套管蒸发器计算说明
(专业版)蒸发器热量及面积计算公式的专业解读
(专业版)蒸发器热量及面积计算公式的专业解读1. 简介在制冷和空调系统中，蒸发器是关键组件之一，负责从空气中吸收热量以实现制冷效果。
本文档将详细解读蒸发器热量及面积计算公式，帮助读者更深入地理解蒸发器的工作原理和性能评估。
2. 热量计算公式蒸发器的热量吸收与以下因素有关：制冷剂的性质、蒸发器的尺寸、空气流量、环境温度等。
常用的热量计算公式如下：2.1. 制冷剂吸热量计算公式制冷剂在蒸发器中的吸热量主要取决于其物理性质，如比热容、蒸发温度等。
计算公式如下：\[ Q_{evap} = m \cdot c_{r} \cdot (T_{in} - T_{evap}) \]- \( Q_{evap} \)：制冷剂在蒸发器中的吸热量（W）- \( m \)：制冷剂的质量流量（kg/s）- \( c_{r} \)：制冷剂的比热容（J/(kg·K)）- \( T_{in} \)：制冷剂的入口温度（K）- \( T_{evap} \)：蒸发器的蒸发温度（K）2.2. 空气侧吸热量计算公式空气侧吸热量是指蒸发器从空气中吸收的热量。
计算公式如下：\[ Q_{air} = V \cdot c_{p} \cdot (T_{in} - T_{out}) \]- \( Q_{air} \)：空气侧的吸热量（W）- \( V \)：空气体积流量（m³/h）- \( c_{p} \)：空气的比热容（J/(kg·K)）- \( T_{in} \)：空气的入口温度（℃）- \( T_{out} \)：空气的出口温度（℃）3. 面积计算公式蒸发器的面积直接影响其制冷效果。
常用的面积计算公式如下：\[ A = \frac{Q_{evap}}{k \cdot U \cdot (T_{in} - T_{evap})} \]- \( A \)：蒸发器的面积（m²）- \( Q_{evap} \)：制冷剂在蒸发器中的吸热量（W）- \( k \)：传热系数（W/(m²·K)）- \( U \)：制冷剂与空气之间的温差（K）4. 总结本文对蒸发器热量及面积计算公式进行了详细解读，希望能帮助读者更好地理解蒸发器的工作原理和性能评估。
蒸发器计算说明
欢迎共阅蒸发器设计计算已知条件：工质为R22，制冷量kW 3，蒸发温度C t ︒=70，进口空气的干球温度为C t a ︒=211，湿球温度为C t b ︒=5.151，相对湿度为34.56=φ％；出口空气的干球温度为C t a ︒=132，湿球温度为C t b ︒=1.112，相对湿度为80=φ％；当地肋化系数：每米管长平均直径的表面积：（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空气在下C ︒17的物性参数②最窄截面处空气流速③干表面传热系数干表面传热系数用小型制冷装置设计指导式(4-8)计算（4）确定空气在蒸发器内的变化过程 根据给定的进出口温度由湿空气的焓湿图可得kg g d kg g d kg kJ h kg kJ h 443.7,723.8,924.31,364.432121====。
在空气的焓（7）管内R22蒸发时的表面传热系数R22在C t ︒=70时的物性参数为：饱和液体密度 33.1257m kg l =ρ饱和蒸气密度 343.26m kg g =ρ液体粘度 s Pa l ⋅⨯=-6102.202μ气体粘度 s Pa g ⋅⨯=-610815.11μ汽化热 kg kJ 56.1990=γ液体热导率 K m W l ⋅⨯=-/102.133λ蒸气热导率 K m W g ⋅⨯=-/1093.93λ液体普朗特数 62.2=rl P()K m W r ⋅=200048.0 （10）核算假设的i q 值计算表明，假设的27200m W q i =初值与核算的值26851m W 较接近，故假设有效，可用。
（11）蒸发器结构尺寸的确定蒸发器所需的表面传热面积蒸发器所需传热管总长迎风面积 2,074.03600367.798m w q A f av f =⨯== 取蒸发器的宽度mm B 350=，高mm H 300=。
实际迎风面积为2105.03.035.0m A f =⨯=。
套管式蒸发器的设计
1. 套管式蒸发器的设计1.1. 设计参数根据上面确定的设计条件，以及热泵热水机的试验工况[17]，可知，套管式蒸发器设计的相关参数，如表4.1所示。
1.2. 设计热力计算 1.2.1. 热源水流量的计算采用名义制热量及进出口５℃温差确定的水流量，由文献[17]可知，热泵热水机的试验工况。
根据水的定性温度C t t o 21m 5.17215202t =+=+=，由文献[16]查得，水的密度为ρ=998.583/kg m ，水的比热容为cp=4.185kJ/(kg ·K)。
于是，热源水的流量。
体积流量()3119.240.00093/998.58 4.1852015o v p Q q m s c t ρ===∇⨯⨯- （4.1）质量流量0.00093999.580.926/m q kg s =⨯= （4.2）1.2.2. 传热平均温差的计算由上面的设计参数，可知，蒸发器中流体的温度变化如图4.1所示。
图4.1 蒸发器中流体的温度变化由文献[20]可知，对数平均温度计算公式为max minmaxminln lm t t t t t -∆=V V V V （4.3）式中 max t V —进出口温差大者，℃；min t V —进出口温差小者，℃。
于是，蒸发器的对数平均温差为1'1''1'1''()()7.21ln o o o m oot t t t t C t t t t ---∆==-- （4.4）1.2.3. 选管根据文献[6]，采用外螺纹管，选用低翅片[7]管序号3规格φ16×1.5，mm t 4.0=δ，mm s f 2.1=，mm d t 1.15=，mm h 35.1=，mm d i 4.10=，mm d b 4.12=，每米管长管外表面积m m 2of 139.0a =，螺纹管增强系数384.1=ϕ，铜管导热系数)·m (3982℃W =λ，因其增强系数相比较大，有利换热使蒸发器结构紧凑[8]。
各种蒸发器冷凝器计算
各种蒸发器冷凝器计算蒸发器和冷凝器是热力工程中常见的设备，用于蒸发和冷凝流体。
本文将介绍各种蒸发器和冷凝器的计算方法。
一、蒸发器蒸发器是将液体转化为蒸汽的设备。
根据蒸发器的类型有多种不同的计算方法。
1.蒸发器内换热面积计算蒸发器的内换热面积可以通过以下公式计算：A=Q/(U×ΔTm)其中，A为内换热面积，Q为传热量，U为换热系数，ΔTm为平均温差。
2.各种蒸发器的计算常见蒸发器种类有多效蒸发器、喷雾式蒸发器、蒸镜式蒸发器等。
这些蒸发器的计算方法略有不同。
多效蒸发器的换热器内换热面积计算可以使用以下公式：A = Q / (Ud × ΔTmd)其中，A为内换热面积，Q为传热量，Ud为蒸气侧的换热系数，ΔTmd为蒸汽的平均温差。
喷雾式蒸发器的蒸发速率计算可以使用以下公式：W = (G × H) / (λ × (hlg - hgf))量蒸发潜热，hlg为蒸汽的焓值，hgf为液体的焓值。
蒸镜式蒸发器的换热面积和蒸发速率计算方法类似多效蒸发器。
二、冷凝器冷凝器是将蒸汽或气体转变为液体的设备。
根据冷凝器的类型有多种不同的计算方法。
1.冷凝器的内换热面积计算冷凝器的内换热面积可以通过以下公式计算：A=Q/(U×ΔTm)其中，A为内换热面积，Q为传热量，U为换热系数，ΔTm为平均温差。
2.各种冷凝器的计算常见冷凝器种类有冷却管束冷凝器、冷凝器冷凝管束冷凝器等。
这些冷凝器的计算方法略有不同。
冷却管束冷凝器的换热面积计算可以使用以下公式：A = Q / (Ud × ΔTmd)其中，A为内换热面积，Q为传热量，Ud为冷却侧的换热系数，ΔTmd为冷却水的平均温差。
冷凝器冷凝管束冷凝器的冷凝速率计算可以使用以下公式：W = (G × H) / (λ × (hgf - hfg))量冷凝潜热，hgf为蒸汽的焓值，hfg为液体的焓值。
以上就是各种蒸发器和冷凝器的计算方法。
(完全版本)蒸发器热量和面积的计算法则
(完全版本)蒸发器热量和面积的计算法则1. 介绍本文档提供了一种用于计算蒸发器热量和面积的方法，该方法可以帮助用户根据具体需求设计蒸发器，以确保其高效、稳定地运行。
2. 热量计算法则2.1 基本原理蒸发器的热量主要由输入热量、损失热量和有效热量组成。
输入热量是指蒸发器从外界接收的热量，损失热量是指在热量传递过程中产生的热量损失，有效热量是指实际用于蒸发器工作的热量。
2.2 计算公式蒸发器的热量计算公式如下：\[ Q = Q_{\text{输入}} - Q_{\text{损失}} \]\[ Q_{\text{有效}} = Q_{\text{输入}} - Q_{\text{损失}} \]其中：- \( Q \) 表示蒸发器的热量（单位：千瓦时，kWh）；- \( Q_{\text{输入}} \) 表示蒸发器的输入热量（单位：千瓦时，kWh）；- \( Q_{\text{损失}} \) 表示蒸发器的损失热量（单位：千瓦时，kWh）；- \( Q_{\text{有效}} \) 表示蒸发器的有效热量（单位：千瓦时，kWh）。
3. 面积计算法则3.1 基本原理蒸发器的面积主要由传热面积和辅助面积组成。
传热面积是指蒸发器中进行热量传递的面积，辅助面积是指用于支持蒸发器运行的面积。
3.2 计算公式蒸发器的面积计算公式如下：\[ A = A_{\text{传热}} + A_{\text{辅助}} \]其中：- \( A \) 表示蒸发器的总面积（单位：平方米，m²）；- \( A_{\text{传热}} \) 表示蒸发器的传热面积（单位：平方米，m²）；- \( A_{\text{辅助}} \) 表示蒸发器的辅助面积（单位：平方米，m²）。
4. 应用示例以下是一个简单的应用示例，用于计算一个特定蒸发器的热量和面积。
4.1 假设条件- 输入热量：1000 kWh；- 损失热量：200 kWh；- 传热面积：50 m²；- 辅助面积：10 m²。
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℃。
四、蒸发器计算说明书-xs
蒸发器进口空气湿球温度
t1s
℃
查湿空气的焓湿图
15.
蒸发器进口空气含湿量
g/kg
根据蒸发器进口干、湿球温度查焓湿图确定
16.
进口空气密度
kg / m3
按进口空气温度查参数表确定
17.
空气循环量
m3/s
18.
经蒸发器空气焓降
kJ/kg
选定翅片管及管束布置方式
1）等边三角形叉排布置；2）顺排布置
19.
湿空气进、出蒸发器的平均含湿量
g/kg干空气
52.
湿空气的定压比热容
kJ/kg.℃
53.
析湿系数
54.
ρ’
55.
肋片折合高度
m
56.
翅片材料（铝片）导热率
w/m.K
通常取 =237 w/m.K
57.
翅片参数
58.
湿肋片效率
59.
肋片管表面效率
60.
空气侧当量放热系数
m2K/W
计算管内氟里昂蒸发放热系数
44.
出口空气焓值
i2
kJ/kg
45.
肋通系数
a
46.
接触系数
CF
47.
与冷表面相接触的饱和空气的焓值
iw”
48.
蒸发器出口空气干球温度
t2
℃
查湿空气的焓湿图
49.
出口空气状态含湿量
根据蒸发器出口干、湿球温度查焓湿图确定
50.
蒸发器出口空气湿球温度
t2s
℃
查湿空气的焓湿图
计算空气侧当量放热系数
51.
67.
紫铜管导热率
W/m.K
通常取
(实战版)蒸发器热量及面积的实用计算公式
(实战版)蒸发器热量及面积的实用计算公式在工程和制冷领域，准确计算蒸发器的热量和面积对于系统设计和效率至关重要。
本文档提供了一套实用的计算方法，旨在帮助工程师和相关专业人士在设计、优化和评估蒸发器系统时做出更加精准的决策。
1. 热量计算蒸发器的热量损失或吸收可以通过以下公式进行估算：\[ Q = U \cdot A \cdot (T_{in} - T_{out}) \]- \( Q \) - 热量（单位：千瓦或千焦）- \( U \) - 热传递系数（单位：W/(m²·K)）- \( A \) - 热交换面积（单位：m²）- \( T_{in} \) - 进口温度（单位：摄氏度或开尔文）- \( T_{out} \) - 出口温度（单位：摄氏度或开尔文）a. 热传递系数 (U)热传递系数 \( U \) 取决于流体的性质、流速、管壁材料以及换热器的类型。
通常，它可以通过经验公式或者实验数据获得。
在缺乏准确数据的情况下，可以参考行业标准表格进行选取。
b. 热交换面积 (A)热交换面积 \( A \) 是指蒸发器内部可供热量传递的表面积。
这个值可以通过蒸发器的设计图纸或者制造商提供的规格来确定。
c. 进出口温度差温度差 \( (T_{in} - T_{out}) \) 是热量传递的关键驱动因素。
它受到流体性质、流速、换热器的设计以及操作条件的影响。
实际操作中，这个值可以通过测量或者模拟得到。
2. 面积计算在确定了热量需求后，可以通过以下公式计算所需的蒸发器面积：\[ A_{required} = \frac{Q_{required}}{U \cdot (T_{in} - T_{out})} \]- \( A_{required} \) - 所需蒸发器面积（单位：m²）- \( Q_{required} \) - 所需热量（单位：千瓦或千焦）- \( U \), \( T_{in} \), \( T_{out} \) - 含义同前a. 考虑其他因素实际工程中，还需要考虑其他因素，如翅片间距、翅片高度、管子直径、管子排列方式等，这些都可能影响实际的有效换热面积。
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蒸发器设计计算
选择套管式蒸发器
冷凝温度40=k t ℃；过冷度5=∆k t ℃；蒸发温度02t =℃；冷水进口温度121=s t ℃；冷水出口温度27s t =℃；蒸汽过热度05t ∆=℃。
（1） 有关参数的选择设计
冷冻水进口温度121=s t ℃，冷冻水出口温度27s t =℃，则对数平均温差
120102
1277.214212ln ln 27s s m s s t t t t t t θ--===----℃ 选取管内水速s m w 5.2=
选取管内冷却水污垢系数()20.00017i r m K W =⋅
选用16 1.5mm mm ϕ⨯的紫铜管轧制的低翅片管为内管，且选用如下表所示的5号管，其管型结构参数如下：翅节距 1.25f S mm =、翅厚0.223t mm δ=、翅高1.5h mm =、管内径11i d mm =、翅根管面外径12.86b d mm =、翅顶直径
15.86t d m m
=
每米管长各有效换热面积分别为
220.0110.0346i i a d m m m m ππ==⨯=
220.018750.0002230.001250.0089d t t f a d S m m m m πδπ==⨯⨯=
())())22222220.015860.0128620.001250.1083f t b f a d d S m m m
ππ=-=⨯-⨯=
()()()220.0112860.001250.0002230.001250.0332b b f t f a d S S m m m m
πδπ=-=⨯⨯-=()220.00890.10830.03320.1504of d f b a a a a m m m m =++=++=
（2）确定内管根数
水在平均温度121279.522
s s m t t t ++===℃时，密度3999.7kg m ρ=、比定压热容()4191p c J kg K =⋅，则冷冻水体积流量
()()
3430125707 2.7210999.74191127v p s s Q q m s m s c t t ρ-===⨯-⨯⨯- 根据所选管型11i d mm =及管内水速s m w 5.2=，则所需内管根数
4
224 2.721010.011 2.54v
i q n d w ππ-⨯⨯===⨯⨯根根 蒸发器采用一根套管，每一根套管内穿一根低翅片管的结构形式。
（3）传热计算
1）先计算水侧表面传热系数
水在9.5m t =℃时，运动粘度621.30810m s ν-=⨯，因为
462.50.011Re 21024.46101.30810
i
wd ν-⨯===⨯ 故水在管内的流动状态为湍流。
考虑将套管盘成曲率半径mm R 125=的螺旋盘管，盘管水侧热修正系数
111 1.77
1 1.77 1.16125
i R d R ε=+=+= 则水侧表面传热系数 ()0.80.8
20.20.22.511617 1.1696190.011
wi R i w B W m K d αε==⨯⨯=⋅ B ——水在9.5m t =℃时物性集合系数
1395.623.261395.623.269.51617m B t =+=+⨯=
2）计算套管间的表面传热系数
制冷剂R22在02t =℃时汽化潜热203.74s r kJ kg =，汽相密度322.6v kg m ρ=，
液相密度31274.7l kg m ρ=，液态运动粘度62213.510l m s ν-=⨯，液相导热率()0.00939l W m K λ=⋅，液相普朗特数 2.6716rl p =。
制冷剂进入蒸发器时的干度为10.05x =,出来时干度2 1.00x = 管路中的质量流速
222123.29492.24(.)36003600(0.0270.016)
m i i q g kg m s A ∣π⨯=
==⨯⨯- 对流特征数 0.80.500.80.51()()0.051122.62()()0.0511274.7
2
0.12
g x c l x
ρρ-=+-=+= 液相弗劳德数
22
2292.240.04869.89.8i rl l i g F d ρ===⨯⨯⨯1274.7⨯9.8
液相单独流过管间的表面传热系数
0.40.80.40.86(1)0.023()92.24(10.525)0.011 2.67160.09390.023()213.5100.011
140.15
i i
rl l l l i
g x d p d λαμ--=⨯-⨯⨯=⨯⨯= 沸腾特征数
00092.24203.74i q q B g r ==⨯ 0q 为管的热流密度
当00.65c <时
123451.136,0.9,667.2,0.7,0.3c c c c c ==-===
制冷剂R22的 2.2fl F =
管束间沸腾的两相表面传热系数
524
010300.90.30.700.7
0{()(25)()}140.15{1.136(0.12)(250.0486)667.2() 2.2}1137.68209.6()c c C l rl fl c c F c B F B q αα-=+=⨯⨯+⨯⨯=+
取紫铜的热导率()K m W ⋅=393λ则有
000.7011()7.21410.150.000930.151(0.00017)96190.03463930.03461137.68209.6()m
of of i wi i m q a a r a a q q θδαλα=+++=++++
用是试凑法算的05800q =，则蒸发器所需传热面积
22057070.9845800
k of Q A m m q === 所需低翅片管有效总管长
0.984 6.560.15
of
of A L m m a === 蒸发器整体结构：蒸发器外管采用φ32⨯2.5mm 的无缝钢管。
将套管弯成曲率半径R=125mm 的螺旋盘管，并使蒸发器的进出口端面朝向同一方向，螺旋盘管的高度约为0.267m 。