蒸发器设计过程

蒸发器设计过程

一、负荷的确定

已知压缩机的功率，由假定的蒸发温度和冷凝温度查压缩机的样本来确

定本次设计的负荷大小。例如，选取12HP的涡旋压缩机，蒸发温度为2℃，冷凝温度为31℃时，负荷为35.4KW，制冷剂的质量流量为720kg/h。水侧进出水温度是12/7℃，水侧质量流量m温差tt1t21277.21

ln10t2t0

ln72

Q035.4

1.691kg/s，对数平均

Ct2t14.1875

二、壳体结构尺寸的确定

假定换热器的换热系数为k=1100w/m2k,则再此换热系数下换热器的面积

F

Q035.4

4.46m2，考虑过热、折流板和管板30%的安全余量，则换kt11007.21

热面积F4.461.35.8m2，

假定制冷剂的质量流速是100kg/m2s，则管程的流通截面积

Mt720/36004At4210332

At210m，则所需管数n40.6，则22

v100di3.140.00792

选定管子数为41根，每根管子的长度L

F5.8

4.73m，选定dn3.140.0095241

/22.3m，7则实际的制冷剂质量流速是管侧为两程，则lL

vm

qmdi2



0.2

413.140.0079224

99.06kg/m2s。和假设值基本相等。

定折流板间距的时候先考虑壳程接管据管板的间距L（换热器设计手册p144页），此间距定住以后，据管口最近的一个折流板的间距取4mm，由此定住第一个折流板距管板的距离。

取折流板的间距s1110mm，s250mm 折流板的平均间距 s横向流通截面积

2s1(Nb1)s2

Nb1

Ac(Dincdo)s

横向流速

uc

qvsAc

折流板上、下缺口面积按公式（9-77）计算这两个面积。计算时Kb值取自下表中。

122

AKDndo b1b1ib1

Ab2Kb2Dnb2do2

Kb的数值

上、下缺口面积的平均值 Ab(Ab1Ab2)

2qvs

u纵向流速 b

uc与ub的几何平均值

u

三管外换热系数的计算

冷媒水平均温度ts(t1t1)=(712)9.5C。据此温度查得水的物性数

据为：

Prf=9.73，运动粘性系数1.282106m/s，导热率0.575W/(mC),则 Ref

udo





0.6Rfe

管外换热系数 00.2do

P0r . 3 3

四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qi＞4000Wm2（此假定将在后面检验），则管

内换热系数

0.2

qi0.6m

i57.8c0.2

式中di为管子内径，c值查下表可得。

每根管内R22的质量流量

qmt

qm

vm

质量流速

qmd

0.2

qi0.6m

将以上参数代入公式i57.8cdi0.2可得管内换热系数

五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

4qmt ① 制冷剂饱和蒸气的流速 u

Zmdi2



②蒸发器出口处的蒸发温度to2=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



Re

udi



0.3164

③沿程阻力系数 5

(Re0).2

l126

p(Nu)10④饱和蒸气的沿程阻力

di2

1

⑤两相流动时制冷剂的沿程阻力 p1RP1 ⑥总阻力 p5p1 （2）对数平均温差

在to2=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



p冷剂的温度为 to1to25.5

0.1

(t1t01)t(1ttm 对数平均温差 (t1t0)1

ln

(t1t0)2六传热系数K0及按内表面计算的热流密度qi

（1）传热系数K0

水侧的污垢系数取为8×10-5 m2℃/W,制冷剂侧忽略不计。则

K0

1dodo1

()()(o)ididmo

)

（2）按内表面计算的热流密度 qi

(K0tm) di

迭代求得 qi （qi需大于4000Wm2）（3）传热系数K0的数值

)do

K0

tm

qi(

1. 所需之传热面积

FO

KOtm

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。

以上为光管的计算过程，主要参考吴业正的《制冷原理与设备》，《换热器设计手册》，GB151-1999管壳式换热器的规范。

注意：

蒸发器的设计过程中应考虑回油问题，即出口饱和蒸汽的流速应在4m/s以上；保险期间取4.2m/s以上，

蒸发器设计过程

一、负荷的确定

已知压缩机的功率，由假定的蒸发温度和冷凝温度查压缩机的样本来确

ln10t2t0

ln72

Q035.4

1.691kg/s，对数平均

Ct2t14.1875

二、壳体结构尺寸的确定

假定换热器的换热系数为k=1100w/m2k,则再此换热系数下换热器的面积

F

Q035.4

4.46m2，考虑过热、折流板和管板30%的安全余量，则换kt11007.21

热面积F4.461.35.8m2，

假定制冷剂的质量流速是100kg/m2s，则管程的流通截面积

Mt720/36004At4210332

At210m，则所需管数n40.6，则22

v100di3.140.00792

选定管子数为41根，每根管子的长度L

F5.8

4.73m，选定dn3.140.0095241

/22.3m，7则实际的制冷剂质量流速是管侧为两程，则lL

vm

qmdi2



0.2

413.140.0079224

99.06kg/m2s。和假设值基本相等。

取折流板的间距s1110mm，s250mm 折流板的平均间距 s横向流通截面积

2s1(Nb1)s2

Nb1

Ac(Dincdo)s

横向流速

uc

qvsAc

折流板上、下缺口面积按公式（9-77）计算这两个面积。计算时Kb值取自下表中。

122

AKDndo b1b1ib1

Ab2Kb2Dnb2do2

Kb的数值

上、下缺口面积的平均值 Ab(Ab1Ab2)

2qvs

u纵向流速 b

uc与ub的几何平均值

u

三管外换热系数的计算

冷媒水平均温度ts(t1t1)=(712)9.5C。据此温度查得水的物性数

据为：

Prf=9.73，运动粘性系数1.282106m/s，导热率0.575W/(mC),则 Ref

udo





0.6Rfe

管外换热系数 00.2do

P0r . 3 3

四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qi＞4000Wm2（此假定将在后面检验），则管

内换热系数

0.2

qi0.6m

i57.8c0.2

式中di为管子内径，c值查下表可得。

每根管内R22的质量流量

qmt

qm

vm

质量流速

qmd

0.2

qi0.6m

将以上参数代入公式i57.8cdi0.2可得管内换热系数

五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

4qmt ① 制冷剂饱和蒸气的流速 u

Zmdi2



②蒸发器出口处的蒸发温度to2=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



Re

udi



0.3164

③沿程阻力系数 5

(Re0).2

l126

p(Nu)10④饱和蒸气的沿程阻力

di2

1

⑤两相流动时制冷剂的沿程阻力 p1RP1 ⑥总阻力 p5p1 （2）对数平均温差

在to2=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



p冷剂的温度为 to1to25.5

0.1

(t1t01)t(1ttm 对数平均温差 (t1t0)1

ln

(t1t0)2六传热系数K0及按内表面计算的热流密度qi

（1）传热系数K0

水侧的污垢系数取为8×10-5 m2℃/W,制冷剂侧忽略不计。则

K0

1dodo1

()()(o)ididmo

)

（2）按内表面计算的热流密度 qi

(K0tm) di

迭代求得 qi （qi需大于4000Wm2）（3）传热系数K0的数值

)do

K0

tm

qi(

1. 所需之传热面积

FO

KOtm

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。

以上为光管的计算过程，主要参考吴业正的《制冷原理与设备》，《换热器设计手册》，GB151-1999管壳式换热器的规范。

注意：

蒸发器的设计过程中应考虑回油问题，即出口饱和蒸汽的流速应在4m/s以上；保险期间取4.2m/s以上，

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