24匹风冷/蒸气压缩双冷源冷水机组设计 1?di?f4221??8.12?2?????8.222??0.15??mm
22?4?A??di?2?50.8mm2 为满足热计算所需的传热面积，取n?75，则每根管子的长度：
L?F6??3.12m (4?8) ?3?din??8.12?10?75已知管程数为ct?2，则每一程的换热管长：
L3.12 L'???1.56m (4?9)
22取整，则L'?1.5m 总管数
nt?ct?n?75?2?150根 (4?10) 实际的制冷剂质量流速为：
G0.3822v?r?Kg/(m?s)?99.8Kg/(m?s)-6An50.8?75?10't
与假设值vt?100Kg/(m2?s)接近，故假设值合理。
4.5干式蒸发器结构设计
4.5.1初步结构设计
本系统设计[4]采用干式蒸发器，其结构初步设计如图4.1所示，传热管根据
设计选择?9.52内微肋铜管，管束采用较为常见的等边三角形设计排列，其具体设计尺寸如下：
管子排列方式 采用等边三角形；
换热管中心距 s?1.3d?1.3?9.52?12.4mm，设计时取13mm；
分程隔板槽处管中心距 sE?28mm；
其中换热管管壳体外直径设计：按照经验公式进行粗略估算为： 根据国标无缝钢管选择Ds?219mm，壁厚??6mm，Ds?(b?1)s?2b'?171mm，内径Di?(219?12)mm?207mm[18]；
其中b'?（1-1.5）d0?14.28，d0为管子外径为9.52mm，b是沿六边形对角线上的管数，根据管子按等边三角形排列时计算：b?1.1nt?13.5；
折流板缺口高度h：h?0.25Ds?55mm，折流板形式选用弓形折流板；
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合肥工业大学本科毕业设计
管板厚度 ?B?30mm 折流板间距 s1?0.2D3s?折流板数 Nb?24 折流板厚度 ?b?5mm 上缺口高 H1?55mm 下缺口高 H2?55mm 上缺口管数 nb1?21 管板与第一个折流板间距 s2?60mm 最后一个折流板距与换热管管端间距 s3?90mm 壳体直径附近的管数 nc?15 结构图如下：
5m0m下缺口管数 nb2?21
4.5.2 壳程换热系数计算
取蒸发器的进水温度为tw1?17C?，出水温度tw2?12C?，则冷水的定性温度为tw?tw1?tw217?12?C??14.5C?，查水的物性参数：cpw?4.1875KJ/(Kg?K)，22?w?0.5855W/(m?K)，Prw?8.45，?w?999.05Kg/m3，vw?1.171?10?6m2/s。
冷水的流量：
qmw?
Q060?Kg/s?2.87Kg/s (4?11)
cpw(tw1?tw2)4.185??17?12?第 21 页 共 60 页
24匹风冷/蒸气压缩双冷源冷水机组设计 折流板间横向流通面积：
?m2?0.0038m2 (4?12) Ac2?s2?Di?ncd0??0.06??0.207-15?0.00952 管板端横向流通面积：
Ac1?s1?Di?ncd0??0.050??0.207?15?0.0095?m22?0.003m22 (4?13) 水横向流过管簇的平均面积为：
Ac??2s1Ac1?s2Ac2?Nb?1?2s1?s2?Nb?1?2?0.05?0.0032?0.06?0.0038??24-1?2m (4?14)
2?0.05?0.06??24-1??0.0038m2由
H55??0.265，取kb?0.16。折流板缺口内管数nb1?21，则缺口内水 Di207流通面积为：
2?2nb1?d02?21???0.0095222? (4?15) Ab?kbD???0.16?0.207?m?0.00536m??44??2i水横向流过管簇的流速为：
wc?qmw2.87?m/s?0.76m/s (4?16) ?wAc999.05?0.0038水流过缺口时的流速：
wb?qmw2.87?m/s?0.54m/s (4?17) ?wAb999.05?0.00536水侧平均流速：
wm??wcwb?0.50.5??0.583?0.534?m/s?0.64m/s (4?18)
故水侧雷诺数为：
Rew?wmd00.64?0.00952??5203 (4?19) ?6vw1.171?10根据流体交错流过光管管簇的传热系数计算公式，水侧换热系数为：
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合肥工业大学本科毕业设计
.6?0?0.22Re0wPrw13?wd01?0.22?5230?8.453??4743.3W（/m2?K）0.60.5855 (4?20) W（/m2?K）0.00952考虑折流板周边密封不严，取
' (4?21) ?0?0.9?0?0.9?4743.3W（/m2?K）?4269W（/m2?K）4.5.3 管内外R410a的传热系数
计算内肋片管的流道面积：
1?di?f4221??8.12?2?????8.222??0.15??mm (4?22) 422??A??di?2?50.8mm2?mm2/m?0.0299mm2/m (4?23) f0??d0????0.00952
fi??di2?2Nn??di??4Nn?????f?222???0.00822???0.00822??22???2?60????0.00015?mm/m (4?24)
2???4?60????0.0348mm2/m
fm?fi?f00.0348?0.0299?mm2/m?0.0323mm2/m (4?25) 22 管内R134a的质量流速为：
g?4Gr4?0.3822?Kg/(m?s)?200Kg/(m?s) (4?26) ?6ZtA150?50.8?10 由蒸发温度t0?8?c，查的R410a的热物性参数如下：蒸发压力
p0?pa?=1.0254Mpa, 液体密度?L?1136.981Kg/m3,蒸气密度
?v?39.3967Kg/m3,液体运动粘度vL?1.29?10-7(m2/s),蒸气运动粘度
W/(m?K)，蒸气导热系数vv?3.209?10-7(m2/s)，液体导热系数?L?0.0985?v?0.013W/(m?K)，液体比定压热容cp?1566J/(Kg?K)，蒸气比定压热容
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24匹风冷/蒸气压缩双冷源冷水机组设计 3N/m），蒸发潜热r?215KJ/Kg)cv?1213J/(Kg?K)，表面张力??11.27?10-（根据压焓图，tk?50?c，过冷度为5?c的高压液体节流到蒸发温度t0?8?c时低压蒸气的干度x1?0.317，设蒸发器出口蒸气的干度x2?1，则在蒸发器内制冷剂
R410a蒸气的平均干度为：
xm?0.317?1?0.6585 (4?27) 2根据R410a在内微肋管中沸腾，其中表面传热系数计算可以根据附录D-2计算，则管内表面传热系数?i的计算
c5c6c9c3????????i?pd1gf??c?c7c8????????c1B02?0i??c4?ReRr11??????1???Xtt???l??f???? (4?28) ???其中：
c1?0.009622,c2?0.1106,c3?0.3814,c4?7.6850,c5?0.5100
c6??0.7630,c7?0.2045,c8?0.7452,c9??0.1302 B0?qiqi??2.326?10-8qi (4?29) 3gr200?215.03?100.9?1?x??Xtt???x?????v???????L?0.5??LvL????v???vv?0.50.1.981?1.29?10?7??1?0.6585??39.3967??1136????????7??.981??39.3967?3.209?10??0.6585??1136?0.13170.90.1(4?30)
?Lcp?LvLcp1136.981?1.29?10?7?1566Pr1????2.33 (4?31)
?L?L0.0985Re1??1?x?gd?Li??1?0.6585??200?0.00952?4433 (4?32)
1136.981?1.29?10?7
?1?0.023Re10.8Pr10.4?Ldi0.0985W/(m2?K) (4?33)
0.00822?0.023?44330.8?2.330.4?320W/(m2?K)对于液膜厚度与翅高的比值，对于低翅片
?f?1，将计算过程代入内微肋管中沸
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