蒸发器计算说明.docx
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蒸发器计算说明
蒸发器设计计算
已知条件：
工质为R22,制冷量3kW，蒸发温度to7C，进口空气的干球
温度为tai21C，湿球温度为tbi15.5C，相对湿度为56.34%;出口空气
的干球温度为ta213C，湿球温度为tb211.1C，相对湿度为80%;当地大气压力Pb101325Pa。
（1）蒸发器结构参数选择
选用10mm0.7mm紫铜管，翅片厚度f0.2mm的铝套片，肋片间距
Sf2.5mm，管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向管间距®25mm，沿
气流方向的管排数nL4，迎面风速取Wf3m/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
dbd。
2f1020.210.4mm
沿气流方向的管间距为
s2s1cos30250.86621.65mm
沿气流方向套片的长度为
L4s2421.6586.6mm
25321.652589.95mm
.2
1000
23
S2
db
4
Sf
3.14…，2
1000
2
25
21.65
10.4
4
2.5
0.3651m2m
设计结果为L3S2
每米管长翅片表面积：
af
每米管长翅片间管子表面积:
db（Sff）
ab
Sf
3.1410.42.50.21000
2.5
0.03m2m
每米管长总外表面积：
a°fafab0.36510.030.3951m2.m
每米管长管内面积:
ai
ab0
di3.14（0.010.00072）0.027m^m
每米管长的外表面积:
db3.140.01040.03267m2.m
肋化系数:
aof0.3951
ai0.027
每米管长平均直径的表面积：
3.14
0.01040.0086
0.02983m2m
（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17C的物性参数
f1.215kgm3
Cpf1005kJkgK
Vf14.48106ms
②最窄截面处空气流速
Sf
$Sf
WmaxWf
SidbSff
25
2510.42.5
2.5
5.58m/s
0.2
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
0.40.15
40.00140.2618Wmaxd0%
Vf
abo
0.00140.2168空空孚
14.48106
0.4
0.3951
0.03267
0.15
0.00792
4fwmaxCpf
023
Pr
0.007921.215
5.581005
0.704
68.2W.
m2
（4）
确定空气在蒸发器内的变化过程
w,该点的参数是hw25kJkg,dw6.6gkg,tw8C。
在蒸发器中空气的平均比焓值
43.36431.924
’43.364251n
31.92425
由焓湿图查得tm16.2C,dm8g.kg
析湿系数
2.46
dw
tm
（5）循环空气量的计算
qm,da
Q0
33600
h1h243.36431.924
进口状态下干空气的比体积
RaT110.0016d1
Vi
Pb
287.4273.152110.00168.723
101325
0.846m3.kg
循环空气的体积流量
3
qv,aqm,daV1944.060.846798.67m/h
（6）空气侧当量表面传热系数的计算
affab
0
3f3b
（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
2.55
肋折合高度为
268.21.42
2360.2103
64.06
凝露工况下翅片效率为
th64.0610.710
64.0610.7103
当量表面传热系数
0
afab
2
85.06W/（mK）
（7）管内R22蒸发时的表面传热系数
R22在t0
7C时的物性参数为：
饱和液体密度i1257.3kg.m3
饱和蒸气密度g26.43kgm3
汽化热
199.56kJkg
液体普朗特数Pd2.62
蒸气普朗特数Prg0.92
R22在管内蒸发的表面传热系数由小型制冷装置设计与指导式（4-5）计算。
计
算查的R22进入蒸发器时的干度％0.25，出口干度X21.0。
则R22的总质量
流量为
Q°360033600
0x2x1199.5610.25
作为迭代计算的初值，取qi
7200Wm2，R22在管内的质量流速
qm
72.16
q；36001603600
42
1.25104m2
每根管子的有效流通截面积
di2
AiV
2
3・14°.00865.8105m2
蒸发器的分路数
Ai
4
1.251052.16
5.8105
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
72.16
36.08kgh
每一分路中
R22在管内的实际质量流速为
gi
gm
3600
36.08
Ai
36005.8105
172.8kg.
于是
B0
qi
7.2
172.8199.56
4
2.110
C0
Rel
0.8
0.5
10.625
0.8
26.43
0.5
Frl
gi
2
gi
l2gdi
xdi
iGC0
C2
25FdC5
0.625
1257.3
0.09634
172.8
1257.329.80.0086
0.224
172.810.6250.0086
202.2106
0.023Rel0.8Prl0.4」
di
0.0232756.08
C3B0C4Ffl
0.8
2.62
2756.08
0.40.0932
0.0086
4050.35W.m2K
（8）传热温差的初步计算
ta1ta2
ta1t0ln
ta2t0
2113c
9.44C,217
In
137
（9）传热系数的计算
管内污垢热阻ri可
以忽略，接触热阻以及导热热阻之和取为
r00.0048Wm2K
149.6Wm2K
0.39511
iai
0.0048-
4050.350.02785.06
（10）核算假设的
q。
k0m
49.69.44468.2Wm2
aof
qq°
ai
0.3951468.26851W.m2
0.027
计算表明，假设的
qi7200Wm
2初值与核算的值6851Wm2较接近，故假设有
效，可用。
（11）蒸发器结构尺寸的确定
蒸发器所需的表面传热面积
蒸发器所需传热管总长
It
A0
aof
6.408
0.3951
迎风面积
Af
仏298旦0.074m2
Wf33600
取蒸发器的宽度B350mm,高H300mm。
实际迎风面积为
2
S125mm，故垂直于气流方向的每排管子数
Af0.350.30.105m。
已选定垂直于气流方向的管间距为
为
深度方向为4排，共布置48根传热管，故传热管的实际总长为
16.8m
It0.3548
2
0.00860.420.454m
1.09
传热管的实际内表面传热面积为
Ai48di0.35483.14
Ai0.454
Ai'0.417
1.04
上16.8
I；16.21
下面计算蒸发器的实际外表面积
48根0.35m长的管其翅片间管子表面积
350
483.140.01040.350.00020.505m2
2.5
管子左右两边都要伸出一定距离，分别取为10mm，3mm；U型管需要用弯头相
接，取弯头半径为R12.5mm。
由于管径很小，伸出部分换热可以忽略不计。
每一翅片（宽312.5mm，深约为90mm）总的外表面积
3.140.0122
20.31250.09480.0487m2
4
总翅片数为3502.5140再加1为141片
翅片的总外表面积
1410.04876.867m2
套片管的总外表面积
6.8670.5057.372m2
根据“计算单元”计算的总外表面积只有
2
ftlt0.395116.86.638m
二者有一定差距，但是在误差范围之内。
综上分析设计，可以定出翅片结构参数如下：
高度为312.5mm，深度为
21.6532589.95mm，宽度为350202390mm。
（12）空气侧阻力计算
空气侧阻力计算根据小型制冷装置设计与指导式（4-10和4-12）进行。
首先计
d°1000
25101000
At
算Pt
3・141010002.1
25101000
ft由小型制冷装置设计与指导图（4-21）确定,
Vf
5・58吧3853.6
14.48106
Pt
Pl
S1
S2
J
251.155x
21.65
s1
Pt1
do
由Pt及Re
d查得
查得ftz
0.4，于是
tftzN
Ac,t
At
0.4
—0.762
2.1
1.318
Pt
Pf
f0.508Red
fAtWmax
Ac,t2f
Afw"max
Ac2f
0.521
S1
d°
0.508
0.023
（3853.6）
0.521
1.318
25
10
5.582
2.120.5Pa
21.215
0.3651
0.0236—
2510.42.50.2168101
5.58
2152
19.07Pa
所以
pPfPt20.519.0739.57Pa
由y%420.7可以查表得修正系数1.18
pwp39.571.1846.7Pa
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