干式蒸發器設計與校核 

I.系統參數確定 

利用SolKane對系統參數進行設計：

輸入蒸發溫度、冷凝溫度，過熱度設定為4℃，過熱度太大，會引起蒸發器設計面積過大；蒸發器壓降設定為0.5bar，過冷度設定在2.0℃，冷凝器壓降為0.3bar。

II.HTFS設計 

1.Problem Definition項目定義 ⑴Application Options-應用選型

冷側與熱側的Application應用會自動根據后面的過程參數中進出口干度調整，在選擇時可保持默認狀態。

⑵Process Data-過程參數

對于冷凝器和蒸發器來說，因管內外傳熱系數均很大，所以污垢系數對換熱器的面積影響非常大。

2.Property Data-物性參數 

換熱面積初步確定：（管型為12mm×0.5-實際厚度） 

熱流密度按12Kw/m2計算，單位管長面積為0.0377m2/m，即單位管長負荷為0.4524Kw/m。 

總管長=負荷(kw)÷0.4524(kw/m)  管程布局： 

單管流通截面積為0.000095m2，通過Solkane可知其質量流量，對于12mm管型，R22制冷劑，其最佳截面質量流量為250kg/s.m2左右，建議范圍為200<m<300 kg/s.m2。 

每流程管數=質量流量(kg/s)÷250(kg/s.m2)÷0.000095m2 管長選擇： 

標準管長為 2100；2400；2700；3300；3600 管間距： 管間距≥16mm 折流板間距： 

折流板間距為殼體內徑的20%~100%。 折流板切口率： 20%~35%。

修正系數： 

阻力因子fDarcy = C*Re-D 

傳熱系數hi = (k/Di nom.)*(STC)*Re0.8*Pr1/3*(μ/μwall)0.14   不同的管型與制冷劑，上述各修正系數不同。

按同樣的操作方法，選擇管側接口尺寸。

5.Program Options-程序設定 

⑴Design Options-設計規定：在設計模式下可規定尺寸等一些設計限定(默認即可) (2)Thermal Analysis-熱力學分析 

(3)Methods/Correlations-方法與關聯性設定

6.結果分析 

(1)Performance-傳熱效果

A． 判斷傳熱面積 

通過對實際面積與所需面積比可判斷傳熱面積是否足夠，如果值小于1，則說明傳熱面積小，然后判斷傳熱系數是否在正常范圍內，如果傳熱系數正常，說明需要增大傳熱面積。 B． 過熱度判斷 

通過計算的出口壓力查詢Solkane對比過熱度，過熱度保持在6~8℃

C． 傳熱系數判斷 

殼側正常范圍6000~9000，傳熱系數越大，壓降越大，如果殼側傳熱系數過小，可在后面的Flow Analysis頁對流體進行詳細分析；管側傳熱系數約在3000~5500，管側流速越大，傳熱系數越大，但壓降也隨著增大；管側推薦流速為10~12m/s。總傳熱系數在2000~4000左右。 D． 振動判斷 

在振動判斷項如是yes或是Possible提示，即表明有振動問題，可在后面振動分析頁進行詳細分析。 E． RhoV2判斷 

如果RhoV2判斷項出現yes，說明有接口位置接管過小，在后面的Pressure Drop頁可進行詳細分析。

關于振動

振動會通常導致管或管與端版連接處泄露，另一個癥狀是噪音增大和殼側壓力損失增大。通常抑制某一振動會導致其他的振動問題更明顯，此外振動損傷的一條管會有時會加劇其他管的振動問題，因而使振動問題更復雜化。 

產生振動損傷通常是以下幾種： a) 由于反復彎曲引起“疲勞損傷”，連續振動引起的應力然后管容易成為應力腐蝕。 b) 相鄰管之間的跨中的反復撞擊，導致管壁減薄并最終破裂，這被稱為“碰撞損傷”。 

c) 由于折流板切口引起的“折流板損傷”，當折流板邊緣較為鋒利或者其材質硬度大約管材質時，由于反復振動導致管材破裂。 

d) 由于折流板孔與管之間的間隙，管與折流板孔間反復撞擊導致的管破裂。 e) 由于在管脹接處松動，且沒有擴展槽，由此引起的振動破裂。 

f) 過大的噪聲引起的振動損傷，這種振動可能導致整個殼體振動，這種振動可聽到劇烈的咔嗒咔嗒振動聲。 

g) 高殼側壓降，由于劇烈的振動需要殼側的能力輸入，當殼側壓降急劇增大時，就有可能是振動的加劇引起的。 

h) 微動磨損發生在管之間或管與板孔間，振動微動磨損是僅次于腐蝕的換熱器損傷原因之一。 避免振動的方法： 

a) 減少管跨距，以減少管的自然頻率； b) 

減少錯流速率，以減少流體給管的能量輸入。 

但是以上兩個條件通常是矛盾的，例如為了減少管自然頻率，其措施是： 

l 減少折流板間距； l 減少端部折流板間距； l 增加中間支撐； l 窗口區不布管； l 

使用折流桿； 為了減少錯流區流速，我們的方法有： 

l 增大折流板間距； l 增大管束與殼體內徑間距； l 使用雙弓折流板； 

l 使用分流殼體，例如J殼體； l 

設計成軸流流動結構的殼體； 

通常的辦法是如果傳熱能力和壓降均有所余量時，可適當的 

l 減少折流板間距； l 減少端部折流板間距； l 改變折流板形式； l 

去除部分管子； 

如果傳熱系數和壓降均已接近限制極限，那就必須改變殼體形式或在窗口區取消布管。 

 

7.模擬不同工況 

    通過輸入不同的水流量，可查看不同工況下的換熱器模擬結果。

振動會通常導致管或管與端版連接處泄露，另一個癥狀是噪音增大和殼側壓力損失增大。通常抑制某一振動會導致其他的振動問題更明顯，此外振動損傷的一條管會有時會加劇其他管的振動問題，因而使振動問題更復雜化。 

產生振動損傷通常是以下幾種： a) 由于反復彎曲引起“疲勞損傷”，連續振動引起的應力然后管容易成為應力腐蝕。 b) 相鄰管之間的跨中的反復撞擊，導致管壁減薄并最終破裂，這被稱為“碰撞損傷”。 

c) 由于折流板切口引起的“折流板損傷”，當折流板邊緣較為鋒利或者其材質硬度大約管材質時，由于反復振動導致管材破裂。 

d) 由于折流板孔與管之間的間隙，管與折流板孔間反復撞擊導致的管破裂。 e) 由于在管脹接處松動，且沒有擴展槽，由此引起的振動破裂。 

f) 過大的噪聲引起的振動損傷，這種振動可能導致整個殼體振動，這種振動可聽到劇烈的咔嗒咔嗒振動聲。 

g) 高殼側壓降，由于劇烈的振動需要殼側的能力輸入，當殼側壓降急劇增大時，就有可能是振動的加劇引起的。 

h) 微動磨損發生在管之間或管與板孔間，振動微動磨損是僅次于腐蝕的換熱器損傷原因之一。 避免振動的方法： 

a) 減少管跨距，以減少管的自然頻率； b) 

減少錯流速率，以減少流體給管的能量輸入。 

但是以上兩個條件通常是矛盾的，例如為了減少管自然頻率，其措施是： 

l 減少折流板間距； l 減少端部折流板間距； l 增加中間支撐； l 窗口區不布管； l 

使用折流桿； 為了減少錯流區流速，我們的方法有： 

l 增大折流板間距； l 增大管束與殼體內徑間距； l 使用雙弓折流板； 

l 使用分流殼體，例如J殼體； l 

設計成軸流流動結構的殼體； 

通常的辦法是如果傳熱能力和壓降均有所余量時，可適當的 

l 減少折流板間距； l 減少端部折流板間距； l 改變折流板形式； l 

去除部分管子； 

如果傳熱系數和壓降均已接近限制極限，那就必須改變殼體形式或在窗口區取消布管。 

 

7.模擬不同工況 

    通過輸入不同的水流量，可查看不同工況下的換熱器模擬結果。

振動會通常導致管或管與端版連接處泄露，另一個癥狀是噪音增大和殼側壓力損失增大。通常抑制某一振動會導致其他的振動問題更明顯，此外振動損傷的一條管會有時會加劇其他管的振動問題，因而使振動問題更復雜化。 

產生振動損傷通常是以下幾種： a) 由于反復彎曲引起“疲勞損傷”，連續振動引起的應力然后管容易成為應力腐蝕。 b) 相鄰管之間的跨中的反復撞擊，導致管壁減薄并最終破裂，這被稱為“碰撞損傷”。 

c) 由于折流板切口引起的“折流板損傷”，當折流板邊緣較為鋒利或者其材質硬度大約管材質時，由于反復振動導致管材破裂。 

d) 由于折流板孔與管之間的間隙，管與折流板孔間反復撞擊導致的管破裂。 e) 由于在管脹接處松動，且沒有擴展槽，由此引起的振動破裂。 

f) 過大的噪聲引起的振動損傷，這種振動可能導致整個殼體振動，這種振動可聽到劇烈的咔嗒咔嗒振動聲。 

g) 高殼側壓降，由于劇烈的振動需要殼側的能力輸入，當殼側壓降急劇增大時，就有可能是振動的加劇引起的。 

h) 微動磨損發生在管之間或管與板孔間，振動微動磨損是僅次于腐蝕的換熱器損傷原因之一。 避免振動的方法： 

a) 減少管跨距，以減少管的自然頻率； b) 

減少錯流速率，以減少流體給管的能量輸入。 

但是以上兩個條件通常是矛盾的，例如為了減少管自然頻率，其措施是： 

l 減少折流板間距； l 減少端部折流板間距； l 增加中間支撐； l 窗口區不布管； l 

使用折流桿； 為了減少錯流區流速，我們的方法有： 

l 增大折流板間距； l 增大管束與殼體內徑間距； l 使用雙弓折流板； 

l 使用分流殼體，例如J殼體； l 

設計成軸流流動結構的殼體； 

通常的辦法是如果傳熱能力和壓降均有所余量時，可適當的 

l 減少折流板間距； l 減少端部折流板間距； l 改變折流板形式； l 

去除部分管子； 

如果傳熱系數和壓降均已接近限制極限，那就必須改變殼體形式或在窗口區取消布管。 

 

7.模擬不同工況 

    通過輸入不同的水流量，可查看不同工況下的換熱器模擬結果。