翅片式蒸发器的设计计算

已知条件进口空气干球温度27℃进口空气湿球温度19.5℃R22蒸发温度5℃出口空气干球温度17.5℃出口空气湿球温度14.6℃大气压力101.32Pa制冷量11600W(1)结构参数直径10mm紫铜管，正三角形叉排厚度0.7mm翅片厚0.2mm铝平直套片翅片热导率237W/(m*K)翅片间距2.2mm垂直流动方向管间距25mm管排数4迎面风速2.5m/s(2)几何参数管外径10.4mm内径8.6mm沿气流流动方向管间距21.65063509mm沿气流方向套片长度86.60254038mm每米管长翅片外表面面积0.414833829m^2/m每米管长翅片间管子表面面积0.029702331m^2/m每米管长总外表面面积0.44453616m^2/m每米光管长外表面面积0.032672564m^2/m每米管长内表面面积0.027017697m^2/m每米管长平均直径处表面面积0.02984513m^2/m(3)空气侧干表面传热系数空气平均温度22.25℃查此温度下空气物性空气密度1.1966kg/m^3比定压热容1005J/（kg*K)普朗特数0.7026运动粘度0.00001588m^2/s最窄界面处空气流速4.70890411m/s空气雷诺数3083.917049传热因子0.008516558空气侧干表面传热系数61.02300331W/(m^2*K)(4)空气在蒸发器内的状态变化过程进口空气焓值55.6kJ/kg查焓湿图出口空气焓值40.7kJ/kg进口空气湿度11.1g/kg出口空气湿度9.2g/kg露点焓值29.5kJ/kg露点温度9℃露点湿度7.13g/kg空气平均比焓47.11184481kJ/kg平均温度21.4℃平均湿度10g/kg析湿系数1.569370968(5)循环空气量循环空气量2802.684564kg/h空气比体积0.866080411m^3/kg空气体积流量2427.350198m^3/h（6）空气侧当量表面传热系数A25mmB25mmρ'2.574338543肋片折合高度0.010895963m肋片参数63.56754266m^-1凝露工况下翅片效率0.865785468当量表面传热系数83.77312878W/(m^2*K)(7)管内R22蒸发时表面传热系数饱和液体比定压热容1.198kJ/(kg*K)饱和蒸气比定压热容0.658kJ/(kg*K)饱和液体密度1267.4kg/m^3饱和蒸气密度25.53kg/m^3汽化潜热201.16kJ/kg饱和压力583.78kPa表面张力0.0112N/m液体动力粘度0.000256Pa.s蒸气动力粘度0.00000842Pa.s液体热导率0.093W/(m*K)蒸气热导率0.0109W/(m*K)液体普朗特数3.29蒸气普朗特数0.735进口干度0.16出口干度1热流密度11.8kW/m^2质量流速100kg/(m^2*s)R22总质量流量247.138028kg/h总流通截面积0.000686495m^2每根管子有效流通截面面积5.8088E-05m^2蒸发器分路数11.81817162分路数取整11每一分路R22在管内实际流量22.46709346kg/h每一分路R22在管内实际流速107.4379238kg/(m^2*s)B00.000545988C00.109629036Frl0.085263525雷诺数1515.881956hl140.3211061C11.136C2-0.9C3667.2C40.7C50.3Ffl2.2管内R22蒸发时表面传热系数2533.880021W/(m^2*K)(8)传热温差的初步计算传热温差16.80482565℃不计R22阻力(9)传热系数翅片侧污垢热阻，管壁导热热阻，翅片与管壁接触热阻0.0048m^2*K/W传热系数43.04702256W/(m^2*K)（10）核算假设的热流密度值管外热流密度723.397709W/m^2管内热流密度11902.43719W/m^2偏差0.87%偏差足够小，假设有效（11）蒸发器结构尺寸所需内表面传热面积0.983050847m^2所需外表面传热面积16.03543923m^2所需传热管总长36.07229441m迎风面积0.269705578m^2蒸发器宽980mm蒸发器高275mm实际迎风面积0.2695m^2垂直于气流方向每排管数11换热管实际总长43.12m传热管实际内表面传热面积1.165003087m^2换热面积裕度18.51%传热管长度裕度19.54%接近20%的裕度（12）R22的流动阻力及其对传热温差的影响R22流动阻力9.765407654kPaR22饱和压力583.78kPa流动损失1.67%流动损失引起蒸发温度的变化可忽略