5.1.4蒸發(fā)器的選擇計算

蒸發(fā)器的選擇計算——《制冷技術(shù)及設(shè)備》蒸發(fā)器的選擇計算

（一）蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器型式的選擇應(yīng)根據(jù)載冷劑及制冷劑的種類和供冷方式而定。

1）空氣處理設(shè)備采用水冷式表面冷卻器，并以氨為制冷劑時，則可采用臥式殼管式蒸發(fā)器。如以R12為制冷劑時，宜采用干式蒸發(fā)器。

2）如空氣處理設(shè)備采用淋水室時，宜采用水箱式蒸發(fā)器（即直立管、螺旋管、盤管式蒸發(fā)器）。在大型的乳制品廠用鹽水作載冷劑時，也采用水箱式蒸發(fā)器。

3）在冷藏庫中，一般采用冷卻排管和冷風(fēng)機。

（二）蒸發(fā)器的選擇計算

1、蒸發(fā)器的傳熱面積A

蒸發(fā)器的傳熱面積按下式計算：

Φ0Φ0A=———=——

（5-9）

K△tΨ

式中Φ0—制冷裝置的制冷量，即蒸發(fā)器的熱負荷（KW）。它等于用戶的耗冷量與制冷系統(tǒng)本身（即供冷系統(tǒng)）冷量損失之和。用戶實際的耗冷量一般由工藝或空調(diào)設(shè)計給定的，也可根據(jù)冷庫工藝和空調(diào)負荷進行計算，而供冷系統(tǒng)的冷量損失一般用附加值計算。對于直接供冷系統(tǒng)一般附加5%～7%，對于間接供冷系統(tǒng)一般附加7%～15%；

K——蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)[W/（m2·℃）]；

△t——傳熱平均溫差（℃）；

ψ——蒸發(fā)器的熱流密度（W/m2）。2、蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K按傳熱面的外表面為基準(zhǔn)的蒸發(fā)器傳熱系數(shù)可用下式計算：

1δτ-1K=－+∑－+－（5-10）

αOλαw式中αO、αW——分別是管外和管內(nèi)的放熱系數(shù)，即一側(cè)為制冷劑的沸騰放熱系數(shù)，另一側(cè)為水、鹽水或空氣的放熱系數(shù)[W/（m2·K）]；

δ∑——管壁及管壁附著物熱阻[（m2·K）/W]；

λτ——肋化系數(shù)，管外表面積（含肋片）與管內(nèi)表面積之比。對于氨蒸發(fā)器，一般都采用光管，τ可取管外徑與管內(nèi)徑之比。通常K值按生產(chǎn)廠家提供的資料選取，也可采用經(jīng)實際驗證的推薦數(shù)值。各種蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)值見表5-2。

3、傳熱平均溫差Δt表5-2各種蒸發(fā)器的K和ψ值蒸發(fā)器型式傳熱系數(shù)k/[W/（m2K）]熱流密度ψ/（W/m2）備注滿液式臥式殼管式氨–水450～5002200～3000△t=5～6℃υ=1～1.5m/s氟利昂–水350～4501800～2500△t=5～6℃υ=1～1.5m/s水箱式氨–水500～5502500～3000△t=5～6℃υ=0.5～0.7m/s氨–鹽水400～4502000～2500非滿液式干式殼管氟利昂–水500～5502500～3000△t=5～6℃直接蒸發(fā)式空氣冷卻器氟利昂–空氣30～40450～500以外肋表面為準(zhǔn)△t=15～17℃冷排管（自然對流）氟利昂–空氣8～12～光管△t=8～10℃4～7～以外肋表面積計△t=8～10℃冷風(fēng)機（供冷庫用）氟利昂–空氣17～35～

傳熱平均溫差可按表5-2選取，也可按下式進行計算：

（5-11）式中t1——載冷劑進入蒸發(fā)器的溫度（℃）；

t2——載冷劑出蒸發(fā)器的溫度（℃）；

t0——制冷劑的蒸發(fā)溫度（℃）。t1和t2往往是由空凋和冷庫工藝確定的，t0是制冷工藝設(shè)計中選定的。4、載冷劑的循環(huán)量M1φ0M1=——————

（5-12）

CP（t1–t2）式中CP——載冷劑（水、鹽水或空氣）的比熱[kJ/（kg·k）]；

t1、t2——載冷劑（水、鹽水或空氣）進、出蒸發(fā)器的溫度（℃）。

[例5-2]有一臺8AS12、5型制冷壓縮機，在t0=5℃，tK=40℃的工況下運行，其制冷量為558KW。選配一臺臥式殼管式蒸發(fā)器或直立管式蒸發(fā)器（即水箱式蒸發(fā)器），試計算它們需要多少傳熱面積。

[解]確定蒸發(fā)器的傳熱面積按下式計算：

φ0φ0A=———=———

K△tψ1、臥式殼管式蒸發(fā)器：（Ψ=2600W/m2）

558A=————×1000=215m226002、直立管式蒸發(fā)器（Ψ=2800W/m2）

558

A=————×1000=156m22800

（三）提高蒸發(fā)器傳熱效率的途徑影響蒸發(fā)器換熱的因素除了制冷劑本身的物理性質(zhì)及傳熱表面的幾何特征外，在實際設(shè)計和運行中也有一些需要考慮的問題。為強化蒸發(fā)器中的傳熱，應(yīng)采取以下措施：

1）在氨制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器，要定期排放油污。否則傳熱面上油膜太厚，會影響其傳熱效果。

2）適當(dāng)提高載冷劑的流速，這樣可以提高載冷劑一側(cè)的放熱系數(shù)。

3）及時清除載冷劑側(cè)水垢。

4）要防止蒸發(fā)溫度過低，避免在傳熱面上結(jié)冰。

5）在冷藏庫中，冷卻排管和冷風(fēng)機要定期除霜，以免霜層結(jié)厚增加傳熱熱阻，影響其傳熱效果。5—13．節(jié)流機構(gòu)在制冷裝置中起什么作用？常用的節(jié)流機構(gòu)有哪幾種？它們各用于什么場合？5—14．手動膨脹閥（即手動調(diào)節(jié)閥）與截止閥的主要區(qū)別有哪兩點？并說明安裝位置及應(yīng)用場合。5—15．浮球膨脹閥的作用有哪些？有幾種？并說明其工作原理以及它們之間的區(qū)別？5—16．說明熱力膨脹閥的分類、組成、工作原理、安裝位置。在什么情況下采用外平衡式熱力膨脹閥？5—17