满液式蒸发器的设计方案.docx

3满液式蒸发器的设计3.1制冷剂流量的确定制冷剂压始图:图3.1由蒸发温度 t 5 C , tk 40 C , tg 5 C ,根据文献1《制冷原理及设备》附表13 (P341)和附图5 (P373)查得:h1 407.143kJ /(kg.K) , h2 430.050kJ/(kg.K) , hhh4 249.686kJ/(kg.K)h3 h4 242.963kJ/(kg.K) , 140.3556 10 3m3/kg, 2 17.9876 10m3 / kg3 0.88392 10 3m3/kg, 49.0003 10 3m3/kg单位制冷量:q0 h1 h4 407.143 242.963164.180kJ/(kg.K) (P31)(3.1)制冷剂流量:qmQ0 70- 0.4263kg / sq0 164.180(P31)(3.2)3.2载冷剂流量的确定qvsQo70cp(ts1 ts2) 1000 4.187 53.3436 10 3m3/s (P246)(3.3)3.3传热管的确定选用小10X低螺纹铜管，取水流速度u 1.2m/s,则每流程的管子数Z为4qvs4 3.3436 103di2u 3.14 (10 2)2 106——55.46a1.2(3.4)圆整后，Z=56根。

实际水流速度4qvs34 3.3436 10di2Z 3.14 (10 2)2 1061.1884m/s 1.2m/s56(3.5)3.4 管程与有效管长假定热流密度q=6600W/m2,则所需的传热面积F0(3.6)Qk 70 103〜2-10.61m2q 6600管子与管子有效长度的乘积NIccF10.61d0Z 3.14 0.01 566.03m(3.7)采用管子成正三角形排列的布置方案，管距 s=14mm,t不同流程数N,有效单管长lc,总根数NZ,壳体直径D及长径比lc/D进行组合计算，组合计算结果从D及lc/D值看,4流程是可取的NNZlc(m)D(m)lC/D c21123.020.1225.1742241.510.169.4463361.010.185.6184480.750.203.75如表3.1所小:表3.1组合计算结果表3.1不同流程数N对应的管长lc及lc/D3.5 传热系数的确定3.5.1 蒸发器中污垢的热阻由文献1《制冷原理及设备》表9-1可知:管外热阻0 9 10 5 m2 ?0 C/W管内热阻i 4.510 5m2 ?0 C/W3.5.2 平均传热温差平均传热温差:ts1m fln3ts2ts2t0t0三 6.17 C ln94(3.8)3.5.3管内换热系数管内强制对流换热系数由文献 5《传热学》（也48）公式（6-21a忒可知:(f/8)(Re 1000)Prf . dx2/32/3 1 (；) ct1 12.7. f /8(Prf 1) l di(3.9)Pr, 其中 G ( -). f (1.82 lg Re 1.64)Prw冷却水的定性温度ts：+ t s1 ts2 ts214 9——-11.5 C2(3.10)查饱和水物性表得:999.25kg/m3,1.216 10 6m2/s_ 258.15 10 W/(mk) , Prf 8.77则:Re=皿=31.2 8 101.216 10 6= 7895(3.11)假设壁温tw为8.5C,查水的物性表，得Prw 11.75,假设管长为1.8m,于是有f (1.82lg 7895 1.64) 20.0336(3.12)(0.0336/8)(7895_1000)_8.771 12.7 (8.772/3 1)、0.0336/8 __ 2,z 0.008 2/3/ 8.77、,0.01 58.15 10 21 ()()1.811.750.008(3.13)5146.5 W/(m2 K)3.5.4管外换热系数管外换热系数按下式计算:0.820.45203.2 0P0W /(m C)(3.14)其中0tw53.5.5壁温和热流密度的估算传热过程分为两部分：第一部分是传热量经过制冷剂的传热过程； 第二部分是传热量经过污垢层、管壁、管内污垢层以及冷却水的传热过程。

第一部分的热流密度:q 3.2 00.82P00.4 03.2 (583.78 103)0.4(tW 5)1.82(查R22热力性质表P0 = 583.78kPa)648.11(tW 5)1.82W/m2(3.15)第二部分的热流密度:q,m-(-痔i di0dm(3.16)其中dmdi d028 1029 mm,2398W/(m K)代入数据得:11.1731510 1 103105(4.5 10 5)9 10 55146.58398 9= 2551.5(11.17 tw) W/m2根据设计要求估算tw的值，来确定热流密度具体估算数值如表3.2所示:表3.2热流密度的估算tw8.09.08.58.68.58q4786.418079.756336.556669.906602.61q8088.265536.766812.516557.366607.35由表格中数据可知，当tw=8.580C时，与前面假设的tw 7.60C接近，q与q'的值相差约为 4.74,取q=6605 (W/m2. K),误差0.08%,合理，故 q可取为6605(W/m2. K),即为所求热流密度所以有:2q =6605 (W/m . K)3.5.6传热系数tw= 8.580CK0 -q- 6605 1071W/(m2 K) tm 6.17(3.17)3.6传热面积和管长确定根据q求传热面积F0：370 10660510.65m2(3.18)管子的有效长度:F。

d°NZ10.653.14 0.01 4 561.51m(3.19)适当调整后，取1.8m3.7 冷却水流动阻力冷却水的流动阻力系数按文献1《制冷原理及设备》P232公式(9-71)计算:其中沿程阻力系数为0.3164C 0.25Re0.316478950.250.0336(3.20)冷却水的总流动阻力 p为1 2 lp u2 N 1.5(N 1)2 di(3.21)1 2 1.8—1000 1.2 0.0336 2 1.5(42 0.0081)=0.0163Mpa考虑到外部管路损失，冷却水泵的总压头损失约为p 0.1 p 0.1+0.0163= 0.1163 MPa(3.22)取离心水泵的效率0.6，则水泵所需功率Pe为3.3436 10 3 0.1163 106 648W0.63.8 结构设计计算3.8.1 筒体根据文献4《热交换器原理与设计》表 2.3 可知，当换热管外径d0=10mm时，换热管中心距 为s=14mm,分程隔板槽两侧相邻中心距 lE=28mm根据文献4《热交换器原理与设计》P47可知， 热交换器管束最外层换热管表面至壳体内壁的最 短距离b=0.25d且不小于8mm,故本设计取8mm图3.2蒸发器管板根据［10］表6-3,选用壳体壁厚6mm,故从上 面计算得到的筒径为277.16mm又根据满液式蒸发器上程管排顶部应预留一定空间的特殊性, 体外径至少应选为：D=325mm （国家标准规格）.由于壁厚取6mm,所以内彳全为:Di=325-2 6=313mm。

此时长径比为l 1.8- 5.75D 0.325(3.23)由作图可知壳(3.24)根据文献4《热交换器原理与设计》P55,目前所采用的换热管长度与壳体直 径之比，一般在4〜25之间，通常为6〜10,故合理3.8.2 管板管板选用直接焊于外壳上并延伸到壳体周围之外兼作法兰，管板与传热管 的连接方式采用胀接法根据文献3《小型制冷装置设计指导》表 3-8,换热管外径为10mm时，管 板最小厚度不小于10mm,根据文献10《制冷机工艺》表6-6,查得与管子连接 方式有关的系数f1=1.15,与管板兼做法兰有关的系数f2=1.30,由文献文献10〈制冷机工艺》公式(6-4)得管板厚度:t= fi  f2 (17+0.0083Di)=1.15 1.30 (17+0.0083 313)=29.3实际可取t=30 mm.管孔直径dp,根据文献3《小型制冷装置》表3-5得:换热管外径d 10mm允许偏差0-0.10管板管孔径dp: 10.18mm 允许偏差+0.05-0.103.8.3 法兰如图 4.2,取法兰外径 Df =313+(24+18) 2=397mm,法兰厚度 f =30-5-3=22mm,则螺栓所在圆的直径 D a =313+24 >2=361mm,螺栓所在圆的周长 C a =361X3.14= 1133.54mm3.8.4 端盖(3.25)图3.3端盖S=10mn®接螺栓处厚如图4.2,根据文献10《制冷机工艺》选端盖厚度为 度f=20mm,球面半径 R=250mm,球面高度hi=45mm3.8.5 分程隔板根据文献10《制冷机工艺》表6-8,分程隔板厚度选8mm3.8.6 支撑板与拉杆根据文献4《热交换器原理与设计》表 2.5和表2.6,换热管外经d=10mm, 支撑板最大无支撑跨距为750mm,支撑板厚度为8mm,直接焊在拉杆上固定。

根据文献文献4《热交换器原理与设计》P51可知，换热管外径102+6 X2=327mm.(3.26)垫片压紧力：。