换热器计算

2.1换热器负荷的确定

空调系统现已经成为汽车车产品的标准配置，主要作用是调节车内温度、湿度、气流速度、空气的洁净度，满足驾乘人员的舒适性要求。设计东风中性卡车的换热器，确定空调运行工况参数如下：

层叠式蒸发器的制冷量Qo=6KW ，轿车空调系统的能效比COP=3.2。

COP

Q

N 0= （？）

式中，N---系统压缩机压缩功

KW COP Q N 1.8752

.36

0===

冷凝负荷N Q Q k +=0

式中，Qk---管带式冷凝器的冷凝负荷

冷凝负荷：KW N Q Q k 7.875875.160=+=+=

2.2层叠式蒸发器

一、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 =12℃，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。

二、 初步规划

散热板及翅片与百叶窗的尺寸示意图如图2所示。

蒸发器尺寸规划图

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

H

h =

T

h -2

T

δ=3-2×0.5 mm =2mm

)102(-

H

w =

T

w -2× 3.5-4 =70-2× 3.5-4 mm=59mm

)112(-

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；

（二）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

)132(-

（四）每米散热板长翅片表面积a

f

A ,为

a f A ,=2×8×310-×70×310-×

3

1021-⨯m m /2=560×3

10-

m m /2 )152(-

（五）每米散热板总外表面积a A 为

a A =a

b A ,＋a f A ,=146×310-＋560×310-m m /2=706×310-m m /2

)162(-

传热系数

K )/(57.2442

K m W ⋅=

对数平均温差为 C t t t t t t t e

a e a a a m ︒=---=---=

∆12.170100

27ln 10

27ln

2121

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。另外，湿工况在增大空气侧表面传热系数的同时也增大了掖膜热阻，因此，空气侧的实际表面传热系数低于计算结果。综合两方面的考虑，传热系数与对数平均温差之积必须乘上一修正因子，取4.0=ψ，则所需总传热面积（以外表面为基准）Aa 为

m

a t K Q A ∆=

ψ0

（计算散热板长度T l ，一共取42块散热板，分两个流程，每个流程21块散热板，则）

层叠式蒸发器换热板长度计算：

散热板：宽度T w =70mm ， 高T h =3mm 制冷量：W KW Q 301066⨯==

传热系数：

)/(57.2442K m W K ⋅=

对数平均温差：C t t t t t t t e a e a a a m ︒=---=---=∆12.170

100

27ln 10

27ln 2121

单位长度换热面积：/m m 10 ×7062

-3=a

A 所需传热面积（以外表面为基准）为：

23

00 3.582412

.1757.2444.0106m t K Q A m =⨯⨯⨯=∆=ψ

所

需

每

块

换

热

板

L

为：

m m m A A L a 2420.241621

706.03.5824

210≈=⨯=⨯=

2.3膨胀阀的选择

系统制冷量KW Q 60=，从汽车空调网查得1冷吨=3.517KW ，因此，当个蒸发器所需膨胀阀的容量为6÷3.517517=1.706冷吨。查国内外汽车空调部件及产品表，考虑到汽车空调蒸发器内部阻力较大，最后选用浙江新昌南明机械有限公司生产的QKF-L3.0型外平衡式热力膨胀阀。

外平衡式膨胀阀的内部压力从外部（蒸发器出口）导入，反映出蒸发器出口处的实际压力，弥补了蒸发器内部压力损失的影响。与内平衡式的相比，要达到同样的开度所需求的过热度要小得多，能充分发挥蒸发器传热面积的作用个提高制冷装置的效果。

2.4蒸发器风机的选型]

6[

（一）由给定的进出风参数查空气的焓--湿图得出：Kg KJ i a /03.561=，

Kg KJ i a /57.272=.

在空气的焓---湿图（如图3）上连接空气的进出口状态点1和2，并延长与饱和空气线交于w 点，得出其状态参数为=w

i 21.53KJ/Kg.

计算蒸发器中的平均焓值为：

w

a w a a a w m i i i i i i i i ---+

=2121ln

)212(-

Kg KJ /86.37=

图3 蒸发器空气的焓湿图