冷凝器蒸发器设计计算

1 蒸发器的选择计算

一、蒸发器选择计算的方法

蒸发器的选择计算首先选择蒸发器的形式，然后计算所需的传热面积、被冷却介质的流量和流动阻力。对于冷却液体的蒸发器，其计算方法与水冷式冷凝器相同。 1、蒸发器型式的选择 开式冷水系统采用冷水箱式蒸发器（如制冰）。冷藏库中根据各类冷间的要求不同，采用冷却排管和冷风机。 1.蒸发器传热面积的计算 蒸发器传热面积F的计算式为

F＝FqQtKQ00（m2） （6－1）

式中 Q0——制冷装置的制冷量，即蒸发器的负荷。它等于制冷量与制冷装置的冷量损失之和（kW）； K——蒸发器的传热系数（W／m2·℃）；

t——平均传热温差(℃)；

Fq——蒸发器的单位面积热负荷，即热流密度（W／m2）；

平均传热温差：

t＝

)()(lnln020121

minmaxminmax

tttttt

tttt



 （6－2）

t1——被冷却介质进入蒸发器的温度（℃）； t2——被冷却介质出蒸发器的温度（℃）； t0——蒸发温度（℃）； 蒸发器选型计算时，蒸发器的传热系数K按经验选取，对排管有相应的计算公式。对于冷却液体的蒸发器，蒸发温度一般比被冷却水的出口温度低3～5℃。被冷却液体的进出口温差取5℃左右，这样，平均传热温差为5～6℃。对于冷却空气的蒸发器，由于空气侧的放热系数很低而使传热系数很低，为了设备的初投资，选取较大的平均传热温差，一般蒸发温度比空气的出口温度低10℃左右，平均传热温差为15℃左右。各种蒸发器的传热系数K值等参数见表6－7。 3、 被冷却介质（水或空气）流量的计算 与冷凝器中冷却介质流量的计算方法相同，不再重复。 蒸发器的传热系数和单位面积热负荷 表6－7 型式 传热系数K W／(m2·℃) 热流密度qF W／m2 被冷却介质温降 ℃ 对数平均温差 ℃

2 二、冷风机选型计算

(一)根据冷间冷却设备负荷，按公式（6-1）计算所需冷风机的冷却面积； 注意△t取冷间温度与制冷剂温度差。传热系数K见表6-8。 冷风机传热系数 表6—8 翅片管冷风机蒸发温度 通过管间的空气流速 (m/s) 传热系数 (W/m2℃) -40℃ 4～5 11.6 -20℃ 4～5 12.8 -15℃ 4～5 13.9 ≥0℃ 4～5 17.4 (二)冷风机风量计算 冷风机的风量取决于冷风机的使用场所，可按下列经验公式计算：

目 录

第一章 前言

§1·1 概述`

第二章 蒸发工艺设计计算

§2·1蒸浓液浓度计算

§2·2溶液沸点和有效温度差的确定

§2·2·1 各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失/

§2·2·2 各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失

§2·2·3 由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失

§2·3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算

§2·4 蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的分布以及传热系数K的确定

§2·5 温差的重新分配与试差计算

§2·5·1重新分配各效的有效温度差，

§2·5·2重复上述计算步骤

§2·6计算结果列表

第三章 NaOH溶液的多效蒸发优化程序部分

§3·1 具体的拉格朗日乘子法求解过程

§3·2 程序内部变量说明

§3·3 程序内容：

§3·4 程序优化计算结果

§3·5 优化前后费用比较

第四章 蒸发器工艺尺寸计算

§4·1 加热管的选择和管数的初步估计

§4·1·1 加热管的选择和管数的初步估计

§4·1·2 循环管的选择

§4·1·3 加热室直径及加热管数目的确定

§4·1·4 分离室直径与高度的确定

§4·2 接管尺寸的确定

§4·2·1 溶液进出

§4·2·2 加热蒸气进口与二次蒸汽出口

§4·2·3 冷凝水出口

第五章、蒸发装置的辅助设备

§5·1 气液分离器

§5·2 蒸汽冷凝器

§5·2·1 冷却水量

§5·2·2 计算冷凝器的直径

§5·2·3 淋水板的设计

§5·3泵选型计算

§5·4预热器的选型

第六章 主要设备强度计算及校核

§6·1蒸发分离室厚度设计

§6·2加热室厚度校核

第七章 小结与参考文献：

符号说明

希腊字母：

c——比热容，KJ/(Kg.h) α――对流传热系数，Ｗ/m2.℃

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1 / 14 冷凝器的功能是把由压缩机排出的高温高压制冷剂气体冷凝成液体，把制冷剂在蒸发器中吸收的热量（即制冷量）与压缩机耗功率相当的热量之和排入周围环境中。因此，冷凝器是制冷装置的放热设备，其传热能力将直接影响到整台制冷设备的性能和运行的经济性。

冷凝器按其冷却介质可分为水冷式、空冷式和水/空气混合式。由于空冷式冷凝器使用方便，尤其适合于缺水地区，在小型制冷装置（特别是家用空调）中得到广泛应用。

空冷式冷凝器可分为强制对流式和自然对流式两种。自然对流式冷凝器传热效果差，只用在电冰箱或微型制冷机中。下面仅讨论强制对流式冷凝器。

二、 强制对流空气冷却式冷凝器的结构及特点

强制对流空气冷却式冷凝器都采用铜管穿整体铝片的结构（因此又称管翅式冷凝器）。其结构组成主要为——U形弯传热管、翅片、小弯头、分叉管、进（出）口管以及端板等（如图1），其加工工艺流程如图2。

一、空气流量环境温度Tair=35，35℃进出口温差ΔT=10℃，空气进口温度Ti=35℃，空气出口温度T0=45℃，冷凝器中的平均温度Tm=40℃；空气的密度ρm=1.092Kg/m3；空气的定压比热Cp=1.01E+03J/（KgK）；冷凝器的热负荷Qk=77000W；空气的体积流量Vair=6.96E+00m3/S

二、结构初步规划 选定迎面风速Wf=2.5m/s沿气流方向的排数nl=3冷凝器采用正三角*排 翅片厚度δf=0.190.19mm翅片节距Sf=1.8；1.8mm翅片管的纵向距离S1=25mm；翅片管的横向距离S2=21.65mm；翅片管的基管直径Db=9.9mm；单位管长翅片面积Ff=0.515902389m2；单位管长翅片间基管面积Fb=0.0278047m2；单位管长翅片管的总面积F0=0.543707089m2；翅片管的中性面的直径Dm=9.1mm；单位管长内螺纹管的中性面表面积Fm=0.028574m2；翅片管的的内径Di=8.68mm；内螺纹管的内表面积Fi=0.0272552m2；翅化系数β=F0/Fi19.94874699；最小截面与迎面截面面积之比0.540244444；最小截面的风速Wmax=4.627534861m/s；冷凝器的当量直径Deq=2.909754638mm

化工原理课程设计说明书

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目 录

一．概述………………………………………………………………

1-1蒸发操作特点……………………………………………………

1-2蒸发操作分类……………………………………………………

1-3蒸发设备…………………………………………………………

1-4蒸发流程示意图…………………………………………………

二．蒸发设计计算……………………………………………………

2-1完成液浓度和各效水分蒸发量的计算…………………………

2-2各效溶液的沸点和总有效温度差估算…………………………

2-3加热蒸汽消耗量的计算…………………………………………

2-4传热系数的确定…………………………………………………

2-5有效温差在各效的分配…………………………………………

2-6蒸发器传热面积计算……………………………………………

三．蒸发器主要结构尺寸计算………………………………………

3-1加热管的选择和管数的初步估计………………………………

3-2循环管的选择……………………………………………………

3-3加热管的直径以及加热管数目的确定…………………………

3-4分离室直径和高度的计算………………………………………

3-5接管尺寸的确定…………………………………………………

四．蒸发装置的辅助设备……………………………………………

4-1气液分离器………………………………………………………

4-2蒸汽冷凝器………………………………………………………

4-3真空泵的选型……………………………………………………

4-4预热器的选型……………………………………………………

五．主要设备强度计算及校核………………………………………

5-1加热室的强度校核………………………………………………

5-2蒸发室的强度校核………………………………………………