毕业论文分体式家用空调制冷系统设计

1、华中科技大学文华学院毕业设计（论文）题目：分体式家用空调制冷系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加 以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研 究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体， 均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日 期：指导教师签名：日 期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的

2、印刷本和电 子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供 目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制 手段保存论文；在不以嬴利为目的前提下，学校可以公布论文的部分 或全部内容。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解

3、学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 E卩或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名:日期： 年 月指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神优良中及格口不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度优良中及格口不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力优良中及格口不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行

4、性；设计方案的合理性优良中及格口不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况优良中及格口不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格口不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格口不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优 良 中 及格 口不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中及格口不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格口不及格建议成绩：优良 中 及格口不及格（在所选等级前的内画“丿”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文

5、（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格口不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格口不及格二. 论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中及格口不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格口不及格建议成绩：优良中及格不及格（在所选等级前的内画“厂）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年 月日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况优良中及格不及格对答辩问题的反

6、应、理解、表达情况优良中及格不及格学生答辩过程中的精神状态优良中及格不及格二. 论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格口不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格口不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优 良 中 及格 口不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中及格口不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格口不及格评定成绩：优 良 中 及格 口不及格（在所选等级前的内画“ 丁”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年 月曰教学系意见：系主任：（签名）年 月 日摘要5

7、Abs trac t6Key words7前言71方案论证101.1流程选择101.2冷凝器的选择101.3蒸发器的选择101.4制冷剂的选择111.5节流装置的选择111.6压缩机的选择122过程论述122. 1已知参数122. 1. 1制冷循环的lgp-h图122. 1.2单供冷工况132. 2制冷循环热力计算142.2. 1单位质量制冷量142.2.2单位容量制冷量142.2.3单位绝热功152.2.4制冷系数152.2.5制冷剂循环量152.2.6实际输气量152.2.7压缩机理论功率152.2.8单位冷凝热负荷162.3冷凝器的设计计算162.3. 1冷凝器的结构规划及有关参数162

8、.3.2空气侧传热系数计算172.3.3管内R22冷凝时表面传热系数计算192.3.4计算所需传热面积192. 3. 5风侧阻力的计算202.4蒸发器的设计计算202.4. 1初步的结构规划202.4.2翅片管各部分传热而积的计算202.4. 3确定空气流经蒸发器时的状态变化过程212.4.4 计算空气侧传热系数222.4.5计算制冷剂管内表面传热系数242.4.6计算管内传热面积252.4.7求所需传热管的长度262. 4. 8壁温校核262.4. 9风侧阻力262.5节流装置的选型272.6压缩机的选型272.7结果分析283结论294参考文献305致谢316附录32附录1整机系统布置图：

9、32附录2冷凝器参数图33附录3计算机编程与运行34设计程序34运行结果：34分体式家用空调制冷系统设计从低于环境温度的空间或物体中吸取热最，并将其转移给环境介质的过程称 为制冷。制冷在国民经济各个部门及人民生活中得到广泛应用。在人民生活中， 家用冰箱、空调器的应用丨I益增多。制冷在商业上的用途主要是对易腐食品（如 鱼、肉、蛋、蔬菜等）进行冷加工、冷藏以及冷藏运输，以减少生产和分配中的 食品消耗，保证各个季节市场的合理销售。本文主要是对分体式家用空调KF-35GW的制冷系统的设计，通过对制冷各个 流程的分析，选择适合家用空调的流程。在依次对冷凝器，蒸发器，床缩机，节 流装置以及制冷剂的选择，确

10、定家用冰箱各个部件该用什么。依照初参数设计计 算，最后验证设计的可行性。让我们充分了解家用空调的制冷原理与设计原理， 以及让我们对怎么样去改进怎么样去创新怎么样去清洁低耗打下基础。关镀词：制冷；家用空调；冷凝器：蒸发器；压缩机；制冷剂：Home air conditioning and refi'igeration systemdesigned to designAbstractFrom the space below the enviioiuneiit or objects draw the heat, and traiisfeiTed to the process of cooli

11、ng is called the enviioiunent of mediiun. the heating ill all depaitments and the people of widely used. in the people's life, refiigeiators and ail* conditioner and the application of giowiiig. Refiigeiation the coimnercial pmposes is laigely on food (such as fish, meat, eggs, vegetables, etc i

12、n cold storage ) processing, storage and traiispoit and to reduce production and distribution of food coiisiunption maiket and ensure that all the time of sale.Tliis is mainly used for split style air conditioning, heating kf 35gw of system design, the process of analysis of refiigeration, air condi

13、tioner is used for home in the process. In turn to the condenser the evaporatoi; compressors and tluottliiig device refrigerant choice, identify and family all components in the fiidge. Ill accordance with the first paiameter design calculations, the feasibility of the design, we hilly luiderstaiid

14、the air conditioner is used ill the refiigerate piiiiciple and design principles, and let us how to improve on how to iimovate like to take clean low coiistune.Key Wo rd s: Re fiigeiatioii; Home air conditioning; Condeiisei;CiyogenEvapoiiinetei; Compressor前言随着科技的不断发展，人民生活水平的不断捉高，人们对I常生活的质呈要 求也越来越高。在

15、现今空调已经慢慢的成为人们生活中不可或缺的家电之一。家用空调它为人们提供了适宜的生活和工作环境，不仅有益于身心健康，而且可以 提高生产和工作效率。在这里我们设计的家用空调就是为了让我们更加的了解 它，更好的使用它以及以后去创新它，来使我们的生活更加合理与和谐。空调的发展历史在二十世纪六，七十年代，美国地区发生罕见的干旱天气，为 解决干旱缺水地区的空调冷热源问题，美国率先研制出风冷式冷水机，用空气散热 代替冷却塔,其英文名称是:Air cool Cliiller,简称为Cliiller!随着我国经济的迅猛发展，人民生活水平有了大幅度的提高，家用空调已经 非常普及。目前我国家用空调器的型式结构以分

16、体空调器占绝对优势。即使目前 以水为传热介质的家用中央空调机组开始兴起，但由于成本高、结构系统复杂， 大多数居民还是选择采用单个分体空调器或多联机分体空调器。家用空调的重要组成部分包括冷凝器、蒸发器、压缩机以及节流装置等辅助 设备，我们对于家用空调的设计就应该从这些部分各个击破，选择最合适，最经 济，最环保的，最高效的来为我们服务。冷凝器是制冷装置的主耍热交换设备之一。它的任务是通过环境介质（水或 者空气）将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气冷却、冷凝成为饱和液体，哄至过 冷液体。在大型制冷机中，有的设置专用过冷器与冷凝器配合使用，使制冷剂液 体过冷，以增大制冷机的制冷最，提高其经济性。冷凝器按冷

17、却方式可分为水冷 式冷凝器、空气冷却式冷凝器、蒸发式冷凝器。目前在制冷最小于10KW的小 型氛利昂制冷装置如冰箱、冰棒机、小型冷库、及齐种空调机组中，除了广泛地 采用空冷式冷凝器外，亦有不少采用套管式冷凝器和卧式壳式冷凝器，但从维护 使用方便及相关的经济分析角度，应采用空冷式冷凝器为佳。蒸发器根据供液方式的不同，有满液式、干式、循环式和喷淋式等。根据蒸 发器所冷却的介质來分，可分为冷却空气式蒸发器和冷却液体式蒸发器。首先由 于赛用空调的特性，蒸发器和冷凝器一样用选用冷却空气式。制冷床缩机根据其对制冷剂蒸汽的压缩热力学原理可以分为容积型和速度 型两大类。容积型圧缩机安其圧缩部件的运动特点可分为往

18、复活塞式和回转式。 而后者根据压缩机的结构特点可分为滚动转子式、滑片式、双螺杆式、单螺杆式、 涡旋式等。目前，在中小型空调机中，一般都采用往复式或滚动转子式制冷压缩机，全 封闭式制冷床缩机因其结构紧凑，无轴封装置，体积小、噪声低、重最轻等优点, 因而在中小型空调机组中得到广泛应用。家用空调的其他设备及辅助设备这里就不一一介绍，在本文的后面会详细的 作介绍。由于水平和时间的限制，书中的不足之处，恳祟读者指正。1方案论证 1 1流程选择通过比较各种制冷流程，选择一种适合于家用空调的流程。单级压缩蒸汽制冷机是指将制冷剂经过一级压缩从蒸发压力压缩到冷凝压 力的制冷机，在制冷系统内相继经过压缩、冷凝、节

19、流、蒸发四个过程而完成一 个制冷循环。两级压缩制冷循环是制冷剂气体从蒸发压力提高到冷凝压力的过程分为两 个阶段（先经过低级压缩到中间压力，中间压力下的气体经过中间冷却后再到高 压级进一步压缩到冷凝压力）的制冷循环。其制冷循环能够获得比单级圧缩蒸汽 制冷更低的温度。复亮式制冷循环常用的两级复卷制冷装置，由高温级和低温级两部分组成， 不同的制冷剂在不同的循环系统内，结构较复杂，但能获得更低的温度。综上所述，对于家用空调这一小型制冷系统，我们应选用单级压缩制冷循环 的工艺流程。1.2冷凝器的选择通过对各种冷凝器的比较，选择一种适合于家用空调的冷凝器。冷凝器按冷却方式可分为水冷式冷凝器、空气冷却式冷凝

20、器、蒸发式冷凝器。 目前在制冷量小于10KW的小型氟利昂制冷装置如冰箱、冰棒机、小型冷库、及 各种空调机组中，除了广泛地采用空冷式冷凝器外，亦有不少采用套管式冷凝器 和卧式壳式冷凝器，但从维护使用方便及相关的经济分析角度，应采用空冷式冷 凝器为佳。门然对流空气冷却式冷凝器主要用于300L以下的家用冰箱或其它制 冷量小于0. 5KW的小型氟利昂制冷剂中。分体式家用空调机冷凝器安装在室外， 不易使用水作为冷却介质，目前分体式家用空调机多采用氟利昂作为制冷剂，制 冷量小，所以釆用强制通风的冷却式冷凝器以空气为冷却介质。1.3蒸发器的选择通过对各种蒸发器的比较，选择一种适合于家用空调的蒸发器。根据蒸发

21、器所冷却的介质来分，可分为冷却空气式蒸发器和冷却液体式蒸发 器。苗先由于家用空调的特性，蒸发器和冷凝器一样用选用冷却空气式。冷却空 气式蒸发器有以下儿种结构，管板式、吹胀式、单脊翅片式、冷却排管。其中管 板式蒸发器制造工艺简单，不易破损泄漏，结构紧凑，冷冻效率高等优点，因此 其常用于直冷式冰箱的冷冻室。吹胀式蒸发器目前在国内外家用冰箱用得十分普 遍，其材料多由铝制成，优点是传热性好，设计管路合理；缺点是制造工艺复杂, 制造周期长。单脊翅片管式蒸发器的特点是单位长度的制冷量小，工艺简单，并 易丁清洗，常在直冷式双门双温电冰箱中用作冷藏室的蒸发器。小型制冷装置中 的冷却排管一般为蛇形管式，通常为光

22、管。在室内空气需要流通，因此蒸发器需 配置风机来实现强制对流。综上所述，家用空调的蒸发器应选用强制对流式。1.4制冷剂的选择通过对各种制冷剂的比较，选择一种适合于家用空调的制冷剂。对制冷剂的要求，制冷剂应该具有较好的热力性质和物理、化学性质，具体 要求有：1、临界温度不太低，以便在常温及普通低温下能够液化。2、在工作 温度范围内具有适宜的饱和蒸汽压力，以免外部空气从不严密处渗入系统。3、 单位容积量大，粘度和密度小，以减少流动阻力。4、热导率高，不燃烧、不爆 炸、无毒，对金属不腐蚀、与润滑油不发生化学反应、高温下不分解。5、绝热 指数小，可降低排气温度，有利于机器的安全运行和寿命提高。6、凝固

23、温度低, 具有良好的电绝缘性能。7、价格低廉、易于获得，对人类生态环境无破坏作用。 8、单位容积压缩功小。在无机物制冷剂中的氨和二氧化碳作为中温制冷剂，其热力学性质和热物理 性质都和好，但由于它们分别是安全性不高和循环效率低不适用于家用空调。在 卤代烷婭中R134a和R22其稳定性较高、热力学性质和热物理性都高于其它制冷 剂，是目前应用最广泛的制冷剂，多用于小型制冷装置。R22比R134a的压力要 高65%左右，在根据家用空调实际应用情况，其制冷剂应选R22。1.5节流装置的选择通过对各种节流装置的比较，选择一种适合于家用空调的节流装置空调中常用的节流装置有热力膨胀阀和毛细管等。热力膨胀阀可根

24、据蒸发器 出口处制冷剂蒸汽过热度的大小，自动调节阀门的开启度，达到调节制冷剂流量 的目的，使制冷剂的流最与蒸发器负荷相匹配，这样既能充分利用蒸发器的传热 而积，又能防止压缩机产生“液击”现象。毛细管是一根内径很细（一般在0.6 -2m）的紫铜管，它适用于工况比较稳定的制冷系统。对于家用空调这一运行稳定的制冷系统中，选用毛细管较好。1.6压缩机的选择通过对各种斥缩机的比较，选择一种适合于家用空调的床缩机。制冷圧缩机根据其对制冷剂蒸汽的床缩热力学原理可以分为容积型和速度 型两大类。容积型压缩机安其压缩部件的运动特点可分为往复活塞式和回转式。 而后者根据压缩机的结构特点可分为滚动转子式、滑片式、双螺

25、杆式、单螺杆式、 涡旋式等。目前，在中小型空调机中，一般都采用往复式或滚动转子式制冷圧缩机，全 封闭式制冷压缩机因其结构紧凑，无轴封装置，体积小、噪声低、重量轻等优点, 因而在中小型空调机组中得到广泛应用。全封闭式滚动转子式压缩机在能效比、 体积、零件数等方面均优于往复式圧缩机，但由于滚动转子式圧缩机某些零部件 的材质要求较高（如滑片等），而且加工精度要求高。从经济性考虑，家用空调 应选用往复式压缩机。2过程论述2.1已知参数分体式家用空调型号：KF-35Gw制冷量:3500W制冷剂:R222.1.1制冷循环的坦卩一1】图单级床缩蒸汽制冷机的理论循环lgp-h图如下所示:淙一惰图压一烙图2.1

26、.2单供冷工况空调制冷循环工作参数包括冷凝温度、蒸发温度、过冷温度和吸气温度。 （1）冷凝温度冷凝器的冷却方式分为空冷式和水冷式两种，本设计中采用强制通风的冷却 式冷凝器以空气为冷却介质，名义工况如下表所示：空冷冷凝器名义工况（窗式）空气侧迎面风速m/s2.5入II温度干球c35.0湿球24.0制冷剂侧入1!过热蒸气温度95.0入门乐力对应的冷凝温度54.4过冷度5.0（2）蒸发温度无论是窗式空调器还是立柜式空调器，蒸发器均是采用制冷剂在管内直接蒸发，空气在风机的作用下强制通过翅片管簇而得到冷却。蒸发温度一般取决于被冷却物体的温度以及蒸发器中的传热温差。蒸发器的名义工况空气侧迎面风速m/s2.

27、0入II温度干球r27 0湿球19.5制冷剂侧膨胀阀前过冷液温度46 1出11压力对应的蒸发温度7 2出口温度150(3) 过冷温度空冷式冷凝器的过冷温度规定为5°C(4) 吸气温度窗式空调蒸发器的出口温度为15°C。圧缩机的吸气温度则根据吸气管道的 长度和保温情况而定，一般取管道过热为5°C左右。对于全封闭式压缩机，由于 机壳内电机散热等因素，压缩机的吸气温度在空调工况时要超过15°C,据有关 资料介绍，全封闭床缩机的吸气过热度的实测值比开启式圧缩机高2030°Co2. 2制冷循坏热力计算己知参数：制冷S3500W、制冷剂R22。蒸发温度7.

28、2-C,冷凝温度54.4,膨胀阀前液体温度46. TC,过冷温度15°C, 吸气温度20°C：室内干球温度27°C,湿球温度19. 5°C,室外干球温度35°C,湿球温度24°C.循环的p-h图如图(2-1)所示，根据上述条件査R22压焰图得各个状态点的参数如下表所示:4CPbMPa&°CPkMPat；°CK 虺T.拿 tl°CM/kg拿V1ni3 / kg仁 rlv>J°CK /kg7.20. 62554.42. 14615414204180. 0418845146. 1257.

29、92.2.1单位质量制冷量单位质最制冷最%=斗-九=414-257. 9=156. 1 kj/kg2. 2. 2单位容量制冷量单位容最制冷最圈=A. = 11 =3807. 3 kj/m3 w V* 0.0412. 2. 3单位绝热功单位绝热动 = -*=451-418 = 33 kj/kg2.2.4制冷系数制冷系数勺电 156.1o = = 4.7 肌 332. 2. 5制冷剂循环量制冷剂循环量= = 00224 kg/scjj 156.12. 2.6实际输气量实际输气量V,y =0* = 0.0224*0.041 = 0.918*10-3 m3/s2. 2. 7压缩机理论功率床缩机理论功率

30、ftPb =也 =° °224 *33 = 0.739 KW2. 2. 8单位冷凝热负荷单位冷凝热负荷蚯=11,-1 =451-257.9 = 193.1 kj/kg冷凝热负荷QQ =也Oh-虬)=0.0224*(451-257.9) = 4.325 KW2. 3冷凝器的设计计算2. 3.1冷凝器的结构规划及有关参数传热管选用<p 7 mmXO. 32 mm的纯铜管，d0 =0. 007m, dt =0. 00636m,肋片选 用半直翅片（铝片），片厚=O.115xlO-3m,管排方式采用正三角形排列，管 间距Sj = 0.02m,排间ffis2 = 0.01732m

31、，肋片节ggsf =0.0014m，沿气流方向的 管排数n=5,片宽L=0. 0866m<» 管外肋片单位而积ff为2(SS? - db / 4)2x002x001732 314x(0007i 2乂000011共口2/0.0014=0.4363112 /m由 db = d0 + 2Jf = (0.007 + 2 x 0.000115 )m3 /m = 0.00723m2 /m得肋间管外单位表面积为fb =叫(1) = 3.14 x 0.00723 1 -皿" jm2 /m = 0.02084 m2 /m0.0014 丿管外总单位表而积ao$ = ff + 妇=(0.4

32、363 + 0.02084 )m-/m= 0.45714 m2 /m管内单位表面积f；二况=3.14x(0.007-2x0.00032)in2/m=0.01998ii2/m肋化系数0为2. 3.2空气侧传热系数计算空气进岀冷凝器的温差及风量：温差 Ata =ta2 -tal =（45-35）°c = 10oc平均温度t十誉也譽。c"c7m3 / in = 0.3815m3 / m1.128xl.005xl0xl03平均温度下空气物性参数为：密度pm=1.12Rg/m3 :比定圧热容 cpa=1.00!kJ/(kg K)； 运动粘 度 um=16.96xlO_6m2/s ,

33、导热率4i = 0.027(W/(m-K)o肋片效率及空气侧传热系数。(s f 一 5f Jfsi 一 db)(1.4 - 0.115 )x(20 - 7.23)<7 = = 0.586SSf20 x 1.4取迎风而风速wf = 2.5m/s,则最小流通而的风速2.5wmav = m/ s = 4.27m/smax a 0.586当量直径_ 2(Sf _dbbf _升)2(20-7.23)x(1.4-0.115)eqh 4. q S = 11111 = 2.335milS db + Sf - Of 20-7.23 + 1.4-0.115空气的雷诺数也=4.27x0.002严兀沁16.96

34、 xlO-6单元空气流道长径比L 0.0866= 37.09deq 0.00235根据流体流过整张半套片管管簇是的换热公式有A=0.518-0.02315-deq0241匕、100011 = 0.45 + 0.0066= 0.1101= 0.6948L+ 0.00042JX= 0.09095Refill = -0.28+0.08= 0.23311000平直翅片的管外传热系数为 an =l.l-CRnef%对于叉排管有其中八2.939。If =虫("-1)(1 + 0.35110)= 0.00965411肋片当量高度2m =肋片特性参数=66.55m'1其中 2f =20JV/

35、(m K)tan(mh')门 oof = = 0.88肋片效率mb'冷凝器外表面效率fff +妇 0.4363X 0.88+0.02084 门“久=0.89s f；0.45714当量表而传热系数a = Mq = 0-89 x 51.7W/(m3 K)= 46.01W/(m2 K)2. 3. 3管内R22冷凝时表面传热系数计算管壁的温度"975七，则平均温度t49.75+ 54.4 七m22= 52.07°C根据R22管内冷凝换热计算公式 %=0.68玛爼严4付-5严其中4=19.87, Bm = 67.56带入上式q = 0.683x19.87 x67.56

36、x ).00636=32467l(tk - tw尸"由热平衡可得管壁温度平衡方程%屈1 (t* tw)= Qj 毛(twtam)3246.71(tk - tw)_4 x 才 x 0.00636 x(tk -tw)= 46.01 x 0.45714 x (tw - 40)由试凑法的1=49.75弋时，等式成立。与设定值近似相等，证明合适。2. 3. 4计算所需传热面积考虑到传热管为纯铜管，取传热管导热热阻、接触热阻和污垢热阻之= ° 0°4屏-K/W以管外而积为基准的传热系数为2210.9646.01=27.11W/(ill3 K)半均温差为54.4-45所需管外面

37、枳及结构参数:4广管外面积nr =11.56nr27.11x13.8所需肋片管总长度1L560.45714m= 25.29m2. 3.5风侧阻力的计算顺排是Pd =9.81x0.0113x37.09x(1.128x4.27)17Pa= 59.52Pa义排时Apw = 1.2Apd =1.2x59.52Pa = 71.42Pa2.4蒸发器的设计计算2.4.1初步的结构规划传热管选用p 9. 53 mmX0.35 mm的纯铜管，翅片选用缝隙式012111111的 铝片，翅片节距sf =1.58nmio条缝高度sh= 0.9911111条缝宽度s, =1.32mm。 管簇为正三角形排列，管间距25.

38、4mm；沿气流方向的管排数N二2,则翅片宽 度 L = 44111114 = * +2幵=9.53+2x0.12= 9.77tnm2. 4. 2翅片管各部分传热面积的计算管外翅片面积f 2(sf cos30° -IT * / 4妇=2 x (25.4? xcos300_"x9 77)xlO"3 = 0.6124112/ ill1.58翅片间管外表而积)=TTx9.77x1.58=0.02836m2 /m管外总表面积f； = ff + £ = 0.6124+0.02836= 0.64076112 /m管内表面积£ 二TT d, =TT x (9.

39、5 3- 0.3 5 x 2) x 10刁=0.2774112 /m肋化系数0.64076 =23.10.02774当量直径2佝-4)色-幵)S db +Sf _5f2x(254 9.77)x(l58012)25.4-9.77+1.580.12=2.876nm最窄流通面积与迎风面积之比(Sf-厲)$-«)(1.58-0.12)(25.4-9.77)“G = 0.5686SjSf25.4x1.582. 4. 3确定空气流经蒸发器时的状态变化过程由设定的进风参数查h-d图，得h=552j/ld=1095g/kg。依照风量笼= 0.86x(0.18 0.25)选择原则取设计风量，由Q可知c

40、va = 0.86XQ, x0.25 = 0.86x3500x0.25 = 778.75m3/h进入湿空气的比体积Ral；a + 0.0016d1) _ 287.4x(27A15+27)x(l + 0.0016xl0.95) =0 86ai?/kPb101320空气的制冷流量% _ 778.75q 0.866=899.25kg/h进出口空气的比熔差Ah = -=35°°X3,6=141g/kg J 899.25出口空气的比焙仏=1、一 Ah = 55.2-14 = 41.21g /虺假设传热管壁面温度S=12°C d8.8g/kg ,査得l=341g/kg （取卩

41、=100%）得空气处理饱和过程的饱和状态点“，连接l-w与h2线交于2点，得到蒸发器出口空气状态干球温度厂bC,含湿量d3=9.5g/kge 空气的平均温度27 + 17222.0°C空气在此温度下的物性为:pftm = 1.1966cg/mcpB =100 力/(kgk),P£ = 0.7026 =15.7xl0"6 m3/s 蒸发器中空气的平均比焙. hh ”55.2-41.2=+ 55.2-34 =46961/kgIn i f In41.2-34则hm线与lw线相交于m点，同时査得空气的平均状态参数：tm = 2O.5°C, dm = 1O.1g/

42、kg2.4.4计算空气侧传热系数取蒸发器迎面风速为叫=12加）人，单管有效长度为B二036m,蒸发器的高度为H = - = wgB=77875= 0.4807m1.25x036x3600由此可得蒸发器的列数为H 0S10.48070.5= 18.425 «190.0254最窄通风面风速为a 0.5686雷诺数为Ref =2.1984x9.77x10-=13680am由于Ref >700,则15.7 xlO"6j = 1.069 lRe?(£) (虽严 N"74 sh其中j4 = -0.5 35+0.017(鱼)-0.0107N = -0.5368

43、s->I n NI Njs =0.4115+5.5756 In + 24.2028 = -0.05491RefRefj6 =0.2646+1.049X)ln -0.216(-)3 =0.155 sh shshj7 = 0.3749+ 0.0046jRe71nRef - 0.04337 = 0.00204 于是一5$sj = 1.069lRe*( )J- (-)h NJ? =0.0257%ShJCmWigCp* -2% = 573 = S5.8w/(m Q析湿系数为< =1 + 2.46宀迫 _ 山=i* 2.46x101-8 8 = 1.376 20.5-12翅片效率为tanh(n

44、h)其中=98.46m"112a診 _ I 2x85.8xl.376# 2问-V 203 x 0.12 xlO-3h =3 -1)(1 + 0.35Inp)其屮p = 1.27pJ-0.3 = 1.27x2.603 = 2.76( Xp = = 2.6)B49.77式中，A、B分别为长对边距离和断对边距离。所以9 77h = x (2.76-1)x(1+ 0.350 2.76) = 11.65nmi2故= 0.712tanhp8.46xll.65xl0"3)9&46x11.65x1()7空气侧当量表面传热系数1.36x85.8x0712x06124+0.2830.6

45、4076=85.56w/(m2 *k)2.4.5计算制冷剂管内表面传热系数ro(x>-xi) 199.1 x(1.0-0.248)= 0.023376g/s制冷剂质量流量每根管子的有效流通横截面积A IT d； ITXO.00883A=44= 6.124xl0"5nr蒸发器的分路数取Z=2,设热流密度为13kw/m2,则R22的质量流速0.0233762x6.124x10'=190.86kg / (ill3 «s)R22在t0二7. 2°C时的物性如下:饱和液体的密度饱和蒸气的密度汽化热液体的动力粘度液体的热导率 液体的普朗特常数p L二1256.

46、6kg/m3p g=26. 49kg/m3r0=199. lkj/kgp =201.76X10-6Pa sA L=91.66X10-3w/ (m k)PrL=2. 62-X. + X-,x- 1- -0.624半均干度2R22在管内沸腾换热，则-=q(c0)c,(25Fir +c3(BorF£Lai于是190.86x199.1 3 421X101 一 Xx0 8zg、05一）（）一 xPl冒借）"2190.8626 -9.8 加d9.8 xl256.62x 0.00883""ReL&(l-x)4 = 19086x(l-0624)x000883 =

47、 314Q他 _201.76 xlO-6_a】 =O.O23(ReL)os(PrL)04 丕=0.023x314O.7O5703 x 2.6204 x 91 66x10 = 220.2365w/ (nr *k)d0.00883由于Co <0.65,则 Cj =1.13(XC2 =-0.9,c3 = 6672,c4 =0.7,c5 = 0.3,= 2.2经计算得ai=220.2365x1.136x0.09682-opx(25x0.54406)°3 + 667.2x(3.421xl0'4)O7x2.2= 5688.7997w/(m2*k) 2. 4.6计算管内传热面积取管内

48、传热污垢热阻ri=0,管外污垢热阻、接触热阻以及导热热阻之和为 r0=0. 0048w/ （m2k）,则以管外面积为基准的传热系数17ax23.15688.7997=48.6658w/(nr k)+ 0.004时乔平均传热温差27-1727-7.217-7.2= 14.22°C管内热流密度ci =/7KoAtm= 23.1x48.6658x14.22 = 15985.836w/m350015985836=0.2189nr2.4.7求所需传热管的长度A _ 0.21891 J 'I f； 0.02774= 7.8927m有效管长实际总管长裕度L = 78927 = 0.2077

49、m<0.36m2x1938L = 38B = 38x 0.36 = 13.6± = (1-£)x100%=42.23%B0.362.4. 8壁温校核由a 15985.836“At= 2.81Ca. 5688.7997得tw = tn + At, = 7.2 + 2.81 = 10.01oC比设计的壁温12°C低，设计合理。2.4.9风侧阻力干工况阻力: 顺排时Pd =9.81A(二)3評“)】7,系如=0.0113 deqPd = 9.81x0.0113x-x(1.164x2.198417 = 8.38pa 2.876故湿工况下pd = Qpd = 1-2x

50、8.38 = 10.06pa叉排时Apw = 1.2Apd = 1.2x10.06 = 1207pa2.5节流装置的选型空调器中的毛细管的尺寸和根数可以通过与一台比较成熟的、制冷量 Qi“4kw(12000kcal/h)的空调器中所采用的毛细管 (内径q长/迄=5001】11】18跟并联)进行类比來确定；即由于：A = L=Ii=40)2 3.5A)= A所以一 4所以可以选择内径4 =1.6111111,长度I尸500mn人2跟并联即可以满足要求。2. 6压缩机的选型本文中家用空调采用的是往复式压缩机，往复式压缩机乂分为全封闭式和半 封闭式压缩机。由于全封闭式压缩机结构紧凑，无轴封装置，体积

51、小，噪声低， 重量轻等一系列优点，因而在中小空调机组中得到广泛应用。很据本设计中的制冷帚要求我们选用F4-3Q全封闭式往复式圧缩机。电机输出功率/w (hp)11 1100( 2 )额定制冷量/w (kcal/h)3815(3280)额定能效比/W/W2.3缸径/cm4.3气缸工作容积/m】327.6冷冻机油牌号HD-25注油量/ml760制冷剂R22启动方式PSC运转电容35/zf-420V电源50HZ-220V质量/Kg232. 7结果分析对于实际的家用空调的各项数据和各个部分的选型可能与本次设计中的相 关数据存在差距。实际循环和理论循环有许多不同之处，除了压缩机中的工作过程以外，主要 还

52、有下列一些差别：1流动过程存在阻力，有压力损失。2制冷剂流经管道及阀门时同环境介质间有热交换，尤其是白节流阀以后, 制冷剂温度降低，热最便会从环境介质传给制冷剂，导致漏热，引起冷最损失。3热交换器中存在温差，例如冷却水或空气的温度T低于冷凝码度,且 T是变化的（进口温度低，出口温度高）；载冷剂或冷却对象的温度高于蒸发 温度耳，通常载冷剂的温度也是变化的（进口温度高，出口温度低）。4换热器中的温差也对系统的性能也有影响，还存在流动过程中阻力的影 响5关于漏热的影响：无论是制冷系统的高温部分还是低温部分，它们与环 境之间总存在温差，因而不可避免的要与环境进行热交换，产生漏热。除床缩机、 排气管道、

53、冷凝器和液体管道这些高温部分的漏热对于制冷系统无不利影响外 （对于热泵系统，这些漏热也是损失），其余漏热对系统性能将产生不利的影响。 显然，两相管道和蒸发器的漏热是制冷量的直接损失，使系统的制冷星降低，能 耗提高。对于实际的循环很难用手算法进行热力计算。因此，在工程设计中常常是对 它们作一些简化。简化的途径是：1）忽略冷凝器及蒸发器中的微小压力变化，即以压缩机出口压力作为冷凝 圧力（在大型装置中，压缩机排气管道较长，应从排气压力减去这一管道压力损 失后作为冷凝斥力），以床缩机进口床力作为蒸发斥力，同时认为冷凝温度和蒸 发温度均为定值。2）将压缩机内部过程简化成一个从吸气压力到排气压力的有损失的简单压 缩过程。3）节流过程仍认为是前后熔相等的过程。3结论通过对本次家用空调的设计我们可以得出以下结论：1总体方案的选择的合理性。我们充分的考虑了对于分体式家用空调这一类 小型的制冷装置，它需要多大的制冷量，以什么介质冷却制冷剂为宜，用什么类 型的蒸发器以及其他辅助设备的选型等等，都是合理的且符合实际情况的。故我 们作出了合理