制冷原理与应用课程设计

1、制冷原理与应用课程设计设计题目：20KW冷却空气的表面式蒸发器设计专业班级：能动13姓 名：王强河南理工大学2016.7.、课程设计任务书错误!未指定书签。、设计计算22.1选定蒸发器的结构参数 错误!未指定书签。2.2蒸发器的尺寸参数 22.3蒸发器的几何参数计算 22.4确定空气在蒸发器内的状态变化过程22.5空气侧换热系数计算 32.6冷媒侧表面传热系数计算 52.7确定蒸发器的结构尺寸 82.8阻力计算-二、参考书设计任务书请设计一台冷却空气的表面式蒸发器。室内回风干球温度tfi=26 C,湿球温度tsi=20C ;蒸发器送风干球温度tf2=21C，湿球温度 ts2=178C;管内R2

2、2的蒸发温度to=6C ;蒸发器负荷q=20KW。制冷工质R22质量流速g=140 kg/(m2 s)。所采用铜管的直径厚度，铜管排列方式，铜管水平方向间距和竖直方向间距均与教材205页例题 中条件一致。沿空气流动方向管排数 Nc=3排，每排管数Nb=32。 要求：最后连同封面和设计任务书，加上自己做的设计说明书，一起 打印。另用CAD软件画图，画出设计的表面式蒸发器的正视图和侧 视图。(1) 选定蒸发器的结构参数：纯铜光管外径do 9.52mm,钢管厚度t 0.35mm ；翅片选用铝套片，厚 度f 0.115mm,翅片间距Sf 1.8mm；铜管排列方式为正三角形叉排； 翅片形式为开窗，翅片用

3、亲水膜处理；铜管水平方向间距S1 25.4mm， 铜管竖直方向间距S2 22mm。(2) 蒸发器的尺寸参数：沿流动方向管排数Nc 3排，每排管数N=32O(3) 蒸发器的几何参数计算:翅片为平直套片，套片后的管外径:db d 02 f(9.52 20.115)9.75mm，铜管内径:当量直径:deq4A2 S1 db SffS1 dbSff2 25.49.75 1.8 0.115 3.04mm25.4 9.751.8 0.115单位长度翅片面积:单位长度翅片间管外表面积:db Sf - fA $Sf 10 39.75 10 318 011510 30.286m2/m1.8 10 3单位长度翅片

4、管总面积：A2 A 2 A 2 0.566m2/m翅片管肋化系数：A2 A256620.44A1di0.00882(4) 确定空气在蒸发器内的状态变化过程：根据给定的空气进出口温度由湿空气的焓湿图可得进风点：h 57.91kJ/kg , di 12.42g/kg ;出风点:h250.69kJ/kg , d211.61g/kg。在湿空气焓湿图上连接状态点1和2,并延长与饱和空气线相交与饱和点4,示意图如下图所示。该点的参数是：h4 42.37kJ/kg , d4 10.77kJ/kg , t4 15C。在蒸发器中空气的平均比焓：在焓湿图上按过程线与平均比焓点h3 53.93kJ/kg线的交点读得

5、：d3 12.10g/kg,t3 23.2C。析湿系数可由下式确定，即：(5)空气侧换热系数计算：假定迎面风速uf 2.1m/s1 )空气的物性。已知蒸发器空气入口干球温度为tf1 26C,空气出口干球温度tf2 21C,可确定空气物性的平均温度为：空气在tm 23.5C下的热物性为：vf 15.48*10-6m2/s, f 0.0257W/ m k , f 1.19kg/m3,Cpa 1.0065kJ/ kg C。2 )最窄截面处空气流速。3 )空气侧表面传热系数。空气侧的雷诺数为：由式Nu 仝 CRen -L 推得空气侧表面传热系数：deq其中C1.36-整Ref0.22因为 0.518-

6、0.02315 0.00425 3 10 60.1852deqdeqdeq代入上式得：C=0.220n=0.45+0.0066 0.5931 ,m=-0.28+0.08 空-0.2228deq1000贝卩：o 46.2W m2 k铜管叉排的修正系数为1.1，开窗片的修正系数为1.3，则空气侧表面传热系数为：4 )空气侧当量表面传热系数。对于叉排翅片管簇，有：-2.6051db计算等效半径：空 1.27、A 0.3 2.7681rb. B式中，A, B分别为六角形长对边距离与短对边的距离，正六角形时，A=B由彳tanh mh计算翅片效率：mh计算翅片当量高度：则翅片效率：f 0.7744表面效率

7、：s 1仝1 f 0.786A2空气侧当量表面传热系数为：f os 72.65w/ m2 k(6) 冷媒侧表面传热系数计算设R22进入蒸发器的干度X1 0.16，出口蒸发器时 X2 1.0，汽化热 r=206kJ/kg，则 R22的总流量为:R22的总流通截面积：A兰8.26*10-4m2g每根管子的有效流通截面积：Ai -dL 6.1067* 10-5m24蒸发器得分路数：Z A 13.5 ，取Z=14Ai每一路的 R22流量：qd 聖 0.008256kg/sZ0.2 0.6R22在管内蒸发时表面传热系数可参照岭 并考虑到管内蒸发压力变化后的修正式为：式中，Per为制冷剂临界压力。如果是螺

8、纹管，表面传热系数则需乘以系数1.2。由于R22与润滑油相互溶解，可忽略管内侧污垢。取翅片测污垢热 绝热系数为0.001( m2 k)/w,翅片与管壁间接触热绝缘系数之和为 2.5 10-3(m k)/w。得肋侧总表面积为基准的传热系数为：外表面的热流量：需要的传热面积为：需要的总管路长为：R22在管内蒸发的阻力为:不同的制冷剂的最优流动阻力po可按表6-13取值制冷剂蒸发 温度 厂C管内径/mmR2257.010.3330.5713.5210.7415.9970.8818.0170.999.011.5750.6315.1250.8317.8870.9820.1601.10R134a7.09.

9、5790.7912.7661.0515.1341.2417.0521.409.010.7130.8814.2911.1816.9051.3919.0721.57R410a7.010.8560.3614.4630.4817.1090.5719.2580.649.012.1450.4116.1930.5419.1630.6421.5750.72R22在管内蒸发时蒸发温度的降低值:to式中，po to 1c为蒸发温度为-1 c时蒸发温度随蒸发压力的变化率经过计算可得：上 0.0631 C /Papo to 1C于是to 0.0613Po 2.048q-0.09C故实际传热温差为:又 qiqoK tm

10、 20.44_0 0915 2.048q0.0216 竺逬 In 20 2.04旳：09 qi15采用迭代法解上式可得：qi 11330 w/m2因此外表面热流密度：qo 5543w/m2冷媒侧的表面传热系数：2i 2257.26w/(m k)传热系数：K 32.6w/(m2 k)工质压降：po 14kPa蒸发温度下降值：to0.88C实际的传热温差为：tm 16.9C所需要的传热面积Qo2Af36.2m2q。实际所需要翅片管总长为:l 63.98m(7) 确定蒸发器的结构尺寸:蒸发器长：IA1.52mNbNc高：|b NbS 0.36m宽:|c NcS20.066mQo风量为:32.616m /sfCpa tf 2 tf 1迎风面积为：Ay Ia|b 0.55m2实际迎面风速为：w乞4.76m/sAy与原假设的风速相符，不在另作计算。(8) 阻力计算：空气侧阻力：Pf 9.81 Wmax 1.7 24.7 Pa式中，为考虑翅片表面粗糙度的系数