制冷原理與應(yīng)用課程設(shè)計

1、制冷原理與應(yīng)用課程設(shè)計設(shè)計題目：20KW冷卻空氣的表面式蒸發(fā)器設(shè)計專業(yè)班級：能動13姓 名：王強河南理工大學2016.7.、課程設(shè)計任務(wù)書錯誤!未指定書簽。、設(shè)計計算22.1選定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)參數(shù) 錯誤!未指定書簽。2.2蒸發(fā)器的尺寸參數(shù) 22.3蒸發(fā)器的幾何參數(shù)計算 22.4確定空氣在蒸發(fā)器內(nèi)的狀態(tài)變化過程22.5空氣側(cè)換熱系數(shù)計算 32.6冷媒側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計算 52.7確定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸 82.8阻力計算-二、參考書設(shè)計任務(wù)書請設(shè)計一臺冷卻空氣的表面式蒸發(fā)器。室內(nèi)回風干球溫度tfi=26 C,濕球溫度tsi=20C ;蒸發(fā)器送風干球溫度tf2=21C，濕球溫度 ts2=178C;管內(nèi)R2

2、2的蒸發(fā)溫度to=6C ;蒸發(fā)器負荷q=20KW。制冷工質(zhì)R22質(zhì)量流速g=140 kg/(m2 s)。所采用銅管的直徑厚度，銅管排列方式，銅管水平方向間距和豎直方向間距均與教材205頁例題 中條件一致。沿空氣流動方向管排數(shù) Nc=3排，每排管數(shù)Nb=32。 要求：最后連同封面和設(shè)計任務(wù)書，加上自己做的設(shè)計說明書，一起 打印。另用CAD軟件畫圖，畫出設(shè)計的表面式蒸發(fā)器的正視圖和側(cè) 視圖。(1) 選定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)：純銅光管外徑do 9.52mm,鋼管厚度t 0.35mm ；翅片選用鋁套片，厚 度f 0.115mm,翅片間距Sf 1.8mm；銅管排列方式為正三角形叉排； 翅片形式為開窗，翅片用

3、親水膜處理；銅管水平方向間距S1 25.4mm， 銅管豎直方向間距S2 22mm。(2) 蒸發(fā)器的尺寸參數(shù)：沿流動方向管排數(shù)Nc 3排，每排管數(shù)N=32O(3) 蒸發(fā)器的幾何參數(shù)計算:翅片為平直套片，套片后的管外徑:db d 02 f(9.52 20.115)9.75mm，銅管內(nèi)徑:當量直徑:deq4A2 S1 db SffS1 dbSff2 25.49.75 1.8 0.115 3.04mm25.4 9.751.8 0.115單位長度翅片面積:單位長度翅片間管外表面積:db Sf - fA $Sf 10 39.75 10 318 011510 30.286m2/m1.8 10 3單位長度翅片

4、管總面積：A2 A 2 A 2 0.566m2/m翅片管肋化系數(shù)：A2 A256620.44A1di0.00882(4) 確定空氣在蒸發(fā)器內(nèi)的狀態(tài)變化過程：根據(jù)給定的空氣進出口溫度由濕空氣的焓濕圖可得進風點：h 57.91kJ/kg , di 12.42g/kg ;出風點:h250.69kJ/kg , d211.61g/kg。在濕空氣焓濕圖上連接狀態(tài)點1和2,并延長與飽和空氣線相交與飽和點4,示意圖如下圖所示。該點的參數(shù)是：h4 42.37kJ/kg , d4 10.77kJ/kg , t4 15C。在蒸發(fā)器中空氣的平均比焓：在焓濕圖上按過程線與平均比焓點h3 53.93kJ/kg線的交點讀得

5、：d3 12.10g/kg,t3 23.2C。析濕系數(shù)可由下式確定，即：(5)空氣側(cè)換熱系數(shù)計算：假定迎面風速uf 2.1m/s1 )空氣的物性。已知蒸發(fā)器空氣入口干球溫度為tf1 26C,空氣出口干球溫度tf2 21C,可確定空氣物性的平均溫度為：空氣在tm 23.5C下的熱物性為：vf 15.48*10-6m2/s, f 0.0257W/ m k , f 1.19kg/m3,Cpa 1.0065kJ/ kg C。2 )最窄截面處空氣流速。3 )空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)?？諝鈧?cè)的雷諾數(shù)為：由式Nu 仝 CRen -L 推得空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：deq其中C1.36-整Ref0.22因為 0.518-

6、0.02315 0.00425 3 10 60.1852deqdeqdeq代入上式得：C=0.220n=0.45+0.0066 0.5931 ,m=-0.28+0.08 空-0.2228deq1000貝卩：o 46.2W m2 k銅管叉排的修正系數(shù)為1.1，開窗片的修正系數(shù)為1.3，則空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為：4 )空氣側(cè)當量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。對于叉排翅片管簇，有：-2.6051db計算等效半徑：空 1.27、A 0.3 2.7681rb. B式中，A, B分別為六角形長對邊距離與短對邊的距離，正六角形時，A=B由彳tanh mh計算翅片效率：mh計算翅片當量高度：則翅片效率：f 0.7744表面效率

7、：s 1仝1 f 0.786A2空氣側(cè)當量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為：f os 72.65w/ m2 k(6) 冷媒側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計算設(shè)R22進入蒸發(fā)器的干度X1 0.16，出口蒸發(fā)器時 X2 1.0，汽化熱 r=206kJ/kg，則 R22的總流量為:R22的總流通截面積：A蘭8.26*10-4m2g每根管子的有效流通截面積：Ai -dL 6.1067* 10-5m24蒸發(fā)器得分路數(shù)：Z A 13.5 ，取Z=14Ai每一路的 R22流量：qd 聖 0.008256kg/sZ0.2 0.6R22在管內(nèi)蒸發(fā)時表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可參照嶺 并考慮到管內(nèi)蒸發(fā)壓力變化后的修正式為：式中，Per為制冷劑臨界壓力。如果是螺

8、紋管，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)則需乘以系數(shù)1.2。由于R22與潤滑油相互溶解，可忽略管內(nèi)側(cè)污垢。取翅片測污垢熱 絕熱系數(shù)為0.001( m2 k)/w,翅片與管壁間接觸熱絕緣系數(shù)之和為 2.5 10-3(m k)/w。得肋側(cè)總表面積為基準的傳熱系數(shù)為：外表面的熱流量：需要的傳熱面積為：需要的總管路長為：R22在管內(nèi)蒸發(fā)的阻力為:不同的制冷劑的最優(yōu)流動阻力po可按表6-13取值制冷劑蒸發(fā) 溫度 廠C管內(nèi)徑/mmR2257.010.3330.5713.5210.7415.9970.8818.0170.999.011.5750.6315.1250.8317.8870.9820.1601.10R134a7.09.

9、5790.7912.7661.0515.1341.2417.0521.409.010.7130.8814.2911.1816.9051.3919.0721.57R410a7.010.8560.3614.4630.4817.1090.5719.2580.649.012.1450.4116.1930.5419.1630.6421.5750.72R22在管內(nèi)蒸發(fā)時蒸發(fā)溫度的降低值:to式中，po to 1c為蒸發(fā)溫度為-1 c時蒸發(fā)溫度隨蒸發(fā)壓力的變化率經(jīng)過計算可得：上 0.0631 C /Papo to 1C于是to 0.0613Po 2.048q-0.09C故實際傳熱溫差為:又 qiqoK tm

10、 20.44_0 0915 2.048q0.0216 竺逬 In 20 2.04旳：09 qi15采用迭代法解上式可得：qi 11330 w/m2因此外表面熱流密度：qo 5543w/m2冷媒側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：2i 2257.26w/(m k)傳熱系數(shù)：K 32.6w/(m2 k)工質(zhì)壓降：po 14kPa蒸發(fā)溫度下降值：to0.88C實際的傳熱溫差為：tm 16.9C所需要的傳熱面積Qo2Af36.2m2q。實際所需要翅片管總長為:l 63.98m(7) 確定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸:蒸發(fā)器長：IA1.52mNbNc高：|b NbS 0.36m寬:|c NcS20.066mQo風量為:32.616m /sfCpa tf 2 tf 1迎風面積為：Ay Ia|b 0.55m2實際迎面風速為：w乞4.76m/sAy與原假設(shè)的風速相符，不在另作計算。(8) 阻力計算：空氣側(cè)阻力：Pf 9.81 Wmax 1.7 24.7 Pa式中，為考慮翅片表面粗糙度的系數(shù)