蒸发器课程设计文档格式.docx
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压缩机指示效率：
制冷剂：
R134a
制冷量：
6000W
（三）确定设计方案
1蒸发器类型选择：
采用冷却强制流动空气的干式蒸发器。
。
选定蒸发器的结构参数：
选用10mm0.7mm的紫铜管，翅片选用
f=0.2mm的铝套片，翅片间距sf=2.2mm。
管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向间距S1=25mm，沿流动方向管排数nL=4，迎风面风速wf=。
（四）确定物性数据：
1、确定空气在流经蒸发器时的状态变化过程：
由给定的进风参数查h-d图，得：
h1=kgd1=10.95g/kg
根据风量选择原则取设计风量为：
33
Va0.86Q00.250.8660000.25m3/h1290m3/h进口湿空气的比体积v1：
v1RaT1（10.0016d1）/pB
287.4300（10.001610.95）/101320m3/h
0.866m3/h
空气的质量流量Ga：
GaVa/v11290/0.866kg/h1489.6kg/h
进出口空气比焓差h：
hQ0/Ga63600/1489.6kJ/kg
14.5kJ/kg
出口空气的比焓h2：
h2h1h（55.214.5）kJ/kg40.7kJ/kg
设取传热管壁面温度tw=12.5℃，dw9g/kg
查得hw35kJ/kg。
（取w100%）得空气处理过程的饱和状态点w，连接1-w与h2线相交与2点，得到蒸发器出口空气状态干球温度t216C,d29.6g/kg。
蒸发器中空气的平均比焓hm：
hmhwh1h2（3555.240.7）kJ/kg46.4kJ/kg
h1hw55.235
lnln
h2hw40.735
则hw线与1-w线相交于m点，同时查得空气的平均状态参数为：
tm20.2C
dm10.1g/kg
m15.7106m2/s
m1.1966kg/m3
Pr0.7026
2、R134a在7℃时的物性为：
cpl
13.6kJ/（kggK）
cpg
l
0.91kJ/（kggK）
3
1388kg/m
g
16.67kg/m3
r194kJ/kg
ps
0.3MPa
10103N/m
6
250106Pags
11.4106Pags
93103W/（mgK）
gPrlPrg
12.5103W/（mgK）
3.8
0.8
五）具体计算过程
查R134a的lgp-h图，得：
t07C,h0401.23kJ/kg
t112C,h1406.12kJ/kg
t2s58.413C,h2s432.89kJ/kg
t2v50C,h2v422.48kJ/kg
t350C,h3268.78kJ/kg
h4h5263.89kJ/kg
计算几何参数翅片为平直翅片，考虑套片后的管外径为：
dbD02f（1020.2）mm10.4mm
以图示的计算单元为基准进行计算，沿气流流动方向的管间距为：
s2s1cos30250.866mm21.65mm
沿气流方向套片的长度为：
L4s2421.65mm86.6mm
每米管长翅片的外表面积为：
af2（s1s2db2/4）/1000sf
2（2521.653.141610.42/4）/（10002.2）m2/m0.4148m2/m
每米管长翅片间的管子表面积为：
abdb（sff）/1000sf
2
3.141610.4（2.20.2）/（10002.2）m2/m
0.0297m2/m每米管长的总外表面积为：
22
aofafab（0.41480.0297）m2/m0.4445m2/m
每米管长的外表面积为：
abodb1
0.01041m2/m0.03267m2/m
每米管长的内表面积为：
aidi1（0.0120.0007）1m2/m
0.02702m2/m
每米管长平均直径处的表面积为：
0.029845m2/m
肋化系数：
aof/abo0.4445/0.0326713.606
当量直径：
计算空气侧干表面传热系数：
最窄截面处空气流速：
wmaxwf/2/0.5309m/s3.76m/s
干表面传热系数
根据Mcquistion提出的用于计算4排叉排管束平均表面传热系数的关联式：
40.00140.2618（wmaxdb）0.40.15m
0.00928
66.40W/（m2gK）
空气侧当量表面传热系数的计算：
析湿系数
dd10.19
12.46dmdw12.4610.191.35
tmtw20.212.5
肋片效率对于正三角形叉排排列的平直套片管束，翅片效率f可由式
ftanh（mh'
）/（mh'
）计算，叉排时翅片可视为六角形，且此时翅片的长对边距离和短对边距离之比A/B=1，且
mB/db25/10.4
A25
故'
1.27m0.31.2710.32.554mB10.4
肋片折合高度为：
h'
b（'
1）（10.35ln'
）
10.4（2.5541）（10.35ln2.554）mm
10.733mm
266.401.35
3m
2370.2103
61.49m
故在凝露工况下的翅片效率为：
）/（mh'
tanh（61.490.010733）/（61.490.010733）
0.8763
当量表面传热系数为：
fafab
0（ffb）
afab
1.3566.40
0.87630.41480.0297
0.41480.0297
）W/（m2/K）
79.22W/（m2/K）
管内R134a蒸发时表面传热系数的计算已知R134a的单位制冷量qomh0h5138.34kJ/kg
则r134a的总质量流量为
qmQ0/qom63600/138.34kg/h156.14kg/h
作为迭代计算的初值，取qi12000W/m2，考虑到R134a的阻力比相同条件下R12要大，故取R134a在管内的质量流速
gi'
100kg/（m2gs）则总流通截面为：
Aqm/（gi'
3600）156.14/（1003600）m24.3372104m2
每根管子的有效流通截面为：
Aidi2/4（0.0086）2/4m25.8105m2
蒸发器的分路数：
ZA/Ai4.3374104/5.81057.48
取Z=8，则每一分路中R134a的质量流量为
qm,dqm/Z156.14/8kg/h19.518kg/h每一分路中R134a在管内的实际质量流量为：
根据凯特里卡的通用关联式：
x1x2q0/r1138.34/1940.2869
C0
（1x）0.8（g）0.5（10.6435）0.8（16.67）0.5（x）（l）（0.6435）（1388）
0.06833
l0.023（Rel）0.8（Prl）0.4l/di
0.023（1146.4）0.8（3.8）0.40.0933/0.0086
119.26
对于R134a，
C00.068330.65,C11.1360,C20.9,C3667.2
C40.7,C50.3,Ffl1.63
il[C1（C0）C2（25Frl）C5C3（B0）C4Ffl]119.26[1.136（0.06833）0.9（250.05382）0.3667.2（6.185104）0.71.63]W/（m2gK）
2393.25W/（m2gK）
传热温差的初步计算：
暂先不计R134a的阻力对蒸发温度的影响则有：
传热系数的计算
K0
由于R134a与聚酯油能互溶，故管内污垢热阻可忽略，据文献介绍翅片侧污垢热阻、管壁导热热阻及翅片与管壁间接触热阻之和
rwrsatr）可取为4.83（m2gK）/W，故
am
核算假设的qi的值
'
q0K0m'
39.4813.8544.824W/m2
2544.824W/m20.02702
8962.8W/m2
与假设的初值qi12000W/m2不符，重设qi初值为9000W/m2。
重复上述步骤，得
i2259.03W/（m2gK）
K040.49W/（m2gK）
重新核算假设的qi值
40.4913.8558.76W/m2qiatq00.4445558.76W/m2
iai00.02702
9192.1W/m2
计算表明，假设的qi初值9000W/m2与核算值W/m2较接近，偏差小于%，故假设有效。
蒸发器结构尺寸的确定蒸发器所需的表面传热面积
22
Ai'
Q0/qi6000/9000m20.67m2
Ao'
Q0/qo6000/558.76m210.74m2蒸发器所需传热管总长
lt'
Ao'
/at10.74/0.444524.15m
迎风面积
取蒸发器宽B=900mm，高H=200mm，则实际迎风面积为
Af0.90.2m20.18m2
排管子数为
n1H/s1200/258
深度方向（沿气流流动方向）为4排，共布置32根传热管，传热管的实际总长度为
lt0.984m28.8m
传热管的实际内表传热面积为
Ai8di0.9
320.00860.9m20.778m2
Ai/Ai'
0.778/0.671.1614又'
lt/lt'
288.8/24.151.1925
说明计算约有19%的裕度。
上面的计算没有考虑制冷剂蒸气出口过热度的影响，当蒸气在管内被过热时，过热段的局部表面传热系数很低，即使过热温度不高，过热所需增加的换热面积仍可高达10%~20%。
32根0.9m长的管，其翅片间的管子表面积为
90022
32m20.855m2
2.2
每一片翅片（宽215mm，深86.6mm）的总外表面积为
20.2150.0866323.1416m20.03221m2
4
409片翅片的总外表面积为
4090.0322113.17m2
32根0.9m长套片管的总外表面积为
13.170.85514.029m2
（R134a的流动阻力及其对传热温差的影响鸟越邦和等的试验表明，在其他条件相同的情况下，R134a在管内的流动阻力比R12要高出10%。
R12在管内蒸发时的流动阻力为
50.91
pR125.9865qigil/di
50.910.94
5.9865900093.480.91KPa
0.0086
故pR134apR121.16.18KPa6.79KPa
由于在蒸发温度7℃时R134a的饱和压力约为300KPa，故流动阻力损失仅占饱和压力的2%，因此流动阻力引起蒸发温度的变化可以忽略不计。
10、空气侧的阻力计算
At/ActDo/（2510）3.141610/152.1
RedwmaxDo/f3.760.01/（15.76）2395
PT/PLs1/s21/cos30o1.155
X=PTs1/Do25/102.5
由PT及Red查得ftz0.4，于是
Act1
ftftzNct0.440.762ttzAt2.7
又
pf
2fwmaxAc2f
ppipf9.456.05315.50Pa
析湿系数=，1/=，查表得=，故凝露工况下的阻力为
PwP*Pa
17.825Pa
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