第四章__蒸發(fā)器

1、蒸蒸 發(fā)發(fā) 器器在制冷系統(tǒng)中：蒸發(fā)器是制造和輸出冷量的設(shè)備在制冷系統(tǒng)中：蒸發(fā)器是制造和輸出冷量的設(shè)備膨脹閥膨脹閥壓縮機(jī)的作用：壓縮機(jī)的作用： v從蒸發(fā)器中抽取氣化的蒸氣從蒸發(fā)器中抽取氣化的蒸氣, ,從而維持蒸發(fā)器內(nèi)一從而維持蒸發(fā)器內(nèi)一定的蒸發(fā)溫度和壓力；定的蒸發(fā)溫度和壓力； v對(duì)吸入的蒸氣進(jìn)行壓縮對(duì)吸入的蒸氣進(jìn)行壓縮, ,以維持冷凝器內(nèi)的高壓；以維持冷凝器內(nèi)的高壓； v輸送制冷劑輸送制冷劑, ,是系統(tǒng)中的循環(huán)動(dòng)力是系統(tǒng)中的循環(huán)動(dòng)力。 膨脹閥的作用：膨脹閥的作用： v膨脹閥起節(jié)流降壓的作用膨脹閥起節(jié)流降壓的作用, ,經(jīng)冷凝器冷凝后的高壓經(jīng)冷凝器冷凝后的高壓液態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪旱囊后w液態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)變

2、為低壓的液體, ,為制冷劑在低溫低為制冷劑在低溫低壓下氣化創(chuàng)造條件；壓下氣化創(chuàng)造條件； v調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量（用于控制壓縮機(jī)入口處制冷調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的供液量（用于控制壓縮機(jī)入口處制冷劑蒸氣的過(guò)熱度）。劑蒸氣的過(guò)熱度）。 v蒸發(fā)器的類(lèi)型、基本構(gòu)造及工作原理蒸發(fā)器的類(lèi)型、基本構(gòu)造及工作原理v制冷劑在水平管內(nèi)的沸騰換熱制冷劑在水平管內(nèi)的沸騰換熱v冷卻空氣型蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算冷卻空氣型蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算v冷卻液體型蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算冷卻液體型蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算蒸發(fā)器的類(lèi)型、基本構(gòu)造及工作原理蒸發(fā)器的類(lèi)型、基本構(gòu)造及工作原理v蒸發(fā)器是一種吸熱設(shè)備；蒸發(fā)器是一種吸熱設(shè)備；v工作原理：制冷劑液體在較低的溫度下沸

3、騰，工作原理：制冷劑液體在較低的溫度下沸騰，轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵?，并吸收被冷卻物體或空間所散發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵?，并吸收被冷卻物體或空間所散發(fā)的熱量，達(dá)到制冷的目的；的熱量，達(dá)到制冷的目的；v蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中制造和輸出冷量的設(shè)備；蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中制造和輸出冷量的設(shè)備；v按制冷劑的供液方式，蒸發(fā)器可分為按制冷劑的供液方式，蒸發(fā)器可分為滿液式、滿液式、非滿液式、循環(huán)式和淋激式。非滿液式、循環(huán)式和淋激式。v按照蒸發(fā)器中被冷卻介質(zhì)的種類(lèi)分為按照蒸發(fā)器中被冷卻介質(zhì)的種類(lèi)分為冷卻空氣冷卻空氣型蒸發(fā)器型蒸發(fā)器和和冷卻液體型蒸發(fā)器冷卻液體型蒸發(fā)器液體制冷劑經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置進(jìn)人蒸液體制冷劑經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置進(jìn)人蒸發(fā)器，蒸發(fā)器內(nèi)的發(fā)器，

4、蒸發(fā)器內(nèi)的液位保持一定液位保持一定。蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)器內(nèi)的傳熱管浸沒(méi)在制冷劑傳熱管浸沒(méi)在制冷劑液體中液體中。吸熱蒸發(fā)后的。吸熱蒸發(fā)后的氣液混合氣液混合物中仍含有大量液體物中仍含有大量液體，故從蒸發(fā)，故從蒸發(fā)器內(nèi)逸出的器內(nèi)逸出的濕蒸氣經(jīng)氣液分離濕蒸氣經(jīng)氣液分離后后再回人壓縮機(jī)。再回人壓縮機(jī)。u滿液式蒸發(fā)器的蒸發(fā)管表面為液體潤(rùn)濕，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；滿液式蒸發(fā)器的蒸發(fā)管表面為液體潤(rùn)濕，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；u制冷劑側(cè)阻力較大；制冷劑側(cè)阻力較大；u由于制冷劑液體靜壓力的影響，使其下部液體的蒸發(fā)溫度提由于制冷劑液體靜壓力的影響，使其下部液體的蒸發(fā)溫度提 高，從而減小了蒸發(fā)器的傳熱溫差，蒸發(fā)溫度越低這種影響就高，從而減

5、小了蒸發(fā)器的傳熱溫差，蒸發(fā)溫度越低這種影響就越大。越大。 滿液式蒸發(fā)器滿液式蒸發(fā)器u滿液式蒸發(fā)器大多為殼管式，滿液式蒸發(fā)器大多為殼管式， 載冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，制冷劑載冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，制冷劑 在管外蒸發(fā)，制冷劑液體基在管外蒸發(fā)，制冷劑液體基 本浸滿管束，上部留有一定本浸滿管束，上部留有一定 的氣空間。的氣空間。u對(duì)于潤(rùn)滑油與制冷劑互溶情對(duì)于潤(rùn)滑油與制冷劑互溶情 況下，滿液式蒸發(fā)器的回油況下，滿液式蒸發(fā)器的回油 較難且不穩(wěn)定，而回油狀況較難且不穩(wěn)定，而回油狀況 直接影響機(jī)組的工作工況和直接影響機(jī)組的工作工況和 工況油移。工況油移。液體制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥節(jié)流后液體制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥節(jié)流后直接進(jìn)人蒸發(fā)器，在

6、蒸發(fā)器內(nèi)直接進(jìn)人蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)處于氣液共存狀態(tài)，制冷劑邊處于氣液共存狀態(tài)，制冷劑邊流動(dòng)，邊汽化，蒸發(fā)器中并流動(dòng)，邊汽化，蒸發(fā)器中并無(wú)無(wú)穩(wěn)定的制冷劑液面穩(wěn)定的制冷劑液面。u只有部分傳熱面積與液態(tài)制冷劑相接觸，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)只有部分傳熱面積與液態(tài)制冷劑相接觸，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 相對(duì)較??；相對(duì)較??；u充液量少，潤(rùn)滑油容易返回壓縮機(jī)；充液量少，潤(rùn)滑油容易返回壓縮機(jī)；依靠泵強(qiáng)迫制冷劑在蒸發(fā)器中依靠泵強(qiáng)迫制冷劑在蒸發(fā)器中循環(huán)，液體循環(huán)速度大小由泵循環(huán)，液體循環(huán)速度大小由泵調(diào)節(jié)，制冷劑循環(huán)量是蒸發(fā)量調(diào)節(jié)，制冷劑循環(huán)量是蒸發(fā)量的幾倍，沸騰換熱強(qiáng)度較高，的幾倍，沸騰換熱強(qiáng)度較高，潤(rùn)滑油不易在蒸發(fā)器內(nèi)積存。潤(rùn)滑油不

7、易在蒸發(fā)器內(nèi)積存。依靠泵把制冷劑噴淋在傳熱面依靠泵把制冷劑噴淋在傳熱面上，蒸發(fā)器中制冷劑充灌量很上，蒸發(fā)器中制冷劑充灌量很少，液柱高度不會(huì)對(duì)蒸發(fā)溫度少，液柱高度不會(huì)對(duì)蒸發(fā)溫度產(chǎn)生影響。產(chǎn)生影響。冷卻空氣型蒸發(fā)器冷卻空氣型蒸發(fā)器v廣泛用于冰箱、冷藏柜、空調(diào)器及冷藏庫(kù)中；廣泛用于冰箱、冷藏柜、空調(diào)器及冷藏庫(kù)中；v多做成蛇形管式，制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)，空氣從管多做成蛇形管式，制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)，空氣從管外流過(guò)被冷卻；外流過(guò)被冷卻；v按引起空氣流動(dòng)的原因，可分為按引起空氣流動(dòng)的原因，可分為自然對(duì)流式自然對(duì)流式和和強(qiáng)強(qiáng)制對(duì)流式。制對(duì)流式。自然對(duì)流式空冷器自然對(duì)流式空冷器兩種典型的管板式蒸發(fā)器兩種典型的管板式蒸

8、發(fā)器多層擱架式蒸發(fā)多層擱架式蒸發(fā)器器鋁合板吹脹式蒸發(fā)器鋁合板吹脹式蒸發(fā)器單脊翅片管式蒸發(fā)器單脊翅片管式蒸發(fā)器串聯(lián)板吹脹式蒸發(fā)器串聯(lián)板吹脹式蒸發(fā)器翅片管式排管翅片管式排管強(qiáng)制對(duì)流式空冷器強(qiáng)制對(duì)流式空冷器冷卻液體型蒸發(fā)器冷卻液體型蒸發(fā)器滿液式蒸發(fā)器滿液式蒸發(fā)器干式殼管式蒸發(fā)器干式殼管式蒸發(fā)器干式殼管式蒸發(fā)器干式殼管式蒸發(fā)器: :液態(tài)制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，沿程吸收管外載液態(tài)制冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，沿程吸收管外載冷劑的熱量逐漸汽化，制冷劑處于液汽共存的狀態(tài)，蒸發(fā)器部冷劑的熱量逐漸汽化，制冷劑處于液汽共存的狀態(tài)，蒸發(fā)器部分傳熱面與氣態(tài)制冷劑接觸，導(dǎo)致總傳熱系數(shù)較滿液式低分傳熱面與氣態(tài)制冷劑接觸，導(dǎo)致總傳熱系數(shù)較滿

9、液式低, ,但但其制冷劑充注量少，回油方便，適用于氟利昂作制冷劑。其制冷劑充注量少，回油方便，適用于氟利昂作制冷劑。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1 1）充液量少，為管內(nèi)容積的）充液量少，為管內(nèi)容積的40%40%左右；左右；（2 2）受制冷劑液體靜壓力的影響較少；（）受制冷劑液體靜壓力的影響較少；（3 3）排油方便；）排油方便；（4 4）載冷劑結(jié)冰不會(huì)脹裂管子（）載冷劑結(jié)冰不會(huì)脹裂管子（5 5）制冷劑液面容易控制；）制冷劑液面容易控制；（6 6）結(jié)構(gòu)緊湊。）結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)缺點(diǎn): :制冷劑在換熱管束內(nèi)供液不易均勻，弓形折流板制造與制冷劑在換熱管束內(nèi)供液不易均勻，弓形折流板制造與裝配比較麻煩，由于裝配間隙的存在，

10、載冷劑在折流板孔和換裝配比較麻煩，由于裝配間隙的存在，載冷劑在折流板孔和換熱管間、折流板外周與筒體間容易產(chǎn)生泄漏旁流，從而降低傳熱管間、折流板外周與筒體間容易產(chǎn)生泄漏旁流，從而降低傳熱效果。熱效果。 制冷劑在水平管內(nèi)的沸騰換熱制冷劑在水平管內(nèi)的沸騰換熱u制冷劑在水平管內(nèi)的沸騰換熱是蒸發(fā)器最常用的制冷劑在水平管內(nèi)的沸騰換熱是蒸發(fā)器最常用的形式。形式。1 1、潤(rùn)滑油對(duì)管內(nèi)沸騰換熱的影響因素、潤(rùn)滑油對(duì)管內(nèi)沸騰換熱的影響因素v潤(rùn)滑油與制冷劑的互溶性潤(rùn)滑油與制冷劑的互溶性v潤(rùn)滑油的濃度潤(rùn)滑油的濃度v潤(rùn)滑油的物性潤(rùn)滑油的物性v蒸發(fā)器的熱流密度及蒸發(fā)管的長(zhǎng)度蒸發(fā)器的熱流密度及蒸發(fā)管的長(zhǎng)度u在制冷系統(tǒng)中，循環(huán)

11、的制冷劑中含有潤(rùn)滑油其在制冷系統(tǒng)中，循環(huán)的制冷劑中含有潤(rùn)滑油其濃度一般為濃度一般為0.2-10%0.2-10%。00/140442Z pZK kPat0蒸發(fā)器進(jìn)出口的制冷劑壓降與所對(duì)應(yīng)的飽和溫度降的關(guān)系： t系數(shù)，對(duì)于不同制冷劑僅為飽和溫度 的函數(shù)，可查、制冷劑流阻頁(yè)對(duì)蒸發(fā)器傳熱的影響：的表。3 3、制冷劑液體高度對(duì)蒸發(fā)器傳熱的影響。、制冷劑液體高度對(duì)蒸發(fā)器傳熱的影響。4 4、制冷劑在微細(xì)內(nèi)翅管中的沸騰換熱：、制冷劑在微細(xì)內(nèi)翅管中的沸騰換熱：傳熱的增強(qiáng)明顯大于壓降的增加，成本比較低。傳熱的增強(qiáng)明顯大于壓降的增加，成本比較低。微細(xì)內(nèi)翅管剖面圖微細(xì)內(nèi)翅管剖面圖5241013010.40.81111

12、0.80102121C () (25)()(1)Pr0.0231()()9.85CCCfmiigmmiCFrC BFgx ddxCxqBg rgFrdTP1凱特里卡的、純制冷劑在管內(nèi)的沸騰換用熱通關(guān)系式：冷卻空氣型蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算冷卻空氣型蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算v自然對(duì)流空冷器空氣側(cè)的換熱自然對(duì)流空冷器空氣側(cè)的換熱v濕工況下空冷器空氣側(cè)的換熱濕工況下空冷器空氣側(cè)的換熱v設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例自然對(duì)流空冷器空氣側(cè)的換熱自然對(duì)流空冷器空氣側(cè)的換熱v在計(jì)算自然對(duì)流空冷器的表面與空氣間的傳熱系數(shù)時(shí)，必須在計(jì)算自然對(duì)流空冷器的表面與空氣間的傳熱系數(shù)時(shí)，必須同時(shí)考慮空冷器表面與外界的輻射換熱；同時(shí)考慮空冷器表面與

13、外界的輻射換熱；v對(duì)于工程設(shè)計(jì)，一般對(duì)于家用冰箱（采用的管板式與吹脹式對(duì)于工程設(shè)計(jì)，一般對(duì)于家用冰箱（采用的管板式與吹脹式蒸發(fā)器），其對(duì)流換熱系數(shù)在蒸發(fā)器），其對(duì)流換熱系數(shù)在11-14W/(m11-14W/(m2 2K)K)之間之間( (未結(jié)霜狀未結(jié)霜狀態(tài)態(tài)) )；v對(duì)于家用冰箱（采用的單脊翅片管式、管板式和吹脹式蒸發(fā)對(duì)于家用冰箱（采用的單脊翅片管式、管板式和吹脹式蒸發(fā)器）也可以采用下面的式子估算傳熱面積器）也可以采用下面的式子估算傳熱面積A A。0440000440000000000()()() 100100()()() 10010011111()2aaCRCaaRiiipffpfATTK

14、ttKA ttTTAKAAAAAAAAd LhL 濕工況下空冷器空氣側(cè)的換熱濕工況下空冷器空氣側(cè)的換熱1 1、空氣流過(guò)蒸發(fā)器時(shí)狀態(tài)的變化、空氣流過(guò)蒸發(fā)器時(shí)狀態(tài)的變化dh12 =1 1u等濕（干式）冷卻：等濕（干式）冷卻：空氣在含濕空氣在含濕 量不變的情況下量不變的情況下 冷卻。冷卻。u當(dāng)換熱壁面的溫度當(dāng)換熱壁面的溫度低于濕空氣露點(diǎn)溫低于濕空氣露點(diǎn)溫度（度（tstD) )時(shí)，空氣時(shí)，空氣側(cè)的換熱屬于無(wú)相側(cè)的換熱屬于無(wú)相變換熱。變換熱。dh12 =1 12u析濕冷卻：空氣在析濕冷卻：空氣在含濕量下降的同時(shí)含濕量下降的同時(shí)的冷卻。的冷卻。 u當(dāng)換熱壁面的溫度當(dāng)換熱壁面的溫度低于濕空氣露點(diǎn)溫低于濕空氣

15、露點(diǎn)溫度度（tstD)時(shí)，空氣時(shí)，空氣氣側(cè)的換熱屬于有氣側(cè)的換熱屬于有相變換熱，空氣流相變換熱，空氣流經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)狀態(tài)的經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)狀態(tài)的變化可用濕空氣的變化可用濕空氣的 h-d圖來(lái)表示。圖來(lái)表示。 空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器空氣經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器時(shí)狀態(tài)變化過(guò)程時(shí)狀態(tài)變化過(guò)程ABu當(dāng)換熱壁面的溫度低于濕空氣露點(diǎn)溫度當(dāng)換熱壁面的溫度低于濕空氣露點(diǎn)溫度（t st D)時(shí)，濕空氣氣側(cè)的換熱屬于有相時(shí)，濕空氣氣側(cè)的換熱屬于有相變換熱，空氣流經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)狀態(tài)的變化可變換熱，空氣流經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)狀態(tài)的變化可用濕空氣的用濕空氣的 h-d圖來(lái)表示圖來(lái)表示。 絕熱混合絕熱混合過(guò)程過(guò)程dh12h3h23h1d1d2ma2ma1ma3d3ma1

16、ma2 =12 2、蒸發(fā)器的接觸系數(shù)、蒸發(fā)器的接觸系數(shù)maxmax1111ss()()()msmKWqhhqhhhm質(zhì)量流量為q 的濕空氣流經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)，僅有部分空氣與冷表面接觸，其余則旁通而過(guò)。顯然，接觸冷表面的空氣越多，出口空氣的狀態(tài)越接近冷表面處飽和空氣的狀態(tài)，理想情況下出口空氣的狀態(tài)可以達(dá)到點(diǎn)S的狀態(tài)。理想情況下空氣與蒸發(fā)器冷表面的換熱熱流量為： 接 實(shí)際情況下的換熱熱流量為：觸系數(shù)：1111111110101t1t1;1sssssstththhttttCtC 與點(diǎn) 狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的空氣濕球溫度，與點(diǎn) 狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的空氣濕球溫度， 。ss31 exp()/;/();aypaypaNucum s

17、kg mckJkg KN 2ofY2ofY式中：外表面顯熱傳熱系數(shù)，kW/(mK)；迎面風(fēng)速，； 空氣密度， 干空氣比定壓熱容，沿氣流方向翅的大小反映了空氣與冷表面之間熱、濕交換的完善程度，反映了蒸發(fā)器的冷卻效率，a-翅通系片管排數(shù)；A，a=NAA 和A分別為蒸發(fā)器總外表面積和迎風(fēng)面積，m數(shù)。00S00SWs0327,19.5,35,24,15%0.9,6976,1395/ ,101325NNWVBtCtCtCtCmWqmhpPa 已知：室內(nèi)空氣狀態(tài)參數(shù)為干球溫度濕球溫度室外空氣狀態(tài)參數(shù)為干球溫度濕球溫度新分析空氣通過(guò)蒸發(fā)器時(shí)的狀態(tài)變化：風(fēng)比，接觸系數(shù)蒸發(fā)器的傳熱量送風(fēng)量大氣壓力。求空氣經(jīng)過(guò)蒸

18、發(fā)器后的出口狀態(tài)參數(shù)。,101325Pa55.8/,72.1/NSNWSWttttkJ kgkJ kgBNW根據(jù)的數(shù)值，在p的濕空氣的h-d圖上確定室內(nèi)、外空氣的狀態(tài)點(diǎn)N及W，hh。111001()()m,(1)(1)58.3/128.2,20.2mWmWmmmWWmNNmWmmNmWNSqqqq hqhqhqqqm qhmhm hkJ kgNWNWhC tCh 11新風(fēng)室外空氣 ，回風(fēng)室內(nèi)空氣 ，混合后總風(fēng)量。蒸發(fā)器的進(jìn)口空氣狀態(tài)參數(shù)：而 所以 蒸發(fā)器的進(jìn)口空氣狀態(tài)點(diǎn)應(yīng)在點(diǎn) 、的連線上，即線與的交點(diǎn) 。t?？諝馔ㄟ^(guò)蒸發(fā)器時(shí)的質(zhì)量焓降為：h=h0110011115/k15.5()(1)16.3

19、110.5 /VSskJ KgqhCttChddg kg 1S11S11S1出口空氣比焓為：hh=43.3 J/kg查濕空氣的性質(zhì)表可得出口空氣的濕球溫度：t出口空氣的干球溫度：tt由t、t 可在圖上確定出口空氣狀態(tài)點(diǎn) ，。3 3、表面凝露時(shí)的傳熱系數(shù)、表面凝露時(shí)的傳熱系數(shù)ttaa sss空氣流經(jīng)表面式空氣冷卻器的蒸發(fā)器時(shí)，由于空氣冷卻器的外表面溫度低于濕空氣的干球溫度，所以濕空氣要向外表面放熱。如果外表面的溫度低于濕空氣的露點(diǎn)溫度，濕空氣中的部分水蒸氣將在外表面上凝結(jié)，使外表面形成一層水膜，那么兩者之間要進(jìn)行顯熱交換和潛熱交換?？諝馀cdA的水膜接觸時(shí)，如兩者溫差為（ -t），則通過(guò)dA的顯熱

20、交換熱流量為： d（ -t）dA式中：外表面的顯熱傳2/()tWmKs熱系數(shù)，（ -t）濕空氣與水膜之間的溫度差，基本等于濕空氣干球溫度與外壁面溫度之差。dd/d()() 1,()(),llassapssppdkg kgdttdd r dALec ttdddAchc trd s2ss在微元面在微元面上的潛熱交換熱流量=（ -d）rdA式中： -傳濕系數(shù)，kg/(m s)；,d濕空氣、水膜表面飽和濕空氣的含濕量，（干空氣）；r-水的比潛熱，J/kg。d =引入路易斯數(shù)則：d =引入濕空氣的比上總交焓換熱流量apcss則：d =（h-h）dA=（h-h）dA可推動(dòng)濕空氣與水膜表面之間熱濕交換的動(dòng)見(jiàn)

21、：力是比焓差。11s11s0p,p,0h()d()d()()Kpasaa ea emahcttdtt dAtt dAtt dAKA t p0=所以，對(duì)于翅片管：以基管外表面溫度t 為計(jì)算基準(zhǔn)，濕工況下翅片管外表面的當(dāng)量傳析濕系數(shù) ：熱系數(shù)；空氣冷卻器的表面效率；直接蒸發(fā)式空氣冷卻器的總傳熱熱流量若忽傳熱系數(shù)為略管壁熱阻和管內(nèi)污垢熱阻，則1則=1：,1a eieiioA1r+r+A其中：r外表面集灰等所形成的污垢熱阻。4 4、表面結(jié)霜時(shí)的換熱、表面結(jié)霜時(shí)的換熱1001;/();1()frafrfrfrdiimWm KeKr a,e當(dāng)蒸發(fā)器表面的溫度低于水的凝固點(diǎn)時(shí)，從濕空氣中析出的凝結(jié)水還會(huì)凝固

22、在表面上形成霜層，表面結(jié)霜后總體的結(jié)果是使蒸發(fā)器的性能惡化。表面結(jié)霜時(shí)，蒸發(fā)器外表面的當(dāng)量傳熱系數(shù)為： 式中：霜層的厚度，霜層的導(dǎo)熱系數(shù)，考慮水膜或霜層的形成會(huì)使傳熱系數(shù)下降，此時(shí)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)：0011()0.80.9domaaArAee0式中：霜層、水膜及溫度分配不均勻?qū) 的影響系數(shù)，。設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟v確定空氣流經(jīng)蒸發(fā)器的狀態(tài)變化；確定空氣流經(jīng)蒸發(fā)器的狀態(tài)變化；v計(jì)算循環(huán)空氣量；計(jì)算循環(huán)空氣量；v蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃；蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃；v計(jì)算空氣側(cè)干工況下對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；計(jì)算空氣側(cè)干工況下對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；v計(jì)算空氣側(cè)當(dāng)量對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；計(jì)算空氣側(cè)當(dāng)量對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；v計(jì)算

23、管內(nèi)制冷劑蒸發(fā)時(shí)對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：假設(shè)管內(nèi)熱流密計(jì)算管內(nèi)制冷劑蒸發(fā)時(shí)對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：假設(shè)管內(nèi)熱流密度，確定制冷劑質(zhì)量流速，這些假設(shè)值在后面必須校核；度，確定制冷劑質(zhì)量流速，這些假設(shè)值在后面必須校核；v計(jì)算蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)并核算假設(shè)的管內(nèi)熱流密度；計(jì)算蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)并核算假設(shè)的管內(nèi)熱流密度；v具體確定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸；具體確定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸；v制冷劑側(cè)流動(dòng)阻力核算；制冷劑側(cè)流動(dòng)阻力核算；v空氣側(cè)流動(dòng)阻力核算?？諝鈧?cè)流動(dòng)阻力核算。設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例00000112719.51345101.3217.514.6116001340.16,1.0,CCRaCkPaCCWRaxx a1s10Ba1s1

24、0試設(shè)計(jì)一臺(tái)表面式空氣冷卻器的蒸發(fā)器。進(jìn)口空氣的干球溫度t，濕球溫度t；管內(nèi)的蒸發(fā)溫度t，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫；要求出口空氣的干球溫度t，濕球溫度t，蒸發(fā)器的制冷量，已知進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)的干度出口干度壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油用聚酯油，取2.5/m sy迎面風(fēng)速u(mài)。對(duì)數(shù)平均溫差法對(duì)數(shù)平均溫差法1ato =27 Cdh =11h 1h 1 11ato =17.5 C0111111155.6/,40.7/,11.1 /,9/11.12)vhhhkJ kgkJ kgdg kg dg kghm,aV,am,a11計(jì)算循環(huán)空氣量: q，qq與狀態(tài)點(diǎn) 與確定空氣流經(jīng)蒸發(fā)器的狀態(tài)變（質(zhì)量流量） 根據(jù)給定的空氣進(jìn)出口溫度和h-d圖

25、可得hh化。0111113311111.6 36002802/55.640.7(1 0.0016)287.4 (27327)(1 0.0016 11.1)0.866/1013202802 0.866242722aBaakg hhhR Tdvpmkgvm htt m,aV,am,aaq（）進(jìn)口狀態(tài)下干空氣的比體積：故循環(huán)空氣的體積流量質(zhì)量流量空氣側(cè)定t性溫度：qq03a67 17.522.25,2Pr1.1966/,c1.005k /(),15.88 10/aCkg mJkg Km sp,aa查物性參數(shù)為：=0.7026, f100210.22.22542102 0.210.4cos3025 0

26、.866212.65fmmmmsmmdmmmmssmm fLb傳熱管選用 10 0.7mm的紫銅管，翅片選用的鋁套片，翅片間距s。管束按正三角形叉排排列，垂直于流動(dòng)方向管間距，沿流動(dòng)方向管排數(shù)n。翅片為平直套片，考慮套片翻邊后的管外徑為:d沿氣流流動(dòng)方向的管間距為）蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的初步規(guī)劃及幾何：參數(shù)計(jì)算1244 21.6586.6Lsmm沿氣流方向套片長(zhǎng)度:,2210.26970.27900,300,3001225V ayyeqAmmubmmHmmHs1迎風(fēng)面積：所以：取蒸發(fā)器寬高垂直于氣流方向的每排管子數(shù)：nbe22122222i010002()0.414841000()0.02970.444

27、510.0326710.027020.4445 0.0326713.6fbfbffffbiboAs sdmsdsmsAmdmdmAA b0bb0每米管長(zhǎng)翅片的表面積：每米管長(zhǎng)翅片間的管子表面積：A每米管長(zhǎng)的總傳熱外表面積：AA每米管長(zhǎng)光管的外表面積：A每米管長(zhǎng)的內(nèi)表面積：A0i060.444516.450.02702AA翅化比：0.4004,02311,1,10.00140.2618()()(Pr )55.640.7()1.005 (27 13):babap aap aao eoooadAAjchhctt max4max計(jì)算空氣側(cè)干工況下對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：當(dāng)量對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：空氣側(cè)顯熱傳熱系

28、數(shù)(空氣沖刷整體式翅片管束)干工況下表面?zhèn)鳠嵋蜃佑墒剑?-105）得：uju析濕系數(shù)， =1.567.5)1max1max0.4000.404,00()()0.5312.54.7/0.5310.00140.00140.2618()()0.00825(0.2618()()yffbfybpbabaaabussdus suum sdAAjcdAAmaxmax4max4最窄截面處空氣流速：干工況下表面?zhèn)鳠嵋蜃佑墒剑?-105）得：uju空氣側(cè)顯uj熱傳熱系數(shù)：凈面比：22360.94/()Pr )aWmK13251,2.40410.41.270.31.27 2.404 1 0.32.554(1)(1

29、0.35ln)9.7222 60.94 1.5663.33237 0.2 10tanh4)bfffobbaarbadhmmmm 對(duì)于正三角形叉排排列的平直套片管束，叉排時(shí)翅片可視為六邊形，此時(shí)：故在凝露工況下的翅片效率計(jì)算空氣側(cè)當(dāng)量對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)2,()0.87950.88761.57 60.94 0.887684.92W/()ffboooo emhmhAAAmk o當(dāng)量對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：表面效率5241013010.40.811110.80102121C () (25)()(1)Pr0.0231()()59)3481.CCCfmiigmmmiCFrC BFgx dRdxCxqBg rgFr

30、dag1TP計(jì)算管內(nèi)蒸發(fā)時(shí)對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)管內(nèi)的質(zhì)量 流速： ,25,2,134360011.6 3600256.3/()194(1.00.16)21.358/5.1341348 104gom rm rmmirmiiciRaqkg hr xxqqkg hZRaRadAmq 的總質(zhì)量流量為： ： 每根管子的有效流通截面積為： ： 則每一根管內(nèi)的質(zhì)量流量每一根管內(nèi)的質(zhì)量流速 2102.29/()3600ricikgmsA43,0.8112304522,2121x +x134x=0.582120006.047 10102.29 194 101x()()0.084650.65x1.136,0.9,66

31、7.2,0.7,0.3102.290.0644413889.80.0 86e0Rim imgm iliRaqgrCCCCFrCCggdg o在蒸發(fā)器中的平均干度：于是:B故?。?2460.80.421,21030102.29(10.58)0.00861477.9250 100.023RePr145.66/()()(25)()(2646/1)()iilliCCCllfllliWmKdC CFrCBFWmx dK020,0111010200001143.63/()116.4510.0048264684.9216.8ln43.63 16.8733.0/()6)7)8)ia eaaaaiimiAKWm

32、KrttCttttqKtWmKAqqqAq m以傳熱外表面面積 為基準(zhǔn)不計(jì)R134a的阻力對(duì)蒸計(jì)算傳熱系數(shù)()傳熱溫差的初步發(fā)溫度的影響: t計(jì)算核算假設(shè)的2016.45 733.012058.2/()iWmKq計(jì)算表明，假設(shè)的 初值與核算值較接近，故假設(shè)有效。22000000120.9715.8335.610.9 12 443.212 40.91.1671.1671.2030935.90.9)7iiiieLiiiALmAmAmqqALmALb n nmmAAAd i蒸發(fā)器所需的表面?zhèn)鳠崦娣e: 蒸發(fā)器所需傳熱管總長(zhǎng)：（傳熱管的實(shí)）確定蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸或傳熱際內(nèi)表面?zhèn)鳠崦娣e：A又管的實(shí)際總長(zhǎng)度：

33、說(shuō)明換熱面積20%的計(jì)算約有的裕度。50.91,R13 a0245.986 10()8.711341210%8.71 1.19.511114823t1im ititLegL dLnbRaRkPaRRZpZaR12借助與其性能接近的R12的公式進(jìn)行估算，然后予以修正。p（式中：）而在其他條件相同情況下，在管內(nèi)的流動(dòng)阻力比要）的流動(dòng)阻力及其對(duì)傳熱溫差的影高，故： p對(duì)于，查140頁(yè)的表響蒸發(fā)溫度的降低值4-4：00000000a10a10a100a100.0883 C/kPat0.0883 9.5810.846 Ctt50.8465.846 C(t -t )-(t -t )(27-5.846)-(

34、17.5-5)t =16.45t -t27-5.846ln()ln()t -t17.5-52%20%tC 則該溫差比計(jì)算中所用溫差約小，但實(shí)際設(shè)實(shí)際傳熱溫差計(jì)面積裕度約，因而設(shè)計(jì)可靠。331.711max1 0.0016()120.84/1 0.001111.19/0.84p1.2 0.1107()()61.39ammammbeR Tdmkgpdkg mLuPadmm）計(jì)算空氣側(cè)的流動(dòng)阻力（）叉排排列在濕工況下，由于凝結(jié)水在翅片表面上形成整體式翅片空氣的平均參數(shù)：v水膜，使空氣流經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)流動(dòng)v空阻力氣流經(jīng)平翅片管束（增大，故濕工況下的），干工空氣況下：流阻應(yīng)在61.39 1.24746.12

35、7WpPa bb即：p其干工況下的流阻 p 的基礎(chǔ)上乘以修正系數(shù) ，與析濕系數(shù) 有關(guān)，可由表中：查取。冷卻液體型蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算冷卻液體型蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算v干式殼管式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算干式殼管式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算v滿液式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)原則滿液式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)原則干式殼管式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算干式殼管式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算干式殼管式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算干式殼管式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算1 1、確定主要參數(shù)、確定主要參數(shù)（1 1）確定制冷劑的質(zhì)量流速；）確定制冷劑的質(zhì)量流速；（2 2）確定制冷劑與載冷劑的相對(duì)流向；）確定制冷劑與載冷劑的相對(duì)流向；（3 3）確定制冷劑側(cè)的流程數(shù)；）確定制冷劑側(cè)的流程數(shù)；（4 4

36、）確定制冷劑溫降；）確定制冷劑溫降；（5 5）確定折流板形狀及數(shù)量；）確定折流板形狀及數(shù)量；（6 6）確定載冷劑側(cè)污垢熱阻；）確定載冷劑側(cè)污垢熱阻；（7 7）確定傳熱管形式。）確定傳熱管形式。22031:(),4:(1),/VbbbbibbVccccVbcquuAK DndAquuAAqmsAAic0（）：（1）：流經(jīng)進(jìn)、出口管接頭的阻力；（2）：流經(jīng)折流板缺口的阻力；（3）：與管平行流動(dòng)的阻力；（4）：橫掠管束的阻力?？v向流速折流板缺口中流速 橫向流速殼體中心線附近的流速 =(D -n d )s 式中：載、管外載冷劑側(cè)流動(dòng)阻力冷劑體積流量，；，折流板缺口面積和四部分橫向流通2;m面積，2、流

37、體流動(dòng)阻力計(jì)算、流體流動(dòng)阻力計(jì)算2AAA21bbb000.20015Re100Re()0.75Re()bbsddsdd2bb2ccc流經(jīng)每塊折流板的阻力： p =0.103 u 橫掠管束的流動(dòng)阻力： p =2nu 式中：阻力系數(shù)：層流時(shí)： 紊流：232()()12/kg/ilmlRllilRppppplpfNudpPaum sm 、管內(nèi)制冷劑側(cè)流動(dòng)阻力：沿程阻力局部阻力，制冷劑的沿程阻力：式中：制冷劑飽和蒸汽流動(dòng)時(shí)的沿程阻力，；制冷劑飽和蒸汽流動(dòng)時(shí)的流速，；制冷劑飽和蒸汽的密度，；N氣液兩相流動(dòng)時(shí)兩相流動(dòng)時(shí)的阻力換算系數(shù)，與制冷劑-制冷劑的種類(lèi)及質(zhì)量流程數(shù)；流速有關(guān),2,4,m reeim r

38、qu dduZ dq-0.25im。摩擦阻力系數(shù)：f=0.3164ReRe =（ 可用管內(nèi)徑d 代替）， 式中：制冷劑的質(zhì)量流量，kg/s；Z每個(gè)流程的平均管束。3、設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例0000011000000440100 Wt14,94405,5kkCtCKCtCCtCtCtC 00設(shè)計(jì)一臺(tái)與某型制冷壓縮機(jī)配套用的干式殼管式蒸發(fā)器，制冷劑為R22。根據(jù)壓縮機(jī)的性能曲線查得t和的制冷量為。已知：冷水進(jìn)口溫度冷水出口溫度，最低蒸發(fā)溫度t，冷凝溫度，過(guò)熱度過(guò)冷度。制冷劑的壓焓圖（制冷劑的壓焓圖（lg p-h圖）圖）lgphctsxvX=0X=1用于致冷循環(huán)的熱力計(jì)算用于致冷循環(huán)的熱力計(jì)算未飽和液體區(qū)

39、未飽和液體區(qū)（過(guò)冷液體）（過(guò)冷液體）濕蒸汽區(qū)域濕蒸汽區(qū)域過(guò)熱蒸氣區(qū)過(guò)熱蒸氣區(qū)（過(guò)熱蒸氣）（過(guò)熱蒸氣）冷卻水冷卻水壓縮機(jī)壓縮機(jī)蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器4215膨脹閥膨脹閥工作原理圖工作原理圖壓縮致冷循環(huán)壓縮致冷循環(huán)4215Ts12345lgph12345q2q1w0蒸氣壓縮致冷在蒸氣壓縮致冷在lg p-h圖圖上的表示上的表示1-2壓縮機(jī)中的壓縮過(guò)程壓縮機(jī)中的壓縮過(guò)程2-4冷凝器中的放熱過(guò)程冷凝器中的放熱過(guò)程4-5節(jié)流過(guò)程節(jié)流過(guò)程5-1蒸發(fā)器中的吸熱過(guò)程蒸發(fā)器中的吸熱過(guò)程蒸發(fā)器中吸熱量蒸發(fā)器中吸熱量 21514qhhhh冷凝器中放熱量冷凝器中放熱量 124qhh制冷系數(shù)制冷系數(shù) 消耗的循環(huán)凈功消耗

40、的循環(huán)凈功120hhw1251021hhhhwqlgph12345q2q1w00000011000000440100 Wt14,94405,5kkCtCKCtCCtCtCtC 00設(shè)計(jì)一臺(tái)與某型制冷壓縮機(jī)配套用的干式殼管式蒸發(fā)器，制冷劑為R22。根據(jù)壓縮機(jī)的性能曲線查得t和的制冷量為。已知：冷水進(jìn)口溫度冷水出口溫度，最低蒸發(fā)溫度t，冷凝溫度，過(guò)熱度過(guò)冷度。000004245.730.651320.6532524pllplphCcthhhhchthch 循環(huán)的單位質(zhì)量制冷劑的制冷量：式中：時(shí)制冷劑的飽和蒸汽的質(zhì)量焓；飽和蒸汽過(guò)熱吸收的熱量； -過(guò)冷液的質(zhì)量焓。由R22的壓-焓圖及相關(guān)熱力性質(zhì)表查

41、得=406.796kJ/kg，kJ/kg，kJ/(kg K)。406.）求制冷劑的質(zhì)量流量和冷水的體積7流量96+033011115.73164.331000.6085/164.331004.777 10/()10004.187(149)pkg shmscttm,rV1制冷劑的質(zhì)量流量冷水的體積流kJ/kg：qq量：B3084277691960191308532,64mm,64mm,37,mmmNZZlmmmmmmmmib1212b1傳熱管選取 12 1mm的銅管，管束按正三角形排列，管間距取16mm，殼體內(nèi)徑D，流程數(shù)，總管數(shù)，則每一流程平均管數(shù)，管長(zhǎng)，折流板數(shù)N，折流板間距s，s，管板厚折流板厚折流板上缺口高H折流板下缺口高H上缺口2）蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的初步規(guī)內(nèi)含管數(shù)n下劃缺口內(nèi)含管數(shù)21201033,1919.72md(2)18.7(2)4dmmbbmBBZNAANZlNlb2c1e1en殼體中心線附近含管數(shù)n。蒸發(fā)器外側(cè)總面積 ：有效傳熱面積A ：Acb2320cc180.08951:()7.16 1043)A.bcbcicu usmNADn dsmu1V1V1cbV1c1V1c計(jì)算管外水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（）q：計(jì)算水橫向沖刷管束的換熱