板式蒸发器计算ls

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1、5. 蒸发器设计计算本系统所选用的载冷剂为乙二醇，在第三章中蒸发器选型时选用整体式钎焊板式换热器 为蒸发器。根据本系统的制冷量4kw,初步选定使用宁波高力科技有限公司生产的kl05 型板式换热器，其具体参数如下表 4-1 和 4-2：表 4-1 蒸发器型号/测用压力工作温度/测试压力传热面积L重量容积型式(m2)(mm)(kg)(L)K105*180.959547.821.812K105*261.386739.742.665K105*301.5998210.703.091屮卄K105* 铜/镍K105*焊K105*34铜焊:30bar/43bar1.8129211.663.51840镍焊：10

2、bar/15bar 160C 200C2.02510613.104.157482.55812615.025.010K105*502.66513015.505.223K105*603.19815417.906.289K105*80表 4-2 接头规格表4.26420222.70&421PT/NPT/GB 外牙PT/NPT/GB 内牙螺纹接头1/2. 3/4. 1、 1-1/41/2.3/4、11-1/2焊制接头9.73、12.9、16.15、19.25、22.36、25.6、28.8、32.5其中，板片总数为48片，L = 106mm , W = 124mm，总传热面积为2.025m2, 共有

3、40 个流道，其中 19 个制冷剂流道，20 个乙二醇流道。本系统为提高传热 效果，在此采用逆流布置。计算如下：已知：Q 二 4kwK； c 二 1.0764J/(kg.K), t =-23 C，过热度为 4 C，蒸 0 p 0发器出口为-19C的过热蒸汽，制冷剂干度为 x = 0.380 ,制冷剂质流量：q = 0.0248kg/s，乙二醇进口温度-15C，乙二醇出口温度-20 C,进出口温差m为：At = 5 C(一)乙二醇流量乙二醇质量流量：qm,w计算平均温差Q0c Atp40001.0764 x 5 x 103二 0.7432kg s由于制冷剂在蒸发器内流动时经历蒸发段和过热段两部分

4、，所以计算平均温 差应分为蒸发段和过热段两部分来考虑。 蒸发段平均温差蒸发段:饱和液态和气态的焓值分别为：h = 169.69kJ/kg , h = 384.66kJ/kg ,干度为：x = 0.380 则有:(1 - x)(h h )q 二 c Atqnm pm , wcq_ (1 - 0.380)l384.66 -169.69)x 0.02481.0764x0.7432=4.1 C所以蒸发临界段对应的乙二醇温度为：-20 + 4.1 = -15.9 C则蒸发段平均温度为：t=ave-15.9 - 202= -17.95平均温差为：At = -17.95- (-23) = 5.05 CeAt

5、mAt- Atmaxmin7.1-4ln maxAtln7.1= 5.5 过热段平均温差过热段：At= -15 - (-19) = 4 CminAt= -15.9- (-23) = 7.1 Cmax对数平均温差：乙二醇的体积流量：v.wqm.wp=6.9 x 10-4 m3 / s1076.44四） 传热系数的计算该型号板片的厚度为0.4mm。板间距为5 = 2.36mm ,当量直径d = 25 = 2 x 2.36 = 4.72 mm e则有，单通道横截面积：A = W5S= 0.124 x 0.00236 = 2.926 x 10-4 m2乙二醇流速：6.9 x10-4= 0.118m /

6、 s20A20x 0.0002926c = 3.356kJ(kg - K),pw九=0.4302W(m - K),wPr = 48.03，w=1076.44kg,； m3 , v = 5.72x10-6 m2, sw算得雷诺系数与努希尔系数为：pw由此，W d0.118 x 0.00472R = = 97.295ew vw5.72 x10-6N = 0.2121R 0.78 Pr 0.33 = 0.2121 x 97.2950.78 x 48.030.33 = 27.05 uwewhd=e九得h = u ，即有:deh = 2705 X .4302 = 2465.3 w / (m 2.K )w

7、 0.00472如前所说，制冷剂侧分两段，即蒸发段和过热段，因此，此处传热系数也分两段进行计算。根据乙二醇的平均温度查表得： 蒸发段传热系数当t0 = -23 c时查得R410a的物性参数为:= 1255kg /m3pvr 二 2 4 6. Sk J kg=0.11159w / (m.K )九=0. 011Wm/ K .v=219.2 x 10-6 Pa.s=1 0. 48 X 8 -6P 0 sc = 1.2862J / (kg.K )plcpv=0.7925kJ / (kg.K )P卩CP = lPLrl 尢L0.11159219.2 x10-6 x1.2862x103=2.53PrvRc

8、v Pv九v=104818 x 10-6 x O.7925 x 103 = 0.730.01138沸腾表面传热系数：h = h x 88B a5r ,er ,l0B0=G（式中角标r代表制冷剂,e 代表蒸发, l 代表液相）热流密度：q =也=-4000 = 1975.3W / m 2 A 2.025质量流率：qm19 As0.0248= 4.4609kg / (m 2.s)19 x 0.00029261975.3所以Gr = 4.4609 x 246930 = 1.79 x 心液相表面传热系数：hr,l九(=0.2092 R 0.78P 0.33d e r 、 eaveRwall 0.14丿

9、（可认为h1）RwallGd&Rl4.4609 x 0.00472=96.06219.2 x10-6由此得：hr,l=0.2092 x 0.11159 x 96.O6o.78 x 2.53o.33 x 1o.14 = 280.43w / (m.K ) 0.00472h =280.43x88x(1.79x10-3)0.5 = 1044.08W /(m2.K) r,e蒸发段传热系数：Ker厂+ R+亍+R+h w 尢 r ,e hwr,e由于板式换热器高度湍流，且乙二醇在不易结垢，垢层较薄，由经验可知，板式换热热阻不到管壳式的 1/2,在设计核实其数值应不大于管壳式热阻的 1/5,即有：R = 0

10、.00012m2.K / W wR = 0.00006m2.K/W r.eR = 0.00008m2.K /Wr.s所以，代入数据算得传热系数为K=e恙3 + o.。0012 + 0+o.。0006 + 侖=647.67w / (m 2.K ) 过热段传热系数因为过热段是单相气体流动，过热段参数如下九=0.01138w / (m.K ) vP = 13.78kg / m3vr = 10.4818 x 10-6 Pa.sv据此算得R与N:eur , sP = 0. 7 3 rvR =erGd = 44609x o.。0472 = 2726.1410.4818x10-6N= 0.2121R 0.7

11、8P 0.33 = 0.2121x 2726.140.78 x 0.730.33 = 33.18ur ,se r于是有：九Nh v ur s r,s.n38* 338 二 79.998W/(m2.K)0.00472过热段传热系数：= + Rhw1+仝+ R九r,1+hr,s(5-15)代入数据算得：1 + 0.00012 + 0 + 0.00008 +246579.998二 76.82W/(m2.K)（五） 换热面积校核蒸发段：33100 =(1-x )(h- h )q =(1-0.380)(384.66 - 169.69)x 0.0248 = 3.31kw e0A =e = 0.988m2eK At662.452 x 5.056ee过热段：0 =0 -0 二 4 3.31 二 0.69kws 0 e0690A = = 1.86m 2s K At76.82x4.84sm总换热面积：(5-17)A = 1.1 x(A + A )es=1.1x(0.988 +1.86)= 2.94m2式中所乘1.1 为换热面积的修正系数） 由此计算可知，所需总换热面积大于换热器标准面积2.025m2，所以校核合格，此换热器选型正确，可以使用。