家用空调设计计算说明书.doc

制冷系统课程设计说明书 热能与动力工程专业目录一、 设计工况3二、 压缩机选型3三、 热力计算51、循环工况：52、 热力计算：6四、蒸发器设计计算71、设计工况：72、计算过程：83、风机的选择184、汇总18五、冷凝器换热计算19第一局部：设计计算19一、 设计计算流程图19二、 设计计算193、计算输出25第二局部：校核计算25一、校核计算流程图25二、计算过程26六、 节流装置的估算和选配27七、 空调电器系统2835 / 35一、 设计工况 3KW机组，半封闭压缩机，风冷冷凝器，风冷蒸发器，毛细管，制冷剂R22，蒸发温度5℃，过热度20℃，冷凝温度50℃，过冷度5℃二、 压缩机选型1、选型条件：制冷量3kW,制冷剂R22，蒸发温度5℃，过热度20℃，冷凝温度50℃，过冷度5℃2、选型结果：使用压缩机选型软件select 6，选择型号为DKM-75的半封闭往复式压缩机a.其根本参数如下：制冷量3.15kW，输入功率1.06kW，cop为2.97，电流(400V)2A,质量流量18.9g/s，放热3.65kWb.b.其技术参数：c.压缩机图纸：d.附件3、 压缩机的定位与固定 定位见设计制图；固定方法：将压缩机焊接在钢板上，再将钢板与外机底部用螺拴固定。

三、 热力计算1、循环工况：根据条件，通过压焓图以与相关公式求出如图1-1各关键点参数值：h图1-1 蒸汽压缩式制冷循环p-h图〔其中1-2s是压缩机实际压缩过程，而1-2是压缩机理论压缩过程，为等熵过程〕点号P/t/℃h/〔KJ/kg〕ν/〔m³/kg〕00.58375407.14310.583725421.9030.04464521.9423455.26131.942345256.3842、 热力计算：〔1〕单位质量制冷量 q0=h0-h4=407.143 KJ/kg -256.384 KJ/kg =150.759 KJ/kg〔2〕单位容积制冷量=q0/v1=150.759 KJ/kg /0.044645 m3/kg=3376.840KJ/m3〔3〕理论比功=h2-h1=455.261 KJ/kg-421.903 KJ/Kg=33.358 KJ/Kg〔4〕指示功率i=/ηi=33.358KJ/Kg /0.8=41.698 KJ/Kg〔5〕性能系数理论值 COP=q0/=150.759 KJ/Kg /33.358KJ/Kg =4.52指示值 COPI= q0/=150.759 KJ/kg /41.698 KJ/kg=3.62〔6〕冷凝器的单位负荷 h2s=+h1=41.698KJ/kg+421.903 KJ/kg=463.601 KJ/kg=h2s-h3=463.601 KJ/kg-256.384 KJ/kg=207.217 KJ/kg〔7〕制冷剂循环质量流量=φ0/q0=3 KW/150.759 KJ/kg=0.01990kg/s〔8〕实际输气量和理论输气量=v1= 0.01990kg/s×0.044645 m³/kg=0.00089m3/s=/λ=0.00089 m3/s /0.8=0.00111 m3/s〔9〕压缩机的理论功率和指示功率 P==0.01990kg/s×33.358 KJ/Kg =0.664 KW Pi=P/ηi=0.664KW/0.8=0.830KW〔10〕冷凝器热负荷φk==0.01990kg/s×207.217 KJ/kg=4.124KW四、蒸发器设计计算1、设计工况：进口空气的干球温度是ta1=27℃，湿球温度是ts1=19.5℃；管制冷剂R22的蒸发温度t0=5℃，当地大气压101.32kPa；要求出口空气的干球温度t=17.5,湿球温度t=14.6；蒸发器制冷量=3000W。

2、计算过程：⑴ 选定蒸发器的结构参数 选用的紫铜管，翅片选用厚为的铝套片，翅片间距管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距，沿流动方向的管排数，迎面风速=2m/s⑵计算几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为沿气流流动方向的管间距为沿气流方向套片的长度mm每米管长翅片的外外表面积每米管长翅片间的管子外表面积 每米管长的总外外表面积每米管长的外外表面积每米管长的外表面积每米管长平均直径处的外表面积由以上计算得 备注：铜管径di=0.0086mm⑶计算空气侧干外表传热系数1） 空气的物性 空气的平均温度为空气在此温度下的物性约为, ,,2） 最窄界面处的空气流速3)空气侧干外表传热系数空气侧干外表传热系数计算52.66〔4〕确定空气在蒸发器的状态变化过程 根据给定的空气进出口温度，由湿空气的图可得,,,在图上接空气的进出口状态点1和点2，并延长与饱和空气线〔相交于点，该点的参数是,℃，在蒸发器中，空气的平均比焓为在h-d图上按过程线与线的交点读得,析湿系数可由下式确定： 〔5〕循环空气量的计算=1271 kg/h进口状态下空气的比体积可由下式确定：故循环空气的体积流量为〔6〕空气侧当量外表传热系数的计算当量外表传热系数=对于正三角形叉排排列的平直套片管束，翅片效率可由式=计算，叉排翅片可视为正六角形，且此时翅片的长对边距离和短对边距离之比为=1,==故肋片折合高度为59.06故在凝露工况下的翅片效率为0.8846当量外表传热系数为 =73.77〔7〕管R22蒸发时外表传热系数的计算R22在时的物性为：饱和液体的比定压热容饱和蒸汽的比定压热容饱和液体的密度饱和蒸汽的密度 汽化潜热饱和压力外表力液体的动力粘度蒸汽的动力粘度液体的热导率蒸汽的热导率液体普朗特数蒸汽普朗特常数R22在管蒸发的外表传热系数可由式=计算。

R22进入蒸发器时的干度，出口干度,那么R22的总质量流量为=== 作为迭代计算的初值，取11.3,R22在管的质量流速为,那么总的流通截面面积为==每根管子的有效流通截面面积为===蒸发器的分路数==3.06取Z=3，那么每一分路中R22的质量流量为===21.31每一分路中R134a在管的实际质量流速为===102.06于是===5.50== ==0.1096==0.07694===1440.0=134.67式=中,,,,,,对于R22, ==2663.32⑻ 传热温差的初步计算先不计R22的阻力对蒸发温度的影响，那么有===⑼ 传热系数的计算=由于R22与聚酯油能互溶，故管污垢热阻可忽略据文献介绍，翅片侧污垢热阻、管壁导热热阻与翅片与管间接触热阻之和可取为，故k= =40.76⑽ 核算假设的q值==40.76684.77===11265.0计算说明，假设的q初值11300与核算值较接近，偏差小于1%，故假设有效⑾ 蒸发器结构尺寸确实定 蒸发器所需的外表传热面积===0.27===4.38蒸发器所需传热管总长==9.85迎风面积===0.153取蒸发器宽B=510mm,高H=300mm,那么实际迎风面积已选定垂直于气流方向的管间距s=25mm，故垂直于气流方向的每排管数为 n===12深度方向〔沿气流流动方向〕为2排，共布置24根传热管，传热管的实际总长度为==12.24 m传热管的实际外表传热面积为 ===0.331又 ==1.226==1.278说明计算接近有20%的裕度。

上面的计算没有考虑制冷剂蒸汽出口过热度的影响当蒸发器在管被加热时，过热段的局部外表传热系数很低，即使过热温度不高，为3-5℃，过热所需增加的换热面积任可高达10%-20%〔12〕R22的流动阻力与其对传热温差的影响 实验说明，R22在管蒸发时的流动阻力可按下式计算： = =2.798kPa由于蒸发温度为5℃时R22的饱和压力为583.78kPa，故流动损失仅占饱和压力的0.5%，因此流动阻力引起蒸发温度的变化可忽略不计13) 空气侧的阻力计算空气侧的阻力计算，首先计算由图4-21确定，，，，由与查的，于是又所以 在凝露工况下由于凝结水滞留在翅片外表上形成一薄层水膜，故使在同样风速下空气阻力增大在凝露工况下的阻力应在上面干工况下的阻力根底上乘以修正系数，即 的值与析湿系数有关，可由下表查取：因为ξ=1.57，所以有3、风机的选择由风量和总压=24.39Pa,选择两个叶片直径为170mm的离心式风机，此风机满足要求风机的定位见设计制图风机的固定方法：如图，将风机焊接在钢板上，再将钢板与蒸发器用螺拴固定4、汇总根据以上计算得出以下设计参数：选用的紫铜管，翅片选用厚为的铝套片，翅片间距。

管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向的管间距，沿流动方向的管排数，每排管数n1=12，蒸发器管路数Z=3迎面风速=2m/s循环空气体积流量1101m3/h，蒸发器宽度B=510mm，高度H=300mm，共有肋板255块 五、冷凝器换热计算第一局部：设计计算一、 设计计算流程图二、 设计计算1、参数换热参数：冷凝负荷：Qk=4.124KW冷凝温度：tk=50℃环境风温度：ta1=35℃冷凝器结构参数：铜管排列方式：正三角形叉排翅片型式：开窗片，亲水膜铜管型式：光管铜管水平间距：S1＝25.4mm铜管竖直方向间距：S2＝22mm紫铜光管外径：d0＝9.52mm铜管厚度：δt＝0.35mm翅片厚度：δf＝0.115mm翅片间距：Sf＝1.8mm冷凝器尺寸参数排数：NC＝3排每排管数：NB＝10排2、计算过程1〕冷凝器的几何参数计算翅片管外径：＝9.75 mm铜管径：＝8.82 mm当量直径：＝3.04 mm单位长度翅片面积：＝0.537 m2/m单位长度翅片间管外外表积：＝0.0286 m2/m单位长度翅片管总面积：＝0.56666 m2/m翅片管肋化系数：＝20.462〕空气侧换热系数迎面风速假定：＝2.6 m/s冷凝器所需空气体积流量迎风面积：Ay=qv/f=0.177m2取冷凝器迎风面宽度即有效单管长，那么冷凝器的迎风面高度0.221迎风面上管排数：10排最窄截面处风速：＝4.5 m/s冷凝器空气入口温度为：ta1＝35℃取出冷凝器时的温度为：ta2＝43℃确定空。