系数计算 1 空气平均 温度 ta 2 3 15 27 2 t t t 2a1a a 21 15 2 空气密度 a kg m3 查干空气性能参数表 1 19 3 比热 Cpa J kg K 查干空气性能参数表 1007 4 普朗特数 Pra 查干空气性能参数表 0 706 5 动力粘度 Pa s 查干空气性能参数表 1 82 10 5 6 传热系数 K W m k 查干空气性能参数表 0 0258 7 空气比体 积 a m2 k g 查干空气性能参数表 0 841 8 最窄界面 处的空气 流速 ma x m s 537 0 5 2 f max 4 65 9 雷诺数 Red 5 a bmaxa d 10 82 1 0104 0 65 4 19 1 d eR 3162 南京工业大学本科毕业设计 论文 17 10 空气侧干 表面传热 系数 j 15 04 0 15 0 bo of 4 0 d 033 0 395 0 3162 2618 0 0014 0 a a Re2618 0 0014 0 j 0 0086 ho W m 2 K 3 2 3 2 a pamaxa 0 706 0 1007 65 4 19 1 0086 0 Pr C j h 60 3 蒸发器内空气参数的计算蒸发器内空气参数的计算 1 空气进口 焓 h1 kJ k g 已知 61 5 2 空气进口 湿度 d1 g kg 已知 13 4 3 空气出口 焓 h2 kJ k g 已知 41 5 4 空气出口 湿度 d2 g kg 已知 10 3 5 状态点 1 2 连 线延长线 与 100 交于 3 点 的参数 t3 查 h d 图 14 h3 kJ k g 查 h d 图 39 3 d3 g kg 查 h d 图 9 97 6 空气的平 均焓值 hm kJ k g 已知 47 95 7 空气的平 均温度 tm 查 h d 图 19 1 8 空气平均 含湿量 dm g kg 查 h d 图 11 28 9 析湿系数 141 19 97 928 11 46 2 1 tt dd 46 2 1 3m 3m 1 632 10 循环空气 量 qm kg h 5 415 61 3600 35 11 hh Q q 21 0 m 2043 第四章 设计计算说明 18 11 进口空 气比体积 1 m3 k g 101320 4 13 0016 0 1 27 273 4 287 P d0016 0 1 TR B 11a 1 0 869 12 循环空气 体积流量 qv a m3 h 869 0 2043 q q 1ma v 1776 13 翅片长 短对边距 离之比 A B 正三角形叉排翅片 1 14 翅片参数 m m 1 3 ff 0 10 2 0 204 632 1 3 60 2 h2 m 69 43 15 翅片参数 m 4 10 25 d B b m B 25mm 2 40 16 翅片参数 3 01 40 2 28 1 3 0 B A 28 1 m 2 57 17 肋片折合 高度 H mm 57 2ln 35 0 1 157 2 2 4 10 ln35 0 1 1 2 d h b 10 896 18 翅片效率 f 896 10 45 68 896 10 45 68 th mh mh th f 0 845 19 当量表面 传热系数 hj W m2 k 030 0 365 0 030 0 365 0 845 0 3 60 632 1 a a a a h h bf bff 0j 84 23 管内制冷剂计算管内制冷剂计算 1 饱和液体 密度 l kg m3 R22 在 t0 5 时的物性参数 查表格 1264 2 饱和蒸气 密度 g kg m3 R22 在 t0 5 时的物性参数 查表格 24 8 3 气化潜热 r kJ k g R22 在 t0 5 时的物性参数 查表格 201 南京工业大学本科毕业设计 论文 19 4 液体动力 粘度 l Pa s R22 在 t0 5 时的物性参数 查表格 2 56 10 4 5 蒸汽动力 粘度 g Pa s R22 在 t0 5 时的物性参数 查表格 8 42 10 6 6 液体热导 率 l W m K R22 在 t0 5 时的物性参数 查表格 0 093 7 液体普朗 特数 Pra R22 在 t0 5 时的物性参数 查表格 2 62 8 R22 入口 干度 X1 201 8 141 1 r q 1 x 0 1 0 295 9 R22 出口 干度 X2 饱和蒸汽 1 10 R22 质量 流量 qm Kg h 295 01 201 3600 35 11 xx r 3600 Q q 12 0 m 288 15 11 管内热流 密度 qi W m2 取 11700 参考 换热器原理与设计 表 4 6 11700 12 管内质量 流速 qi kg m2 s 取 150 参考 换热器原理与设计 表 4 6 150 13 总流通面 积 A m2 150 3600 15 288 q3600 q A i m 4 7 10 4 14 每根管子 有效截面 积 Ai m2 4 0086 0 4 d A 22 i i 5 8 10 5 15 蒸发器分 路数 Z 5 4 i 10 8 5 10 77 4 A A Z 8 16 每一分路 中 R22 质 量流量 qm d kg h 8 15 288 z q q m d m 36 02 17 每一分路 实际流速 Gi kg m2 s 5 i d m i 10 8 5 3600 02 36 A3600 q G 172 18 沸腾特征 数 B0 201 172 7 11 rG q B i i 0 3 38 10 4 第四章 设计计算说明 20 19 对流特征 数 C0 5 08 0 5 0 l g 8 0 21 21 0 1264 8 24 2 1 295 0 2 1 295 0 1 2 x x 2 x x 1 C 0 0862 20 液相弗劳 德数 Frl 0086 0 8 9 1264 172 gd G rF 2 2 i 2 l 2 i l 0 22 21 液相雷诺 数 Re1 4 l i 21 i l 10 56 2 0086 0 2 1 295 0 1 172 d 2 x x 1 G eR 2041 22 液相传热 系数 hl w m2 k 0086 0 093 0 63 2 2041 023 0 d PrRe023 0 h 4 08 0 i l4 0 l 8 0 ll 162 52 23 两相表面 传热系数 Co 0 65 时 取系数 C1 1 136 C2 0 9 C3 667 2 C4 0 7 C5 0 3 Ffl 制冷剂为 R22 查 换热器原理与设计 表 4 3 2 2 hi w m2 k 2 2 10 38 3 2 667 2 2 25 0926 0 136 1 52 162 F B C F25 C C h h 7 04 3 09 0 fl C 03 C fl C 01li 452 6465 24 对数平均 温差 tm 53 15 527 ln 3 1527 tt tt ln tt t 02a 01a 2a1a m 15 42 南京工业大学本科毕业设计 论文 21 25 翅片侧污 垢热阻 管壁导热 热阻 翅 片与管壁 间接触热 阻之和 t m t s w r a a r r m2 k w 选取 参考 换热器原理与设计 4 8 10 3 26 传热系数 Ko W m2 K 23 84 1 108 4 6465027 0 395 0 1 h 1 r a a rr ha a 1 k 3 j t m of sw ii of 0 52 82 27 外热流密 度 q0 W m2 42 1582 52 tkq m00 核算 814 26 28 内热力密 度 qi W m2 26 814 027 0 395 0 q a a q 0 i of i 核算 11908 29 计算表明 100 11700 1170011908 1 8 2 5 故假设有效 蒸发器结构尺寸的确定蒸发器结构尺寸的确定 1 所需内 部传热 面积 Ai m2 11700 11350 q Q A i 0 i 0 97 2 所需外 部传热 面积 A0 m2 26 814 11700 q Q A 0 0 0 13 94 3 所 需 传 热管长 Lt m 395 0 94 13 a A L of 0 t 35 28 4 所需迎 风面积 Af m2 3600 5 2 1776 w q A f a v f 0 20 5 蒸发器 宽度 B m 选取 参考 换热器原理与设计 0 63 第四章 设计计算说明 22 6 蒸发器 高 H m 选取 参考 换热器原理与设计 0 4 7 实际迎 风面积 Af m2 4 0 63 0 H B Af 0 252 8 每排管 数 Zz 根 025 0 4 0 s H Z 1 z 16 9 所需管 根数 Z 根 63 0 28 35 B L Z t 56 10 所需排 数 N 排 16 56 Z Z N z 3 5 取 4 11 换热管 实际总 长 Lt m 4 16 63 0 nZ B L Lzt 40 3 12 实际管 内换热 面积 Ai m2 63 0 0086 0 4 16 Bd nZ A iLzi 1 089 13 校核 28 35 3 40 L L t t 1 12 2 0 2652 0 A A f f 1 14 97 0 089 1 A A i i 1 28 各个部分均保持了一定的裕量 蒸发器管内制冷剂的流动阻力的计算蒸发器管内制冷剂的流动阻力的计算 1 R12 管内 蒸 汽 流 动阻力 PR 22 kPa 0086 0 63 0 4 172 11700 10 986 5 d Bn Gq 10 986 5 P 91 05 i L 91 0 ii 5 22R 9 571 2 R22 管内 蒸 发 流 动阻力 PR 22 kPa 571 9 05 1 P 05 1 P 22R22R 10 05 南京工业大学本科毕业设计 论文 23 3 由于在蒸发温度 5 时 R22 的饱和压力为 584 32KPa 流动阻力损失仅占饱和 空气压力的 1 7 因此流动阻力引起的蒸发温度变化可忽略不计 空气侧流动阻力计算 1 空气常 数 Ra 已知 287 4 2 空气的 平均参 数 m m3 k g 28 11 001