制冷课程设计完整版

重庆大学课课设计报告 制冷课程设计- 0 -目录1.制冷循环热力计算 .- 1 -1.1 设计要求 .- 1 -1.2 热力设计计算 .- 1 -1.2.1 制冷循环计算 .- 2 -1.2.2 供热循环计算 .- 3 -2.压缩机的选择 .- 4 -2.1 压缩机型号的选择 .- 4 -3.蒸发、冷凝器的选择计算 .- 5 -3.1 室内机 .- 5 -3.2 室外机 .- 9 -4.制冷工艺管路及阀件 .- 14 -4.1 管路设计 .- 14 -4.2 节流阀 .- 16 -4.3 截止阀手动膨胀阀 .- 17 -4.4 浮球阀 .- 17 -4.5 热力膨胀阀 .- 17 -4.6 电磁四通阀 .- 18 -5 其它辅助设备 .- 18 -5.1 贮液罐 .- 18 -5.2 气液分离器 .- 18 -5.3 过滤器 .- 18 -5.4 干燥器 .- 18 -5.5 油分离器 .- 18 -5.6 集油器 .- 18 -5.8 不凝性气体分离器 .- 18 -6 附图 .- 20 -7 参考文献 .- 25 -重庆大学课课设计报告 制冷课程设计- 1 -1.制冷循环热力计算1.1 设计要求设计一拖一分体式冷暖房间空调器设计（不采用电辅助加热） 。进行制冷系统的方案设计和热力计算，选配制冷压缩机（定频） ，设计室外和室内换热器，完成辅助设备的计算和选用，制冷系统管路设计。根据设计规范命名空调器的型号，并确定其能效等级。(1).进行制冷系统的方案设计和热力计算；(2).选配制冷压缩机（定频） ；(3).设计室外和室内换热器；(4).完成辅助设备的计算和选用；(5).制冷系统管路设计。(6).已知：额定冷量：3841w；制冷剂：R290。额定工况：a.制冷 环境温度：th=35室温：tl=27取：蒸发温度就是 t0=5 （风温 27）制冷温度=蒸发温度 冷凝温度：tk=46过冷度 5过热度 5b.供热 环境温度：th=2 室温： tl=20取：蒸发温度 t0=-5，要保证达到制热量冷凝温度： tk=46（风温 35）过冷度 5过热度 5室内外机均采用翅片管式空气换热器，气候类型为 T1（温带气候） ；室内机采用挂壁式。1.2 热力设计计算冷暖房间空调可以在夏天制冷又可以在冬天供热，夏天制冷时空调通过逆循环将房间的热量带到室外，而冬天供热时同样是通过逆循环将室外的热量带入到房间，这种转换通过四通阀来实现。重庆大学课课设计报告 制冷课程设计- 2 -322s40 1图 1.1 压力 比焓图1.2.1 制冷循环计算取：i=0.90=0.90点号 p/mp t/ h/(kJ/kg) v/(m3/kg)0 0.5474 5 578.891 0.5474 10 587.888 0.0858882 1.5663 54.921 638.1513 1.5663 41 307.8004 0.5474 5 307.800表 1.1（1） 单位质量制冷量q0=h0-h4=578.89-307.800=271.19kJ/kg（2） 单位容积制冷量qzv=q0/v1=271.19/0.08588=3157.49kJ/m3（3） 理论比功 w=h2-h1=638.151-587.888=50.263kJ/kg（4） 指示比功 wi=w/i=50.263/0.90=55.85kJ/kg重庆大学课课设计报告 制冷课程设计- 3 -（5） 冷凝器入口的制冷剂比焓值：h2s=wi+h1=55.85+587.888=643.735kJ/kg （6） 性能系数理论值：COP=q0/w=271.19/50.263=5.40指示值：COPi=q0/wi=271.19/55.85=4.86（7） 冷凝器的单位热负荷qk=h2s-h3=643.735-307.800=335.94kJ/kg（8） 制冷剂的循环质量流量qm=Q/q0=3841/271.19=14.2 g/s*10-3K（9） 实际输气量与理论输气量qvs=qm v1=14.2 0.085888=1.21961 m3/s* *10-3* *10-3qvh=qvs/=1.21961 /0.90=1.36 m3/s*10-3 *10-3（10）压缩机消耗的理论功率和指示功率P=qm 50.263=712w*=14.2*10-3*Pi=P/i=0.712/0.90=0.791KW（11）冷凝器热负荷Qk=qm 335.94=4770w*qk=14.2*10-3*（12）热力学完善度COPc=TL/（Th-Tl）= (273+5)/(46-5)=6.78指示循环效率为：=COPi/COP=4.86/6.78=0.731.2.2 供热循环计算取：i=0.90=0.90点号 p/mp t/ h/(kJ/kg) v/(m3/kg)0 0.4029 -5 567.361 0.4029 0 576.687 0.1153772 1.5663 56.505 641.8543 1.5663 41 307.8004 0.4029 -5 307.800表 1.2（1） 室外蒸发器单位质量吸热量q0=h0-h4=567.36-307.800=259.56 kJ/kg重庆大学课课设计报告 制冷课程设计- 4 -（2） 理论比功w=h2-h1=641.854-576.687=65.167 kJ/kg（3） 指示比功wi=w/i=65.167/0.90=74.50kJ/kg（4） 室内冷凝器入口焓值h2s=wi+h1=74.50+576.687=649.10kJ/kg（5） 室内冷凝器单位制热量qk=h2s-h3=649.10-307.800=341.29 kJ/kg（6） 供热系数理论值 COP=qk/w=345.55/65.167=5.3指示值 COPi=qk/wi=345.55/74.50=4.65（7） 额定供热量Q =qm*qk=341.29*14.2 =4846w*10-3（8）实际输气量与理论输气量qvs=qm v1=14.2 *0.115377=1.64 m3/s* *10-3 *10-3qvh=qvs/=1.639 /0.90=1.82 m3/s*10-3 *10-3（9）压缩机消耗的理论功率和指示功率P=qm*w= *65.167=0.92537kw14.2*10-3Pi= P/i=0.92537/0.9=1.03kw（10）室外蒸发器热负荷Q0=qm*qo=14.2 *259.56=3685.8w*10-3（11）热力学完善度COPc=TL/（Th-Tl）=(273+46)/(46+5)=6.255指示循环效率为=COPi/COP=4.65/6.255=0.752.压缩机的选择2.1 压缩机型号的选择选择 1 台 DSF340V1UFT 压缩机。排量 cm3 制冷量 W 功率 W 排气管内径 mm 回气管内径 mm 能效比 压缩机高度 mm34.0 5720 1315 9.8 12.9 4.35 325表 2.1重庆大学课课设计报告 制冷课程设计- 5 -该机属于螺杆式压缩机，额定制冷量为 5720W，功率 1315W；压缩机高度为325mm，排量为 34cm3，排气管内径 9.8mm，回气管内径 12.9mm；能效比为4.35。3.蒸发、冷凝器的选择计算3.1 室内机已知：（1）.（制冷）蒸发器热负荷 Q=3841w（2）.（制冷）进口空气干球温度 ta1=27湿球温度 ts1=19（3）.（制冷）出口空气干球温度 ta2=17.5 湿球温度 ts2=14.6a.选定蒸发器的结构参数选择 d10mm*0.7mm 的紫铜管，翅片选用厚为&=0.2mm 的铝套片，热导率为f=237W/（m*k）,翅片间距 sf=2.2mm。管束按正三角叉排排列，垂直于流动方向的管间距 s1=25mm，沿流动方向的管排数 nl=2，迎面风速 uf=2.5m/s。b .计算几何参数(1).翅片为平直套片，考虑套片后的管径为 dbdb=d0+2&=10mm+2*0.2mm=10.4mm(2).沿气流流动方向的管间距为 s2S1S2s2=s1cos30=25mm*0.866=21.65mm(3).沿气流方向套片的长度 LL=4*s2=4*21.65=86.8mm(4).每米每管长翅片的外表面面积 afaf=2（s1s2-db*db*3.14/4）/sf=0.4148m2/m(5).每米每管长翅片间的表面面积 abab=3.14*db(sf-&)/sf=0.0297m2/m(6).每米管长的总外表面面积 aofaof=af+ab=0.4445m2/m重庆大学课课设计报告 制冷课程设计- 6 -(7).每米管长的外表面面积 ab0ab0=3.14*db*1=0.03267m2/m(8).每米管长的内表面面积 aiai=3.14*di*1=0.02702m2/m(9).每米管长平均直径处的表面积 amam=3.14*dm*1=0.029845m2/m(10).有：翅片管肋化系数 =aof/abo=0.4445m2/m/0.03267m2/m=13.606c.计算空气侧干表面传热系数(1).空气的物性空气的平均温度 tata=(ta1+ta2)/2=(27+17.5)/2=22.25空气在此温度下的物性：a=1.1966kg/m3，cpa=1005J/(kg*k)，Pra=0.7026，va=15.88 10-6m2/s*(2).最窄界面处的空气流速Umax=Uf*s1*sf/(s1-db)(sf-&)=4.7m/s(3).空气侧干表面传热系数j=0.0014+0.2618*Red(-0.4)*z(-0.15)=0.00852h0=j*a*Umax*cpa/ Pra(2/3)=61.02w/(m2*k)d .确定空气在蒸发器内的状态变化过程(1).根据给定的空气进出口温度，由湿空气的 hd 图可知h1=55.6kj/kg，h2=40.7kj/kg，d1=11.1g/kg，d2=9.2g/kgh/(kj/kg)1tal=27=0.1tm2ta2=17.5 t0=5重庆大学课课设计报告 制冷课程设计- 7 -d/(g/kg)图 3.1(2).由上图，连接点 1 和点 2，并与饱和空气线交与(=0.1)w 点,该点的参数是 hw“=29.5kj/kg，tw=9，dw“=7.13g/kg。在蒸发器中，空气的平均比焓为hm=hw“+(h1-h2)/ln(h1-hw”)/(h2-hw”)=47.1kj/kg(3).在 hd 图上按过程线与 hm=47.1kj/kg 线的交点读得 tm=21.4，dm=10g/kg。析湿系数可由下式确定：=1+2.46(dm-dw”)/(tm-tw)=1.57e .循环空气量的计算qm=Q/(h1-h2)=3.841kw*3600/(55.6-47.1)=1626.8kg/h进口状态下空气的比体积：v1=0.866m3/kg故循环空气的体积流量为qv,a=qm*v1=1626.8*0.866=1408.8m3/hf .空气侧当量表面传热系数的计算当量传热系数hj=h0(f*af+ab)/(af+ab)=84.02w/(m2*k)g .管内 R290 蒸发时表面传热系数计算蒸发温度是 t0=5，R290 在 t0=5的物性为：饱和液体的比定压热容cp,l=2.485kj/(kg*k)，饱和液体的密度:l=518.135kg/m3，饱和蒸汽的密度:g=11.97kg/m3，汽化潜热：r=366.37kj/kg，饱和压力 ps=547.3kpa，液体的动力粘度 l=0.062534*10-3，液体的热导率 l=0.1588w/(m*k)，液体的普朗特数 Prl=0.98,进口干度 x1=0.26，出口干度 x2=1。(1).R290 的总质量流量 qmqm=Q*3600/r*(x2-x1)=3841*3600/366.37*(1-0.26)=51.00kg/h(2).作为迭代计算的初值，取 qi=11.8kw/m2，R290 在管内的质量流速为qi=85kg/(m2*s),则总的流通截面面积为 A (迭代过程未写出)A=qm/3600*qi=51.00/3600*85=1.67*10-4m2(3).每根管子的有效流通截面面积 AiAi=3.14*di*di/4=5.8*10-5m2(4).蒸发器的分路数 ZZ=A/Ai=16.7/5.8=2.88则取 Z=3，则每一分路中 R290 的质量流量为 qm,d重庆大学课课设计报告 制冷课程设计- 8 -qm,d=qm/Z=51.00/3=17kg/h(5).每一分路中 R290 的管内实际质量流速为 GiGi=qm,d/3600*Ai=17kg/h /3600*5.8*10-5=81.42kg/(m2*s)于是B0=qi/G*r=11.8/81.42*366.37=3.96*10-4C0=(1-x”)/x”0.8*(g/l)0.5=0.0993Frl= Gi *Gi/l*l*g*d=0.293Rel=Gi(1-x”)di/l=81.42*(1-0.63)*0.0086/(0.062534*10-3)=4143hl=0.023* (Rel0.8)*(Prl0.4)( l/di)=313.1hi=hl(C1*(C2)C2*(25Frl)C5+C3(B0)C4*Ffl)=6012w(m2*k)h.传热温差的初步计算 tm先不考虑 R290 流动阻力对温度的影响，有tm=（ta1-ta2）ln（ta1-t0）/(ta2-t0)=16.8i.传热系数的计算 k0k0=1/(at/ai*hi+rw+rs+at*rt/am+1/h)=52.63w/(m2*k)(翅片侧污垢热阻，管壁导热热阻，翅片与管壁接触热阻之和为4.8*10-3m2*k/w)j.核算假定的 qi 值q0=k0*tm=16.8*52.63=884.18w/m2qi=at*q0/ai=0.4445*884.18/0.02702=14545.5w/m2注：与假设 qi=11800w/m2 差距太大，再假设 qi=13900w/m2有：B0=qi/G*r=13.9/81.42*366.37=4.66*10-4hi=hl(C1*(C2)C2*(25Frl)C5+C3(B0)C4*Ffl)=8216.8w(m2*k)k0=1/(at/ai*hi+rw+rs+at*rt/am+1/h)=53.5 w/(m2*k)q0=k0*tm=16.8*53.5 =898.8w/m2qi=at*q0/ai=0.4445*898.8/0.02702=14786w/m2与假设相差较小，故假设有效。k.蒸发器结构尺寸确定(1).蒸发器所需的表面传热面积 Ai A0Ai =Q/qi=3841/13900=0.276m2A0 =Q/qo=3841/898.8=4.28m2(2).蒸发器所需的管总长 ltlt=A0/at=4.28/0.4445=9.63m(3).迎风面积 Af重庆大学课课设计报告 制冷课程设计- 9 -Af=qv,a/uf=1408.8/2.5*3600=0.16m2取蒸发器高度 B=720mm，高 H=225mm 则实际迎风面积为Af=0.