蒸发器的设计计算

已知条件：工质为R22，制冷量，蒸发温度，进口空气的干球温度为，湿球温度为，相对湿度为％；出口空气的干球温度为，湿球温度为，相对湿度为％；当地大气压力。

（1）蒸发器结构参数选择

选用紫铜管，翅片厚度的铝套片，肋片间距，管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向管间距，沿气流方向的管排数，迎面风速取。

（2）计算几何参数

翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为

沿气流方向的管间距为

沿气流方向套片的长度为

设计结果为          

每米管长翅片表面积：

每米管长翅片间管子表面积：

每米管长总外表面积：

每米管长管内面积：

每米管长的外表面积：

肋化系数：

每米管长平均直径的表面积：

（3）计算空气侧的干表面传热系数

空气的物性

空气的平均温度为

空气在下的物性参数

最窄截面处空气流速

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

（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。在空气的焓湿图上连接空气的进出口状态点1和点2，并延长与饱和气线相交于点w，该点的参数是。

在蒸发器中空气的平均比焓值

由焓湿图查得

析湿系数

（5）循环空气量的计算

进口状态下干空气的比体积

循环空气的体积流量

（6）空气侧当量表面传热系数的计算

对于正三角形排列的平直套片管束，翅片效率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

肋折合高度为

凝露工况下翅片效率为

当量表面传热系数

（7）管内R22蒸发时的表面传热系数

R22在时的物性参数为：

饱和液体密度   

饱和蒸气密度   

液体粘度       

气体粘度       

汽化热         

液体热导率     

蒸气热导率     

液体普朗特数   

蒸气普朗特数   

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，出口干度。则R22的总质量流量为

作为迭代计算的初值，取，R22在管内的质量流速。则总流通面积为

每根管子的有效流通截面积

蒸发器的分路数

结合分液器的实际产品现状，取分路数为    Z=2

每一分路中R22的质量流量为

每一分路中R22在管内的实际质量流速为

于是

（8）传热温差的初步计算

（9）传热系数的计算

管内污垢热阻可以忽略，接触热阻以及导热热阻之和取为

（10）核算假设的值

计算表明，假设的初值与核算的值较接近，故假设有效，可用。

（11）蒸发器结构尺寸的确定

蒸发器所需的表面传热面积

蒸发器所需传热管总长

迎风面积                

取蒸发器的宽度，高。实际迎风面积为。

已选定垂直于气流方向的管间距为，故垂直于气流方向的每排管子数为

深度方向为4排，共布置48根传热管，故传热管的实际总长为

传热管的实际内表面传热面积为

下面计算蒸发器的实际外表面积

48根长的管其翅片间管子表面积

管子左右两边都要伸出一定距离，分别取为，；U型管需要用弯头相接，取弯头半径为。由于管径很小，伸出部分换热可以忽略不计。

每一翅片（宽，深约为）总的外表面积

总翅片数为    再加1为141片

翅片的总外表面积

套片管的总外表面积

根据“计算单元”计算的总外表面积只有

二者有一定差距，但是在误差范围之内。

综上分析设计，可以定出翅片结构参数如下：高度为，深度为，宽度为。

（12）空气侧阻力计算

空气侧阻力计算根据小型制冷装置设计与指导式（4-10和4-12）进行。首先计算

由小型制冷装置设计与指导图（4-21）确定，

由及查得，于是

所以               

由可以查表得修正系数