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kW 3，蒸发温度C t ︒=70，进口空气的干球温度为C t a ︒=211，湿球温度为C t b ︒=5.151，相对湿度为34.56=φ％；出口空气的干球温度为C t a ︒=132，湿球温度为C t b ︒=1.112，相对湿度为80=φ％；当地大气压力Pa P b 101325=。 （1）蒸发器结构参数选择

选用mm mm 7.010⨯φ紫铜管，翅片厚度mm f 2.0=δ的铝套片，肋片间距

mm s f 5.2=，管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向管间距mm s 251=，沿

气流方向的管排数4=L n ，迎面风速取s m w f /3=。 （2）计算几何参数

翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为

mm d d f o b 4.102.02102=⨯+=+=δ

沿气流方向的管间距为

mm s s 65.21866.02530cos 12=⨯=︒=

沿气流方向套片的长度为

mm s L 6.8665.21442=⨯==

设计结果为 mm s L 95.892565.2132532=+⨯=+= 每米管长翅片表面积：

f b f s d s s a 100042221⨯

⎪⎭⎫ ⎝

⎛

-⋅=π ()5.21000

4.10414.36

5.212522⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯= m m 23651.0=

每米管长翅片间管子表面积：

f

f f b b s s d a )

(δπ-=

()5

.21000

2.05.24.1014.3⨯

-⨯⨯= m m 203.0=

每米管长总外表面积：

m m a a a b f of 23951.003.03651.0=+=+=

每米管长管内面积：

m m d a i i 2027.0)20007.001.0(14.3=⨯-⨯==π

每米管长的外表面积：

m m d a b b 2003267.00104.014.3=⨯==π

肋化系数：

63.14027

.03951

.0==

=

i

of a a β

每米管长平均直径的表面积：

m m d a m m 2

02983.020086.00104.014.3=⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⨯==π

（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

C t t t a a f ︒=+=+=

172

1321221 空气在下C ︒17的物性参数

3215.1m kg f =ρ

()K kg kJ c pf ⋅=1005

704.0=rf P

s m v f 61048.14-⨯=

②最窄截面处空气流速

()()()()

s m s s s s w w f f f d f

b 58.52.05.25

.24.102525311max =--⨯=--=δ

③干表面传热系数

干表面传热系数用小型制冷装置设计指导式(4-8)计算

15

.04

.00max 42618.00014.0--⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⎪

⎪⎭

⎫

⎝⎛+=bo of f a a v d w α

15

.04

.0603267.03951.01048.140104.058.52168.00014.0---⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯⨯+=

00792.0=

()

()

()

k

m W P c w r pf

f ⋅=⨯⨯⨯=

=

23

23

2max 402.68704.01005

58.5215.100792.0ραα

（4）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

kg g d kg g d kg kJ h kg kJ h 443.7,723.8,924.31,364.432121====。在空气的焓湿图上连接空气的进出口状态点1和点2，并延长与饱和气线()0.1=ϕ相交于点w ，该点的参数是C t kg g d kg kJ h w w w ︒===8,6.6,25。 在蒸发器中空气的平均比焓值

kg kJ n h h h h n

h h h h w

w w m /73.3625924.3125

364.431924

.31364.432512121=---+=---+

=

由焓湿图查得kg g d C t m m 8,2.16=︒= 析湿系数

42.18

2.166.6846.2146

.21=--+=--+=w m w m t t d d ξ

（5）循环空气量的计算

h kg h h Q q da m 06.944924

.31364.4336003210,=-⨯=-=

进口状态下干空气的比体积

()

b

a P d T R v 1110016.01+=

()()101325

723.80016.012115.2734.287⨯++⨯=

kg m 3846.0= 循环空气的体积流量

h m v q q da m a v /67.798846.006.94431,,=⨯==

（6）空气侧当量表面传热系数的计算

⎪

⎪⎭

⎫

⎝⎛++=b f b f f j a a a a ηξαα0 对于正三角形排列的平直套片管束，翅片效率f η小型制冷装置设计指导式（4-13）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

4.24

.1025d B ,1b m ===ρ且B A 3.027.1-='B

A

m

ρρ 3.014.227.1-⨯⨯= 55.2= 肋折合高度为

()()()()mm d h b

7.1055.2ln 35.01155.22

4.10ln 3

5.0112=⨯+-='+-'=

'ρρ m

m f

f 106.643

102.023642

.12.68220=-⨯⨯⨯⨯=

=

δλξ

α

凝露工况下翅片效率为

()

8683.010

7.1006.64107.1006.64)(3

3

=⨯⨯⨯⨯=''=--th h m h m th f η 当量表面传热系数