蒸發(fā)器的設(shè)計計算

蒸發(fā)器設(shè)計計算條件：工質(zhì)為R22，制冷量3kW，蒸發(fā)溫度t 7C，進口空氣的干球0溫度為t 21C，濕球溫度為t 15.5C，相對濕度為56.34％；出口空氣a1 b1的干球溫度為t 13C，濕球溫度為t 11.1C，相對濕度為80％；當?shù)豠2 b2Pb

101325Pa。蒸發(fā)器構(gòu)造參數(shù)選擇選用10mm0.7mm 紫銅管，翅片厚度f

0.2mm的鋁套片，肋片間距s 2.5mmsf 1

25mm，沿氣流方向的管排數(shù)nL計算幾何參數(shù)

4，迎面風速取wf

3m/s。翅片為平直套片，考慮套片后的管外徑為db沿氣流方向的管間距為

d 2o

1020.210.4mms s2 1

cos30250.86621.65mm

L4s 421.6586.6mm2設(shè)計結(jié)果為 L3s 25321.652589.95mm2每米管長翅片外表積：a 2ss

1000 d2 f 1 2

4 b sf22521.653.1410.421000 4

2.5每米管長翅片間管子外表積：

0.3651m2md(sa b

)fb sf3.1410.42.50.210002.50.03m2m每米管長總外外表積：aof每米管長管內(nèi)面積：

a af

0.36510.030.3951m2ma di i

3.14(0.010.00072)0.027m2m每米管長的外外表積：a d 3.140.01040.03267m2mb0 b肋化系數(shù)：a of

0.3951

14.63每米管長平均直徑的外表積：

a 0.027ia d

0.0104 0.00863.14 0.02983m20.0104 0.0086m m 2 計算空氣側(cè)的干外表傳熱系數(shù)①空氣的物性空氣的平均溫度為t ta1ta2

17Cf空氣在下17C的物性參數(shù)

2 2 1.215kgm3fc 1005kJkgKpfP 0.704rfv 14.48106msf②最窄截面處空氣流速s s

25 2.5w wmax f

s 1 s1 db

f 32510.4f

5.58ms干外表傳熱系數(shù)用小型制冷裝置設(shè)計指導(dǎo)式(4-8)計算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 確定空氣在蒸發(fā)器內(nèi)的變化過程根據(jù)給定的進出口溫度由濕空氣的焓濕圖可得h 43.364kJkg,h1

31.924kJkg,d1

8.723gkg,d2

7.443gkg2，并延長與飽和氣線1.0相交于點w，該點的參數(shù)是hw

25kJkg,dw

6.6gkg,tw

8C。在蒸發(fā)器中空氣的平均比焓值h h m w

hh2121

2543.36431.92436.73kJ/kg43.36425w1n 1wh h2 w

1n31.92425由焓濕圖查得tm析濕系數(shù)

16.2C,d

8gkgmw12.46dmdwt t

12.4686.61.4216.28循環(huán)空氣量的計算Q

m w33600qm,da

0hh1

944.06kgh43.36431.924

1v RaT11

10.0016d1Pb287.4273.15210.00168.7231013250.846m3kg循環(huán)空氣的體積流量qv,a

q vm,da1

空氣側(cè)當量外表傳熱系數(shù)的計算a

a j 0

f f ba a f b 對于正三角形排列的平直套片管束翅片效率 小型制冷裝置設(shè)計指導(dǎo)〔4-13〕f計算，叉排時翅片可視為六角形，且此時翅片的長對邊距離和短對邊距離之比A1,且B

B 25d 10.4b

2.4

A0.3BA0.3Bm肋折合高度為

1.272.4110.3hdb135ln1455135ln5517mm2 2220f f268.21.422360.2103

64.061m凝露工況下翅片效率為 f

th(mh)mh

th64.0610.710364.0610.710

0.8683當量外表傳熱系數(shù)

a af f baj 0 af

a b1.4268.20.86830.3650.03 0.3951 85.06W/(m2K)R22在t 7C時的物性參數(shù)為：0飽和液體密度 l飽和蒸氣密度 g液體粘度 l氣體粘度 g

1257.3kgm326.43kgm3202.2106Pas11.815106Pas汽化熱 199.56kJkg0液體熱導(dǎo)率 l蒸氣熱導(dǎo)率 g

13.2103W/mK9.93103W/mK液體普朗特數(shù) Prl蒸氣普朗特數(shù) Prg

2.620.92R22在管內(nèi)蒸發(fā)的外表傳熱系數(shù)由小型制冷裝置設(shè)計與指導(dǎo)式〔4-5〕計算。計R22x1

0.25x2

1.0R22流量為

Q3600 33600mq x0 m

x199.5610.2572.16kgh1qi

7200W m2 R22 g”160kgm2 s。則總流通面積為iA qm

72.16 1.25 10 q”3600 1603600i每根管子的有效流通截面積d2 3.140.00862A i 5.8105m2i 4 4蒸發(fā)器的分路數(shù)

A 1.25104Z 2.16A 5.8105i結(jié)合分液器的實際產(chǎn)品現(xiàn)狀，取分路數(shù)為 Z=2每一分路中R22的質(zhì)量流量為g qm

72.16 36.08kghm Z 2每一分路中R22在管內(nèi)的實際質(zhì)量流速為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 傳熱溫差的初步計算

t t

2113

a1 a2lnm t tlna1 0t ta2

2179.44Cln137r

r 0.0048W m2K0k 0aofk 0aofa1r010.39514050.350.02710.0048185.0649.6WKi ij核算假設(shè)的q值iq k 49.69.44468.2W m2o 0 maq ofq

0.3951

468.26851W m2i a i

0.027計算說明，假設(shè)的qi

7200W m2初值與核算的值6851W m2較接近，故假設(shè)有效，可用。蒸發(fā)器所需的外表傳熱面積A”Q0i q

3000 0.417m 7200iA”Q00 qo蒸發(fā)器所需傳熱管總長

3000 6.408m 468.2l”t

A” 6.40816.21ma 0.39510of0q 798.67迎風面積 Af

v,awf

33600

0.074m2B350mm，高H300mmA 0.350.30.105m2。fs1

25mm，故垂直于氣流方向的每排管子數(shù)為n H300121 s 251深度方向為4排，共布置48根傳熱管，故傳熱管的實際總長為l 0.354816.8mt傳熱管的實際內(nèi)外表傳熱面積為A48di

0.35483.140.00860.420.454m2A 0.454i 1.09A” 0.417il 16.8t 1.04l”t下面計算蒸發(fā)器的實際外外表積

16.2148根0.35m長的管其翅片間管子外表積483.140.01040.35

3502.5

0.00020.505m2 管子左右兩邊都要伸出肯定距離，分別取為10mm，3mm；U型管需要用彎頭相R12.5mm。由于管徑很小，伸出局部換熱可以無視不計。每一翅片〔寬312.5mm，深約為90mm〕總的外外表積

3.140.01220.31250.0948 4 0.0487m2 總翅片數(shù)為3502.5140 翅片的總外外表積1410.04876.867m2套片管的總外外表積

6.8670.5057.372m2依據(jù)“計算單元”計算的總外外表積只有fl 0.395116.86.638m2tt二者有肯定差距，但是在誤差范圍之內(nèi)。綜上分析設(shè)計，可以定出翅片構(gòu)造參數(shù)如下：高度為312.5mm，深度為21.6532589.95mm，寬度為350202390mm?？諝鈧?cè)阻力計算空氣側(cè)阻力計算依據(jù)小型制冷裝置設(shè)計與指導(dǎo)式〔4-104-12〕進展。首先計算pt10A 10

1000 3.14101000tAc,t

01000

2.1f由小型制冷裝置設(shè)計與指導(dǎo)圖〔4-21〕確定，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