满液式蒸发器的设计

3满液式蒸发器的设计

3.1制冷剂流量的确定

制冷剂压焓图：

h

图3.1

由蒸发温度50=t ℃，40=k t ℃，5=g t ℃，根据文献1《制冷原理及设备》附表13（P 341）和附图5（P 373）查得：

1407.143/(.)h kJ kg K =,)./(050.4302K kg kJ h =,)./(686.24943K kg kJ h h ==

)./(963.242,

4,3K kg kJ h h ==,kg m /103556.40331-⨯=ν,kg

m /109876.17332-⨯=νkg m /1088392.0333-⨯=ν, kg m /100003.933,4-⨯=ν 单位制冷量：

)./(180.164963.242143.407,

410K kg kJ h h q =-=-=（P 31） (3.1) 制冷剂流量：

00700.4263/164.180

m Q q kg s q =

== （P 31） (3.2) 3.2载冷剂流量的确定

3301270

3.343610/()1000

4.1875

vs p s s Q q m s c t t ρ-=

==⨯-⨯⨯ （P 246） (3.3)

3.3传热管的确定

选用φ10×1低螺纹铜管，取水流速度s m u /2.1=,则每流程的管子数Z 为

3

226

44 3.34361055.463.14(102)10 1.2

vs i q Z d u π--⨯⨯===⨯-⨯⨯根 (3.4) 圆整后，Z=56根。 实际水流速度

3

226

44 3.343610 1.1884/ 1.2/3.14(102)1056vs i q u m s m s d Z π--⨯⨯===≈⨯-⨯⨯ (3.5) 3.4管程与有效管长

假定热流密度q=6600W /m 2,则所需的传热面积

3

20701010.616600

k Q F m q ⨯=== (3.6) 管子与管子有效长度的乘积 0010.61 6.033.140.0156

c F NI m

d Z π=

==⨯⨯ (3.7) 采用管子成正三角形排列的布置方案，管距s=14mm,对不同流程数N ，有效单管长c l ，总根数NZ,壳体直径D 及长径比D l c /进行组合计算，组合计算结果如表3.1所示： 表3.1组合计算结果

8 448 0.75 0.20 3.75

表3.1不同流程数N 对应的管长c l 及D l c /

从D 及D l c /值看， 4流程是可取的。 3.5传热系数的确定 3.5.1蒸发器中污垢的热阻

由文献1《制冷原理及设备》表9-1可知： 管外热阻W C m /1090250•⨯=-γ 管内热阻W C m i /105.4025•⨯=-γ 3.5.2平均传热温差

平均传热温差：

17.649

ln 5

ln

20121==---=

t t t t t t s s s s m θ℃ (3.8)

3.5.3管内换热系数

管内强制对流换热系数由文献5《传热学》（P 248）公式 (6-21a)式可知：

i t f f

i d c l d f f λα⎥⎦⎤⎢⎣

⎡

+-+-=

3/23/2)(1)1(Pr 8/7.121Pr )1000)(Re 8/( (3.9) 其中 01.0)Pr Pr (

w

f t c = 2)64.1Re l

g 82.1(--=f

冷却水的定性温度t s ： 5.112

9

14221=+=+=

s s s t t t ℃ (3.10) 查饱和水物性表得：

3/25.999m kg =ρ，s m /10216.126-⨯=υ 258.1510/()W m k λ-=⨯⋅，77.8Pr =f

则: Re ＝ν

i

ud ＝3

6

1.28101.21610--⨯⨯⨯＝7895 (3.11) 假设壁温w t 为8.5℃，查水的物性表，得Pr 11.75w =,假设管长为1.8m ， 于是有 0336.0)64.17895lg 8

2.1(2=-=-f (

3.12)

2

2/30.01

0.0088.7758.15101()()1.811.750.008i α-⨯⎡⎤=+⨯⎢⎥⎣⎦ 5146.5= W/(m 2·K)

(3.13)

3.5.4管外换热系数

管外换热系数按下式计算：

)/(2.3245.0082.000C m W P ⋅=θα (3.14)

其中50-=w t θ

3.5.5壁温和热流密度的估算

传热过程分为两部分：第一部分是传热量经过制冷剂的传热过程；第二部分是传热量经过污垢层、管壁、管内污垢层以及冷却水的传热过程。

第一部分的热流密度： 0.820.40003.2q P θθ=

30.4 1.823.2(583.7810)(5)W t =⨯⨯-（查R22热力性质表P 0＝583.78kPa ）

1.822648.11(5)/W t W m =- (3.15)

第二部分的热流密度：

0000

,)1

(γλδγαθθ+++-=

m

i i i m d d d d q (3.16)

其中92

10

820=+=+=

d d d i m mm ，)/(3982K m W ⋅=λ

代入数据得：

,3

5511.1711011010( 4.510)9105146.583989

t q ω

----=

⨯+⨯⨯++⨯ =2551.5(11.17)w t - W/m 2

根据设计要求估算w t 的值， 来确定热流密度。 具体估算数值如表3.2所示：

表3.2热流密度的估算

tw 8.0 9.0 8.5 8.6 8.58 q 4786.41 8079.75 6336.55 6669.90 6602.61 q ，

8088.26

5536.76

6812.51

6557.36

6607.35

由表格中数据可知,当w t =8.580C 时，与前面假设的6.7=w t 0C 接近，q 与q ’ 的值相差约为4.74，取q =6605 )./(2K m W ⋅，误差0.08%，合理，故q 可取为6605)./(2K m W ⋅,即为所求热流密度。所以有： w t = 8.580C

q =6605 )./(2K m W ⋅

3.5.6传热系数

206605

1071/()6.17

m q K W m K t =

==⋅∆ (3.17) 3.6传热面积和管长确定

根据q 求传热面积F 0: