1、蒸發器設計計算已知條件：工質為R22,制冷量3kW，蒸發溫度t。= 7 C，進口空氣的干球溫度為上酹=21 C，濕球溫度為 如=15.5 C，相對濕度為=56.34 %;出口空氣的干球溫度為ta2 =13 C，濕球溫度為tb2 =11.1 C，相對濕度為 =80%;當地大氣壓力Pb -101325Pa。(1) 蒸發器結構參數選擇選用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 s = 25mm，沿 氣流方向的管排數nL =4，迎面風速取wf =3m/s。(2) 計算幾何參數翅片為平直套片，考慮套片

2、后的管外徑為db = d。2、f = 10 2 0.2 二 10.4mm沿氣流方向的管間距為s2 = S! cos30 = 25 0.866 二 21.65mm沿氣流方向套片的長度為10002.5L = 4s2 =4 21.65 二 86.6mm設計結果為L = 3s2 + 25 = 3漢 21.65 +25 = 89.95mm每米管長翅片表面積：(兀，2、1000af =2 $ sdb 卜4 丿Sf=2 漢 25 漢 21.65二 0.3651m2 m每米管長翅片間管子表面積:二db (Sf -f )ab :Sf= 314 10.42.5 0.210002.5=0.03m2 m每米管長總外表

3、面積：af 二 af ab =0.3651 0.03 = 0.3951m2 m每米管長管內面積：aidi =3.14 (0.01 -0.0007 2) =0.027m2. m每米管長的外表面積：ab0 =二db = 3.14 0.0104 = 0.03267 m2 m肋化系數:ai0.3951-14.630.027每米管長平均直徑的表面積:Kdm =3.14巾.0104 +0.0086 =0.02983口2治(3) 計算空氣側的干表面傳熱系數空氣的物性空氣的平均溫度為tfta1ta2221 132=17 C空氣在下17 C的物性參數訂=1.215kg m3Cpf -1005 kJ kg KPr

4、f = 0.704最窄截面處空氣流速SWmax 二 Wf(s dbSfs f -、： f252.55.58m s(25-10.4)(2.5-0.2)干表面傳熱系數干表面傳熱系數用小型制冷裝置設計指導式(4-8)計算.4恥：4 =0.00140.2618Wmaxd 0.Vf丿aoflabo= 0.0014 0.21685.58 漢 0.0104 弋414.48 10-6z0.15廣 0.3951)0.03267 J= 0.00792-4 fWmaxCpfPr23-.00792 1.215 558 1005 = 68.2WF k2 30.704(4) 確定空氣在蒸發器內的變化過程根據給定的進出口溫

5、度由濕空氣的焓濕圖可得h =43.364kJ kg,h2 =31.924kJ kg =8.723g kgd? = 7.443g kg。在空氣的焓濕圖上連接空氣的進出口狀態點1和點2,并延長與飽和氣線=1.0相交于點 w,該點的參數是 hw =25kJ kg,dw =6.6g kg,tw =8 C在蒸發器中空氣的平均比焓值hmh| - h?h1 -hw1nh2 - hw25亠43.364-25 1n31.924-25-36.73kJ/kg由焓濕圖查得tm =16.2 C,dm=8g kg析濕系數=1 2.46dm _dw 才 2.46 8 七61.42tm tw16.28(5) 循環空氣量的計算

6、qm ,da3 360043.364 - 31.924二 944.06 kg h進口狀態下干空氣的比體積RaT1 10.0016diVi一-Pb_ 287.4273.1521 10.0016 8.723-101325=0.846m3 kg循環空氣的體積流量3qv,a =qm,daV1 =944.06漢0.846= 798.67m /h(6) 空氣側當量表面傳熱系數的計算對于正三角形排列的平直套片管束，翅片效率f小型制冷裝置設計指導式(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Bdb25= 2.410.4? =1.27 訂人 _0.3mV B-1.27 2.4

7、 .1 -0.3= 2.55肋折合高度為2 68.2 1.42 236 0.2 10 一 3h 二蟲；_1 1 0.351 n104 2.55-1 1 0.35 In 2.55= 10.7mm 2 2=64.06殆凝露工況下翅片效率為=th(mh )f 一mh5 們=0.868364.06 10.7 10當量表面傳熱系數m 2仙 +aba j =I af p /,_ cc c 0.8683x0.365 + 0.03、 = 1.42 x 68.2 x10.3951.丿2= 85.06W/(m K)(7) 管內R22蒸發時的表面傳熱系數R22在t0 =7 C時的物性參數為：飽和液體密度幾=1257

8、.3 kg. m3飽和蒸氣密度町二 26.43kg m3液體粘度叫=202.2 10 “Pa s氣體粘度Jg =11.815 10Pa s汽化熱0 =199.56 kJ kg液體熱導率I =13.2 10/m K蒸氣熱導率g =9.93 10”W/m K液體普朗特數Prl =2.62蒸氣普朗特數Pg =0.92R22在管內蒸發的表面傳熱系數由小型制冷裝置設計與指導式(4-5)計算。計算查的R22進入蒸發器時的干度x 0.25，出口干度X2 =1.0。則R22的總質量流量為Q03600 =33600. 72.16kg hox?-%199.561 -0.25作為迭代計算的初值，取qi二7200W

9、m2， R22在管內的質量流速gi = 160 kg m2 s。則總流通面積為qmq； 360072.16160 3600每根管子的有效流通截面積nd；A 二蒸發器的分路數23.14 0.008652= 5.8 10 m_425 10 畀.165.8 10,結合分液器的實際產品現狀，取分路數為Z=2每一分路中R22的質量流量為qm72.1636.08 kg. h每一分路中R22在管內的實際質量流速為g；二3600 A36.083600 5.8 10-172.8kg m2 s于是Bq；g；r7.22.1 10*172.8 199.56C 0.8FriRei：?g丿lpl2giYgdiz0.80.

10、51 -0.625、（26.430.625 丿 1257.3 丿2172.8= 0.096342= 0.2241257.39.8 0.0086g； 1 -X diC（25 Fri FJ72.8 IP625 *0086 =2756Q8202.2 100.80.4 i=0.023 Ren Rd；二 0.0232756.08 0.8 2.62 0.4 0.0932= 207.11-C3 B。C4 Ffi0.0086=207.11 x 1.136漢（0.09634廣9 （25 漢 0.224 尸 +667.2 “2.1 0 0.72.21= 4050.35W. m2 K(8) 傳熱溫差的初步計算tai

11、 _ta2ta1 - t0Inta2 - t021-13c9.44 C ,21-7In13-7(9)傳熱系數的計算內污垢熱阻ri可以忽略，接觸熱阻以及導熱熱阻之和取為r= 0.0048W m2 Kk0aof+:iai11r。:j10.3951+ 0.0048 + 4050.35 0.02785.06二 49.6W. m2 K(10)核算假設的q。= k0nm =49.6 9.44 =468.2W. m2計算表明，假設的q =aLqo 二0951 468.2 =6851W ai0.027qi =7200W. m2初值與核算的值6851W m2較接近，故假設有效，可用。(11)蒸發器結構尺寸的確定

12、蒸發器所需的表面傳熱面積3000 “417m27200Qq。遊二 6.408m2468.2蒸發器所需傳熱管總長迎風面積I； Aaof-16.21m0.3951Af = qv,aWf798-67 =0.0 7冷23 36 00取蒸發器的寬度B =350mm ,高H -300mm。實際迎風面積為2Af = 0.35 0.3 = 0.105m。已選定垂直于氣流方向的管間距為為s25mm，故垂直于氣流方向的每排管子數深度方向為4排，共布置48根傳熱管，故傳熱管的實際總長為It =0.35 48 = 16.8m傳熱管的實際內表面傳熱面積為2 A =48 二dj 0.35=48 3.14 0.0086 0

13、.42 = 0.454m0.4540.417-1.09lt 16.8lt 一 16.21= 1.04下面計算蒸發器的實際外表面積48根0.35m長的管其翅片間管子表面積Q 匚 Ci48 汽3.140.0104 疋 0.35350 漢 0.0002 i= 0.505m2I 2.5丿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 2.5mm。由于管徑很小，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20.3125 0.09 -483.14 0.0124=0.0487m2總翅片數為350 “ 2.5 =140

14、再加1為141片 翅片的總外表面積141 0.0487 = 6.867 m2套片管的總外表面積6.8670.505 = 7.372m2根據“計算單元”計算的總外表面積只有2ftlt 二 0.3951 16.8 = 6.638m二者有一定差距，但是在誤差范圍之內。綜上分析設計，可以定出翅片結構參數如下：高度為312.5mm，深度為21.65 325 =89.95mm，寬度為 35020 2 = 390mm。（12）空氣側阻力計算空氣側阻力計算根據小型制冷裝置設計與指導式（4-10和4-12）進行。首先計算厶PtA二 d01OOO3.14 10 1000=0=21At25-10 100025-10 1000ft由小型制冷裝置設計與指導圖（4-21）確定，Wmaxd 0Red _Vf5.58 0.01= 3853614.48 10上PtS1 dS|25,S1251.155 x=1Pt1 -2.5PlS2S221.65d。10/d。由P及Red查得ftz 0.4，于是ft 二 ftzN 也=0.4 40.762At2.1二 0.508 Red-0.521= 0.508 (3853