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板式蒸发器计算.xls
5. 蒸发器设计计算
本系统所选用的载冷剂为乙二醇，在第三章中蒸发器选型时选用整体式钎焊板式换热器为蒸发器。
根据本系统的制冷量4kw，初步选定使用宁波高力科技有限公司生产的k105型板式换热器，其具体参数如下表4-1和4-2：
表4-1 蒸发器型号
型式 使用压力 /测试压力
? 工作温度
? 传热面积(m2)
? L(mm)
? 重量(kg)
? 容积(L)
? 铜/镍焊 K105* 18 铜焊:30bar/43bar 镍焊:10bar/15bar ? —160℃～200℃ 0.959 54 7.82 1.812 K105* 26 1.386 73 9.74 2.665 K105* 30 1.599 82 10.70 3.091 K105* 34 1.812 92 11.66 3.518 K105* 40 2. 106 13.10 4.157 K105* 48 2.558 126 15.02 5.010 K105* 50 2.665 130 15.50 5.223 K105* 60 3.198 154 17.90 6.289 K105* 80 4.264 202 22.70 8.421 表4-2 接头规格表
? PT/NPT/GB外牙 PT/NPT/GB内牙 螺纹接头 1/2、3/4、1、1-1/4 1/2、3/4、11-1/2 焊制接头 9.73、12.9、16.15、19.25、22.36、25.6、28.8、32.5
，，总传热面积为2.025m2，K；，℃ ，过热度为4 ℃，蒸发器出口为-19℃的过热蒸汽，制冷剂干度为，制冷剂质流量：，乙二醇进口温度-15℃，乙二醇出口温度-20 ℃，进出口温差为：℃
（一）乙二醇流量
乙二醇质量流量：
（二） 计算平均温差
由于制冷剂在蒸发器内流动时经历蒸发段和过热段两部分，所以计算平均温差应分为蒸发段和过热段两部分来考虑。
① 蒸发段平均温差
蒸发段：饱和液态和气态的焓值分别为：，,干度为： 则有：
所以蒸发临界段对应的乙二醇温度为：
℃
则蒸发段平均温度为：
℃
平均温差为：
℃
② 过热段平均温差
过热段：
℃
℃
对数平均温差：
℃
（三） 体积流量
乙二醇的体积流量：
（四） 传热系数的计算
该型号板片的厚度为0.4mm。板间距为，当量直径
则有，单通道横截面积：
乙二醇流速：
根据乙二醇的平均温度查表得：
，，，，
由此，算得雷诺系数与努希尔系数为：
由 得，即有：
如前所说，制冷剂侧分两段，即蒸发段和过热段，因此，此处传热系数也分两段进行计算。
① 蒸发段传热系数
当 ℃时，查得R的物性参数
沸腾表面传热系数：
（角标r代表制冷剂，e代表蒸发，代表）
质量流率：
所以
液相表面传热系数：
（可认为1
由此得：
蒸发段传热系数：
由于板式换热器高度湍流，且乙二醇在不易结垢，垢层较薄，由经验可知，板式换热热阻不到管壳式的1/2,在设计核实其数值应不大于管壳式热阻的1/5,即有：
所以，代入数据算得传热系数为：
② 过热段传热系数
因为过热段是单相气体流动，过热段参数如下：
据此算得与
于是有：
过热段传热系数：
(5-15)
代入数据算得：
(五) 换热面积校核
蒸发段：
过热段：
总换热面积：
(5-17)
（式中所乘1.1为换热面积的修正系数）
由此计算可知，所需总换热面积大于换热器标准面积2.025m2，所以校核合格，此换热器选型正确，可以使用。
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