干式壳管式蒸发器的设计过程.doc

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1、干式壳管式蒸发器的设计过程初步规划过程：已知制冷量，和制冷剂的质量流量（如制冷剂质量流量未知可通过=/（）求出）。（1）求出冷冻水的体积流量=/（为冷冻水出水温度，为冷冻水进水温度）（2）估计换热器的传热系数（采用一般的铜光管时，换热器的传热系数为523~580w/（m2℃），如果采用小直径铜管密排时，传热系数可提高为1000~1160w/（m2℃），采用强化管传热系数会有更大的提高，能提高多少，根据铜光管时的水速和制冷剂的质量流速而定，即为水侧的换热系数和制冷剂侧换热系数而定）（3）估算换热面积=/（初步规划的换热面积要考虑过热度对传热系数的影响，因此规划的换热面积要比校核计算的换热面积提高

2、15%~30%左右，根据过热度的大小，选择合适的范围，另外，管板及折流板占据了换热面积不参与换热，因此初步规划的换热面积要再提高5%左右）（4）单管程热交换器的管程流通截面积/（为了保证润滑油带回压缩机，制冷剂在换热管的出口流速大于4m/s，此时制冷剂的质量流速一般为=100kg/(m.s)左右，质量流速越大，制冷剂侧和整体的换热系数越高）（5）单程的管数n=4/（di2）（di为所选换热管的内径）（6）根据所估的换热面积，每根管子的长度L=/nd0（d0为管子的计算直径）（7）确定合适的管程数N及换热管长度l，N=L/l（换热管长度与壳体直径之比通常为6~10），GB151-1999推荐的换

3、热管长度采用：1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.5、6.0、7.5、9.0、12.0m等）。（1）总的管子数Zm=nN已知参数对应的字母表示壳体内径Di，流程数N，每一流程的平均管子数Zm，总管数Zt,管板厚度δB，折流板厚度δb，折流板数Nb，折流板间距s1，s2,上缺口高度H1，上缺口内管子数nb1，下缺口高H2,下缺口内管数nb2。管子直径为do，按三角形排列，有一定的管间距，壳体直径附近的管子数nc，管长l。制冷剂从下端进入管子，在管中蒸发，从上端出蒸发器。从上往下，各流程管数要确定。1.有效传热面积=2.管外换热系数的计算（1）折流板的平均间距s=(2)横向流通截面积=(3

4、)横向流速=(4)折流板上、下缺口面积按公式（9-77）计算这两个面积。计算时值取自下表中。的数值H/Di0.150.200.250.300.350.400.45Kb0.07390.1120.1540.1980.2450.2930.343（5）上、下缺口面积的平均值=(6)纵向流速=(7)与的几何平均值u=(8)管外换热系数冷媒水平均温度==。据此温度查得水的物性数据为：=9.73，运动粘性系数，导热率,则管外换热系数=0.221.管内换热系数的计算假定蒸发器按内表面计算的热流密度＞4000（此假定将在后面检验），则管内换热系数=式中为管子内径，c值查下表可得。系数与蒸发温度的关系C×102R

5、11R12R22R113R142-30-10+100.570.821.041.461.802.121.642.022.54//0.691.001.261.55每根管内R22的质量流量质量流速=将以上参数代入公式=可得管内换热系数1.制冷剂流动阻力及传热温差的计算（1）制冷剂的流动阻力计算①制冷剂饱和蒸气的流速②蒸发器出口处的蒸发温度=2℃，据此从物性表中查得制冷剂的的以下参数：密度、普朗特数、运动粘滞系数，将以上数据代入下式中，得③沿程阻力系数=④饱和蒸气的沿程阻力⑤两相流动时制冷剂的沿程阻力=两相流动时，R22阻力的换热系数与质量流速的关系（kg/(m.s)40608010015020030

6、04000.530.5870.6320.670.750.820.981.20⑥总阻力=5（2）对数平均温差在=2℃附近，压力每变化0.1MPa,饱和温度约变化5.5℃，因此蒸发器进口处制冷剂的温度为对数平均温差2.传热系数及按内表面计算的热流密度（1）传热系数管内侧污垢系数取为=0，管外侧的污垢系数均取为=8×10-5℃/W,则=（1）按内表面计算的热流密度迭代求得（需大于4000）（2）传热系数的数值=1.所需之传热面积此值需比初步规划的有效传热面积小，以保证初步规划中所定的尺寸有足够的余量。