板式蒸发器计算.xls
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5. 蒸发器设计计算
本系统所选用的载冷剂为乙二醇，在第三章中蒸发器选型时选用整体式钎焊板式换热器为蒸发器。
根据本系统的制冷量4kw ，初步选定使用宁波高力科技有限公司生产的k105型板式换热器，其具体参数如下表4-1和4-2：
表4-1 蒸发器型号
型式 使用压力 /测试压力
工作温度
传热面积(m2)
L (mm) 重量 (kg) 容积 (L) 铜/镍
焊
K105* 18 铜焊:30bar/43bar 镍焊:10bar/15bar —160℃～200℃ 0.959 54 7.82 1.812 K105* 26 1.386 73 9.74 2.665 K105* 30 1.599 82 10.70 3.091 K105* 34 1.812
92 11.66 3.518 K105* 40 2.025 106 13.10 4.157 K105* 48 2.558 126 15.02 5.010 K105* 50 2.665 130 15.50 5.223 K105* 60 3.198 154 17.90 6.289 K105* 80 4.264
202 22.70 8.421
表4-2 接头规格表
PT/NPT/GB 外牙
PT/NPT/GB 内牙
螺纹接头 1/2"、3/4"、1"、1-1/4" 1/2"、3/4"、1"1-1/2"
焊制接头
9.73、12.9、16.15、19.25、22.36、25.6、28.8、32.5
其中，板片总数为48片，106mm L =，124W mm =，总传热面积为2.025m 2，共有40个流道，其中19个制冷剂流道，20个乙二醇流道。本系统为提高传热效果，在此采用逆流布置。计算如下：
已知：04kw φ=K ；()1.0764/.p c kJ kg K =，023t =-℃ ，过热度为4 ℃，蒸发器出口为-19℃的过热蒸汽，制冷剂干度为0.380χ=，制冷剂质流量：
0.0248/m q kg s =，乙二醇进口温度-15℃，乙二醇出口温度-20 ℃，进出口温差为：5=∆t ℃
（一）乙二醇流量
乙二醇质量流量：
0,3
4000
0.74321.0764510m w p Q q kg s c t =
==∆⨯⨯ （二） 计算平均温差
由于制冷剂在蒸发器内流动时经历蒸发段和过热段两部分，所以计算平均温差应分为蒸发段和过热段两部分来考虑。
① 蒸发段平均温差
蒸发段：饱和液态和气态的焓值分别为：'169.69/h kJ kg =，''384.66/h kJ kg =,干度为：0.380χ= 则有：
()(),1'''m p m w x h h q c tq --=∆⇒
()()()(),1'''10.380384.66169.690.0248
1.07640.7432
4.1 C
m
p m w
x h h q t c q --'∆=--⨯=
⨯=
所以蒸发临界段对应的乙二醇温度为：
20 4.115.9-+=-℃
则蒸发段平均温度为：
15.920
17.952
ave t --=
=- ℃ 平均温差为：
()17.9523 5.05e t ∆=---= ℃
② 过热段平均温差 过热段：
()min 15194t ∆=---= ℃ ()max 15.9237.1t ∆=---= ℃
对数平均温差：
max min max min
7.14
5.57.1
ln ln
4m t t t t t ∆-∆-∆=
==∆∆ ℃
（三） 体积流量 乙二醇的体积流量：
43..0.7432
6.910/1076.44
m w
v w w
q q m s ρ-=
=
=⨯
（四） 传热系数的计算
该型号板片的厚度为0.4mm 。板间距为 2.36mm δ=，当量直径
22 2.36 4.72e d mm δ==⨯=
则有，单通道横截面积：
420.1240.00236 2.92610S A W m δ-==⨯=⨯
乙二醇流速：
4
, 6.9100.118/20200.0002926
v w
w s q W m s A -⨯===⨯
根据乙二醇的平均温度查表得：
3.356()
pw c kJ kg K =⋅，
0.4302()
w W m K λ=⋅，
Pr 48.03
w =，
31076.44w kg m ρ=，625.7210w m s -ν=⨯
由此，算得雷诺系数与努希尔系数为：
6
0.1180.00472
97.2955.7210
w e ew w W d R v -⨯=
==⨯ 0.780.330.780.330.2121Pr 0.212197.29548.0327.05uw ew w N R ==⨯⨯=
由λ
e
u hd N =
得e
u d N h λ
=
，即有： ()227.050.4302
2465.3/.0.00472
w h w m K ⨯=
=
如前所说，制冷剂侧分两段，即蒸发段和过热段，因此，此处传热系数也分两段进行计算。