蒸發(fā)器計(jì)算說明

1、蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件：工質(zhì)為R22,制冷量3kW，蒸發(fā)溫度to 7 C，進(jìn)口空氣的干球溫度為tai 21 C，濕球溫度為tbi 15.5 C，相對(duì)濕度為56.34 %;出口空氣的干球溫度為ta2 13 C，濕球溫度為tb2 11.1 C，相對(duì)濕度為80 %;當(dāng)?shù)?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)nL 4，迎面風(fēng)速取Wf 3m/s(2)計(jì)算幾何參數(shù)翅片為平直套片，考慮套片后的管外徑為db d。 2

2、 f 10 2 0.2 10.4mm沿氣流方向的管間距為s2 s1 cos30 25 0.866 21.65mm沿氣流方向套片的長度為L 4s24 21.65 86.6mm25 3 21.65 25 89.95mm.210002 3S2db4Sf3.14，2100022521.6510.442.50.3651 m2. m設(shè)計(jì)結(jié)果為L 3S2每米管長翅片表面積：af每米管長翅片間管子表面積:db(Sff)abSf3.14 10.42.5 0.210002.50.03m2. 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：aidi 3.14

3、(0.010.00072)0.027 m m每米管長的外表面積:abodb 3.14 0.01040.03267 m2. m肋化系數(shù):aof0.3951ai0.027每米管長平均直徑的表面積:amdm 314(3)計(jì)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0.01040.008620.02983 m2. mtftaita2221 13217 C空氣在下17 C的物性參數(shù)f 1.215kg m3Cpf1005 kJ kg KPrf 0.704Vf 14.48 10 6 m s最窄截面處空氣流速Sf$SfW maxW fSidbSff2525 10.4 2.52.55.58 m/ s0.

4、2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(jì)指導(dǎo)式(4-8)計(jì)算0.40.1540.0014 0.2618 Wmaxd°氈0.40.39510.032670.15Vfab00.0014 0.2168 空空孚14.48 10 60.007924f w max C pf02 3Pr0.00792 1.2155.58 10052 30.70468.2Wm2(4) 確定空氣在蒸發(fā)器內(nèi)的變化過程根據(jù)給定的進(jìn)出口溫度由濕空氣圖可得h1 43.364kJ kg,h2 31.924kJ kg,d18.723g kg,d27.443g kg。在空氣的焓濕圖上連接空氣的進(jìn)出口狀態(tài)點(diǎn) 1和點(diǎn)2,并延

5、長與飽和氣線1.0相交于點(diǎn)w,該點(diǎn)的參數(shù)是 hw 25 kJ kg,dw 6.6 g kg,tw 8 C。hih2“ h1hwh2hw在蒸發(fā)器中空氣的平均比焓值36.73kJ/kg43.364 31.924 43.364 25 1n31.924 25由焓濕圖查得tm 16.2 C,d m 8g.kg析濕系數(shù)2.46dwtm(5) 循環(huán)空氣量的計(jì)算Q0qm,da hT3 360043.364 31.924944.06kg. h進(jìn)口狀態(tài)下干空氣的比體積RaT1 10.0016d1ViPb287.4273.1521 10.0016 8.7231013250.846m3. kg循環(huán)空氣的體積流量3qv

6、,a qm,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(jì)算a f f ab03f 3b對(duì)于正三角形排列的平直套片管束，翅片效率f小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)式(4-13)計(jì)算，叉排時(shí)翅片可視為六角形，且此時(shí)翅片的長對(duì)邊距離和短對(duì)邊距離之比-1,且BBmd竺2.410.41.27喘0.31.27 2.4. 10.32.55肋折合高度為h d20.35ln號(hào) 2.55 1 10.35 In 2.5510.7mm2 68.2 1.42236 0.2 10 364.063-0.8683th(mh )mh凝露工況下翅片效率為th 64.06 10.7 1064.06

7、 10.7 10 3當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a f fab0af ab1.42 68.20.8683 0.3650.030.3951285.06W /(m K)(7) 管內(nèi)R22蒸發(fā)時(shí)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)R22 在 t07 C時(shí)的物性參數(shù)為：飽和液體密度i 1257.3kg. m3飽和蒸氣密度g 26.43 kg m3液體粘度l 202.2 10 6 Pa s氣體粘度g 11.815 10 6 Pa s汽化熱199.56 kJ kg液體熱導(dǎo)率3l 13.2 10 W/m K蒸氣熱導(dǎo)率39.93 10 W/m K液體普朗特?cái)?shù)Pd2.62蒸氣普朗特?cái)?shù)Prg0.92R22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(jì)

8、與指導(dǎo)式(4-5)計(jì)算。計(jì)算查的R22進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的干度 0.25，出口干度X2 1.0。則R22的總質(zhì)量流量為qm72.16 kg hQ° 36003 36000 x2 x1199.56 1 0.25作為迭代計(jì)算的初值，取qi7200W m2，R22在管內(nèi)的質(zhì)量流速g；160 kg. m2 s。則總流通面積為qmq；360072.16160 3600421.25 10 4m2每根管子的有效流通截面積di2Ai V2314 °.00865.8 10 5m2蒸發(fā)器的分路數(shù)Ai41.25 105 2.165.8 10 5結(jié)合分液器的實(shí)際產(chǎn)品現(xiàn)狀，取分路數(shù)為Z=2每一分路中R22

9、的質(zhì)量流量為72.1636.08 kg h每一分路中R22在管內(nèi)的實(shí)際質(zhì)量流速為gig m360036.08于是B0C0RelAiqi0.8Frlgi2gil2gdix diC1 C0C2 25Fd C53600 5.8 10 5172.8kg.0.57.2172.8 199.5610.6250.6250.82.1 1026.431257.3172.81257.3 29.8 0.00860.50.096340.224172.81 0.6250.0086202.2 10 60.80.40.023 RelPri0.0232756.08207.11C3 B0c4Ffl0 9207.11 1.1360

10、.09634 . 25di0.82.622756.080.4 0.09320.00860 34 0.70.224 .667.2 2.1 10 42.24050.35W. m2 K(8) 傳熱溫差的初步計(jì)算ta1ta2ta1 t0 lnta2t021 13c9.44 C ,21 7In13 7(9)傳熱系數(shù)的計(jì)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r0 0.0048W m2 K149.6W m2 K0.39511iai0.0048 -4050.35 0.02785.06(10)核算假設(shè)的q。k0m49.6 9.44468.2W m2aofq q°ai0.3951 46

11、8.26851W. m20.027計(jì)算表明，假設(shè)的qi 7200Wm2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eAiQ0qi3000720020.417mA0Q0qo3000468.226.408m蒸發(fā)器所需傳熱管總長迎風(fēng)面積ItAfA0aof6.4080.395116.21mq v,aWf勒70.074m23 3600取蒸發(fā)器的寬度B 350mm ,高H 300mm。實(shí)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 片25mm,故垂直于氣流方向的每排管子數(shù)ni深度方向?yàn)? 排,共布置48根傳

12、熱管，故傳熱管的實(shí)際總長為It 0.35 4816.8m傳熱管的實(shí)際內(nèi)表面?zhèn)鳠崦娣e為Ai 48di 0.3548 3.14 0.0086 0.4220.454mAi0.4541.09Ai0.417Ilt16.816.211.04下面計(jì)算蒸發(fā)器的實(shí)際外表面積48根0.35m長的管其翅片間管子表面積35048 3.14 0.01040.350.00020.505m22.5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。由于管徑很小，伸出部分換熱可以忽略不計(jì)。 每一翅片（寬312.5mm，深約為90mm）總的外表面積3.14 0.01

13、2220.3125 0.09480.0487m24總翅片數(shù)為350 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(jì)算單元”計(jì)算的總外表面積只有2ftlt 0.3951 16.86.638m二者有一定差距，但是在誤差范圍之內(nèi)。綜上分析設(shè)計(jì)，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 2390mm。（12）空氣側(cè)阻力計(jì)算空氣側(cè)阻力計(jì)算根據(jù)小型制冷裝置設(shè)計(jì)與指導(dǎo)式（4-10和4-12）進(jìn)行。首先計(jì)Atd°100025 101000算Pt314 10 1000 2.125 10 1000ft由小型制冷裝置設(shè)計(jì)與指導(dǎo)圖（4-21）確定,RedVf558 吧 3853.614.48 106PtPlS1S2J251.155 x21.65S1Pt1do由Pt及Red查得查得ftz0.4，于是tftzNAc,tAt0.40.7622.11.3180 521f 0.508 RedS1d°0.508 (3853.6)0.5211.31825100.