河南机电高等专科学校毕业设计说明书
第3章 蒸发式冷凝器的设计计算
3.1参数的确定
本设计的制冷量100kw，并且是氨制冷系统，设蒸发温度为-10℃，由全国部分城市室外气象参数查得上海的夏季空气调节室外计算湿球温度为28.2℃，干球温度为31℃，在蒸发式冷凝器中蒸发管润湿表面的水分蒸发而引起的换热约占全部换热量的80％左右，因此水分蒸发的快慢直接与冷凝温度有关。在一定的风速下，水分蒸发速度取决于室外空气的相对湿度，因此，以湿球温度为基准，考虑适当的温差而确定t1，其计算式为：
t1=ts＋(5～10)℃
式中ts——与室外计算温度相对应的夏季湿球温度，单位℃。
有上公式得此冷凝温度设为36℃,根据制冷量，蒸发温度，冷凝温度试对压缩机进行选型计算。
表3-1上海市室外气象参数表
室外计算干球温度（℃） 夏季空气夏季 年平均气地名 温（℃） 调节 节日平均 上海 15.7 31 30.4 6.9 28.2 温度（℃） 通风 空气空气调计算湿球调节室外室外计算相对湿度（%） 最热月14时平均 67 3.2换热量计算
1.设定工况下的qr和?值 根据蒸发温度t
z=-10℃,冷凝温度t1=36℃,查下表和图得
qr=2576.9kJ/m3,?=0.73。
12
河南机电高等专科学校毕业设计说明书
表3-2 R717 单级压缩机单位容积制冷量qr （单位：KJ/m3)
蒸发温度/℃ 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 20 25 冷凝温度或再冷却温度/℃ 30 4386.0 3803.7 3190.3 2644.5 2084.0 1689.1 1363.8 34 4312.4 3739.6 3136.2 2599.5 2048.3 1660.0 1340.2 35 36 38 4238.4 3675.1 3081.9 2554.2 2012.4 1630.8 1316.4 39 4219.8 3658.8 3068.2 2542.8 2003.3 1623.4 1310.4 4568.2 4475.5 3962.4 3883.3 3324.0 3257.4 2756.0 2700.5 2172.3 2128.3 1761.2 1725.3 1422.4 1393.2 4294.0 4275.5 3723.5 3707.4 3122.7 3109.1 2588.2 2576.9 2030.4 2030.4 1645.4 1645.4 1328.3 1328.3
图3-1 R717压缩机输气系数
?值
1.将已知数据带入式 V?3.6?j33?=?m/h=191.37m/h 3.6?100000/0.73?2576.9?????qr2.确定压缩机的型号和台数。由氨活塞式制冷压缩机基本参数表3-3查得，
13
河南机电高等专科学校毕业设计说明书 表3-3 氨活塞式制冷压缩机基本参数表
缸径 /㎜ 活塞行程/㎜ 缸数 /个 转速 /(r/min) 70 55 2 3 4 6 8 100 70 2 4 6 8 125 100 2 4 6 8 170 140 2 4 6 8 720 960 960 活塞行程容积/(m/h) 15.28 22.891 30.561 45.282 61.122 27.075 54.056 81.224 108.298 61.005 122.01 183.569 244.02 127.81 255.64 383.46 511.28 4.522 6.75 8.88 13.40 17.80 8.12 16.00 23.80 31.60 18.30 36.10 53.90 71.20 36.40 71.90 107.10 142.0 V W S W S V V W S V V W S V V W S 3制冷量/kw 轴功率 /kw 气缸布置形式 36.3 54.9 1440 73.2 109.8 146.4 63.4 126.8 190.2 253.6 141.5 283.0 424.5 566.0 275.0 550.0 820.0 1100.0 一台8AS-10型压缩机的理论输气量为253.6m3/h,结合选机原则选一台8AS-10型制冷压缩机可满足需要，即
m3/h=253.6m3/h V?1?253.6还有表3-3得：
单台8AS-10压缩机的制冷量为108.298kw,单台功率为31.6kw, 冷凝负荷也成换热量或者冷凝负荷。制冷剂在冷凝器中放出的热量包括两部分，通过蒸发器向被冷却物体的热量以及由机械功转化的热量。
14
河南机电高等专科学校毕业设计说明书
计算公式：
Qk=1×(QO +N×?m)?? 式中：
Qk——换热量，kW;
1 —— 压缩机台数；
Q0——单台8AS-10型压缩机制冷量，kW; N——单台8AS-10型压缩机轴功率，kW;
?m—— 8AS-10型压缩机的机械效率，这里按0.8算；
e——修正系数。
根据图4-2，?取值约为1.6（tk为冷凝温度，ts为湿球温度）。
图3-2 蒸发式冷凝器排热量修正系数
按式计算得：Qk=1×(108.298+36×0.8)×1.6=219.35kw
3.3理论传热面积的确定
理论传热面积是根据换热量和单位面积热流量确定出的一个传热面积的理论值，在数值上和实际传热面积存在差异。 计算公式： S=Qk/qf 式中：
15
河南机电高等专科学校毕业设计说明书
S——理论传热面积，m3 Qk——换热量，kw
qf——单位面积热流量，kw/㎡
qf 对的选取有不同的标准，主要依据技术和制造水平而定。机电工业部1992年颁布的标准是qf≥1.744kw/㎡，中国有关文献设计普遍取1.74～42.33kw/㎡。以往中国?冷藏库设计手册?推荐qf=1.6～2.0kw/㎡，机械行业标准规定qf=1.8～2.5kw/㎡，单现今世界各生产厂的企业标准一般高于以上取值；上海益美高公司产品的qf=3.26～3.64kw/㎡；下面对qf进行计算。
本设计采用?25㎜无缝钢管，盘管材料采用20号优质碳钢，盘管的管型有圆管、椭圆及一些特殊管型，本设计采用圆管。盘管管束呈正三角形错列布置。管长3m，考虑弯头及壳体间隙，迎风面长为B为3.3m，管间距Pt=50㎜，确定空气各参数。
蒸发式冷凝器进口空气状态：
根据进口空气的干球温度和相对湿度，由焓湿图可查的进口焓值
h1=67.3kJ/kg。
水膜处空气状态（为饱和状态），假设水膜温度tw=34℃，则水膜处饱和空气焓hw=122.6kJ/kg。
出口空气状态：
由?k=ma（h2?h1），计算得出口空气焓值h2=108kJ/kg；根据焓湿图的蒸发式冷凝器空气变化过程,则可确定出空气干球温度t2=31℃。
hm?hw?管外空气的平均焓值，由公式
h2?h1h?hlnw1求得空气平均焓值为hw?h292kJ/kg,根据图空气变化过程由焓湿图查得空气平均温度tm?32℃。
计算对流换热系数：
水膜与流动空气间的对流换热系数?wa，取空气迎风风速
uf=4.0m/s，则最窄面处空气流速：
ufmax?
suf?4.0m/s s?d016