湖南大学课程设计制冷原理

1、湖南大学课程设计制冷原理制冷原理与设备课程论文题目：空调器的设计姓名：班级学号：指导老师：任承钦第一部分：制冷系统的原理及应用背景一、制冷基本原理制冷：从低于环境的物体中吸取热量，并将其转移给环境介质的过程。空调原理图及空调制冷原理 ，制热原理介绍 空调原理图如附图所示，图中虚线表示制冷状态，实线表示制热 状态制冷过程制冷时压缩机高压出口经过四通阀1-2到热交换器进行热交换，使过热蒸汽逐渐变成饱和蒸汽，进而变成饱和液体或过冷液体。通过毛细管节流降压后的制冷剂液体 （混有饱和蒸汽）-到室外 机截止阀（也称高压阀）进入室内机热交换器（蒸发器），从周围介 质吸热蒸发成气体，实现制冷。在蒸发过程中，制

2、冷剂的温度和 压力保持不变。从蒸发器出来的制冷剂已成为干饱和蒸汽或稍有 过热度的过热蒸汽了。物质由液态变成气态时要吸热，这就是空调制冷。室内机回气：回气管到室外机经由截止阀（也称低压阀 或维修阀）进入消音器-四通阀4-3到压缩机低压回气侧完成制 冷循环。制热过程：实线表示制热状态制热时四通阀开闭状态与制冷是正好相反，流经的顺序是： 压缩机高压出口经四通阀 1-4 到消音器-截止阀（也称低压 阀或维修阀）-室内机热交换器-回到室外机截止阀（也称高 压阀）-毛细管-热交换器-四通阀2-3到储液器-压缩 机低压侧。室外机的热交换器上的温度传感器（热敏电阻）用于制冷时检测热交换器的管道温度，如果温度异

3、常升高则可计算出管道压力， 进而把温度异常信号送给控制板。室外机的室外温度传感器（热敏电阻）主要用来检测室外环境温 度。室内机热交换器温度传感器（热敏电阻）检测热交换器温度，女口制冷或制热时在一定时间内热交换器温度达不到所规定的管温， 传感器会把不正常信号送给控制板进行分析，例如系统内制冷剂不足或无制冷剂，室内机管温就不正常，传感器会把不正常信号 送给控制板，控制板做出停处理，进而保护压缩机，避免压缩机 长时间高温运转。因为压缩机长时间高温是极有可能被烧毁的。以第二次练习题为基础。“L I II 扭册宙用-A-帆第-4X 1* 隈止朋到室内视罔压F咗春TfeitO-消咅同气体倉止剖(TOwn)

4、比姣粗的管跻制冷机：完成制冷循环所必需的机器和设备的总称。制冷装置：将制冷机同使用冷量的设施结合在一起的装置。如冰箱，空调机等。制冷剂：除半导体制冷以外，制冷机都是依靠内部循环流动的工 作介质来实现制冷过程，完成这种功能的工作介质，称为制冷剂， 也称制冷工质，俗称雪种。由于热量只能自动地从高温物体传给低温物体因此实现制冷必须包括消耗能量的补偿过程。制冷机的基本原理：利用某种工质的状态变化， 从较低温度的热 源吸取一定的热量 Q0,通过一个消耗功 W的补偿过程，向较高温度的热源放出热量 Qk,。在这一过程中，由能量守恒得Qk= Q0+ W。制冷的基本方法：相变制冷：利用液体在低温下的蒸发过程或固

5、体在低温下的熔化 或升华过程向被冷却物体吸取热量。 普通空调器都是这种制冷方 法。气体膨胀制冷：高压气体经绝热膨胀后可达到较低的温度，令低压气体复热即可制冷。气体涡流制冷：高压气体经过涡流管膨胀后即可分离为热、冷两股气流，利用冷气流的复热过程即可制冷。热电制冷：令直流电通过半导体热电堆，即可在一端产生冷效应， 在另一端产生热效应普通家用空调器冷凝器里面的制冷剂（R22）压力：标准制冷工况下一般18 19bar左右，过负荷工况下一般在 2224bar左 右。节流机构：普通空调常用的是毛细管，高档的空调器用电子膨胀阀。制冷剂经过节流机构时， 压力由冷凝压力降到蒸发压力，一部份制冷剂会在节流的过程中

6、闪发成为气体。普通的家用空调器节流结束时大约有20%勺制冷剂会闪发成气体。制冷剂没有蒸发就闪发成气体降低了空调器的性能。普通家用空调器蒸发器里的制冷剂（R22）的蒸发压力在5.5-6.5bar 左右第二部分：设计采用 R22制冷剂的空调器1.设计任务书设计一台采用R22制冷剂的热泵型房间空调器，他额定制热工况下的蒸发温度为 0 C,再冷温度和过热度分别是 3C 和5C,搭档额定制热量为 2800w,总效率和容积效率分别为0.7和0.9对其进行设计计算2制冷热力循环的计算这个系统的结果简图如下:h 仁 410kJ/kg, h 2=445kJ/kg, h 3=h 4=262Kj/kg则可以知道单位

7、测量的热量qk=h2-h1=183kJ/kg根据热比容：q2k=qk/z 仁 182/1078=102由实际输气量为 Qk/q2k=0.28/102=0.0274 m2理论输气量为 q0k=0.0274/0.9=0.039 m /s其理论比功w0=h2-h仁35kJ/kg实际比功 ws=w0/y=35/0.7=50kJ/kg则制冷系数为Cop=183/50=3.663选配压缩机 设计计算如下图确定参数为h 仁 410 kJ/kg h2=432 kJ/kgh3=h4=245 kJ/kg由此知道弹丸热量 qk-h2-h3=187 kJ/kg根据冷比 q=qk/v仁 187/1.78=105.06

8、kJ/kg则实际输出量 Qk/q=0.0296 m 3/s那么就可以算出理论比功 w0=h2-h仁21 kJ/kg实际比功 w s=w0/0.9=6.2所需要的制冷系数为 Cop=187/30=6.2 根据以上条件，我上网搜索，寻找到了点子商务网站关于空气压缩机的信息，选择台湾捷豹活塞式空气压缩机ET-20120网址为 具体信息如下图型号：ET-201 2C*3ET-2O12Q1. 安全可霏的结构设计；12. 运转平稳”噪音低4s自动压丈1开关圧自动卸毂系蜿的选用；丄 小功率！ 20HF;丄排气量；2,12破/mia型号，功率撐气量Kf/HP n3/niin气桶容 积;Li使用压力丄Kg /c

9、ini.T缸径X缸数最高便用转包装尺寸JLXBXH,_F-1.11.n.1J*-t.1.Il,1.1.1W.1_F.1.11.n-9一，A.Il,1:”1rTA-aA.Il穴A:P-lTi11.11.1|JI, 1jlA:Pia t.1.11.11B1.t_ IfTl*k,*ET-20120.15/202.12,300.，8.120 x 3 ,950.184 X75X140 .1八,1-H.1,Ti,T.14.蒸发器和冷凝器的设计计算 由前边的给定条件可知，宜选用带膨胀节的换热器 确定流速：选用直径25 X 2.5钢管V1=0.5m/s 确定各物性参数壳油的定性温度：T=(140+40)/2=

10、90 C管流体 t=(30+40)/2=35 C 平均传热温度差：Tm=(t1 -t2)/(l nt1/t2)=39 C热量差 Q=wOCtO=366.7kw冷却水的量Wi=Q0/Ct=32353kg/h确定Re和k由于 k=1/(dO/a1di+RidO/di+DdO/bdi+Rs+1/aO)其中 d0=290w/m 2C Rci=0.000344m2/ C WRso=0.000172 m2 t/w所以，k=219.5w/ mCRe=Qiupi/ui=0.02 X 0.5 X 994/0.000725=13670=2731w/m.s 换热面积S仁 Q/Ktm=42.8m2所以 S=1.15 X S仁49.2m2 确定工艺结构尺寸采用直径25 X 2.5传热管，查表ui=0.5m/sNs=v/（p/4diu）=32353 X （994 X 3600）/0.785 X 0.02 2X0.5=57.7=58（根）贝U L=s/（d0ns X 3.14）=10.8 m采用的是双管L=6m N=58 X 2=116（根） 换热器设计壳体内径d10.7S=432.5 壳内水流直径 d=0.051 m取标准管径d=50 mm Nc=1.19N=13 （根）4.辅助装备1）电子膨胀阀：在系统中所起的作用是1:节流雾化液态制冷剂。2:根据原设计系统过冷度和制冷工况准确控制流入蒸发器的制冷剂的