压缩机课程设计设计一台家用冰箱全封闭往复式制冷压缩机

1、仲恺农业工程学院机电工程学院制冷压缩机课程设计20122013学年第二学期设计题目：设计一台家用冰箱全封闭往复式制冷压缩机专业班级：热能与动力工程（制冷与空调）101班学生姓名： 学生学号：指导老师：起止时间：目 录1 热力计算11.1 热力计算的压焓图11.2 各工况下的参数21.3 热力计算相关参数取值31.4 热力计算结果42 动力计算（往复惯性力计算）52.1 动力计算相关参数取值52.2 动力计算结果53 往复式制冷压缩机结构简图74 总结8参考文献8设计一台家用冰箱全封闭往复式制冷压缩机要求：本次课程设计包括热力计算和动力计算（计算往复惯性力），同时做出压焓图和往复式压缩机的结构简

2、图。设计条件：设计工况： T023.3ºC；T132.2ºC；Tk54.4ºC；T432.2ºC；计算四种工况：标准工况； T015ºC；T115ºC；Tk30ºC；T425ºC；最大压差工况； T030ºC；T10ºC；Tk50ºC；T445ºC；最大轴功率工况；T05ºC；T115ºC；Tk50ºC；T440ºC；假定活塞采用铸铁，往复质量按圆柱体计算。气缸直径（mm） D25汽缸数 i1= r/L0.15活塞行程缸径比 0.4相对

3、余隙容积 c2%转速（r/min）n2900制冷剂R600a活塞材质(kg/)铸铁1 热力计算1.1 热力计算的压焓图由设计条件要求，对R600a制冷剂绘出在四种不同工况下的压焓图。其中T0表示制冷剂出蒸发器温度状态点，T1表示压缩机吸气温度状态点，T1表示吸气终了温度状态点，T2排气温度状态点，T2表示排气终了温度状态点，Tk表示冷凝温度状态点，T4表示过冷温度状态点，T5表示节流后的温度状态点，而且在压缩机吸气和排气都存在着压力损失。图一： R600a压焓图1.2 各工况下的参数通过R134a的压焓图可以找到设计要求中给出的四种工况的各个状态点的参数。具体数值如下表。图一：设计工况下状态点

4、t/P/KPav/()h()比熵s/KJ/(kg.)1-23.363.30.686132.3012102.0766.50.0637282.6255-23.363.3/2751.311表一：设计工况下各状态点参数图二：标准工况下状态点t/P/KPav/()h()比熵s/KJ/(kg.)11589.60.4885832.477257.44080.1076472.4775-1589.6/2581.230表二：标准工况下各状态点参数图三：最大压差工况下状态点t/P/KPav/()h()比熵s/KJ/(kg.)1046.60.8265602.489275684.80.0636942.4895-3046.

5、6/3081.457表三：最大压差工况下各状态点参数图四：最大轴功率状态点t/P/KPav/()h()比熵s/KJ/(kg.)1151300.3045812.42026313180.0626502.4204-5130/2961.353表四：最大轴功率工况下各状态点参数1.3 热力计算相关参数取值参数名称取值依据等熵过程指数 1.05P1V1K=P2V2K等端点膨胀多变过程指数 m1.00制冷压缩机P20相对余隙容积 c2%设计条件曲柄半径与连杆长度比 0.15设计条件泄漏系数 0.98制冷压缩机P23温度系数公式中 a11.15制冷压缩机P22温度系数公式中 b10.25制冷压缩机P22指示功

6、率 设计工况：0.66制冷压缩机P25图2-14标准工况：0.86最大压差工况：0.52最大轴功率工况：0.83机械效率设计工况：0.72制冷压缩机P26图2-15（取低中速）标准工况：0.89最大压差工况：0.65最大轴功率工况：0.86电动机效率0.84制冷压缩机P29及P26图2-17表五：相关参数取值1.4 热力计算结果名称/符号公式设计工况标准 工况最大压差 工况最大轴功率 工况压力比 12.14.5514.75.3吸气终了压力损失3.484.932.567.17排气终了压力损失84.3244.8175.5576.49单位质量制冷量337.5324.62252.98285.1等熵比功

7、1156413369活塞行程S（m）S=D*0.01理论容积输气量0.854容积系数 0.750.920.690.90压力系数 0.930.940.920.94泄漏系数 /0.98温度系数 0.780.810.720.77容积效率 0.530.690.450.64实际质量输气量 0.671.320.471.80制冷量 0.0630.1190.0330.143等熵功率 0.02140.02350.01740.0320电效率 0.400.650.290.60电功率 0.050.0360.060.053能效比 EER（W/W）1.263.30.55 2.7表六：热力计算结果2 动力计算（往复惯性力计

8、算）2.1 动力计算相关参数取值参数名称取值依据活塞行程 S（m）0.01设计条件转速 n（转/min）2900设计条件气缸直径 D（m）0.025设计条件活塞长度/直径0.9设计条件活塞材料|（铸铁）|材质密度（Kg/）材料表其他备注：活塞顶部厚度为4 mm，活塞壁厚为2.5 mm。假设连杆质量与活塞相等，大小头质量比为7:3表七：动力计算参数2.2 动力计算结果名称/符号公式结果活塞组质量mp/kgmp=(V1-V2)0.0387连杆质量mc/kgmp=mc0.0387连杆往复质量mc1/kgmc1= 0.3mc0.01134曲柄半径 r（m）0.005连杆长度 L (m)=0.150.0

9、33曲轴的角速度 （rad/s）303.53往复质量0.05表八：动力计算结果1往复惯性力（N） 一阶往复力（N） 二阶往复力（N） Fj1（N）Fj2（N）Fj（N）Fj1（N）Fj2（N）Fj（N）0°14.83 2.22 17.05 185°-14.77 2.19 -12.58 5°14.77 2.19 16.96 190°-14.60 2.09 -12.51 10°14.60 2.09 16.69 195°-14.32 1.93 -12.39 15°14.32 1.93 16.25 200°-13.93 1

10、.70 -12.23 20°13.93 1.70 15.63 205°-13.44 1.43 -12.01 25°13.44 1.43 14.87 210°-12.84 1.11 -11.73 30°12.84 1.11 13.95 215°-12.14 0.76 -11.38 35°12.14 0.76 12.90 220°-11.36 0.39 -10.97 40°11.36 0.39 11.74 225°-10.48 0.00 -10.48 45°10.48 0.00 10.48

11、 230°-9.53 -0.39 -9.92 50°9.53 -0.39 9.14 235°-8.50 -0.76 -9.26 55°8.50 -0.76 7.74 240°-7.41 -1.11 -8.52 60°7.41 -1.11 6.30 245°-6.27 -1.43 -7.69 65°6.27 -1.43 4.84 250°-5.07 -1.70 -6.77 70°5.07 -1.70 3.37 255°-3.84 -1.93 -5.76 75°3.84 -1.9

12、3 1.91 260°-2.57 -2.09 -4.66 80°2.57 -2.09 0.49 265°-1.29 -2.19 -3.48 85°1.29 -2.19 -0.90 270°0.00 -2.22 -2.22 90°0.00 -2.22 -2.22 275°1.29 -2.19 -0.90 95°-1.29 -2.19 -3.48 280°2.57 -2.09 0.49 100°-2.57 -2.09 -4.66 285°3.84 -1.93 1.91 105°-

13、3.84 -1.93 -5.76 290°5.07 -1.70 3.37 110°-5.07 -1.70 -6.77 295°6.27 -1.43 4.84 115°-6.27 -1.43 -7.69 300°7.41 -1.11 6.30 120°-7.41 -1.11 -8.52 305°8.50 -0.76 7.74 125°-8.50 -0.76 -9.26 310°9.53 -0.39 9.14 130°-9.53 -0.39 -9.92 315°10.48 0.00 10.

14、48 135°-10.48 0.00 -10.48 320°11.36 0.39 11.74 140°-11.36 0.39 -10.97 325°12.14 0.76 12.90 145°-12.14 0.76 -11.38 330°12.84 1.11 13.95 150°-12.84 1.11 -11.73 335°13.44 1.43 14.87 155°-13.44 1.43 -12.01 340°13.93 1.70 15.63 160°-13.93 1.70 -12.23

15、 345°14.32 1.93 16.25 165°-14.32 1.93 -12.39 350°14.60 2.09 16.69 170°-14.60 2.09 -12.51 355°14.77 2.19 16.96 175°-14.77 2.19 -12.58 360°14.83 2.22 17.05 180°-14.83 2.22 -12.60 表九：动力计算2图二：往复惯性力曲线图3 往复式制冷压缩机结构简图按照设计条件所给出的数据，按比例画出结构简图。图三：往复式压缩机结构简图4 总结本次制冷压缩机课程设计，通过对四种工况的热力计算（标准工况、最大压差工况、最大轴功率工况和设计工况），可以得出这四种工况的能效比EER，最大的是标准工况3.3，其次是最大轴功率工况2.7，再次是设计工况1.26，最小的是最大压差工况0.55。从制冷量来看，标准工况是119W，最大轴功率是143W，设计工况是63W，最小的是压差工况，只有33W。可以看出在设计压缩机的时候，我们可以按最大轴功率来设计。从往复惯性力来看，在设计条件的前提下，该尺寸的压缩机产生最大正惯性力为17.05N，最大负惯性力为-12.6N。可以说是一种小型的制冷压缩机。虽然在冰箱压缩