蒸发器的设计计算

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1 蒸发器进口空气状态参数

当进口处空气干球为27℃，湿球温度19℃时，查湿空气的h-d图，得出蒸发器进口处湿空气的比焓值h1=55 kJ/kg，含湿量d=11g/ kg，相对湿度φ1=50%。

2 风量及风机的选择

蒸发器所需要风量一般按每kW冷量取0.05m3/s的风量，故蒸发器风量q v

q v= 0.05Q0= 0.05×5.25=0.2651m3/s=945 m3/ h

则q v总=2 q v=1890m3/ h（两个系统）

查亿利达风机样本，选SYZ9-7I型离心式风机，该风机的风量q v′为2000 m3/ h，全压H为216Pa，转速n=800r/min，配用电机功率P=250W，则机组的机外余压为50Pa。

3 蒸发器进、出口空气焓差及出口处空气焓值

（1）蒸发器进、出口空气焓差

△h= h1- h2= Q0/（ρq v′）=4.820/（1.2×0.56）=7.173（kJ/kg）

（2）蒸发器出口处空气焓值h2

h2= h1-△h=55-7.173=47.827（kJ/kg）

设蒸发器出口处空气的相对湿度φ2=90%，则蒸发器出口处空气的干球温度t2g=15.6℃，含湿量d=10g/kg。将h-d图上的空气进、出口状态点1、2相连，延长与饱和线相交，得t3=14℃，h3=39 kJ/kg。

4 初步确定蒸发器结构参数

采用强制对流的直接蒸发式蒸发器，连续整体式铝套片。紫铜管为d0=φ9.52mm×0.35mm，正三角形排列，管间距S1=25mm，排间距S2=21.65 mm，铝

片厚δ=0.11 mm，片距S f=1.8 mm，铝片热导率λ=204W/（m·K）。

（1）每米管长翅片表面积

αf=（S1 S2-πd02/4）×2×S f-1=（0.025×0.02165-0.09522×π/4）×2/0.0018

=(0.00054125-0.000071144864)/0.0009=0.52233904(m2/m)

(2) 每米管长翅片间基管外表面积αb

αb=π（S f-δ）/ S f=π×0.00952×(0.0018-0.0011)/0.0018=0.0281(m2/m)

(3) 每米管长总外表面积αof

αof=αf+αb=0.52233904+0.0281=0.551(m2/m)

(4) 每米管长内表面积αi

αi=πd i l=3.14×0.00882×1=0.0276948(m2/m)

(5) 肋化系数β

β=αof/αi=0.551/0.0276948=19.9

(6) 肋通系数α

α=A of/NA y=αof / S1=0.551/0.025=22.04

(7) 净面比ε(指最窄流通面积与迎风面积之比)

ε=(S1-d0)(S f-δ)/( S1 S f)=(0.025-0.00952)(0.0018-0.00011)/(0.025×0.0018)

=0.024048×0.00169/(0.025×0.0018)=0.903

(8) 结构设计传热面积、管长及外形尺寸

取沿气流方向管排数N=3，蒸发器分上下两个系统，迎面风速取ωf=2m/s，则

A、最小截面流速成ωmax=ωf/ε=2/0.903=2.22（m/s）

B、迎风面积A y= q v′/ωf=1000/（3600×2）=0.139 （m2）

C、总传热面积A of=A yαN=0.139×22.04×3=9.191 （m2）

D、所需管长L=A of/αof=9.191/0.551=16.68（m）

E、蒸发器高度H

取蒸发器高度方向为12排，则H=12 S1=12×0.025=0.3（m）

F、蒸发器长度L=A y/H=0.139/0.3=0.465 （m）

G、蒸发器宽度B=NS2=3×21.65=0.65 （m）

(9) 传热温差

θm= （t1g—t2g）/[ln（t1g—t0）/（t2g—t0）] ℃

=（27—15.6）/[ln（27—7）/（15.6—7）] ℃

=13.51℃

(10) 所需传热面积

取总的传热系数K=43.5W/(m2·K)，所需传热面积

A0= Q0/ （Kθm）=5250/（43.5×13.51）=8.935 （m2）＜A of

(11) 空气侧流动阻力

凝露工况下，气体横向流过整套叉排管簇时的阻力可按下式计算

△p=1.2×9.81A(B/d e)(ρωmax)1.7ψ

对于粗糙(冲缝)的翅片表面，A=0.0113

当量直径d e=2(s1—d0)(s f—δ)/[( s1—d0)+( s f—δ)]=2×(25-9.52)

(1.8-0.11)/[ (25-9.52)+ (1.8-0.11) ]=3.047(mm)

B为蒸发器宽度65 mm，空气密度ρ=1.2kg/m3，凝露工况下取ψ=1.2，则△p=1.2×9.81×0.0113×(65/3.047) ×(1.2×2.22) 1.7×1.2Pa=18.6 Pa＜90Pa 故选择的SYZ9-7I离心风机能满足压头要求。