风冷式蒸发器换热计算一、设计计算流程图输入传热参数Qe、te、ta1、ts1、ts2、ts2工质假定质量流速g输入结构参数:do、S1、S2、Sf、δf、δt尺寸参数:排数NB、每排排管数NC型式参数:平片、光管、亲水膜、叉排由翅片管参数计算ff、fb、ft、肋化比β计算风量Va,假设迎面风速ωf,求出ωmax计算空气侧换热系数αa、翅片效率ηf假设内表面热流量qi,计算冷媒侧传热系数αi计算传热系数K、计算蒸发器的阻力△P2与温度降低值△t;传热温差△tmAbs(qi-qi')/qi0.01计算外表面的热流量qo、内表面热流量qi’计算传热面积F、长A、宽B、高C、翅片重GF、铜管重Gt计算实际迎面风速ωf‘Abs(ωf-ωf‘)/ωf0.01计算风侧阻力△P1保存结果否是否是重设qi重设ωf铜管型式翅片型式翅片型式在焓湿图上求解凝露点,求析湿系数ξ求各状态点的焓值计算蒸发器分路数Z、每一分路的工质流量Gd二、设计计算(以HLR45S为例)1、已知参数换热参数:冷凝负荷:Qe=31000W蒸发温度:tk=-1℃回风干球温度:ta1=7℃,湿球温度ts1=6℃送风干球温度:ta1=4℃,湿球温度ts1=3.6℃工质质量流速:g=140kg/(m2*s)冷凝器结构参数:铜管排列方式:正三角形叉排翅片型式:开窗片,亲水膜铜管型式:光管铜管竖直方向间距:S1=25.4mm铜管水平方向间距:S2=22mm紫铜光管外径:d0=9.52mm铜管厚度:δt=0.35mm翅片厚度:δf=0.115mm翅片间距:Sf=1.8mm冷凝器尺寸参数排数:NC=3排每排管数:NB=52排2、计算过程1)冷凝器的几何参数计算翅片管外径:fbdd20=9.75mm铜管内径:tidd0=8.82mm当量直径:)()(2))((4411ffbffbeqSdSSdSUAd=3.04mm单位长度翅片面积:322110/)4(2-fbfSdSSf=0.537m2/m单位长度翅片间管外表面积:310/)(-fffbbsSdf=0.0286m2/m单位长度翅片管总面积:bftfff=0.56666m2/m翅片管肋化系数:ititdfff=20.462)确定空气在蒸发器内的状态变化过程:进风点:h1=20.74kJ/kg,d1=5.5g/kg出风点:h2=16.01kJ/kg,d2=4.8g/kg在湿空气焓湿图上连接状态点1和2,并延长与饱和空气线相交于饱和点4,如图:饱和点:h4=11.65kJ/kg,d4=4.2g/kg,t4=1.2℃在蒸发器中空气的平均焓:)4241ln(2143hhhhhhhh=18.09kJ/kgd3=5.1g/kg,t3=5.3℃析湿系数:434346.21ttdd=1.5493)空气侧换热系数迎面风速假定:fw=2.1m/s最窄截面处风速:))(/(11maxbffffdSSwSSw=3.64m/s蒸发器空气入口干球温度为:ta1=7℃蒸发器空气出口干球温度为:ta2=4℃确定空气物性的温度为:2/)(21aamttt=5.5℃在tm=5.5℃下,空气热物性:vf=13.75×10-6m2/s,λf=0.02477W/mK,ρf=1.268kg/m3,CPa=1.005kJ/(kg*℃)空气侧的雷诺数:feqfvdw/Remax=805.73由《制冷原理与设备》中公式(7-36),空气侧换热系数meqeqnffOddCRe'=47.98W/m2K其中:362)(103)(000425.0)(02315.0518.0eqeqeqdddA=0.18521000Re24.036.1fAC=0.216eqdn0066.045.0=0.59311000Re08.028.0fm=-0.2155铜管差排的修正系数为1.1,开窗片的修正系数为1.3,则空气侧换热系数为:(开窗片、波纹片的修正系数有待实验验证)'oo×1.1×1.3=68.62W/m2K对于叉排翅片管簇:fds1=25.4/9.75=2.60513.027.121'll=2.7681式中:21,ll为正六边形对比距离,21ll翅片当量高度:)'ln35.01)(1'(5.0'fdh=0.01169maom2=75.4m-1翅片效率:')'(mhmhtghf=0.802表面效率:)1(1ftfsff=0.812空气侧当量换热系数为:sof=85.81W/m2K4)冷媒侧换热系数设R22进入蒸发器的干度x1=0.16,出口蒸发器时x2=1.0,则R22的总流量为:)(12xxrQGer=0.17901kg/sR22的总流通截面:gGAr=12.7866×10-4每根管子的有效流通截面:42iidA=6.1067×10-5蒸发器的分路数:iAAZ=20.9取Z=21每一分路的R22流量:ZGGrd=0.008524kg/sR22在管内蒸发时换热系数可按下式计算:343.02.02.0i6.0g7.2crciiPPdq=8.3766qi0.6(如果是内螺纹管,换热系数则需乘以系数1.2)由于R22与润滑油能相互溶解,可忽略管内侧污垢。取翅片侧污垢热阻为0.001m2K/W,翅片与管壁间接触热阻之和为2.5×10-3m2K/W。osomctcitiirffffrk1)1(1=6.04425.2014271.01iq外表面的热流量:/qiqo=qi/20.46需要的传热面积为:oeqQF/=634260/qim2需要的总管路长为:ttfFl=1119295/qim根据《制冷原理与设备》(公式7-129),R22在管内蒸发的阻力为:itidZlgqP//)(10986.591.052=1.012×10-2qi0.91R22在管内蒸发时蒸发温度的降低值:21P℃teeeePtt式中:℃1teeePt——蒸发温度-1℃时蒸发温度随蒸发压力的变化率。通过计算可得:℃1teeePt=0.0631℃/Pa于是:20631.0Pte=6.384×10-4qi0.91℃固实际传热温差为:22112211ln)()(eaeaeaeamttttttttt=eaeeaeaatttttttt2121ln)(=5q106.3848lnq106.384-30.91i40.91i4又:moitkqq=20.46×6.04425.2014271.01iq×5q106.3848lnq106.384-30.91i40.91i4采用迭代法解上式可得:qi=3875.8W/m2因此:外表面热流量:/qiqo=189.4W/m2冷媒侧的换热系数:i=1191.4W/m2K传热系数:k=31.8W/m2K工质压降:△P2=15.39kPa蒸发温度下降值:△te=0.97℃实际的传热温差为:△tm=5.96℃需要的传热面积为:oeqQF/=163.64m2所需要翅片管总长:ttfFl=288.8m4)确定冷凝器得结构尺寸冷凝器长:cBtNNlA=1.851m高:1SNBB=1.334m宽:2SNCC=0.066m风量为:)(12aapaakattCQV=6.893m3/s迎风面积为:ABFy=2.469m2实际迎面风速为:yafFVv=2.12m/s与原假设的风速相符,不再另做计算5)阻力计算空气侧阻力:7.1max1))(/(81.9wdLAPeq=24.7Pa其中A——考虑翅片表面粗糙度的系数,对非亲水膜取A=0.0113,对亲水膜取A=0.007铝片数量:fFSAN/=1851/1.8=1028片铝片重量:3107.2)2/(tFlffbffG=26.56kg铜管重量:32201089.84/)(ittddlG=25.81kg3、计算输出输出参数:冷凝器长、宽、高、翅片重量、铜管重量、肋化系数、翅片效率、翅片表面效率、单位长度翅片面积;风量、迎面风速、最大风速、空气侧阻力;工质侧压降、蒸发温度降低值空气侧换热系数、冷媒换热系数、传热系数、对数温差、传热面积、铜管长