[试用]：换热器计算（一）

jimi2001

工况：冷冻水进水t1’=12℃,出水t1”=7℃,蒸发温度t02=2℃
本机组由两台压缩机组成，每台压缩机冷量为1050KW
制冷剂质量流量为6.35kg/s
   传热温差△tm=( t1’-t1”)/[ln( t1’-t02)/ (t1” –t02)]
               =(12-7) /[ln( 12-2)/ (7 –2)]
               =7.21
   冷冻水流量qvs
            qvs=Q0/[ρc( t1’-t1”)]
=1050/[1000X4.187X(12-7)]
=4.86X10-2 m3/s

一、        改进前蒸发器计算

蒸发器用 φ16X1.0 普通高效蒸发管
初定蒸发器筒体为φ700，内布φ16X1.0 蒸发管820根，蒸发管长度为3520mm.
   流程数N=4，每一流程的平均管子数为205根，R134a从下端进入管子，在管中蒸发，从上端出蒸发器。
1.管内传热面积F0
F0=πDiZtl=3.14X0.014X820X3.52=129m2
2..管外换热系数的计算
管外水流速推荐为0.3-0.6m/s，取0.5m/s
冷冻水平均温度ts=( t1’+t1”)/2=( 7+12)/2=9.5℃据此温度查得水的物性数据为Prf=9.73,运动粘性系数ν=1.282X10-6m/s，导热率λ=0.575 w/(m2.℃)
则Ref=ud0/ν=0.5X0.014/1.282X10-6=5460
     α0=0.22λRef0.6Prf0.33/d0
           =0.22X0.575X(5460)0.6X(9.73)0.33/0.016
       = 3587.5w/(m2.℃)
3. 管内换热系数的计算
     αi =57.8cqi0.6vm0.2/di0.2
di=0.014m,c=0.02332
每根管内R134a质量流量qm为
qm= qmt/Zm=6.35/205=3.1X10-2kg/s
质量流速Vm为
   Vm= 4qm/πdi2=4X3.1X10-2/ πx0.0142=204 kg/m2.s
αi =57.8X0.02332X qi0.62040.2/0.0140.2=8.635 qi0.6 (W/m2.C)
KO=1/((1/αi+ vi) do/ di+δdo/ dmλ+(1/αo+ vo)
  =1/（0.1389 qi0.6+3.256X10-4）(W/m2.C)
qi=d0(k0△tm)/di=16X(1/(0.1389qi-0.6+3.256X10-4)X7.21/14
       =10432w/m2
4.传热系数KO=qidi/ d0△tm=10432X14/(16X7.21)=1266 w/(m2.℃)
5.所需的传热面积F0=Q0/(K0△tm)
                          =1050X103/(1266X7.21)
                =115m2
此值比初定蒸发器内传热面积F0’=129m2少11%,因此初定蒸发器是合适的。

二．        改后蒸发器设计计算

初定蒸发器筒体为φ550，内布φ12.7X0.45×0.25 优质高效管888根，蒸发管长度为3270mm.
流程数N=4每一流程的平均管子数为222根，R134a从下端进入管子，在管中蒸发，从上端出蒸发器
1.蒸发器传热面积F0’
     F0’=πDiZtl=3.14X0.0113X888X3.27=103m2
2.管外换热系数的计算
      Ref=ud0/r=0.5X0.0113/1.282X10-6=4407.2
     α0=0.22λRef0.6Prf0.33/d0
           =0.22X0.575X(4407.2)0.6X(9.73)0.33/0.0127
       = 3279w/(m2.℃)
因管子外部有螺旋,可提高α0 5%左右
      α0=1.05X3279=3443 w/(m2.℃)
3. 管内换热系数的计算
     αi =57.8cqi0.6vm0.2/di0.2
di=0.0113m,c=0.02332
每根管内R134a质量流量qm为
qm= qmt/Zm=6.35/222=2.86X10-2kg/s
质量流速Vm为
   Vm= 4qm/πdi2=4X2.86X10-2/ πx0.01132=285 kg/m2.s
αi =57.8X0.02332X qi0.62850.2/0.01130.2=9.83 qi0.6 (W/m2.C)
KO=1/((1/αi+ vi) do/ di+δdo/ dmλ+(1/αo+ vo))
  =1/（0.125 q-i0.6+3.12X10-4）(W/m2.C)
qi=d0(k0△tm)/di=12.7X(1/(0.125qi-0.6+3.12X10-4)/11.3X7.21
       =12552w/m2
4.传热系数KO=qidi/ d0△tm=12552X11.3/(12.7X7.21)=1549 w/(m2.℃)
5.所需的传热面积F0=Q0/(K0△tm)
                          =1050X103/1549/7.21
                =94 m2
此值比初定蒸发器内传热面积F0’=103m2少9%,因此初定蒸发器是合适的。