(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211050312.4 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 湘潭大学 地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区湘潭大 学 (72)发明人 夏小霞　刘芝鹏　王志奇　孙童　 张华龙　徐泽华　李新　张思风　 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种制冷剂-水板式蒸发器的设计 计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的 设计计算方法， 适用于任何板式蒸发器的工艺设 计计算。 本方法首先根据制冷剂侧和水侧的给定 参数， 计算得到换热量及水侧质量流量； 然后， 选 定板片基本参数和水侧流速， 计算得到板片结构 参数和总板片数； 接下来， 对蒸发器进行分段， 计 算得到制冷剂侧和水侧各段的进口和出口参数 及各段的换热量、 水侧和制冷剂侧各段的对流换 热系数、 传热系数、 对数平均温差和换热面积； 最 后， 计算得到总换热面积和总板片数。 本发明提 供的新型的板式蒸发器设计计算方法不需要进 行复杂的试算， 能有效简化板式蒸发器的设计过 程， 提高板式蒸发器的设计效率， 并且对蒸发过 程进行分段计算， 能进一步提高设计计算的精 度。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 115422675 A 2022.12.02 CN 115422675 A 1.一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的设计 计算方法， 其特 征在于， 包括 步骤： 步骤1， 根据制冷剂侧 和水侧的给定参数， 计算得到换 热量及水侧质量 流量； 步骤2， 选 定板片基本参数， 计算得到 板片结构参数； 步骤3， 选定水侧流速， 查取水在定性温度下的物性参数， 计算得到水侧质量流速、 水侧 和制冷剂侧通道数、 总板片数； 步骤4， 对蒸发器进行分段， 计算得到制冷剂侧和水侧各段的进口焓值和出口焓值、 各 段的换热量， 查取 水侧各段的进口温度和出口温度； 步骤5， 查取水在各段定性温度 下的物性参数， 计算得到水侧各段的雷诺数、 普朗特数、 努塞尔数和对流换 热系数； 步骤6， 查取制冷剂在定性温度下的物性参数， 计算得到制冷剂侧各段的雷诺数、 普朗 特数、 努塞尔数和对流换 热系数； 步骤7， 计算各 段的传热系数、 对数平均温差和换 热面积； 步骤8， 计算得到总换 热面积和总板片数。 2.如权利要求1所述的一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的设计计算方法， 其特征在于： 步骤1 所述的给定参数包括： 制冷剂质量流量mf、 制冷剂蒸发温度Tf、 水进口温度Tw1、 水出口温度 Tw2。 3.如权利要求1所述的一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的设计计算方法， 其特征在于： 步骤2 所述的板片基本参数包括： 板片有效宽度We、 有效长度Le、 板间距b、 板片厚度δ、 板片波纹宽 度P、 板片波纹角度β、 板片导热系数λ， 板片结构参数包括： 单块板片有效换热面积A1、 通道 横截面积A2、 放大系数f和水力直径D。 4.如权利要求1所述的一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的设计计算方法， 其特征在于： 步骤3 所述的水侧流速是根据推荐范围选定的， 确定流速后， 水侧质量流速、 水侧和制冷剂侧通道 数、 总板片数即可通过计算来确定， 从而避免了复杂的试算过程， 提高了板式蒸发器的设计 效率； 所述的水 的定性温度是指水 的进口温度和出 口温度的算术平均值， 水在定性温度下 的物性参数是指密度ρw。 5.如权利要求1所述的一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的设计计算方法， 其特征在于： 步骤4 所述的分段 是指对蒸发器按相同的干度间隔分成多段， 通过分段计算 来提高计算精度。 6.如权利要求1所述的一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的设计计算方法， 其特征在于： 步骤5 所述的水各段的定性温度是指水各段的进口温度和出口温度的算术平均值， 水在各段定性 温度下的物性 参数包括： 动力粘度 μw,i、 导热系数 λw,i、 比定压热容cp,w,i、 密度ρw,i。 7.如权利要求1所述的一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的设计计算方法， 其特征在于： 步骤6 所述的制冷剂定性温度是指制冷剂的蒸发温度Tf， 制冷剂在定性温度下的物性参数包括： 液相动力粘度 μf、 液相导热系数 λf、 液相比定 压热容cp,f、 液相密度ρf,l、 气相密度ρf,v。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115422675 A 2一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的设计 计算方法 技术领域 [0001]本发明涉及一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的设计计算方法， 适用于任何板  式蒸发器 的设计计算， 属于换 热器设计的技 术领域。 背景技术 [0002]板式蒸发器具有结构紧凑、 换 热效率高等优点， 从而得到 了广泛的应  用。 [0003]目前， 板式蒸发器 的设计缺乏成熟的计算方法， 一般都需要进行复杂  的试算， 且 对蒸发过程采用平均干度进行处 理， 没有进行分区， 导 致计算精度受  到限制。 发明内容 [0004]本发明提出一种新型的板式蒸发器的设计计算方法， 不需要进行复杂  的试算， 能 有效简化板式蒸发器的设计过程， 提高板式蒸发器的设计效率， 并且  对蒸发过程进 行分段 计算， 能进一 步提高设计 计算的精度。 [0005]本发明提出的一种制冷剂 ‑水板式蒸发器的设计 计算方法， 具体步骤如  下。 [0006]步骤1， 根据制冷剂侧和水侧的给定参数， 包括： 制冷剂侧质量流量  mf、 制冷剂侧 蒸发温度Tf、 水侧进口温度Tw1和出口温度Tw2， 查取制冷剂侧进  口(即饱和液体)焓值hf1和 出口(即饱和蒸汽)焓值hf2、 水侧进口焓值hw1和出 口焓值hw2， 计算得到换热量Q及水侧质量 流量mw。 [0007]各参数的计算公式如下： [0008]换热量： Q＝mf(hf2‑hf1) [0009]水侧质量 流量： mw＝Q/(hw1‑hw2) [0010]步骤2， 选定板片基本参数， 包括： 板片有效宽度We、 有效长度Le、 板间距b、 板片厚 度δ、 板片波纹宽度P、 板片波纹角度β、 板片导热系数λ，  计算得到板片结构参数： 单块板片 有效换热面积A1、 通道横截面积A2、 放大系 数f和水力直径D。 [0011]各参数的计算公式如下： [0012]单块板片有效换 热面积： A1＝WeLe [0013]通道横截面积： A2＝Web [0014]放大系数： f＝{1+[1+( πb/P)2]0.5+4[1+( πb/P)2/2]0.5}/6 [0015]水力直径： D＝2b/f [0016]步骤3， 选定水侧流速uw， 查取水在定性温度(即进口温度Tw1和出口 温度Tw2的算术 平均值)下的密度ρw， 计算得到水侧质量流速Gw、 水侧通道数  Nw、 制冷剂侧通道数Nf和总板 片数N。 [0017]各参数的计算公式如下： [0018]水侧质量 流速： Gw＝ρwuw [0019]水侧通道数： Nw＝mw/(GwA2) [0020]制冷剂侧通道数： Nf＝Nw说　明　书 1/6 页 3 CN 115422675 A 3