HTFS冷凝器蒸发器设计
蒸发器的结构及设计
. . . .蒸发器的构造2循环型(非膜式)蒸发器2膜式(单程型)蒸发器3蒸发器的设计5蒸发器的选择5蒸发工艺的设计计算5蒸发器的主要构造工艺尺寸的设计6蒸发装置的辅助设备的设计8 蒸发器的构造和设计[XX][学号][班级]蒸发器主要由加热室及别离室组成。
按加热室的构造和操作时溶液的流动情况，可将工业中常用间接加热蒸发器分为循环型(非膜式)和单程型(膜式)两大类。
一、循环型(非膜式)蒸发器这类蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作连续的循环运动，以提高传热效果、缓和溶液结垢情况。
由于引起循环运动的原因不同，可分为自然循环和强制循环两种类型。
前者是由于溶液在加热室不同位置上的受热程度不同，产生了密度差而引起的循环运动；后者是依靠外加动力迫使溶液沿一个方向作循环流动。
(一)中央循环管式(或标准式)蒸发器。
〔2〕悬筐式蒸发器二、膜式(单程型)蒸发器上述各种蒸发器的主要缺点是加热室内滞料量大，致使物料在高温下停留时间长，特别不适于处理热敏性物料。
在膜式蒸发器内，溶液只通过加热室一次即可浓缩到需要的浓度，停留时间仅为数秒或十余秒钟。
操作过程中溶液沿加热管壁呈传热一) 升膜蒸发器〔一) 升膜蒸发器升膜蒸发器的构造如下图，加热室由单根或多根垂直管组成，加热管长径之比为100～150，管径在25～50mm之间。
原料液经预热到达沸点或接近沸点后，由加热室底部引入管内，为高速上升的二次蒸汽带动，沿壁面边呈膜状流动、边进展蒸发，在加热室顶部可到达所需的浓度，完成液由别离器底部排出。
二次蒸汽在加热管内的速度不应小于l0m／s，一般为20～50m／s，减压下可高达100～160m／s或更高。
(二) 降膜蒸发器假设蒸发浓度或粘度较大的溶液，可采用降膜蒸发器，它的加热室与升膜蒸发器类似。
原料液由加热室顶部参加，经管端的液体分布器均匀地流人加热管内，在溶液本身的重力作用下，溶液沿管内壁呈膜状下流，并进展蒸发。
为了使溶液能在壁上均匀布膜，且防止二次蒸汽由加热管顶端直接窜出，加热管顶部必须设置加工良好的液体分布器。
蒸发器的设计计算
蒸发器的设计计算蒸发器设计计算已知条件：工质为R22，制冷量为3kW，蒸发温度为7℃。
进口空气的干球温度为21℃，湿球温度为15.5℃，相对湿度为56.34%；出口空气的干球温度为13℃，湿球温度为11.1℃，相对湿度为80%。
当地大气压力为Pa。
1.蒸发器结构参数选择选择φ10mm×0.7mm紫铜管，厚度为0.2mm的铝套片作为翅片，肋片间距为2.5mm，管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向的管间距为25mm，沿气流方向的管排数为4，迎面风速为3m/s。
2.计算几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为10.4mm，沿气流方向的管间距为21.65mm，沿气流方向套片的长度为86.6mm。
设计结果为每米管长翅片表面积为0.3651m²/m。
每米管长翅片间管子表面积为0.03m²/m。
每米管长总外表面积为0.3951m²/m。
每米管长管内面积为0.027m²/m。
每米管长的外表面积为0.m²/m。
肋化系数为14.63.3.计算空气侧的干表面传热系数1）空气的物性空气的平均温度为17℃。
空气在下17℃时的物性参数为：密度为1.215kg/m³，比热容为1005kJ/(kg·K)。
2）空气侧传热系数根据空气侧传热系数的计算公式，计算得到空气侧的干表面传热系数为12.5W/(m²·K)。
根据给定的数据，蒸发器的尺寸为252.5mm×1mm×10.4mm。
空气在最窄截面处的流速为5.58m/s，干表面传热系数可以用小型制冷装置设计指导式(4-8)计算得到，计算结果为68.2W/m2·K。
在确定空气在蒸发器内的变化过程时，根据进出口温度和焓湿图，可以得到空气的进出口状态点1和点2的参数，连接这两个点并延长与饱和气线相交的点w的参数为hw25kJ/kg。
dw6.6g/kg。
tw8℃。
蒸发式冷凝器的设计与应用
蒸发式冷凝器的设计与应用晏 刚 马贞俊 周 晋 吴亚卫 白晓丹(西安交通大学能动学院制冷与低温工程系)摘 要 本文介绍了蒸发式冷凝器的工作原理、传热计算、设计参数选择和结构设计中存在的问题,建议在缺水地区使用蒸发式冷凝器最为经济。
关键词 蒸发式冷凝器 传热计算 设计THEDESIGNANDAPPLICATIONOFEVAPORATIONCONDENSERYANGan g MAZhen jun ZHOUJin WUYawei BAIXiaodan(SchoolofEner gyandPowerEn gineerin g,Xi’anJiaoton gUniversit y)ABSTRACT This paperintroducestheworkin g principleandthecalculationofheattransfer intheeva porationcondenser.Italsoshowshowtochoosethedesi gn parametersofeva poration condenserandthe problemsexistedinthedesi gnofstructures.Intheend,itsu ggeststhatus2 ingeva porationcondenseristhemosteconomicalmethodintheareasoflackofwater.KEYWORDS Evaporationcondenser Thecalculationofheattransfer Design1 前言冷凝器是制冷装置中的主要热交换设备之一,它的作用是将高温高压制冷剂蒸汽的热量传递给冷却介质并使其凝结成液体,其性能好坏直接影响到制冷装置运行。
它作为制冷装置的高温换热器,与高温热源进行热量交换,在制冷模式下是将系统产生和吸收的热量(直接或间接)排放到高温环境中去;而在制热模式下是将系统产生和从低温环境吸收的热量(直接或间接)排放到用热空间。
蒸发器冷凝器计算
蒸发器冷凝器计算
一、阀前系统热力性质和制冷量的计算
（1）蒸发器特性
根据现在的使用情况，选择相应的蒸发器，如表1所示：
表1蒸发器特性
名称单位馏程单位吸热量 kJ/kg 冷凝压力 kPa 蒸发压力 kPa LSHF 米 0.01 392.6 9.7
（2）冷凝器性能
根据现在的使用情况，选择相应的冷凝器，如表2所示：
表2冷凝器特性
名称单位馏程单位吸热量 kJ/kg 冷凝压力 kPa 蒸发压力 kPa LCHF 米 0.01 305.6 9.7
（3）介质流量
在系统中，用LCHF流过冷凝器，用LSHF流过蒸发器，由以下公式计算：
Q=m·h
其中，Q=介质流量，m=介质量，h=介质的比焓，由于介质在冷凝器和蒸发器中分别有两种状态，即蒸发器的液体态和冷凝器的蒸汽态，因此比焓h也有两种，如下式：
冷凝器：h1=hLCHF
蒸发器：h2=hLSHF
（4）制冷量的计算
制冷量：Q=m·（h2-h1）
Q=m·（hLSHF-hLCHF）
根据以上计算，可以得出阀前的系统的热力性质和制冷量。
二、阀后系统热力性质和制冷量的计算
（1）阀后系统的热力性质。
蒸发式冷凝器讲解课件
二.设计
1. 蒸发式冷凝器选型需要的参数： 1) 热负荷 2) 制冷剂 3) 冷凝温度：夏季空调室外计算干球温
度(Tdb) ； 4) 湿球温度
2. 蒸发式冷凝器的管路布置相对来说有 较高要求；
3. 环境温度过低会对系统产生较大的影 响；
◆蒸发式冷凝器配管设计（一）
如上图可知，壳管式冷凝器的制冷剂从壳程流过，几 乎不考虑压降；但是蒸发式冷凝器由于在盘管内来回 拐弯，会有一定程度的压降。
◆蒸发式冷凝器配管设计（二）
左图为错误的配管，右图为正确的配管。 如果蒸发式冷凝器有多组盘管，下方出液口必 须设置存液弯。
◆蒸发式冷凝器配管设计（三）
一般来说，蒸发式冷凝器的顶部会设置放空阀 ，每组盘管进出口会设置检修阀门。
◆蒸发式冷凝器配管设计（四）
左图为错误的配管，会造成蒸发式冷凝器出液 阻碍。右图为正确的配管方法。
Fan shutdown (P1-) Bar；
P3
水泵停止 Water pump shutdown: Low head check pressure;
（3）If we are requested to provide a more
accurate control, PLCo control the system；
压力开关控制的典型PID图纸
P1
（1） Shutting off the water flow has a drastic
effect on condenser capacity so it is done only
P2
after other means have been used；
风机停止 （2）Pressure Decrease Sequence：
(完整版)冷凝器 蒸发器设计计算
807.0849717
2.5 77.16805488 77
总根数NZ 2 154 4 308 6 462 8 616
见图
有效单管长l/m 壳内径Di/m 5.240811505 0.309745454 2.620405752 0.438046222 1.746937168 0.536494864 1.310202876 0.619490908
1507.583893 0.000086 0.0001167 481.3294097
所需传热面积 设计面积 误差 满足要求
99.05595573 112.18 0.132491218
2.8载冷剂侧阻力计算 阻力系数ε 冷却水侧阻力Δp /pa
0.028816798 105864.0904
2.9连接管管径计算
设进出水接管水流速W /m/s 1
进出水水管内径di /m
0.144451521
选取无缝钢管
Φ159mm*4.5mm
蒸发器进口R22体积流量 m3/s 0.005552
长径比l/Di 7.842918514 2.772890433 1.509370372 0.980364814
长径比l/Di 16.91973662 5.98203025 3.256204831 2.114967078
3190.12θ0^(0.25)
3190.12θ0^(0.25)
1308*(7.21-θ 0)
q0 5365.117596 5762.67012 6151.275524 6189.681087 6247.141056
q0 6814.68 6553.08 6291.48 6265.32 6226.08
取q0 所需面积Aof
毕业设计蒸发式冷凝器
摘要本课程设计是关于蒸发式冷凝器的设计,针对蒸发式冷凝器的换热过程同时存在显热和潜热交换，计算过程比较复杂且方法较多的情况，采用一种简单的蒸发式冷凝器的设计计算方法,通过基本参数确定、盘管设计、水系统设计和风系统设计，进行系统设计计算，得出换热量、传热面积、淋水量、水泵功率和风机功率等设计参数，该方法适用于常规蒸发式冷凝器的设计计算。
关键词：蒸发式冷凝器；盘管；水系统；风系统.AbstractThe evaporative condenser is designed。
For the heat transfer process of evaporative condenser with latent heat exchange and sensible heat exchange, the calculation method is complex。
It has a lot of method for evaporative condenser and a simple practical design calculation method of evaporative condenser is used for the design and calculations of the conventional evaporative condenser.Through the calculation of basic parameters, coil design, water system design and air system design，system design calculations were completed. The quantity of heat transfer，the area of heat transfer，the quantity of spray water, pump power and fan power were calculated. This method is applicable to the conventional design and calculation of the evaporative condenser.Keywords ：evaporative condenser; coil ; water system ；air system目录绪论 (1)第1章冷凝器的种类 (2)1.1水冷式冷凝器 (2)1.1.1立式壳管式冷凝器 (2)1.1。
蒸发器的设计
蒸发器的设计对于家用空调器的开发，只有少数新产品是需要重新开发新模具，设计新的外形结构，而大多数产品开发只是在原有外形尺寸下进行换热器重新设计，这样我们在设计时换热器的结构尺寸基本上没有调节的可能了，当然，如果在给定的结构尺寸下，我们所选定的蒸器不能满足规格的要求，最常用的方法在原有的基础上增加小块翅片，以增加换热面积，若仍不能满足规格要求，我们只有尝试使用具有较大换热面积的室内机。
下面谈谈对于蒸发器几何尺寸一定情况下回路设计的方法。
首先我们要确定蒸发器的流路数，然后再依据流路数来考虑每个流路制冷剂的流向。
1．流路数确定。
制冷剂在蒸发器的变化是从饱和的液体（实际上也含有少量节流后闪发的气体）开始吸热后一部分液体气化后变成气体，随着制冷剂的流动，铜管内气体量不断增多，制冷剂的流速随着体积的增大而增大，此时的流动阻力也增大，当所有制冷剂全部变成气体后，若仍继续换热，制冷剂的所进行的就是显热交热，其换热系数很低，因此为了保证蒸发器的利用率较高，我们在系统调试时应尽量使制冷剂在蒸发器内刚刚完全蒸发，当然这个问题与流路数的确定并不相关，在这里就不再讨论。
根据传热学的基本知识，我们知道较高的制冷剂流速可以获得换热系数，从而提高制冷系统的制冷量，但由流体力学的知识我们可以知道，制冷剂的流动阻力随着其流速增大而增加，因此会导致蒸发器内制冷剂的压降增加，从而降低了压缩机的吸入压力，而压缩机的吸气压力对于压缩机的出力有着很明显的影响，因此我们在确定流路数时应折衷考虑这两个方面的影响，从而使得蒸发器的利用率最大。
根据一般的经验，蒸发器内气体流速在6~8m/s比较合适，这样我们根据制冷剂气态和液态时比容的比值推算出液体流速：对于R22和R407C液体流速为0.1~0.15m/s,这样我们可以大致估算出每个流路的换热量约为:ф9.53mm铜管每个流路换热量为1600~2100Wф7.94mm铜管每个流路换热量为1000~1400Wф7.0mm铜管每个流路换热量为800~1000W对于R410A其液体流速为0.15~0.2m/s,这样我们可以大致估算出每个流路的换热量约为:ф9.53mm铜管每个流路换热量为2000~2500Wф7.94mm铜管每个流路换热量为1300~1700Wф7.0mm铜管每个流路换热量为900~1300W依据以上的数据我们可以先确定换热器流路数，然后再进行流路设计。
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干式蒸发器设计与校核
I.系统参数确定
利用SolKane对系统参数进行设计：
输入蒸发温度、冷凝温度，过热度设定为4℃，过热度太大，会引起蒸发器设计面积过大；蒸发器压降设定为0.5bar，过冷度设定在2.0℃，冷凝器压降为0.3bar。
II.HTFS 设计
1.Problem Definition 项目定义 ⑴Application Options -应用选型
冷侧与热侧的Application 应用会自动根据后面的过程参数中进出口干度调整，在选择时可保持默认状态。
⑵Process Data-过程参数
类别 污垢系数/m 2·K·W -1
类别
污垢系数/m 2·K·W -1
远海海水 0.000086 处理过的冷水塔循环用水 0.00017 近海海水 0.00017 经处理的工业循环用水 0.00017 城市生活用水 0.00017 清净河水
0.00034 自来水/井水/湖水 0.00017 未经处理的工业循环用水 0.00043
混浊河水
0.0005
参考换热器设计手册
对于冷凝器和蒸发器来说，因管内外传热系数均很大，所以污垢系数对换热器的面积影响非常大。
估计压降
容许压降
2.Property Data-物性参数
⑴Hot Stream Compositions 热侧流体组成
⑵Property Methods 物性方法
第一步：Search Databank 从数据库搜
索组分
删除组分
⑶Search Chemical Components 加入组分
⑷Hot Stream Properties 生成物性
⑷冷侧流体物性参数生成操作与热侧流体一样。
第四步：Restore Defaults 重置物性
3.Exchanger Geometry-换热器结构参数
换热面积初步确定：（管型为12mm×0.5-实际厚度）
热流密度按12Kw/m 2计算，单位管长面积为0.0377m 2/m，即单位管长负荷为0.4524Kw/m。
总管长=负荷(kw)÷0.4524(kw/m) 管程布局：
单管流通截面积为0.000095m 2，通过Solkane 可知其质量流量，对于12mm 管型，R22制冷剂，其最佳截面质量流量为250kg/s.m 2左右，建议范围为200<m <300 kg/s.m 2。
每流程管数=质量流量(kg/s)÷250(kg/s.m 2)÷0.000095m 2 管长选择：
标准管长为 2100；2400；2700；3300；3600 管间距： 管间距≥16mm 折流板间距：
折流板间距为壳体内径的20%~100%。
折流板切口率： 20%~35%。
式+分程板
式
形式
进口折流板间距 出口折流板间距
换热器布置：平；Vertical 垂直换热管布局：to match tubecount:数生成布局图管侧流程数：计算管间距
管排布局：度布局
折流板形式:Single segmental ：单弓折流板
窗口区是否布管：Yes 是
折流板切口率
折流板方向：Horizontal
水平布局
⑵Shell/Heads/Flanges/Tubesheets-壳体/封头/法兰/端版设置
⑶Tubes-管参数
管材料：选择Copper 铜管
管外表面：选择Smooth 光滑
⑷Internal Enhancements-管内部强化参数
修正系数：
阻力因子f Darcy = C*Re -D
传热系数h i = (k/D i nom .)*(STC)*Re 0.8*Pr 1/3*(µ/µwall )0.14 不同的管型与制冷剂，上述各修正系数不同。
⑸Baffles/Supports-折流板与支撑
⑹Bundle Layout-管束布局
布局参数
⑺Bundle Layout-管束布局
⑻Nozzles-接管直径
按同样的操作方法，选择管侧接口尺寸。
管口方向 管口与前端板距离
4.Construction Specifications-换热器构造规定
⑴Materials of Construction-材质
⑵Design Specifications-设计规定
5.Program Options-程序设定
⑴Design Options-设计规定：在设计模式下可规定尺寸等一些设计限定(默认即可) (2)Thermal Analysis-热力学分析
(3)Methods/Correlations-方法与关联性设定
(4)Calculation Options-计算方法规定(默认即可)
6.结果分析
(1)Performance-传热效果
A ． 判断传热面积
通过对实际面积与所需面积比可判断传热面积是否足够，如果值小于1，则说明传热面积小，然后判断传热系数是否在正常范围内，如果传热系数正常，说明需要增大传热面积。
B ． 过热度判断
通过计算的出口压力查询Solkane 对比过热度，过热度保持在6~8℃
总负荷 有污垢总传热系数
无污垢总传热系数 是否有震动
Rho*V2问题 传热面积 传热温差 实际面积与所需面积比
C ． 传热系数判断
壳侧正常范围6000~9000，传热系数越大，压降越大，如果壳侧传热系数过小，可在后面的Flow Analysis 页对流体进行详细分析；管侧传热系数约在3000~5500，管侧流速越大，传热系数越大，但压降也随着增大；管侧推荐流速为10~12m/s。
总传热系数在2000~4000左右。
D ． 振动判断
在振动判断项如是yes 或是Possible 提示，即表明有振动问题，可在后面振动分析页进行详细分析。
E ． RhoV2判断
如果RhoV2判断项出现yes，说明有接口位置接管过小，在后面的Pressure Drop 页可进行详细分析。
(2)Heat Transfer-传热分析
A. Heat Transfer Coefficients-传热系数
B. MTD&Flux-传热温差与热流密度
(3)Pressure Drop-压降分析
温差修正系数
Xflow和Windows较大值与较小值的比值要在1.0～1.5之间，最好接近1；如果折流板窗口区未布管子，则Windows/Xflow＝2～3。
若不满足要求可试着调试baffle cut值，但最大不得超过45％。
baffle cut值最好在17％～35％，baffle spacing值最好在20％～100％Shell ID。
(4)Flow Analysis:流体分析
当Rho*V2值(密度*速度^2)超过TEMA标准时，其会在Performance中显示RhoV2问题,则需要调整各处管径大小。
(5)Vibration & Resonance Analysis:振动与共振分析
A. Fluid Elastic Instability(HTFS)- Htfs法分析流体不稳定性
各点位置如下图：
提示中显示
*号，表示有振动问题。
通常此处出现的振动问题通过减少管与折流板孔间的间隙和增大管间距离调整。
B ．Resonance Analysis(HTFS)共振分析
关于振动：
振动会通常导致管或管与端版连接处泄露，另一个症状是噪音增大和壳侧压力损失增大。
通常抑制某一振动会导致其他的振动问题更明显，此外振动损伤的一条管会有时会加剧其他管的振动问题，因而使振动问题更复杂化。
产生振动损伤通常是以下几种：
a)由于反复弯曲引起“疲劳损伤”，连续振动引起的应力然后管容易成为应力腐蚀。
b)相邻管之间的跨中的反复撞击，导致管壁减薄并最终破裂，这被称为“碰撞损伤”。
c)由于折流板切口引起的“折流板损伤”，当折流板边缘较为锋利或者其材质硬度大约管材质时，由于反
复振动导致管材破裂。
d)由于折流板孔与管之间的间隙，管与折流板孔间反复撞击导致的管破裂。
e)由于在管胀接处松动，且没有扩展槽，由此引起的振动破裂。
f)过大的噪声引起的振动损伤，这种振动可能导致整个壳体振动，这种振动可听到剧烈的咔嗒咔嗒振动
声。
g)高壳侧压降，由于剧烈的振动需要壳侧的能力输入，当壳侧压降急剧增大时，就有可能是振动的加剧
引起的。
h)微动磨损发生在管之间或管与板孔间，振动微动磨损是仅次于腐蚀的换热器损伤原因之一。
避免振动的方法：
a)减少管跨距，以减少管的自然频率；
b)减少错流速率，以减少流体给管的能量输入。
但是以上两个条件通常是矛盾的，例如为了减少管自然频率，其措施是：
l减少折流板间距；
l减少端部折流板间距；
l增加中间支撑；
l窗口区不布管；
l使用折流杆；
为了减少错流区流速，我们的方法有：
l增大折流板间距；
l增大管束与壳体内径间距；
l使用双弓折流板；
l使用分流壳体，例如J壳体；
l设计成轴流流动结构的壳体；
通常的办法是如果传热能力和压降均有所余量时，可适当的
l减少折流板间距；
l减少端部折流板间距；
l改变折流板形式；
l去除部分管子；
如果传热系数和压降均已接近限制极限，那就必须改变壳体形式或在窗口区取消布管。
7.模拟不同工况
通过输入不同的水流量，可查看不同工况下的换热器模拟结果。