2.4 卧室壳管式蒸发器设计
2.4.1 计算冷冻水侧放热系数[2]
?n?0.22??dwRepr0.60.33?0.22??dw(udwv)0.6pr0.33 (2-3)
式中： λ——水的导热系数[W/(m·k)]；
dw——传热管外径（m）； u——冷却水流速（m/s）； v——水的动力粘滞系数（m/s）； Pr——普朗特常数。
2
2.4.2 计算制冷剂侧的放热系数
?w?2
?Nudw?0.53?dw(Grpr)0.25?0.53(g??tdwpr3?2)0.25
(2-4)
式中： g——重力加速度（m/s）；
λ——氨的导热系数[W/(m·k)]； β——体积膨胀系数； dw——传热管外径（m）； v——氨的动力粘滞系数（m/s）； Pr——普朗特常数；
△t——壁面与蒸发温度的差值（℃）；
2
2.4.3 计算传热系数：
K=(式中
1?????w???n)?1
(2-5)
αw、αn———分别是管外和管内的放热系数（W/mk）；
?-42
??——管壁及管壁附着物热阻，氨侧污垢热阻为4.3×10（m·K/W）,水侧污垢热阻为1.23
×10-4（m2·K/W）； ?——肋片系数，可取管外径与管内径之比（即dw/dn）。
2
2.4.4 计算蒸发器的传热面积：
A=
Q0K?t
(2-6)
式中： Q0——蒸发器的热负荷( KW)；
K ——蒸发器的传热系数 [kW/(m·K)]； Δt——制冷剂与载冷剂的对数平均温差(℃)。
5
2
其中传热温差:在蒸发器中制冷剂和载冷剂之间的温差按对数平均温差计算:
?t?t1?t2
(2-7)
lnt1?t0t2?t0式中： t1——载冷剂进蒸发器的温度(℃)；
t2——载冷剂出蒸发器的温度(℃)； t0——蒸发温度(℃)。
2.4.5计算载冷剂循环量：
M?Q0 1000c3600 p(t1?t2)?式中： cp——载冷剂的比热容[kJ/(kg·k)]；
t1 、t2——载冷剂进出蒸发器的温度 (℃)。
2.5 冷凝器计算
2.5.1 冷凝器热负荷计算
Qk =MRqk=MR（h3-h5） 式中： MR——制冷剂质量流量（kg/s）；
qk——冷凝器单位质量冷负荷（kJ/m）。
2.5.2 估算冷凝器传热面积与水量
A?Qk
K?t 式中： Qk——冷凝器的热负荷( KW)；
K ——冷凝器的传热系数，取K=700kW/(m2
·K)； Δt——传热平均温差(℃)。
传热温差：
?t?tw2?tw1
lntk?tw1tk?tw2式中： tw1——冷却水进口温度(℃)；
tw2——冷却水出口温度(℃)； tk ——冷凝温度(℃)。
冷却水循环量：
M?Qkc p(t
1?t2)式中： cp——冷却水的比热容[kJ/(kg·k)]； t1 、t2——冷却水进出进出口温度 (℃)。
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(2-8)
(2-9)
2-12)
(2-10) (2-11) （
2.5.4 水侧放热系数计算
?n?Bw0.80.22
dn （2-13)
B?1395.6?23.26tw （2-14)
tw1?tw2tw? （2-15)
2式中 tw1——冷却水进水温度（℃）； tw2——冷却水出水温度（℃）； B——系数；
w——载冷剂流速，取1.5m/s；
dn——管道内直径（m）。
2.5.5 制冷剂侧放热系数计算
??0.25w?0.725Bdn(tk?t?0.25wo) 2B?4?g??3? ?w?d0(tk?two)??n?dn(two?tw) 式中 γ——冷凝潜热，由冷凝温度而定（kJ/kg）；
ρ——密度（kg/m3
）；
g——重力加速度，g=9.8m/s2
； λ——导热系数W/(m·k)； μ——动力粘滞系数（pa·s）； B——系数；
dn——管道内直径（m）；
two——壁温（℃）。
2.5.6 传热系数计算与实际所需冷凝面积
K=[1?R1?dw1?1?d(R2?)]
wn?n式中
α，α2
wn——分别为制冷剂的凝结放热系数和水侧的放热系数（W/m·k）； R1，R2——分别为油膜热阻和水垢热阻（m2·K/W）； dw，dn——分别为传热管的外径和内径（m）。
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2-16)
2-17)
2-18)
2-19)
（ （ （ （
3 设计过程
3.1 确定制冷剂种类和系统形式
制冷剂为氨；采用单级蒸汽压缩式制冷；供冷方式为直接供冷；冷凝器的冷却方式水冷却。其循环原理图见图1。
图1 制冷系统循环原理图
3.2 制冷系统的设计工况确定
(1)蒸发温度t0比冷冻水供水温度低4--6℃，即: t0=5－5＝0℃
(2)冷凝温度tk比冷却水进出口平均温度高5--7℃，取立式壳管式冷凝器冷却水进出口温差为3℃，则
tk?32?362?6?40℃
(3)过冷温度trc比冷凝温度低3--5℃，取过冷度为5℃，则
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trc=40-5=35℃
(4)吸气温度tx比蒸发温度高5 ℃，即
tx=0+5=5℃
(5)制冷系统采用间接式，取附加系数为10%，制冷系统的制冷量为
Q0= Q0×1.1=1250×1.11=1375 KW
‘
图2 制冷循环LgP-h图
3.3 制冷系统热力计算
3.3.1 各个参数计算
(1）单位质量制冷量：qo=h1-h4=1790-660=1130 kJ/kg (2）单位容积制冷量：qv=
q1v2Q0v1?11300.31?3501130?3645kJ/m3
(3）制冷剂质量流量： MR=?0.3kg/s
3
(4）制冷剂体积流量：VR= MRv2=0.3×0.31=0.093 m/s
(5）冷凝器的热负荷：Qk=MR(h2-h3)=0.3×(1980-660)=396 kJ/kg (6）压缩机的理论功率：Pth=MR(h2-h1)=0.3×(1980-1790)=57 Kw (7）理论制冷系数：??Q0Pth?350237.8?1.47
3.3.2 选配制冷压缩机
1）计算压缩机制冷量
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