冰柜(冰箱)设计计算书(共26页).doc

精选优质文档-----倾情为你奉上冰柜设计计算书学院：能源与环境学院专业：热能与动力工程系班级：热能103班姓名：学号：目录整体计算流程图1冰柜的总体布置根据所提出的任务给出设计条件:1) 使用环境条件:冰柜周围环境温度ta=32℃,相对湿度ψ=755％2) 箱内温度:不高于-18℃.3) 箱内有效容积:302.5L4) 制冷系统为单级蒸汽压缩式制冷系统,冷却方式采用直冷式,蒸发器采用暗盘管(类似于板管式),冷凝器采用翅片管式冷凝器,采用毛细管作为节流元件.制冷系统图见附件5) 箱体结构:外形尺寸1200mm670mm950mm(宽深高)绝热层用聚氨酯发泡，其厚度根据理论计算和冰箱厂的实践经验选取，其值如 表1-1，箱体结构见附图表1-1箱面门体侧面底面冷冻室70601006）润滑油选用合成聚酯油作为系统润滑油7）干燥过滤器选取由课本关于R134a系统干燥过滤器的经验，选取XH7型干燥过滤器2冰柜热负荷计算冰柜热负荷在冰柜设计中是一个重要参数，它与冰柜的箱体结构、冰柜的内容积，箱体绝热层的厚度和绝热材料的优劣等因素有关热负荷包括：箱体漏热量Q1、开门漏热量Q2、贮物热量Q3和其它热量Q4。

即Q=Q1+Q2+Q3+Q42.1箱体漏热量箱体漏热量Q1箱体漏热量包括，通过箱体隔热层的漏热量Qa，通过箱门和门封条的漏热量Qb，通过箱体结构形成热桥的漏热量Qc即Q1=Qa+Qb+Qc（1）箱体隔热层的漏热量Qa，由于箱体外壳钢板很薄，而其热导率λ值很大，所以热阻很小，可忽略不计内壳多用ABS或HIPS塑料板真空成形，最薄的四周部位只有1.0mm塑料热阻较大，可将其厚度一起计入隔热层，因此箱体的传热可视为单层平壁的传热过程即Qa=KA(t1-t2)式中A---箱体外表面积，单位为m2传热系数K(单位为W／(m2K))为式中α1——箱外空气对箱体外表面的表面传热系数，单位为W／(m2K)；α2——内箱壁表面对箱内空气的表面传热系数，单位为W／(m2K)；δ——隔热层厚度，单位为m；λ——隔热材料的热导率，单位为W／(mK)在进行箱体隔热层捕热量计算时，要注意到冷冻室和冷藏室的隔热层厚度是不一样的，应采用分段计算相加后的Qa值另外，采用壁板盘管式冷凝器的冰柜，箱体后壁面的表面温度近似取为冷凝温度tk，也需另外计算该部分漏热量2）通过箱门与门封条进入的漏热量Qb由于Qb值很难用计算法计算，一般根据经验数据给出，可取Qb为Qa的15％值。

3）箱体结构部件的漏热量Qc箱体内外壳体之间支撑方法不同，Qc值也不同，因此同样也不易通过公式计算一般可取Qc值为Qa值的3％左右目前采用聚氨酯发泡成型隔热结构的箱体，无支撑架形成的冷桥，因此Qc值可不计算2.2开门漏热量开门漏热量Q2根据家用冰箱使用情况，近似取开门次数每小时1次，假定每次开门箱内空气全部被置换成箱外空气，则开门漏热量Q2可按下式计算式中VB—电冰箱内容积，单位为m3 n—开门次数; Δh—进入箱体空气达到规定温度时的比焓差，单位为kJ/kg va—空气的比体积，单位为m3/kg由各值计算的=9.9666W2.3储物热量储物热量冰柜的储物热量无明确规定的标准，一般按电冰箱标准的“制冰能力”项提出的“以电冰箱的内容积0.5％的25℃水，在2h内结成实冰”的规定进行计算实冰的具体温度按-2℃至-5℃取值储物热量Q3按下式计算式中 m—水的质量，单位kg c—水的比热容，c=4.19kJ/(kgK) r—水的凝固热（冰的融解热），r=333kJ/kg cb—冰的比热容，cb=2 kJ/(kgK) t1 t2—水的初始温度和冻结终了温度，单位为℃计算得=92.798W2.4其它热量其它热量Q4这里所说的其他热量，是指各种加热器、冷却风扇电机的散发热量，可将其电耗功率折算热量计入。

另外，还要考虑开门时漏入的热量，因此，在冰柜箱体热负荷计算时，为了安全起见一般还增加10~15%的余度，即以1.1~1.15Q的热负荷进行设计2.5总热负荷总热负荷=Q1+Q2+Q3+Q4=175.034W3箱体绝热层厚度校核设计箱体绝热层时，预先参照国内外冰箱的有关资料设定其厚度，并计算出箱体表面温度如果箱体表面温度tw低于露点温度，则会在箱体表面上产生凝露现象，因此箱体表面温度tw必须高于露点温度td，最低限度tw>0.2℃+td 在达到稳定传热状态后的表面温度tw可以由下式计算：=30.476℃>27℃式中 tw—箱体外表面温度，单位为℃ t1—箱外空气温度，单位为℃ t2—箱内空气温度，单位为℃ α0—箱外空气对箱体外表面的表面传热系数，单位为W/(m2K) K—传热系数，单位为W/(m2K) 查设计气候条件下冰箱的露点温度为27℃，计算如下式所示 =30.476℃>27℃所以箱体厚度合适4制冷系统热力计算4.1制冷系统额定工况 表2-1 制冷系统的额定工况工况参数冷凝温度蒸发温度回气温度过冷温度设计例值54.4-2532（80）17参数来源环境温度加上冷凝传热温差冷冻室温度减去传热温差蒸气进入压缩机壳体前状态，括号值为实际吸入气缸前的过热蒸气环境温度减去过冷度4.2热物性参数列表根据设计冰柜确定的工况和选用的制冷剂，运用压焓图或热力性质表或计算公式求取有关压力、各点比焓值和过热蒸气比体积，将各参数列于表2-2中，制冷系统压焓图如图2-1。

图2-1 冰柜制冷系统压焓图表2-2 热物性参数列表（工质R134a）参数列表符号单位参数来源设计值冷凝压力1.4644蒸发压力0.1064出蒸发器时饱和蒸气比焓383.45进压缩机前过热蒸气比焓430.43进压缩机前过热蒸气比体积0.229进气缸前过热蒸气比焓473.62进气缸前过热蒸气比体积0.267排出过热蒸气温度℃181.99冷凝温度下饱和蒸气比焓424.91排出过热蒸气比焓值592.17制冷剂过冷至32℃时比焓244.59毛细管节流前液体比焓（17℃）223.38蒸发器入口制冷剂比焓223.38定熵压缩蒸气比焓值（32℃）500.63定熵压缩蒸气比焓值（80℃）556.014.3循环各性能指标计算（1）单位制冷量（2）单位体积制冷量（3）单位等熵压缩功（4）制冷系数（5）单位冷凝热量（6）制冷剂循环量式中Q----冰柜的总热负荷值7）冷凝器热负荷（8）压缩机实际吸入过热蒸气量5压缩机选型及热力计算压缩机选型除采用用热力计算方法外首先求出设计工况的输气系数，并计算出压缩机的理论输气量、压缩机的制冷量、压缩机的输入功率，再查有关冰柜压缩机的规格参数表，最后选用压缩机所选用压缩机的制冷量必须等于或略大于设计值，其理论输气量和输入功率也要同时满足设计的要求。

5.1压缩机参数计算设计工况参数如表2-2所示其输气系数、压力系数、温度系数和a泄露系数的乘积1） 容积系数 其中相对余隙容积C取0.025，膨胀系数m取1，冷凝压力取1469.6kPa，蒸发压力取115.15kPa，排气压力损失为0.1，则容积系数=0.6465（2） 压力系数 其中进入阀的压力损失=0.05，其余取值同容积系数，则压力系数=0.921温度系数系数a取1.15，b取0.25，回气热力学温度取353K，冷凝热力学温度取327.4K，蒸发温度取-25℃压缩机吸入前过热度=105K=0.876（4）泄露系数 泄露系数取0.99输气系数为=0.64650.9210.87650.99=0.5165 理论输气量=1.746m3/h 压缩机的制冷量=698.741.7460.5165=175W理论绝热功率 指示功率式中 —指示功率，可以用下面的公式计算：=0.695上式中的为采用摄氏温度为单位的蒸发温度，系数b凭经验选取则指示功率76.75/0.695=110.431W摩擦功率 摩擦功率按下式计算：其中为平均摩擦压力，取0.65MPa，为1.12，则摩擦功率=30.9W压缩机的轴功率=110.431+30.9=141.33W电功率和电机效率取=0.82，则 =141.33/0.82=172.36W5.2压缩机选取根据以上求取的压缩机理论输气量、压缩机制冷量、电功率等参数，参照按R134a制冷工质设计的压缩机有关规格参数表，根据《资料1》现选择意大利生产的低回压R134a冰柜压缩机，型号为E1118CZA,额定制冷量182W，功率消耗为183.75W，气缸容积为7.2cm3 ，尺寸高为151mm、宽140mm、长220mm，压缩机名义工况下的质量流量0.kg/s,冷凝器热负荷395.1989W5.3压缩机工作系数校核 冰柜箱体漏热量为56.4w，压缩机额定制冷量为182W，工作系数为满足压缩机工作系数30%-35%的要求。

5.4冰柜耗电量预算选定压缩机以后，即可以根据压缩机的耗电量预算冰柜的耗电量压缩机功率W计算公式如下：W压缩机耗电量P计算：W=1.36 kW.h/24h即压缩机耗电量为1.36度/天6翅片管式冷凝器设计计算6.1有关温度参数及冷凝热负荷确定 各有关温度参数取值见下表对数平均温差℃=16.9℃由压缩机选型可知，冷凝器热负荷395.1989W 项目目参数值/℃项目目参数值/℃冷凝温度 54.4进出口空气温差10进口空气干球温度32出口空气干球温度 426.2翅片管簇结构参数选择及计算 选择的紫铜管为传热管，选用的翅片是厚度的波纹形整张铝制套片取翅片节距,迎风面上管中心距：, 管簇排列采用正三角形叉排每米管长各有关传热面积分别为==0.4765=0.0303= 0.5068=0.0295 取当地大气压=98.07kPa，由空气(干空气)热物理性质表(表3-2)，查得在空气平均温度℃条件下，=1005J/(kgk)、=0.02733、=在进风温度℃条件下=1.1576 冷凝器所需空气体积流量=选取迎面风速1。