套管式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)

word文檔可自由復(fù)制編輯套管式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)上面確定的設(shè)計(jì)條件，以及熱泵熱水機(jī)的試驗(yàn)工況[17]，可知，套管式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)，如表4.1所示。表4.1蒸發(fā)器設(shè)計(jì)參數(shù)制冷量Q（KW）20蒸發(fā)溫度（℃）10壓縮機(jī)吸氣溫度（℃）15過(guò)熱度（℃）5進(jìn)口水初始溫度（℃）20出口水終止溫度（℃）15工質(zhì)R22冷卻介質(zhì)水設(shè)計(jì)熱力計(jì)算熱源水流量的計(jì)算采用名義制熱量及進(jìn)出口５℃溫差確定的水流量，由文獻(xiàn)[17]可知，熱泵熱水機(jī)的試驗(yàn)工況。根據(jù)水的定性溫度，由文獻(xiàn)[16]查得，水的密度為=998.58，水的比熱容為cp=4.185kJ/(kg·K)。于是，熱源水的流量。體積流量（4.1）質(zhì)量流量（4.2）傳熱平均溫差的計(jì)算由上面的設(shè)計(jì)參數(shù)，可知，蒸發(fā)器中流體的溫度變化如圖4.1所示。圖4.1蒸發(fā)器中流體的溫度變化由文獻(xiàn)[20]可知，對(duì)數(shù)平均溫度計(jì)算公式為（4.3）式中—進(jìn)出口溫差大者，℃；—進(jìn)出口溫差小者，℃。于是，蒸發(fā)器的對(duì)數(shù)平均溫差為（4.4）選管根據(jù)文獻(xiàn)[6]，采用外螺紋管，選用低翅片[7]管序號(hào)3規(guī)格φ16×1.5，，，，，，，每米管長(zhǎng)管外表面積，螺紋管增強(qiáng)系數(shù)，銅管導(dǎo)熱系數(shù)，因其增強(qiáng)系數(shù)相比較大，有利換熱使蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)緊湊[8]。圖2.1外螺紋管結(jié)構(gòu)圖單位管長(zhǎng)的各換熱面積計(jì)算如下：每米管長(zhǎng)翅頂面積：==（2.3）每米管長(zhǎng)翅側(cè)面積：==（2.4）每米管長(zhǎng)翅間管面面積：==（2.5）每米管長(zhǎng)管外總面積：=++=（2.6）每米管長(zhǎng)管內(nèi)面面積：=（2.7）傳熱計(jì)算1、水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)熱源水的流速為（4.9）當(dāng)量直徑（4.10）熱源水進(jìn)出口平均溫度，由文獻(xiàn)[16]，水的運(yùn)動(dòng)粘度。于是，可計(jì)算雷諾數(shù)（4.11）故水在管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)為湍流?？紤]將套管盤成曲率半徑的螺旋盤管，盤管水側(cè)換熱修正系數(shù)為（4.12）由文獻(xiàn)[18]可知，，水側(cè)表面換熱系數(shù)的公式（4.13）2、換熱管管內(nèi)換熱系數(shù)的計(jì)算假定蒸發(fā)器換熱管管內(nèi)按內(nèi)表面計(jì)算的熱流密度（此假定將在后面檢驗(yàn)）。考慮將套管盤成曲率半徑的螺旋盤管，盤管水側(cè)換熱修正系數(shù)（4.14）由文獻(xiàn)[18]可知，換熱系數(shù)公式計(jì)算（4.15）管內(nèi)換熱系數(shù)為（4.16）式中由文獻(xiàn)[21]可知，系數(shù)；換熱管內(nèi)徑。單位面積流量傳熱系數(shù)及按內(nèi)表面計(jì)算的熱流密度①傳熱系數(shù)由文獻(xiàn)[18]可知，管內(nèi)側(cè)的污垢系數(shù)，管外側(cè)的污垢系數(shù)。由文獻(xiàn)[18]可知，傳熱系數(shù)的計(jì)算公式（4.17）蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為（4.18）式中—為管壁厚度0.3；—為管材的導(dǎo)熱系數(shù)380；—為管子平均直徑。②按內(nèi)表面計(jì)算的熱流密度（4.19）用迭代法解得，，說(shuō)明前面假定是正確的。③傳熱系數(shù)的數(shù)值（4.20）所需的傳熱面積（4.21）管長(zhǎng)（4.22）4、阻力計(jì)算由文獻(xiàn)[18]可知，阻力計(jì)算相關(guān)公式水的沿程阻力系數(shù)（4.23）水的流動(dòng)阻力為（4.24）其中，在后面的“4.3.1蒸發(fā)器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”可知。考慮到外部管路損失，熱源水泵總壓頭約為（4.25）蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算蒸發(fā)器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖4.3套管式蒸發(fā)器整體結(jié)構(gòu)圖蒸發(fā)器整體結(jié)構(gòu)如圖4.3所示的相似。蒸發(fā)器外管采用的無(wú)縫鋼管。將套管成型為曲率半徑和直管投影面像運(yùn)動(dòng)場(chǎng)螺旋盤管，則可計(jì)算得每一圈盤管的長(zhǎng)度。每一圈盤管的長(zhǎng)度為（4.26）所需套管的圈數(shù)：（4.27）套管式蒸發(fā)器的進(jìn)出口端面一般情況朝向同一方向，則圈數(shù)為3.5、4.5、5.5……另外，由文獻(xiàn)[18]可知，蒸發(fā)器傳熱面積需要比較傳熱計(jì)算傳熱面積大10%-20%，才滿足要求，所以滿足要求。本次設(shè)計(jì)采用進(jìn)出口端面一般情況朝向同一方向，則設(shè)計(jì)為3.5圈，并且進(jìn)出口均向外延伸出0.3m的接管，則可計(jì)算出套管的實(shí)際換熱管長(zhǎng)和蒸發(fā)器的高度。換熱管實(shí)際長(zhǎng)度為（4.28）由得，實(shí)際冷凝傳熱面積比傳熱計(jì)算傳熱面積大41.5%，可作為冷凝傳熱面積富裕量。每個(gè)蒸發(fā)器的高度為，則蒸發(fā)器的總高約為0.24mm。蒸發(fā)器零部件設(shè)計(jì)1、熱水進(jìn)出口接管蒸發(fā)器的連接管包括進(jìn)氣管、出液接管以及水的進(jìn)出口接管。各連接管內(nèi)徑（按下式計(jì)算（4.29）有文獻(xiàn)[21]管內(nèi)徑（單位為m）按下式計(jì)算（4.30）式中—過(guò)熱蒸氣、冷凝液體或冷卻水的體積流量，；—流速，。由文獻(xiàn)[21]可知，在進(jìn)出口水接管中，水的流速約為u=1m/s。熱水的流量由上面可知，，因?yàn)椴捎靡粋€(gè)套管式蒸發(fā)器，于是熱水進(jìn)出口接管內(nèi)徑為（4.30）于是由熱軋無(wú)縫鋼管(YB231-70)的規(guī)格，選用，鋼管的內(nèi)徑為。2、熱泵工質(zhì)進(jìn)液接管即分液前接管管徑，其截面積大小應(yīng)是換熱管面積的總和，則進(jìn)液管內(nèi)徑：（4.31）于是，根據(jù)無(wú)縫銅水管、銅氣管的外形尺寸及允許偏差，采用，即銅管的內(nèi)徑為。3、熱泵工質(zhì)出氣接管由文獻(xiàn)[18]可知，氟利昂蒸汽在出氣接管內(nèi)的流速為8～15m/s,并且出氣接管管徑與壓縮機(jī)的排氣管管徑相同。初取蒸汽在接管內(nèi)流速為u1=12m/s，熱泵工質(zhì)出口的比熱容為V1=0.04147m3/kg，熱泵工質(zhì)的質(zhì)量流量。于是，熱泵工質(zhì)蒸氣的體積