1、制冷原理與應用課程設計 設計題目： 20KW冷卻空氣的表面式蒸發器設計 專業班級： 熱能xx-0x 姓 名： xxx 河南理工大學機械與動力工程學院能源與動力工程系2015.7目錄一、課程設計任務書1二、設計計算22.1選定蒸發器的結構參數22.2蒸發器的尺寸參數22.3蒸發器的幾何參數計算22.4確定空氣在蒸發器內的狀態變化過程22.5空氣側換熱系數計算32.6冷媒側表面傳熱系數計算 52.7確定蒸發器的結構尺寸82.8阻力計算8三、參考書9一、設計任務書 請設計一臺冷卻空氣的表面式蒸發器。室內回風干球溫度=26 ，濕球溫度=20；蒸發器送風干球溫度=21，濕球溫度=17.8；管內R22的蒸

2、發溫度=6；蒸發器負荷=20KW。制冷工質R22質量流速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NC=3排，每排管數NB=32。 要求：最后連同封面和設計任務書，加上自己做的設計說明書，一起打印。另用CAD軟件畫圖，畫出設計的表面式蒸發器的正視圖和側視圖。二、設計計算（1） 選定蒸發器的結構參數： 純銅光管外徑,鋼管厚度；翅片選用鋁套片，厚度，翅片間距；銅管排列方式為正三角形叉排；翅片形式為開窗，翅片用親水膜處理；銅管水平方向間距，銅管豎直方向間距。（2） 蒸發器的尺寸參數：

3、沿流動方向管排數排，每排管數NB=32。（3） 蒸發器的幾何參數計算：翅片為平直套片，套片后的管外徑：，銅管內徑：當量直徑：單位長度翅片面積：單位長度翅片間管外表面積：單位長度翅片管總面積：翅片管肋化系數：（4） 確定空氣在蒸發器內的狀態變化過程：根據給定的空氣進出口溫度由濕空氣的焓濕圖可得進風點：，；出風點：，。 在濕空氣焓濕圖上連接狀態點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。該點的參數是：，。在蒸發器中空氣的平均比焓： 在焓濕圖上按過程線與平均比焓點線的交點讀得：。析濕系數可由下式確定，即： (5) 空氣側換熱系數計算：假定迎面風速 1）空氣的物性。已知蒸發器空氣入口

4、干球溫度為空氣出口干球溫度可確定空氣物性的平均溫度為： 空氣在下的熱物性為： 。 2）最窄截面處空氣流速。 3）空氣側表面傳熱系數。空氣側的雷諾數為： 由式推得空氣側表面傳熱系數： 其中C因為 代入上式得:C=0.220 n=0.45+0.0066,m=-0.28+0.08 -0.2228 則： 銅管叉排的修正系數為1.1，開窗片的修正系數為1.3，則空氣側表面傳熱系數為： 4）空氣側當量表面傳熱系數。對于叉排翅片管簇，有： 2.6051計算等效半徑: 2.7681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。由計算翅片效率：計算翅片當量高度： 則翅片效率：0.7744

5、表面效率：0.786空氣側當量表面傳熱系數為:(6) 冷媒側表面傳熱系數計算 設R22進入蒸發器的干度 ，出口蒸發器時，汽化熱r=206kJ/kg，則R22的總流量為： R22的總流通截面積：每根管子的有效流通截面積：蒸發器得分路數： ，取Z=14 每一路的R22流量： R22在管內蒸發時表面傳熱系數可參照并考慮到管內蒸發壓力變化后的修正式為: 式中，為制冷劑臨界壓力。 如果是螺紋管，表面傳熱系數則需乘以系數1.2。 由于R22與潤滑油相互溶解，可忽略管內側污垢。取翅片測污垢熱絕熱系數為0.001()/w,翅片與管壁間接觸熱絕緣系數之和為2.5。得肋側總表面積為基準的傳熱系數為： 外表面的熱流

6、量： 需要的傳熱面積為: 需要的總管路長為： R22在管內蒸發的阻力為： 不同的制冷劑的最優流動阻力可按表6-13取值。制冷劑蒸發溫度/管內徑/mmR2257.010.3330.5713.5210.7415.9970.8818.0170.999.011.5750.6315.1250.8317.8870.9820.1601.10R134a7.09.5790.7912.7661.0515.1341.2417.0521.409.010.7130.8814.2911.1816.9051.3919.0721.57R410a7.010.8560.3614.4630.4817.1090.5719.2580.649.012.1450.4116.1930.5419.1630.6421.5750.72R22在管內蒸發時蒸發溫度的降低值： 式中，為蒸發溫度為-1時蒸發溫度隨蒸發壓力的變化率。經過計算可得:0.0631/Pa于是 故實際傳熱溫差為： 又采用迭代法解上式可得：因此外表面熱流密度：冷媒側的表面傳熱系數：傳熱系數： 工質壓降： 蒸發溫度下降值： 實際的傳熱溫差為： 所需要的傳熱面積 實際所需要翅片管總長為： （7）確定蒸發器的結構尺寸：蒸發器長： 高： 寬： 風量為： 迎風面積為：實際迎面風速為:與原假設的風速相符，不在另作計算。(8) 阻力計算：空氣側阻力： 式中，為考慮翅片