蒸发器的设计计算

蒸发器设计计算条件：工质为R22，制冷量3kW，蒸发温度t 7C，进口空气的干球0温度为t 21C，湿球温度为t 15.5C，相对湿度为56.34％；出口空气a1 b1的干球温度为t 13C，湿球温度为t 11.1C，相对湿度为80％；当地a2 b2Pb

101325Pa。蒸发器构造参数选择选用10mm0.7mm 紫铜管，翅片厚度f

0.2mm的铝套片，肋片间距s 2.5mmsf 1

25mm，沿气流方向的管排数nL计算几何参数

4，迎面风速取wf

3m/s。翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为db沿气流方向的管间距为

d 2o

1020.210.4mms s2 1

cos30250.86621.65mm

L4s 421.6586.6mm2设计结果为 L3s 25321.652589.95mm2每米管长翅片外表积：a 2ss

1000 d2 f 1 2

4 b sf22521.653.1410.421000 4

2.5每米管长翅片间管子外表积：

0.3651m2md(sa b

)fb sf3.1410.42.50.210002.50.03m2m每米管长总外外表积：aof每米管长管内面积：

a af

0.36510.030.3951m2ma di i

3.14(0.010.00072)0.027m2m每米管长的外外表积：a d 3.140.01040.03267m2mb0 b肋化系数：a of

0.3951

14.63每米管长平均直径的外表积：

a 0.027ia d

0.0104 0.00863.14 0.02983m20.0104 0.0086m m 2 计算空气侧的干外表传热系数①空气的物性空气的平均温度为t ta1ta2

17Cf空气在下17C的物性参数

2 2 1.215kgm3fc 1005kJkgKpfP 0.704rfv 14.48106msf②最窄截面处空气流速s s

25 2.5w wmax f

s 1 s1 db

f 32510.4f

5.58ms干外表传热系数用小型制冷装置设计指导式(4-8)计算w d

0.4a

0.15 max 0

of4 v

a f bo0.00140.21685.580.01040.40.39510.15

14.48106

4 fmax pfP234 fmax pfP230r

0.007921.2155.581005

0.70423 68.2W 0.70423 确定空气在蒸发器内的变化过程根据给定的进出口温度由湿空气的焓湿图可得h 43.364kJkg,h1

31.924kJkg,d1

8.723gkg,d2

7.443gkg2，并延长与饱和气线1.0相交于点w，该点的参数是hw

25kJkg,dw

6.6gkg,tw

8C。在蒸发器中空气的平均比焓值h h m w

hh2121

2543.36431.92436.73kJ/kg43.36425w1n 1wh h2 w

1n31.92425由焓湿图查得tm析湿系数

16.2C,d

8gkgmw12.46dmdwt t

12.4686.61.4216.28循环空气量的计算Q

m w33600qm,da

0hh1

944.06kgh43.36431.924

1v RaT11

10.0016d1Pb287.4273.15210.00168.7231013250.846m3kg循环空气的体积流量qv,a

q vm,da1

空气侧当量外表传热系数的计算a

a j 0

f f ba a f b 对于正三角形排列的平直套片管束翅片效率 小型制冷装置设计指导〔4-13〕f计算，叉排时翅片可视为六角形，且此时翅片的长对边距离和短对边距离之比A1,且B

B 25d 10.4b

2.4

A0.3BA0.3Bm肋折合高度为

1.272.4110.3hdb135ln1455135ln5517mm2 2220f f268.21.422360.2103

64.061m凝露工况下翅片效率为 f

th(mh)mh

th64.0610.710364.0610.710

0.8683当量外表传热系数

a af f baj 0 af

a b1.4268.20.86830.3650.03 0.3951 85.06W/(m2K)R22在t 7C时的物性参数为：0饱和液体密度 l饱和蒸气密度 g液体粘度 l气体粘度 g

1257.3kgm326.43kgm3202.2106Pas11.815106Pas汽化热 199.56kJkg0液体热导率 l蒸气热导率 g

13.2103W/mK9.93103W/mK液体普朗特数 Prl蒸气普朗特数 Prg

2.620.92R22在管内蒸发的外表传热系数由小型制冷装置设计与指导式〔4-5〕计算。计R22x1

0.25x2

1.0R22流量为

Q3600 33600mq x0 m

x199.5610.2572.16kgh1qi

7200W m2 R22 g”160kgm2 s。则总流通面积为iA qm

72.16 1.25 10 q”3600 1603600i每根管子的有效流通截面积d2 3.140.00862A i 5.8105m2i 4 4蒸发器的分路数

A 1.25104Z 2.16A 5.8105i结合分液器的实际产品现状，取分路数为 Z=2每一分路中R22的质量流量为g qm

72.16 36.08kghm Z 2每一分路中R22在管内的实际质量流速为g 36.08 mgi3600Ami于是q

172.8kg m2s36005.81057.2B i 2.11040 gr 172.8199.56i1x0.8

0.5

10.6250.826.430.5C g0 x l

0.625 1257.3

0.09634 g2 17 F irl 2gdl i

29.8

0.224Re l

gxi l

2756.08202.2106 l l

0.8Prl

0.4ldli0.0232756.080.82.620.40.09320.0086C207.11C

C

c 55

Fc4 Fi l 1 0

3 0 fl9

3

7 207.111.136

0.09634

2.1104 2.2 4050.35W m2 传热温差的初步计算

t t

2113

a1 a2lnm t tlna1 0t ta2

2179.44Cln137r

r 0.0048W m2K0k 0aofk 0aofa1r010.39514050.350.02710.0048185.0649.6WKi ij核算假设的q值iq k 49.69.44468.2W m2o 0 maq ofq

0.3951

468.26851W m2i a i

0.027计算说明，假设的qi

7200W m2初值与核算的值6851W m2较接近，故假设有效，可用。蒸发器所需的外表传热面积A”Q0i q

3000 0.417m 7200iA”Q00 qo蒸发器所需传热管总长

3000 6.408m 468.2l”t

A” 6.40816.21ma 0.39510of0q 798.67迎风面积 Af

v,awf

33600

0.074m2B350mm，高H300mmA 0.350.30.105m2。fs1

25mm，故垂直于气流方向的每排管子数为n H300121 s 251深度方向为4排，共布置48根传热管，故传热管的实际总长为l 0.354816.8mt传热管的实际内外表传热面积为A48di

0.35483.140.00860.420.454m2A 0.454i 1.09A” 0.417il 16.8t 1.04l”t下面计算蒸发器的实际外外表积

16.2148根0.35m长的管其翅片间管子外表积483.140.01040.35

3502.5

0.00020.505m2 管子左右两边都要伸出肯定距离，分别取为10mm，3mm；U型管需要用弯头相R12.5mm。由于管径很小，伸出局部换热可以无视不计。每一翅片〔宽312.5mm，深约为90mm〕总的外外表积

3.140.01220.31250.0948 4 0.0487m2 总翅片数为3502.5140 翅片的总外外表积1410.04876.867m2套片管的总外外表积

6.8670.5057.372m2依据“计算单元”计算的总外外表积只有fl 0.395116.86.638m2tt二者有肯定差距，但是在误差范围之内。综上分析设计，可以定出翅片构造参数如下：高度为312.5mm，深度为21.6532589.95mm，宽度为350202390mm。空气侧阻力计算空气侧阻力计算依据小型制冷装置设计与指导式〔4-104-12〕进展。首先计算pt10A 10

1000 3.14101000tAc,t

01000

2.1f由小型制冷装置设计与指导图〔4-21〕确定，tRe d

w dmax vf

0.013853.614.48106s1ds2d00s 25sTP 1 1.155 s1ds2d00s 25sT

1

252.5P s 21.65L 2

T d 100由P 及ReT

fd

0.4，于是A 1f ft tz

N

c,tAt

2.1

0.762s 1.318f 0.508Ref d

0.521 1d0

251.3180.508(3853.6)0