蒸發(fā)器的設(shè)計計算

1、蒸發(fā)器設(shè)計計算已知條件：工質(zhì)為R22,制冷量|3kW|，蒸發(fā)溫度to 7 C ,進口空氣的干球溫度為tai 21 C，濕球溫度為tbi 15.5 C，相對濕度為56.34出口空氣80 %;當(dāng)?shù)氐母汕驕囟葹閠a2 13 C，濕球溫度為tb2 11.1 C，相對濕度為大氣壓力Pb 101325Pa(1) 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇選用10mm 0.7mm紫銅管，翅片厚度f 0.2mm的鋁套片，肋片間距Sf 2.5mm，管排方式采用正三角排列，垂直于氣流方向管間距® 25mm，沿氣流方向的管排數(shù) m 4，迎面風(fēng)速取Wf 3m/s(2) 計算幾何參數(shù)翅片為平直套片，考慮套片后的管外徑為db do 2

2、 f 10 2 0.210.4mm沿氣流方向的管間距為S2 S1 cos3025 0.866 21.65mm沿氣流方向套片的長度為L 4s24 21.65 86.6mm設(shè)計結(jié)果為每米管長翅片表面積:L 3s225 3 21.65 25 89.95mmaf 2 s S2 4d： 10004Sf25 21.653.144210.410002.50.3651 m2 m每米管長翅片間管子表面積:db(Sf f) abSf1000314 10.42.5 0.22.50.03m2 m每米管長總外表面積:aofaf ab 0.3651 0.03 0.3951m2 m每米管長管內(nèi)面積:ai di 3.14 (

3、0.010.00072)0.027m2 m每米管長的外表面積：ab0db 3.14 0.0104 0.03267 m/m肋化系數(shù):aof0.3951, “14.63ai0.027每米管長平均直徑的表面積:amdm 3.140.01040.008622 I0.02983 m m(3) 計算空氣側(cè)的干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 空氣的物性空氣的平均溫度為tfta1ta221 13217 C空氣在下17 C的物性參數(shù)f 1.215kg m3Cpf 1005 kJ kg KPrf0.704Vf14.48 10 6 m s 最窄截面處空氣流速wmaxWf勺 Si db Sff25 2.525 10.4 2.5 0.2

4、5.58m s 干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)用小型制冷裝置設(shè)計指導(dǎo)式(4-8)計算0.0014 0.2618Wmax d 00.40.15aofVfabo0.40.155.58 0.01040.39510.00140.2168 614.48 100.032674f wmaxCpf0.00792 1.215 5.58 100568.2W m2 k0Pr 2'3230.7040.00792(4)確定空氣在蒸發(fā)器內(nèi)的變化過程根據(jù)給定的進出口溫度由濕空氣的焓濕圖可得hi 43.364kJ kg, h2 31.924kj/kg, a 8.723g kg,d2 7.443g/kg。在空氣的焓濕圖上

5、連接空氣的進出口狀態(tài)點1和點2,并延長與飽和氣線 1.0相交于點w,該點的參數(shù)是 hw 25kJ/kg,dw 6.6g. kg,tw 8 C在蒸發(fā)器中空氣的平均比焓值hwh1h2“ h1hwh2hw43.364 31.924,43.364 251n31.924 2536.73kJ/kg由焓濕圖查得tm 16.2 C,dm 8g kg析濕系數(shù)12.46dm dw 12.46 8 6-61.42tm tw16.2 8(5) 循環(huán)空氣量的計算qm,daQ0h1 h23 360043.364 31.924944.06kg h進口狀態(tài)下干空氣的比體積RaT 10.0016d1P.循環(huán)空氣的體積流量3qv

6、,aqm,daV1 944.06 0.846 798.67m /h(6) 空氣側(cè)當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算a f fabj0afab對于正三角形排列的平直套片管束，翅片效率Lf小型制冷裝置設(shè)計指導(dǎo)式(4-13)計算，叉排時翅片可視為六角形，且此時翅片的長對邊距離和短對邊距離之比1,且mdb2510.42.4A1.27 m. b 0.3肋折合高度為h 學(xué) 11。珈罟 2.55 1 1 0.35 "255 gm: f f2 68.2 1.423236 0.2 10 364.06 人凝露工況下翅片效率為th(mh )mhth 64.06 10.7 100.868364.06 10.7 10當(dāng)量

7、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1.42 68.20.8683 0.3650.030.3951a f fabj0afab285.06W /(m K)(7) 管內(nèi)R22蒸發(fā)時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)R22在t。7 C時的物性參數(shù)為:飽和液體密度 i 1257.3kg/m3飽和蒸氣密度 g 26.43kg/m3液體粘度i 202.2 10 6Pa s氣體粘度g 11.815 10 6Pa s汽化熱0199.56 kJ kgl 13.2 10 3W/m K39.93 10 W/m K液體熱導(dǎo)率蒸氣熱導(dǎo)率 液體普朗特數(shù) 蒸氣普朗特數(shù)R22在管內(nèi)蒸發(fā)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由小型制冷裝置設(shè)計與指導(dǎo)式(4-5)計算。計算查的R22進入蒸發(fā)器時的

8、干度Xi 0.25，出口干度X2 1.0。則R22的總質(zhì)量流量為qmQo 36003 36000 x2 x1199.56 1 0.2572.16 kg h作為迭代計算的初值，取qi 7200Wm2 , R22在管內(nèi)的質(zhì)量流速gi 160kg/m2 s。則總流通面積為qm72.16q'3600160 3600421.25 10 m每根管子的有效流通截面積Aidi2423.14 0.008645.8 10 5m2蒸發(fā)器的分路數(shù)Z A 1.2510：2.16Ai 5.8 10 5結(jié)合分液器的實際產(chǎn)品現(xiàn)狀，取分路數(shù)為Z=2每一分路中R22的質(zhì)量流量為gmqmZ72.16236.08 kg h每

9、一分路中R22在管內(nèi)的實際質(zhì)量流速為gig m3600 Ai36.083600 5.8 10172.8kg m2 s于是C0B。qi7.2gir 172.8 199.562.1 10-0.8 X0.5g0.80.51 0.62526.430.6251257.30.09634Frl2gii2gdi172.81257.3 29.8 0.00860.224Relg. 1 x dii172.81 0.6250.00862756.08202.2 100.023 Rel 0.8 Prl 0.41dio.。232756.°8 0.8 2.62 0.4 豔207.11C1C0C225Fric5C3

10、B0 C4 Ff!0.90.34 0.7207.11 1.1360.0963425 0.224667.2 2.1 102.2/ 24050.35W m2 K(8) 傳熱溫差的初步計算ta1 ta2ta1t0In ta2t021 1321 7 ln13 79.44 C(9) 傳熱系數(shù)的計算管內(nèi)污垢熱阻ri可以忽略，接觸熱阻以及導(dǎo)熱熱阻之和取為r00.0048W m2 Kk°1a°f1r°i9i0.39514050.35 0.0270.0048185.0649.6W m2 K(10) 核算假設(shè)的忖值q。 k0 m 49.6 9.44 468.2W m2aofqi qo

11、ai0.39510.027468.26851W m2計算表明，假設(shè)的qi 7200W/m2初值與核算的值6851W/m2較接近，故假設(shè)有效，可用。(11) 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)尺寸的確定蒸發(fā)器所需的表面?zhèn)鳠崦娣eA； Q0 qi3000720020.417mAQ0q。3000468.226.408m蒸發(fā)器所需傳熱管總長迎風(fēng)面積A°6.408It 16.21ma°f0.3951Afq v,aWf798.673 360020.074m取蒸發(fā)器的寬度IB 350mm|，高|H 300mm|。實際迎風(fēng)面積為2Af 0.35 0.3 0.105m。已選定垂直于氣流方向的管間距為 S1 25mm，

12、故垂直于氣流方向的每排管子數(shù)n1 SiH 3001225深度方向為4排，共布置48根傳熱管，故傳熱管的實際總長為It 0.35 4816.8m傳熱管的實際內(nèi)表面?zhèn)鳠崦娣e為2Ai48 di 0.35 48 3.14 0.0086 0.42 0.454mAiAi'0.4540.4171.09ItF16.81.04It16.21F面計算蒸發(fā)器的實際外表面積 48根0.35m長的管其翅片間管子表面積48 3.14 0.01040.35350 0.00020.505m22.5管子左右兩邊都要伸出一定距離，分別取為10mm , 3mm ； U型管需要用彎頭相接，取彎頭半徑為|R 12.5mm|。由

13、于管徑很小，伸出部分換熱可以忽略不計每一翅片（寬|312.5mm，深約為|90mm ）總的外表面積0.3125 0.0923.14 0.0140.0487m2總翅片數(shù)為1350 2.5 140|再加1為141片翅片的總外表面積141 0.04876.867m2套片管的總外表面積6.8670.5057.372m2根據(jù)“計算單元”計算的總外表面積只有ftlt 0.3951 16.86.638m2二者有一定差距，但是在誤差范圍之內(nèi) 綜上分析設(shè)計，可以定出翅片結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：高度為|312.5mm|，深度為21.65 3 25 89.95mm|，寬度為 |350 20 2 390mm（12）空氣側(cè)阻力計算空氣側(cè)阻力計算根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計與指導(dǎo)式（4-10和4-12）進行。首先計算I Pt|Atd010003.14101000 21Ac,t25 10100025101000 2.E由小型制冷裝置設(shè)計與指導(dǎo)圖（4-21）確定,Wmax d oVf5.58 0.0114.48 103853.6Pt/doS125PlS2 /'doS21. 15521.65由P及國查得衛(wèi)可，于是S125Pt2.5d010x 1ft ftz N Ac,0.4 4 0.762A