83KW满液式蒸发器课程设计
PAGE
PAGE6
设计计算及说明
结果
1设计题目及设计参数
1.1设计题目：83KW满液式蒸发器
1.2设计参数：
蒸发器的换热量Q0=83KW；给定制冷剂为R22；
蒸发温度为＝2℃；冷凝温度为＝40℃；
冷却水的进出口温度：进口＝12℃;出口＝7℃。
2设计计算
2.1热力计算
2.1.1制冷剂的流量
由第3版吴业正的《制冷原理及设备》P313附表5及P343制冷剂R22的lgp-h图可得：由P0=530.83kPat0=2℃得h1=406.08KJ/Kg；由Pk=1533.5kPa,tk=40℃得h3=h4=249.68KJ/Kg，，
图2-1R22的lgP-h图
制冷剂流量
2.1.2冷媒水流量
水的粘度小，取其算术平均数为定性温度：ts=（12+7）/2℃=9.5℃,根据资料《传热学》P563附录9，ρ=999.71kg/m3，cp=4.197KJ/(Kg·K)
蒸发器制冷量=83kW，
制冷剂温度：
蒸发温度＝2℃，
冷凝温度＝40℃，
制冷剂为R22。
冷媒水进口温度＝12℃，
冷媒水出口温度＝7℃。
R22的热力性质：
h1=406.08kJ/kg，
h3=h4=249.68kJ/kg，
p0=530.83kPa
制冷剂流量qm=0.532kg/s
冷媒水流量：
qvs=3.96×10-3m3/s
设计计算及说明
结果
3传热计算
3.1初步选管
采用外螺纹管，根据资料《小型制冷装置设计指导》P70及P71表3-4可得：换热管选用低翅片管序号1，规格为φ16×1.5，如图3-1所示。从表中可得如下参数：，每米管长管外表面积，螺纹管增强系数，铜管导热系数
图3-1外螺纹管结构图
3.2换热系数计算
3.2.1污垢热阻确定
冷媒水平均温度,制冷剂,
根据《制冷原理及设备》P224建议：氟利昂蒸发器用于冷却淡水，而采用锯齿形肋片管，水的流速约为2.0~2.5m/s，可取流速u=2.0m/s；根据资料《制冷原理及设备》P183表9-1得：
管外污垢系数
管内污垢系数
3.2.2管内换热系数的计算
冷媒水定性温度,根据资料《传热学》P563附录9查饱和水物性表得：P=1196pa，1kg/m，9.73，
换热管：
sf=1.25mm
dt=15.86mm
h=1.5mm
di=11mm
db=12.86mm
污垢系数：
设计计算及说明
结果
暂取水的流速，管程设计为2程，则每流程管子数
圆整取Z=27时，冷媒水的实际流速为
，
对于管内流体
根据资料《热交换器原理与设计》P60表2.7管内对流换热准则方程式，可知Re，Pr符合范围管内流体冷却，所以n=0.3
管内换热系数
3.2.3管外换热系数的计算
画温度分布图如下：
图3-2流体进出口温度分布图
进口处温差：；出口处温差：
平均传热对数温差：
管外换热系数：
,其中
每流程管子数Z=21
冷媒水的实际流速u=1.99m/s
Re=16458
Nu=107.46
=5596.22W/(m2·℃)
平均传热对数温差：
Δtm=7.213℃
管外换热系数：
设计计算及说明
结果
3.2.4传热系数计算
传热过程分成两部分：第一部分是热量经过制冷剂的传热过程，其传热温差为；第二部分是热量经过管外污垢层、管壁、管内污垢层以及冷媒水的传热过程。
第一部分热流密度：
第二部分热流密度：
其中：——管内污垢热阻
——管外污垢系数
——管壁厚度,[，取1mm）]
——铜导热系数，取
——管内表面积
——圆管外表面积
——圆筒内、外表面积的算术平均值（l）
代入数据得：
用试算法估算的值，确定热流密度。
设计计算及说明
结果
表1热流密度估算表
/
4.30
4.20
4.18
4.15
/
5488.05
5061.54
4971.96
4854.13
/
4859.81
4953.27
4978.11
5000.00
由表格1数据可知：当时,q和的值相差
Δt=6.15℃，误差0.12%小于0.4％，可以认为此时估算的q值为所求的热流密度。
由前面3.2.3计算，求得平均传热对数温差：Δtm=7.213℃
则传热系数
3.2.5传热面积和管长确定
传热面积
管子有效长度，
由资料《热交换器原理与设计》P54知：“BG-151-2014推荐的换热管长度采用：1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、