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蒸发器设计计算

已知条件：工质为R22,制冷量3kW,蒸发温度t?=7℃,进口空气的干球温度为t。=21℃,湿球温度为t??=15.5℃,相对湿度为φ=56.34%;出口空气的干球温度为t=13℃,湿球温度为t?=11.1℃,相对湿度为φ=80%;本地

大气压力P=101325Pa。

(1)蒸发器构造参数选择

选用φ10mm×0.7mm紫铜管，翅片厚度δ,=0.2mm的铝套片，肋片间距s,=2.5mm,管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向管间距s?=25mm,沿

气流方向的管排数n?=4,迎面风速取w,=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

d?=d。+2δ,=10+2×0.2=10.4mm

沿气流方向的管间距为

S?=s?cos30?=25×0.866=21.65mm

沿气流方向套片的长度为

L=4s,=4×21.65=86.6mm

设计成果为

每米管长翅片表面积：

L=3s?+25=3×21.65+25=89.95mm

=0.3651m2/m

每米管长翅片间管子表面积：

=0.03m2/m

每米管长总外表面积：

每米管长管内面积：

a=πd=3.14×(0.01-0.0007×2)=0.027m2/m

每米管长的外表面积：

a?=πd?=3.14×0.0104=0.03267m2/m

肋化系数：

每米管长平均直径的表面积：

(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

空气在下17℃的物性参数

P,=1.215kg/m

Cpr=1005kJ/(kg·K)

P?=0.704

Vy=14.48×10~?m/s

②最窄截面处空气流速

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引式(4-8)计算

=0.00792

(4)拟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h?=43.364kJ/kg,h?=31.924kJ/kg,d?=8.723g/kg,d?=7.443g/kg。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(φ=1.0)相交于点

w,该点的参数是h。=25kJ/kg,d=6.6g/kg,t=8℃。

在蒸发器中空气的平均比焓值

由焓湿图查得fm=16.2℃,dm=8g/kg

析湿系数

(5)循环空气量的计算

进口状态下干空气的比体积

=0.846m3/kg

循环空气的体积流量

qva=qmdaV?=944.06×0.846=798.67m3/h

(6)空气侧当量表面传热系数的计算

对于正三角形排列的平直套片管束，翅片效率η,小型制冷装置设计指引式(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

=1.27×2.4×√1-0.3

=2.55

肋折合高度为

凝露工况下翅片效率为

当量表面传热系数

=85.06W/(m2·K)

(7)管内R22蒸发时的表面传热系数

R22在t。=7°℃时的物性参数为：

饱和液体密度

p?=1257.3kg/m3

饱和蒸气密度

P=26.43kg/m3

液体粘度

μ?=202.2×10-?Pa·s

气体粘度

μg=11.815×10-?Pa·s

汽化热

Y?=199.56kJ/kg

液体热导率

λ,=13.2×10-3W/m:K

蒸气热导率

Ag=9.93×10-3W/m·K

液体普朗特数

P=2.62

蒸气普朗特数

Pg=0.92

R22在管内蒸发的表面传热系数由小型制冷装置设计与指引式(4-5)计算。计算查的R22进入蒸发器时的干度x;=0.25,出口干度x,=1.0。则R22的总质量

流量为

作为迭代计算的初值，取q;=7200W/m2,R22在管内的质量流速

g=160kg/(m2.s)。则总流通面积为

每根管子的有效流通截面积

蒸发器的分路数

Z=2结合分液器的实际产品现状，取分路数为

Z=2

每一分路中R22的质量流量为

每一分路中R22在管内的实际质量流速为

于是

=207.11

=4050.35W/(m2·K)

(8)传热温差的初步计算

(9)传热系数的计算

管内污垢热阻r;可以忽视，接触热阻以及导热热阻之和取为

r?=0.0048W/(m2·K)

(10)核算假设的q;值

q。=k,θ=49.6×9.44=468.2W/m

计算表白，假设的q?=7200W/m2初值与核算的值6851W/m2较接近，故假设有

效，可用。

(11)蒸发器构造尺寸的拟定

蒸发器所需的表面传热面积

蒸发器所需传热管总长

迎风面积

取蒸发器的宽度B=350m