翅片式蒸发器的设计计算
风冷翅片管蒸发器
风冷翅片管式蒸发器姓名曹宇学号010720210指导老师李凤志一、设计参数1、原始参数：Q=25kW2、结构参数：铜管铝套片，铜管mm 5.012⨯Φ，正三角排列，mm s 201=，铝片厚度mm 12.0=δ，片间距：mm e 5.2~1.2=3、制冷剂：R12二、文献综述空气冷却器（air cooled heat exchanger ）是利用空气冷却热流体的换热器。
管内的热流体通过管壁和翅片与管外空气进行换热，所用的空气通常由通风机供给。
空气冷却器可用于冷却或冷凝,广泛应用于:炼油、石油化工塔顶蒸气的冷凝；回流油、塔底油的冷却；各种反应生成物的冷却；循环气体的冷却和电站汽轮机排气的冷凝。
工作压力可达69兆帕。
但耗电量、噪声和占地面积均大，冷却效果受气候变化影响较大。
1、结构空冷器主要由管束、支架和风机组成。
热流体在管内流动，空气在管束外吹过。
由于换热所需的通风量很大，而风压不高，故多采用轴流式通风机。
管束的型式和材质对空冷器的性能影响很大。
由于空气侧的传热分系数很小，故常在管外加翅片，以增加传热面积和流体湍动，减小热阻。
空冷器大都采用径向翅片。
目前，空冷器中通常采用外径为25mm 的光管，翅片高为12.5mm 的低翅管和翅片高为16mm 的高翅管。
翅片一般用热导率高的材料（最常用的是铝）制成，缠绕或镶嵌到光管上。
为强化空冷器的传热效果，可在进口空气中喷水增湿。
这样既降低了空气温度，又增大了传热系数。
采用空冷器可节省大量工业用水，减少环境污染，降低基建费用。
特别在缺水地区，以空冷代替水冷，可以缓和水源不足的矛盾。
管束包括传热管、管箱、侧梁和横梁等。
它可按卧式、立式和斜顶式（人字式）3种基本形式布置。
其中,卧式布置传热面积大,空气分布均匀，传热效果好；斜顶布置时,通风机安装在人字中央空间,占地面积小，结构紧凑。
为抵消空气侧的给热系数较低的影响，通常采用光管外壁装翅片的管子。
翅片管作为传热管,可以扩大传热面积。
翅片管式蒸发器的计算机辅助设计
中图分类号 Ｔ ２ Ｋ１４
文献标识码
Ｂ
பைடு நூலகம்
Ｃｏ ｐｕ ｅ ・ ｄｅ ｓ ｇ ｅ ｈｏ ｆ ｒＦｉ －ｕ ａ ｒ ｏｒ ｍ ｔ ｒ－ ａｉ ｄ Ｄｅ ｉ ｎ Ｍ ｔ ｄ ｏ ｎ－ ｂｅＥｖ ｐｏ ａｔ ｔ ＸｕＦａ ａ Ｍ ａＨｕ ｅ Ｌｕｏ Ｓ ｈ ｉ Ｚｈ ｎｇ Ｘｉｈｏ ｇ ｙｏ ｇ ｎｌ ｈｕ ｕ ａ ｚ ｎ
第２ ４卷第 ４期
２１ ０ ０年 ８月
制 冷 与 空 调
Ｒｅ ｒｇ ｒ ｔ ｎａ ｄＡｉ ｎ ｉ ｏ ｉ ｇ ｆｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｒ ｏ Ｃｏ ｄ ｔ ｎｎ ｉ
Ｖ＿ ．４ Ｎｏ． ０ ２ 】 ４
Ａｕ ． ０ ０ ７ ￣ ８ ｇ ２ １ ．６ ０
文章 编号 ：１ ７．６ ２ （ ００ ４０ ６０ ６ １ １ ２ １ ）０ －７ —５ ６
翅 片管式蒸发器 的计算机辅助设计
徐 法尧 马虎根 罗述 慧 张希忠
（． １ 上海理工大学动 力学院 上海 ２ ０９ ； ００３ ２ 淄博万 昌化 工设备有 限公 司 山东 ２ ５ ２ ） ． ５ ４ ４
【 摘 要 】 拟合 了制冷剂 （ ２ 、Ｒ１４ 和 Ｒ ０ Ｃ）热力性质的公式，并 以这三种制冷剂为工质，选择平直翅 Ｒ２ ３ａ ４７
（ ． ｌ ｇ ｆ ｏ ｒ ｇ ｎ ｅ ｎ ， ｉ ｅ ｓ ｙ ｏ ｈ ｎ ｈ ｉ ｏ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｓ ａ ｇ ａ， ０ ０ ３ １Ｃｏ ｌ ｅ ｏ ｗｅ ｅ Ｐ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆ ａ ｇ ａ ｒＳ ｉ ｎ ｅ ａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ２ ０ ９ ； ｉ ｔ Ｓ ｆ
片 、波纹翅片、开缝翅片和百叶窗翅片 ，采用稳态集 中参数模型，用 ＶＢ 语言编制翅片管式蒸发 器 的计算机设计程序 。在程序的编制过程中 ，还采用 了模块化开发技术 ，避免公式的反复使用和 繁琐的迭代计算而造成的错误 ，以提高计算效率和准确性 。软件主要的计算结果包括热流密度 、
蒸发器的设计计算
蒸发器的设计计算蒸发器设计计算已知条件：工质为R22，制冷量为3kW，蒸发温度为7℃。
进口空气的干球温度为21℃，湿球温度为15.5℃，相对湿度为56.34%；出口空气的干球温度为13℃，湿球温度为11.1℃，相对湿度为80%。
当地大气压力为Pa。
1.蒸发器结构参数选择选择φ10mm×0.7mm紫铜管，厚度为0.2mm的铝套片作为翅片，肋片间距为2.5mm，管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向的管间距为25mm，沿气流方向的管排数为4，迎面风速为3m/s。
2.计算几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为10.4mm，沿气流方向的管间距为21.65mm，沿气流方向套片的长度为86.6mm。
设计结果为每米管长翅片表面积为0.3651m²/m。
每米管长翅片间管子表面积为0.03m²/m。
每米管长总外表面积为0.3951m²/m。
每米管长管内面积为0.027m²/m。
每米管长的外表面积为0.m²/m。
肋化系数为14.63.3.计算空气侧的干表面传热系数1）空气的物性空气的平均温度为17℃。
空气在下17℃时的物性参数为：密度为1.215kg/m³，比热容为1005kJ/(kg·K)。
2）空气侧传热系数根据空气侧传热系数的计算公式，计算得到空气侧的干表面传热系数为12.5W/(m²·K)。
根据给定的数据，蒸发器的尺寸为252.5mm×1mm×10.4mm。
空气在最窄截面处的流速为5.58m/s，干表面传热系数可以用小型制冷装置设计指导式(4-8)计算得到，计算结果为68.2W/m2·K。
在确定空气在蒸发器内的变化过程时，根据进出口温度和焓湿图，可以得到空气的进出口状态点1和点2的参数，连接这两个点并延长与饱和气线相交的点w的参数为hw25kJ/kg。
dw6.6g/kg。
tw8℃。
蒸发器计算公式设计实例
0.3 2.2 1039.144912 W/(m^2*K)
20.19773057 ℃
0.0048 m^2*K/W 30.70243102 W/(m^2*K)
620.1194298 W/m^2 10203.14617 W/m^2
-13.53%
0.179661017 m^2 3.4186963 m^2
7.690479673 m 0.04978393 m^2 980 mm 275 mm 0.2695 m^2 11 43.12 m
1.136 -0.9 667.2 0.7
C5 Ffl 管内R22蒸发 时表面传热系 数
(8)传热温差 的初步计算 传热温差
(9)传热系数 翅片侧污垢热 阻，管壁导热 热阻，翅片与 管壁接触热阻 传热系数
（10）核算假 设的热流密度 值 管外热流密度 管内热流密度
偏差
（11）蒸发器 结构尺寸 所需内表面传 热面积 所需外表面传 热面积 所需传热管总 长 迎风面积 蒸发器宽 蒸发器高 实际迎风面积 垂直于气流方 向每排管数 换热管实际总 长 传热管实际内 表面传热面积 换热面积裕度 传热管长度裕 度
83.77312878 W/(m^2*K)
1.198 kJ/(kg*K)
0.658 kJ/(kg*K) 1267.4 kg/m^3 25.53 kg/m^3 201.16 kJ/kg 583.78 kPa 0.0112 N/m 0.000256 Pa.s 0.00000842 Pa.s 0.093 W/(m*K) 0.0109 W/(m*K)
查此温度下空 气物性
查焓湿图
当量表面传热 系数
(7)管内R22蒸 发时表面传热 系数 饱和液体比定 压热容 饱和蒸气比定 压热容 饱和液体密度 饱和蒸气密度 汽化潜热 饱和压力 表面张力 液体动力粘度 蒸气动力粘度 液体热导率 蒸气热导率 液体普朗特数 蒸气普朗特数 进口干度 出口干度 热流密度 质量流速 R22总质量流 量 总流通截面积 每根管子有效 流通截面面积 蒸发器分路数 分路数取整 每一分路R22 在管内实际流 量 每一分路R22 在管内实际流 速 B0 C0 Frl 雷诺数 hl C1 C2 C3 C4
(实战版)蒸发器热量及面积的实用计算公式
(实战版)蒸发器热量及面积的实用计算公式在工程和制冷领域，准确计算蒸发器的热量和面积对于系统设计和效率至关重要。
本文档提供了一套实用的计算方法，旨在帮助工程师和相关专业人士在设计、优化和评估蒸发器系统时做出更加精准的决策。
1. 热量计算蒸发器的热量损失或吸收可以通过以下公式进行估算：\[ Q = U \cdot A \cdot (T_{in} - T_{out}) \]- \( Q \) - 热量（单位：千瓦或千焦）- \( U \) - 热传递系数（单位：W/(m²·K)）- \( A \) - 热交换面积（单位：m²）- \( T_{in} \) - 进口温度（单位：摄氏度或开尔文）- \( T_{out} \) - 出口温度（单位：摄氏度或开尔文）a. 热传递系数 (U)热传递系数 \( U \) 取决于流体的性质、流速、管壁材料以及换热器的类型。
通常，它可以通过经验公式或者实验数据获得。
在缺乏准确数据的情况下，可以参考行业标准表格进行选取。
b. 热交换面积 (A)热交换面积 \( A \) 是指蒸发器内部可供热量传递的表面积。
这个值可以通过蒸发器的设计图纸或者制造商提供的规格来确定。
c. 进出口温度差温度差 \( (T_{in} - T_{out}) \) 是热量传递的关键驱动因素。
它受到流体性质、流速、换热器的设计以及操作条件的影响。
实际操作中，这个值可以通过测量或者模拟得到。
2. 面积计算在确定了热量需求后，可以通过以下公式计算所需的蒸发器面积：\[ A_{required} = \frac{Q_{required}}{U \cdot (T_{in} - T_{out})} \]- \( A_{required} \) - 所需蒸发器面积（单位：m²）- \( Q_{required} \) - 所需热量（单位：千瓦或千焦）- \( U \), \( T_{in} \), \( T_{out} \) - 含义同前a. 考虑其他因素实际工程中，还需要考虑其他因素，如翅片间距、翅片高度、管子直径、管子排列方式等，这些都可能影响实际的有效换热面积。
蒸发器计算
三、蒸发器的设计计算1 蒸发器进口空气状态参数当进口处空气干球为27℃，湿球温度19℃时，查湿空气的h-d图，得出蒸发器进口处湿空气的比焓值h1=55 kJ/kg，含湿量d=11g/ kg，相对湿度φ1=50%。
2 风量及风机的选择蒸发器所需要风量一般按每kW冷量取0.05m3/s的风量，故蒸发器风量q vq v= 0.05Q0= 0.05×5.25=0.2651m3/s=945 m3/ h则q v总=2 q v=1890m3/ h（两个系统）查亿利达风机样本，选SYZ9-7I型离心式风机，该风机的风量q v′为2000 m3/ h，全压H为216Pa，转速n=800r/min，配用电机功率P=250W，则机组的机外余压为50Pa。
3 蒸发器进、出口空气焓差及出口处空气焓值（1）蒸发器进、出口空气焓差△h= h1- h2= Q0/（ρq v′）=4.820/（1.2×0.56）=7.173（kJ/kg）（2）蒸发器出口处空气焓值h2h2= h1-△h=55-7.173=47.827（kJ/kg）设蒸发器出口处空气的相对湿度φ2=90%，则蒸发器出口处空气的干球温度t2g=15.6℃，含湿量d=10g/kg。
将h-d图上的空气进、出口状态点1、2相连，延长与饱和线相交，得t3=14℃，h3=39 kJ/kg。
4 初步确定蒸发器结构参数采用强制对流的直接蒸发式蒸发器，连续整体式铝套片。
紫铜管为d0=φ9.52mm×0.35mm，正三角形排列，管间距S1=25mm，排间距S2=21.65 mm，铝片厚δ=0.11 mm，片距S f=1.8 mm，铝片热导率λ=204W/（m·K）。
（1）每米管长翅片表面积αf=（S1 S2-πd02/4）×2×S f-1=（0.025×0.02165-0.09522×π/4）×2/0.0018=(0.00054125-0.000071144864)/0.0009=0.52233904(m2/m)(2) 每米管长翅片间基管外表面积αbαb=π（S f-δ）/ S f=π×0.00952×(0.0018-0.0011)/0.0018=0.0281(m2/m)(3) 每米管长总外表面积αofαof=αf+αb=0.52233904+0.0281=0.551(m2/m)(4) 每米管长内表面积αiαi=πd i l=3.14×0.00882×1=0.0276948(m2/m)(5) 肋化系数ββ=αof/αi=0.551/0.0276948=19.9(6) 肋通系数αα=A of/NA y=αof / S1=0.551/0.025=22.04(7) 净面比ε(指最窄流通面积与迎风面积之比)ε=(S1-d0)(S f-δ)/( S1 S f)=(0.025-0.00952)(0.0018-0.00011)/(0.025×0.0018)=0.024048×0.00169/(0.025×0.0018)=0.903(8) 结构设计传热面积、管长及外形尺寸取沿气流方向管排数N=3，蒸发器分上下两个系统，迎面风速取ωf=2m/s，则A、最小截面流速成ωmax=ωf/ε=2/0.903=2.22（m/s）B、迎风面积A y= q v′/ωf=1000/（3600×2）=0.139 （m2）C、总传热面积A of=A yαN=0.139×22.04×3=9.191 （m2）D、所需管长L=A of/αof=9.191/0.551=16.68（m）E、蒸发器高度H取蒸发器高度方向为12排，则H=12 S1=12×0.025=0.3（m）F、蒸发器长度L=A y/H=0.139/0.3=0.465 （m）G、蒸发器宽度B=NS2=3×21.65=0.65 （m）(9) 传热温差θm= （t1g—t2g）/[ln（t1g—t0）/（t2g—t0）] ℃=（27—15.6）/[ln（27—7）/（15.6—7）] ℃=13.51℃(10) 所需传热面积取总的传热系数K=43.5W/(m2·K)，所需传热面积A0= Q0/ （Kθm）=5250/（43.5×13.51）=8.935 （m2）＜A of(11) 空气侧流动阻力凝露工况下，气体横向流过整套叉排管簇时的阻力可按下式计算△p=1.2×9.81A(B/d e)(ρωmax)1.7ψ对于粗糙(冲缝)的翅片表面，A=0.0113当量直径d e=2(s1—d0)(s f—δ)/[( s1—d0)+( s f—δ)]=2×(25-9.52)(1.8-0.11)/[ (25-9.52)+ (1.8-0.11) ]=3.047(mm)B为蒸发器宽度65 mm，空气密度ρ=1.2kg/m3，凝露工况下取ψ=1.2，则△p=1.2×9.81×0.0113×(65/3.047) ×(1.2×2.22) 1.7×1.2Pa=18.6 Pa＜90Pa 故选择的SYZ9-7I离心风机能满足压头要求。
翅片蒸发器计算表格
已知条件进口空气干球温度20℃进口空气湿球温度15℃R22蒸发温度8℃出口空气干球温度12℃3大气压力101.32Pa对数温差7.281913813制冷量17800W(1)结构参数直径9.52mm 紫铜管，正三角形叉排厚度0.28mm翅片厚0.13mm铝平直套片翅片热导率237W/(m*K)翅片间距 2.13mm垂直流动方向管间距25mm管排数2迎面风速 2.5m/s(2)几何参数管外径9.78mm内径8.96mm沿气流流动方向管间距21.65063509mm沿气流方向肋片长度86.60254038mm管外肋片面积0.437693709m^2/m肋间管外表面积0.028849555m^2/m铝箔导热率204管外总表面积0.466543264m^2/m每米管长内表面面积0.02814867m^2/m每米管外光管面积0.030724776肋化系数β16.57425593m^2/m当量直径d 3.535423926mm最窄流通面与迎风面之比0.571643192翅片蒸发器计算表格(3)空气流经蒸发器状态变化过程进风焓值44kj/kg进风含湿量10g/kg设计风量3827m^3/h进入空气比体积0.831536814m^3/kg空气质量流量4602.321792kg/h进出风焓差值13.92340712kj/kg出风焓值30.07659288kj/kg空气平均温度16℃露点温度查焓湿图析湿系数 1.731767055平均温度下空气密度 1.1984kg/m^3比定压热容 1.005KJ/(kg.K)普朗特数0.7046运动粘度0.0000157m^2/s在最上面输入，改数值(4)计算空气测传热系数选取蒸发器迎风面风速 1.25m/s蒸发器高度0.9m垂直气流方向管列数35.5取整数单管有效长度0.944938272m最窄面风速 2.186678712m/s雷诺数1362.1476314叉排时j0.023352827当N=4～8时 均使用该式1.0217200831.178233384为方便计算B57，而单独计算-1.2140.812899479当N<4时，j N0.0189835010.791823571为方便计算B59，而单独计算传热系数63.13943854W/(m2*℃)ρ 2.556237219ρ` 2.716150904h`16.78395584mmm90.80783728m-1肋片效率0.596682148空气侧当量表面传热系数72.44997086W/(m2*℃)(4)计算冷媒管内传热系数在蒸发温度下冷媒物性液体普朗特数查表汽化热198Kj/Kg液体的动力粘度查表Pa.s液体的导热率查表W/(m.K)饱和液体的密度查表kg/m3饱和蒸汽的密度查表kg/m3压缩机出口h1407Kj/Kgh2274Kj/Kg蒸发器冷媒进口干度0.328282828平均干度0.164141414制冷剂质量流量481.8045113kg/h梅根管子有效流通面积 6.3053E-05m2假设蒸发器总传热系数40W/(m2*℃)外表面面积为基准的热流密度291.2765525W/m内表面面积为基准的热流密度4827.692129W/m假设管内质量流速200kg/(m2.s)130～220范围为计算F7w/(m.k) m2/m。
(完整版)冷凝器 蒸发器设计计算
807.0849717
2.5 77.16805488 77
总根数NZ 2 154 4 308 6 462 8 616
见图
有效单管长l/m 壳内径Di/m 5.240811505 0.309745454 2.620405752 0.438046222 1.746937168 0.536494864 1.310202876 0.619490908
1507.583893 0.000086 0.0001167 481.3294097
所需传热面积 设计面积 误差 满足要求
99.05595573 112.18 0.132491218
2.8载冷剂侧阻力计算 阻力系数ε 冷却水侧阻力Δp /pa
0.028816798 105864.0904
2.9连接管管径计算
设进出水接管水流速W /m/s 1
进出水水管内径di /m
0.144451521
选取无缝钢管
Φ159mm*4.5mm
蒸发器进口R22体积流量 m3/s 0.005552
长径比l/Di 7.842918514 2.772890433 1.509370372 0.980364814
长径比l/Di 16.91973662 5.98203025 3.256204831 2.114967078
3190.12θ0^(0.25)
3190.12θ0^(0.25)
1308*(7.21-θ 0)
q0 5365.117596 5762.67012 6151.275524 6189.681087 6247.141056
q0 6814.68 6553.08 6291.48 6265.32 6226.08
取q0 所需面积Aof
蒸发器热力计算
风冷式蒸发器换热计算一、设计计算流程图二、 设计计算（以HLR45S 为例）1、已知参数换热参数：冷凝负荷：Q e =31000W 蒸发温度：t k =－1℃回风干球温度：t a1=7℃，湿球温度t s1=6℃ 送风干球温度：t a1=4℃，湿球温度t s1=3.6℃ 工质质量流速：g ＝140 kg/(m 2*s) 冷凝器结构参数：铜管排列方式：正三角形叉排 翅片型式：开窗片，亲水膜 铜管型式：光管铜管竖直方向间距：S 1＝25.4mm 铜管水平方向间距：S 2＝22mm 紫铜光管外径：d 0＝9.52mm 铜管厚度：δt ＝0.35mm 翅片厚度：δf ＝0.115mm 翅片间距：S f ＝1.8mm 冷凝器尺寸参数排数：N C ＝3排 每排管数：N B ＝52排2、计算过程1）冷凝器的几何参数计算翅片管外径：f b d d δ20+=＝ 9.75 mm 铜管内径：t i d d δ-=0＝8.82 mm 当量直径：)()(2))((4411f f b f f b eq S d S S d S U Ad δδ-+---==＝3.04 mm单位长度翅片面积：322110/)4(2－⨯-=f b f S d S S f π＝0.537 m 2/m单位长度翅片间管外表面积：310/)(－⨯-=f f f b b s S d f δπ＝0.0286 m 2/m 单位长度翅片管总面积：b f t f f f +=＝0.56666 m 2/m 翅片管肋化系数：it i t d ff f πβ==＝20.46 2）确定空气在蒸发器内的状态变化过程：进风点：h1＝20.74kJ/kg ，d1＝5.5g/kg 出风点：h2＝16.01kJ/kg ，d2＝4.8g/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于饱和点4，如图：饱和点：h4＝11.65kJ/kg ，d4＝4.2g/kg ，t4＝1.2℃ 在蒸发器中空气的平均焓：)42ln(2143h h h h h h --+=＝18.09 kJ/kgd3＝5.1g/kg ，t3＝5.3℃ 析湿系数：434346.21t t d d --+=ξ＝1.5493) 空气侧换热系数迎面风速假定：f w ＝2.1 m/s最窄截面处风速：))(/(11max b f f f f d S S w S S w --=δ＝3.64m/s 蒸发器空气入口干球温度为：t a1＝7℃ 蒸发器空气出口干球温度为：t a2＝4℃确定空气物性的温度为：2/)(21a a m t t t +=＝5.5℃ 在t m ＝5.5℃下，空气热物性：v f =13.75×10－6m 2/s ，λf =0.02477W/mK ，ρf =1.268kg/m 3，C Pa ＝1.005kJ/(kg*℃) 空气侧的雷诺数：f eq f v d w /Re max = =805.73由《制冷原理与设备》中公式（7－36），空气侧换热系数meq eq nf f O d d C ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=γλαRe '=47.98 W/m 2K 其中：362)(103)(000425.0)(02315.0518.0eqeqeqd d d A γγγ-⨯-+-=＝0.1852⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-=1000Re 24.036.1f A C ＝0.216 eq d n γ0066.045.0+=＝0.59311000Re 08.028.0f m +-=＝-0.2155铜管差排的修正系数为1.1，开窗片的修正系数为1.3，则空气侧换热系数为：(开窗片、波纹片的修正系数有待实验验证)'oo αα=×1.1×1.3＝68.62 W/m 2K 对于叉排翅片管簇：fd s 1=ρ＝25.4/9.75=2.6051 3.027.121'-=l l ρρ=2.7681 式中：21,l l 为正六边形对比距离，21l l =翅片当量高度：)'ln 35.01)(1'(5.0'ρρ+-=f d h ＝0.01169 mδλαa om 2==75.4 m -1翅片效率：')'(mh mh tgh f =η ＝0.802 表面效率：)1(1f tf s f f ηη--=＝0.812空气侧当量换热系数为：s o f ηξαα=＝85.81 W/m 2K 4）冷媒侧换热系数设R22进入蒸发器的干度x 1＝0.16，出口蒸发器时x 2＝1.0，则R22的总流量为：)(12x x r Q G er -== 0.17901 kg/sR22的总流通截面：gG A r==12.7866×10－4 每根管子的有效流通截面：42i i d A π=＝6.1067×10－5蒸发器的分路数：iA AZ =＝20.9 取Z ＝21 每一分路的R22流量：ZG G rd =＝0.008524 kg/s R22在管内蒸发时换热系数可按下式计算：343.02.02.0i 6.0g 7.2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=cr c ii P P d q α＝8.3766q i 0.6（如果是内螺纹管，换热系数则需乘以系数1.2）由于R22与润滑油能相互溶解，可忽略管内侧污垢。
翅片式蒸发器设计计算(重庆大学制冷课设)
0.7
C5 Ffl 管内R22蒸发 时表面传热系 数
0.3 2.2
1960.290614 W/(m^2*K)
(8)传热温差 的初步计算 传热温差
16.497953 ℃
不计R22阻力
(9)传热系数 翅片侧污垢热 阻，管壁导热 热阻，翅片与 管壁接触热阻 传热系数
0.006 m^2*K/W 31.69106265 W/(m^2*K)
0.366666667 m^2
6.311710573 m^2
14.02199336 m 0.104338471 m^2
500 mm 200 mm 0.1 m^2
8
16 m
0.609594639 m^2 66.25% 14.11%
接近20%的裕度
（12）R22的 流动阻力及其 对传热温差的 影响 R22流动阻力 R22饱和压力
3.215278916 kPa 583.78 kPa
流动损失
0.55%
流动损失引起 蒸发温度的变 化可忽略
2975.359486 0.008554882
59.36632771 W/(m^2*K)
(4)空气在蒸 发器内的状态 变化过程 进口空气焓值 出口空气焓值 进口空气湿度 出口空气湿度 露点焓值 露点温度 露点湿度 空气平均比焓 平均温度 平均湿度 析湿系数
56.03 kJ/kg 45.07 kJ/kg 11.28 g/kg 11.02 g/kg 43.25 kJ/kg 15.38 ℃ 10.96 g/kg 48.87326693 kJ/kg 20.08 ℃ 11.11 g/kg 1.078510638
0.898072962
当量表面传热 系数
翅片式蒸发器计算
已知条件进口空气干球温度27℃进口空气湿球温度19.5℃R22蒸发温度5℃出口空气干球温度17.5℃出口空气湿球温度14.6℃大气压力101.32Pa 制冷量11600W (1)结构参数直径10mm 紫铜管，正三角形叉排厚度0.7mm翅片厚0.2mm铝平直套片翅片热导率237W/(m*K)翅片间距 2.2mm垂直流动方向管间距25mm管排数4迎面风速 2.5m/s(2)几何参数管外径10.4mm内径8.6mm沿气流流动方向管间距21.65063509mm沿气流方向套片长度86.60254038mm每米管长翅片外表面面积0.414833829m^2/m每米管长翅片间管子表面面积0.029702331m^2/m每米管长总外表面面积0.44453616m^2/m每米光管长外表面面积0.032672564m^2/m每米管长内表面面积0.027017697m^2/m每米管长平均直径处表面面积0.02984513m^2/m(3)空气侧干表面传热系数空气平均温度22.25℃查此温度下空气物性空气密度 1.1966kg/m^3比定压热容1005J/（kg*K)普朗特数0.7026运动粘度0.00001588m^2/s最窄界面处空气流速4.70890411m/s空气雷诺数3083.917049传热因子0.008516558空气侧干表面传热系数61.02300331W/(m^2*K)(4)空气在蒸发器内的状态变化过程进口空气焓值55.6kJ/kg查焓湿图出口空气焓值40.7kJ/kg进口空气湿度11.1g/kg出口空气湿度9.2g/kg露点焓值29.5kJ/kg露点温度9℃露点湿度7.13g/kg空气平均比焓47.11184481kJ/kg平均温度21.4℃平均湿度10g/kg析湿系数 1.569370968(5)循环空气量循环空气量2802.684564kg/h空气比体积0.866080411m^3/kg空气体积流量2427.350198m^3/h（6）空气侧当量表面传热系数A25mmB25mmρ' 2.574338543肋片折合高度0.010895963m肋片参数63.56754266m^-1凝露工况下翅片效率0.865785468当量表面传热83.77312878W/(m^2*K)系数(7)管内R22蒸发时表面传热系数饱和液体比定1.198kJ/(kg*K)压热容饱和蒸气比定0.658kJ/(kg*K)压热容饱和液体密度1267.4kg/m^3饱和蒸气密度25.53kg/m^3汽化潜热201.16kJ/kg饱和压力583.78kPa表面张力0.0112N/m液体动力粘度0.000256Pa.s蒸气动力粘度0.00000842Pa.s液体热导率0.093W/(m*K)蒸气热导率0.0109W/(m*K)液体普朗特数 3.29蒸气普朗特数0.735进口干度0.16出口干度1热流密度11.8kW/m^2质量流速100kg/(m^2*s)R22总质量流247.138028kg/h量总流通截面积0.000686495m^2每根管子有效5.8088E-05m^2流通截面面积蒸发器分路数11.81817162分路数取整11每一分路R2222.46709346kg/h在管内实际流量每一分路R22107.4379238kg/(m^2*s)在管内实际流速B00.000545988C00.109629036Frl0.085263525雷诺数1515.881956hl140.3211061C1 1.136C2-0.9C3667.2C40.7C50.3Ffl 2.2管内R22蒸发时表面传热系数2533.880021W/(m^2*K)(8)传热温差的初步计算传热温差16.80482565℃不计R22阻力(9)传热系数翅片侧污垢热阻，管壁导热热阻，翅片与管壁接触热阻0.0048m^2*K/W传热系数43.04702256W/(m^2*K)（10）核算假设的热流密度值管外热流密度723.397709W/m^2管内热流密度11902.43719W/m^2偏差0.87%偏差足够小，假设有效（11）蒸发器结构尺寸所需内表面传热面积0.983050847m^2所需外表面传热面积16.03543923m^2所需传热管总长36.07229441m迎风面积0.269705578m^2蒸发器宽980mm蒸发器高275mm实际迎风面积0.2695m^2垂直于气流方向每排管数11换热管实际总长43.12m传热管实际内表面传热面积1.165003087m^2换热面积裕度18.51%传热管长度裕度19.54%接近20%的裕度（12）R22的流动阻力及其对传热温差的影响R22流动阻力9.765407654kPa R22饱和压力583.78kPa流动损失 1.67%流动损失引起蒸发温度的变化可忽略。
铜管翅片蒸发器热力计算
2
Rq S1 2
m2
0.094 Rq di
m2
0.094 Rq di
pwm
z
(m1
m2 )
w
vw2 2
pw
pwf pwm 1000
pw
pwf pwm 1000
a
0
1000铜
w
）-1
KS F
1000 Gm c p
60 Gm cp
W cw
60 Gm cp
W cw
1exp[ (1 )]
E' g
1
exp[
(1 )]
Eg
t1 t2 t1 tw1
Eg E'g
Q Gm (h1 h2 )
Q Gm (h1 h2 )
60
W
w
fw
aw
w
1000 w
cw
0.021 w
0.37 w
aw0.43
w
(d i
v
0.8 w
1000) 0.2
E' 1- exp( a a N2 ) 1000 vy q cp
E' 1- exp( a a N2 ) 1000 vy q cp
T t 273.15
ln(
数值
单位
Q
0.000 kW
t2
0.000 ℃
ts2
0.000 ℃
tw2
0.000 ℃
h1
0.000 kJ/kg
h2
0.000 kJ/kg
τ
0.000
(8)肋表面全效率
(9)析湿系数 (10)空气侧换热系数 (11)流体侧换热系数 w(12)总换热系数 K(1s3)换热面积 (14)空气侧压降 p(1a5)流体侧压降 pw
蒸发器安装技术—蒸发器的选择计算
L=F/0.119=130.2/0.119=1094(m)
4．计算管子重量 G=L×g=1094×1.94=2122(kg)=2.122(t)
蒸发器的选择计算
二、冷风机和排管的选择计算
（二）排管的选择计算——例题
5．顶排管设计
若冷库的进深为20m，则顶排管设计长度为19 m，管距180 mm，每根U形 管长度为38.1 m，U形管间距150 mm。U形管根数为1094/38.1=28.7根， 取29根U形管。顶排管宽度为28×150=4200mm。
(1)确定传热温差，根据表6—13可得传热温差△t=10℃ (2)据to=-18℃，从表6—11中查得 K’=6.98(W／m2·℃)
二、冷风机和排管的选择计算
（二）排管的选择计算——例题
(3)据已知条件从表6—12中查出：
C1=1，因为S／D=150／38=4
C2=1
蒸发器的选择与安装
C3=1.1(氨泵供液)
（二）排管的选择计算
各种形式排管换算系数表
排管形式
Cl S/D=4 S/D=2
C2
C3 非氨泵供液 氨泵强制供液
光滑U形顶排管
1.0 1.0000 (0.038/D)0.18
1.0
1.0
单层光滑蛇形顶排管 1.0 0.9750 (0.038/D)0.18
1.0
1.1
双层光滑蛇形顶排管 1.0 1.0000 (0.038/D)0.18
qv Qq =1.0×39000=39000 m3／h
根据冻结间所需冷却面积与风量，结合冷风机横向布置要求，可选用KLJ200 型冷风机二台(每台换热面积200m2，风量19980m3／h)。
二、冷风机和排管的选择计算
蒸发器计算
蒸发器计算三、蒸发器的设计计算1 蒸发器进口空气状态参数当进口处空气干球为27?，湿球温度19?时，查湿空气的h-d图，得出蒸发器进口处湿空气的比焓值h=55 kJ/kg，含湿量d=11g/ kg，相对湿度φ=50%。
112 风量及风机的选择3蒸发器所需要风量一般按每kW冷量取0.05m/s的风量，故蒸发器风量q v 33q= 0.05Q= 0.05×5.25=0.2651m/s=945 m/ h v03则q=2 q=1890m/ h(两个系统) 总vv查亿利达风机样本，选SYZ9-7I型离心式风机，该风机的风量q′为2000v3m/ h，全压H为216Pa，转速n=800r/min，配用电机功率P=250W，则机组的机外余压为50Pa。
3 蒸发器进、出口空气焓差及出口处空气焓值(1)蒸发器进、出口空气焓差?h= h- h= Q/(ρq′)=4.820/(1.2×0.56)=7.173(kJ/kg) 120v(2)蒸发器出口处空气焓值h 2h= h-?h=55-7.173=47.827(kJ/kg) 21设蒸发器出口处空气的相对湿度φ=90%，则蒸发器出口处空气的干球温度2 t=15.6?，含湿量d=10g/kg。
将h-d图上的空气进、出口状态点1、2相连，延2g长与饱和线相交，得t=14?，h=39 kJ/kg。
334 初步确定蒸发器结构参数采用强制对流的直接蒸发式蒸发器，连续整体式铝套片。
紫铜管为d=φ09.52mm×0.35mm，正三角形排列，管间距S=25mm，排间距S=21.65 mm，铝121片厚δ=0.11 mm，片距S=1.8 mm，铝片热导率λ=204W/(m?K)。
f(1)每米管长翅片表面积22-1α=(S S-πd/4)×2×S=(0.025×0.02165-0.0952×π/4)×2/0.0018f120f2 =(0.00054125-0.000071144864)/0.0009=0.52233904(m/m)(2) 每米管长翅片间基管外表面积α b2α=π(S-δ)/ S=π×0.00952×(0.0018-0.0011)/0.0018=0.0281(m/m) bff(3) 每米管长总外表面积α of2α=α+α=0.52233904+0.0281=0.551(m/m) offb(4) 每米管长内表面积α i2α=πdl=3.14×0.00882×1=0.0276948(m/m) ii(5) 肋化系数ββ=α/α=0.551/0.0276948=19.9 ofi(6) 肋通系数αα=A/NA=α / S=0.551/0.025=22.04 ofyof1(7) 净面比ε(指最窄流通面积与迎风面积之比) ε=(S-d)(S-δ)/( SS)=(0.025-0.00952)(0.0018-0.00011)/(0.025×0.0018) 10f1f=0.024048×0.00169/(0.025×0.0018)=0.903(8) 结构设计传热面积、管长及外形尺寸取沿气流方向管排数N=3，蒸发器分上下两个系统，迎面风速取ω=2m/s，则 fA、最小截面流速成ω=ω/ε=2/0.903=2.22(m/s) maxf2B、迎风面积A= q′/ω=1000/(3600×2)=0.139 (m) yvf2C、总传热面积A=AαN=0.139×22.04×3=9.191 (m) ofy2D、所需管长L=A/α=9.191/0.551=16.68( m) ofofE、蒸发器高度H取蒸发器高度方向为12排，则H=12 S=12×0.025=0.3(m) 1F、蒸发器长度L=A/H=0.139/0.3=0.465 (m) yG、蒸发器宽度B=NS=3×21.65=0.65 (m) 2(9) 传热温差θ= (t—t)/[ln(t—t)/(t—t)] ? m1g2g1g02g0=(27—15.6)/[ln(27—7)/(15.6—7)] ?=13.51?(10) 所需传热面积2取总的传热系数K=43.5W/(m?K)，所需传热面积2A= Q/ (Kθ)=5250/(43.5×13.51)=8.935 (m),A 00mof(11) 空气侧流动阻力凝露工况下，气体横向流过整套叉排管簇时的阻力可按下式计算1.7? p=1.2×9.81A(B/d)(ρω) ψ emax对于粗糙(冲缝)的翅片表面，A=0.0113当量直径d=2(s—d)(s—δ)/[( s—d)+( s—δ)]=2×(25-9.52) e10f10f(1.8-0.11)/[ (25-9.52)+ (1.8-0.11) ]=3.047(mm)3B为蒸发器宽度65 mm，空气密度ρ=1.2kg/m，凝露工况下取ψ=1.2，则1.7?p=1.2×9.81×0.0113×(65/3.047) ×(1.2×2.22)×1.2Pa=18.6Pa,90Pa 故选择的SYZ9-7I离心风机能满足压头要求。
翅片式蒸发器的设计计算
9.765407654 kPa 583.78 kPa
流动损失
1.67%
流动损失引起 蒸发温度的变 化可忽略
已知条件 进口空气干球 温度 进口空气湿球 温度 R22蒸发温度 出口空气干球 温度 出口空气湿球 温度 大气压力 制冷量
27 ℃
19.5 ℃ 5℃
17.5 ℃
14.6 ℃ 101.32 Pa 11600 W
(1)结构参数
直径
厚度 翅片厚 翅片热导率 翅片间距 垂直流动方向 管间距 管排数 迎面风速
1 11.8 kW/m^2
100 kg/(m^2*s)
247.138028 kg/h
0.000686495 m^2
5.8088E-05 m^2
11.81817162 11
22.46709346 kg/h
107.4379238 kg/(m^2*s)
0.000545988 0.109629036 0.085263525 1515.881956 140.3211061
1.198 kJ/(kg*K)
0.658 kJ/(kg*K)
1267.4 kg/m^3 25.53 kg/m^3 201.16 kJ/kg 583.78 kPa 0.0112 N/m 0.000256 Pa.s 0.00000842 Pa.s 0.093 W/(m*K) 0.0109 W/(m*K) 3.29 0.735 0.16
空气平均温度
空气密度 比定压热容 普朗特数 运动粘度 最窄界面处空 气流速 空气雷诺数 传热因子 空气侧干表面 传热系数
22.25 ℃
1.1966 kg/m^3 1005 J/（kg*K)
0.7026 0.00001588 m^2/s
蒸发器的设计计算
挥收器安排估计之阳早格格创做已知条件：工量为R22相对（1）挥收器结构参数采用（2）估计几许参数翅片为笔曲套片，思量套片后的管中径为沿气流目标的管间距为沿气流目标套片的少度为每米管少翅片表面积：每米管少翅片间管子表面积：每米管少总中表面积：每米管少管内里积：每米管少的中表面积：肋化系数：每米管少仄衡曲径的表面积：（3）估计气氛侧的搞表面传热系数①气氛的物性气氛的仄衡温度为②最窄截里处气氛流速③搞表面传热系数搞表面传热系数用小型造热拆置安排指挥式(4-8)估计（4）决定气氛正在挥收器内的变更历程根据给定的出进心温度由干气氛的焓干图可得正在气氛的焓干图上对接气氛的出进心状态面1战面2，并延少与鼓战睦线相接于面w，该面的参数是正在挥收器中气氛的仄衡比焓值析干系数（5）循环气氛量的估计进心状态下搞气氛的比体积循环气氛的体积流量（6）气氛侧当量表面传热系数的估计拆置安排指挥式（4-13）估计，叉排时翅片可视为六角形，且此时翅片的少对付边距离战短对付边距离之比肋合合下度为凝露工况下翅片效用为当量表面传热系数（7）管内R22挥收时的表面传热系数R22R22正在管内挥收的表面传热系数由小型造热拆置安排与指挥式（4-5）估计.估计查的R22则R22的总品量流量为R22正在管内的品量则总流利里积为每根管子的灵验流利截里积挥收器的分路数分离分液器的本量产品现状，与分路数为Z=2每一分路中R22的品量流量为每一分路中R22正在管内的本量品量流速为于是（8）传热温好的收端估计（9）传热系数的估计（10近，故假设灵验，可用（11）挥收器结构尺寸的决定挥收器所需的表面传热里积挥收器所需传热管总少本量迎风里积为目标的每排管子数为深度目标为4排，同安插48根传热管，故传热管的本量总少为传热管的本量内表面传热里积为底下估计挥收器的本量中表面积48U由于管径很小，伸出部分换热不妨忽略没有计.1为141片翅片的总中表面积套片管的总中表面积根据“估计单元”估计的总中表面积惟有二者有一定好异，然而是正在缺面范畴之内.综上分解安排，不妨定出翅片结构参数如下：（12）气氛侧阻力估计气氛侧阻力估计根据小型造热拆置安排与指挥式（4-10战4-12）举止.4-21）决定，。
蒸发器计算
3.2.1工况参数确定进口空气状态参数：干球温度1a t =27℃，相对湿度1a φ=50%；出口空气状态参数：干球温度2a t =10℃，相对湿度2a φ=90%；当地大气压力为101.32Kpa ，蒸发温度0t =0℃。
计算中，下标a 表示空气侧，下标r 表示制冷剂侧，下标1表示进口，下标2表示出口。
3.2.2初步规划散热板及翅片与百叶窗的尺寸示意图如图3.1所示。
散热板：宽度T w =70mm ， 高T h =3mm ，铝板厚度T δ=0.5mm ，边缘宽度3.5mm ，内部隔板宽度4mm ，由此可以计算出内部流道尺寸H h 、H w 分别为 Hh =T h -2T δ=3-2×0.5 mm =2mm（3-3） Hw =T w -2× 3.5-4 =70-2× 3.5-4 mm=59mm（3-4）图3.1 蒸发器尺寸规划图翅片：宽度F w =70mm ，高度F h =8mm ，厚F δ=0.1mm ，间距F p =2mm ；百叶窗：百叶窗间距L p =1.1mm ，百叶窗长度L l =7mm ，百叶窗角度；每米散热板长外表面积a b A ,为 a b A ,=2（T h ＋T w ）=2×（3＋70）=146×310- m m /2 （3-5）每米散热板长翅片表面积a f A ,为a f A ,=2×8×310-×70×310-×31021-⨯m m /2=560×310- m m /2 （3-6）每米散热板总外表面积a A 为a A =ab A ,＋a f A ,=146×310-＋560×310-m m /2=706×310-m m /2 （3-7）由于层叠式蒸发器的流程较少，而且在流道转弯处制冷剂与空气成顺流流动形式，因此按逆流方式计算的对数平均温差偏大。