蒸发器设计计算
已知条件：工质为R22，制冷量3kW，蒸发温度t0?7?C，进口空气的干球温度为ta1?21?C，湿球温度为tb1?15.5?C，相对湿度为??56.34％；出口空气的干球温度为ta2?13?C，湿球温度为tb2?11.1?C，相对湿度为??80％；当地大气压力Pb?101325Pa。 （1）蒸发器结构参数选择
选用?10mm?0.7mm紫铜管，翅片厚度?f?0.2mm的铝套片，肋片间距
sf?2.5mm，管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向管间距s1?25mm，沿
气流方向的管排数nL?4，迎面风速取wf?3m/s。 （2）计算几何参数
翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为
db?do?2?f?10?2?0.2?10.4mm
沿气流方向的管间距为
s2?s1cos30??25?0.866?21.65mm
沿气流方向套片的长度为
L?4s2?4?21.65?86.6mm
设计结果为 L?3s2?25?3?21.65?25?89.95mm 每米管长翅片表面积：
??1000? af?2?s1?s2?db2??4?sf?3.14?2?1000??10.4??? ?2??25?21.65? 42.5???0.3651m2m
每米管长翅片间管子表面积：
ab??db(sf??f)sf
?3.14?10.4??2.5?0.2???0.03m2m
1000 2.5每米管长总外表面积：
aof?af?ab?0.3651?0.03?0.3951m2m
每米管长管内面积：
ai??di?3.14?(0.01?0.0007?2)?0.027m2m
每米管长的外表面积：
ab0??db?3.14?0.0104?0.03267m2m
肋化系数：
??每米管长平均直径的表面积：
aofai?0.3951?14.63
0.027?0.0104?0.0086?2am??dm?3.14????0.02983mm
2??（3）计算空气侧的干表面传热系数 ①空气的物性 空气的平均温度为
tf?空气在下17?C的物性参数
ta1?ta221?13??17?C 22?f?1.215kgm3
cpf?1005kJ?kg?K?
Prf?0.704
vf?14.48?10?6ms
②最窄截面处空气流速
wmax?wfsfs1252.5?3??5.58ms
???s1?db?sf??f?25?10.4??2.5?0.2?③干表面传热系数
干表面传热系数用小型制冷装置设计指导式(4-8)计算
?wmaxd0?? ?4?0.0014?0.2618??v?f???0.4?aof???a???bo??0.15
?0.3951???0.03267???0.15?5.58?0.0104? ?0.0014?0.2168??6?14.48?10???0.4
?0.00792
?0??4?fwmaxcpf?Pr?23?0.00792?1.215?5.58?1005?0.704?23?68.2Wm2?k??
（4）确定空气在蒸发器内的变化过程
根据给定的进出口温度由湿空气的焓湿图可得
h1?43.364kJkg,h2?31.924kJkg,d1?8.723gkg,d2?7.443gkg。在空气的焓湿图上连接空气的进出口状态点1和点2，并延长与饱和气线???1.0?相交于点w，该点的参数是hw?25kJkg,dw?6.6gkg,tw?8?C。 在蒸发器中空气的平均比焓值
hm?hw?h1?h243.364?31.924?25??36.73kJ/kg
h1?hw43.364?251n1n31.924?25h2?hw由焓湿图查得tm?16.2?C,dm?8gkg 析湿系数
??1?2.46（5）循环空气量的计算
qm,da?dm?dw8?6.6?1?2.46?1.42
tm?tw16.2?8Q03?3600??944.06kgh
h1?h243.364?31.924
进口状态下干空气的比体积
v1?RaT1?1?0.0016d1?
Pb287.4??273.15?21??1?0.0016?8.723?
101325 ? ?0.846m3kg 循环空气的体积流量
qv,a?qm,dav1?944.06?0.846?798.67m3/h
（6）空气侧当量表面传热系数的计算
?j???0???af?f?ab?? ??af?ab?对于正三角形排列的平直套片管束，翅片效率?f小型制冷装置设计指导式（4-13）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
AB25?1,且?m??2.4 Bdb10.4???1.27?mA?0.3 B ?1.27?2.4?1?0.3 ?2.55 肋折合高度为
h??db????1??1?0.35ln????10.4?2.55?1??1?0.35?ln2.55??10.7mm 22m?2?0??2?68.2?1.42?64.061
m236?0.2?10?3?f?f凝露工况下翅片效率为
th(mh?)th64.06?10.7?10?3?f???0.8683 ?3?mh64.06?10.7?10??当量表面传热系数
?j???0???af?f?ab?? ??af?ab??0.8683?0.365?0.03? ?1.42?68.2???
0.3951?? ?85.06W/(m2?K) （7）管内R22蒸发时的表面传热系数 R22在t0?7?C时的物性参数为： 饱和液体密度 ?l?1257.3kgm3 饱和蒸气密度 ?g?26.43kgm3 液体粘度 ?l?202.2?10?6Pa?s 气体粘度 ?g?11.815?10?6Pa?s 汽化热 ?0?199.56kJkg 液体热导率 ?l?13.2?10?3W/m?K 蒸气热导率 ?g?9.93?10?3W/m?K 液体普朗特数 Prl?2.62 蒸气普朗特数 Prg?0.92
R22在管内蒸发的表面传热系数由小型制冷装置设计与指导式（4-5）计算。计算查的R22进入蒸发器时的干度x1?0.25，出口干度x2?1.0。则R22的总质量流量为
qm?Q0?36003?3600??72.16kgh
?0?x2?x1?199.56??1?0.25?作为迭代计算的初值，取qi?7200Wm2，R22在管内的质量流速
gi'?160kgm2?s。则总流通面积为
??A?
qm72.16??1.25?10?4m2 'qi?3600160?3600
蒸发器的设计计算
