KFR-26GW分体挂壁式无氟家用空调设计

1、湘潭大学毕业设计说明书题 目： KFR-26GW分体壁挂式无氟家用冷暖空调设计计算学 院： 机械工程学院 专 业： 热能与动力工程 学 号： 2009501615 姓 名： 段振坤 指导教师： 吴淑英 完成日期： 2012.05.27 一、设计任务：设计一台KFR32GW分体挂壁式无氟家用冷 暖空调器，名义制冷量Q0=2600W，名义制热量Q1=3600W，工质为R410A。二、设计目的：通过房间空调器的设计，综合应用所学的基础理论和专业知识，分析和解决问题，掌握家用空调产品设计和开发的基本方法和技能，了解家用空调器的发展趋势，为今后更好的从事相关工作和学习打下良好基础。三、设计步骤：1）设计

2、工况和设计参数的确定2）制冷循环的热力计算3）压缩机的选择 4）热泵循环热力计算5）冷凝器设计计算6）蒸发器设计计算7）毛细管的选择计算8）四通换向阀的选择9）风机及配用电机的选择10）制冷剂充灌量的计算11）无氟家用冷暖空调热力经济性指标核算12）管路及辅助设备的选择四、设计成果：1、压缩机本设计选用西安庆安制冷设备股份有限公司的空调用A系列YZC-A090RY2全封闭滚动转子式压缩机。参数如下：名义制冷量：3580W电源：DC3600rpm能效比：3.22、冷凝器本设计采用强迫对流式空冷冷凝器。其结构示意如图2所示。参数如下：传热管：紫铜管，10×0.5mm翅片：厚度0.15mm

3、，波纹行整张铝制套片 节距：2mm迎风面管心距S1=25mm管簇排列采用正三角形叉排冷凝器厂：500mm冷凝器宽：86.6mm冷凝器高：262.5mm空气流通方向上的管排数：4迎风面上管排数：10冷凝器传热系数：34.64W/m2·K图2 空冷式冷凝器主题结构示意图3、蒸发器本设计采用强制对流的直接蒸发式蒸发器。结构与冷凝器相近。参数如下：传热管：紫铜管，10×0.5mm翅片：厚度，连续整体式铝套片 节距：1.8mm迎风面管心距S1=25mm管簇排列采用正三角形叉排蒸发器长：550mm蒸发器宽：43.3mm蒸发器高：237.5mm空气流通方向上的管排数n:2迎风面上管排数N

4、：9蒸发器分路数：3蒸发器传热系数：43.56W/m2·K4、节流装置本设计选用毛细管作为节流装置。参数如下：di=1.8mm，L=1.7mm （图解法选型）5、四通换向阀本设计选用型号为DFH5的四通换向阀。参数如下：名义容量：4500W进气接管外径尺寸：8mm排气接管外径尺寸：10mm6、风机及配用电机（1）室外风机，本设计选择轴流式风机。FZL型系列轴流式通风机，型号为350FZL-02型。参数如下：风机： 台数：1台 风量：18000m3/h（30m3/min）全压：100Pa风叶直径：350mm 配用电机： 转速：1400r/min电动机输入功率：100W电压：220V相数

5、：1相频率：50Hz（2）室内风机，本设计选择贯流式风机。型号为GL40×260型。参数如下： 风机： 台数：2台叶轮名义直径：40mm叶轮长度：260mm 配用电机：电机输入功率：15W室内风机与室外风机的大致结构分别如图3和图4图3 轴流风机示意图图4 贯流风机示意图五、设计计算 （一）设计工况选定1、房间空调器工作的环境温度的确定 根据GB/T 7725-2004中的4.2.4，对于热泵型空调器通常工作的环境温度为-7-43（T1气候类型），取参数如下：2、室内外空气状态参数的确定制冷运行： 室内干求温度27 室内湿球温度19 室外干球温度35 室外湿球温度24制热运行： 室内

6、干球温度20 室内湿球温度15（最大） 室外干球温度-7 室外湿球温度-83、房间暖空调运行参数的确定根据文献2P289表7-11和P290表7-14，选取参数如下：蒸发温度t0=7.2冷凝温度t0=54.4有效过热度5有效过冷度5吸气温度20（二）制冷循环的热力计算1、循环参数及压焓图名义工况下，制冷循环参数及室内。外空气参数如下：蒸发温度7.2，冷凝温度54.4，膨胀阀前液体温度46.1，出口温度15，吸气温度20；室内干球温度27，湿球温度19.5，室外干球温度35，湿球温度24。根据条件回执循环的p-h图，如图所示。 图2-1 循环过程在p-h图上的表示 各点参数值，根据软件制冷剂物性

7、参数，输入已知参数值，计算，得循环个特点的状态参数如下表1：状态点p/MPat/h/(kJ/kg)v/(m3/kg)10.99587.21154331204390.02923.350588.7475354.4304446.128452、热力计算（1）基本性能指标的计算单位质量制冷量q0(kJ/kg) q0=h1-h5=h1-h4=433-284kJ/kg=149kJ/kg单位理论功0(kJ/kg)0=h2-h1=475-439 kJ/kg=36 kJ/kg 制冷系数00=q00=14936=4.14容积系数vv=1-c(pkp0)1/k-1式中，c相对余隙容积，取为1.2% pk冷凝压力（排气

8、压力）（Pa） p0蒸发压力（吸气压力）（Pa） k工质等熵指数，取1.33v=0.9821压力损失系数pp=1温度系数TT=ATk-B（T1-T0）式中，Tk冷凝温度 T0蒸发温度 T1压缩机前吸气温度对R410A：A=2.57×10-3，B=1.06×10-3，所以，T=0.8279泄露系数l近似取l=v=0.9821输气系数=vpTl=0.7985压力比=pkp0=3.38(2)当总制冷量Q0已给定，设计或选配压缩机制冷剂的循环量qm qm=Q0q0 =2.6149=0.0174kg/s压缩机的实际输气量qv,sqv,s=qmv1=0.0174×0.029=

9、5.05×10-3m3/s压缩机的理论输气量qv,thqv,th= qv,s=5.05×10-40.7985=6.32×10-4 m3/s求出的qv,th的数值可作为设计或选配压缩机的依据。（3）计算压缩机的功率压缩机的理论功率PtPt=qm0=0.0174×36=0.63kW压缩机的指示效率ii=Tl1+1.5(psm+pdm-1k)h2-h1v1式中，v1吸入点比体积，单位m3/kg 压力比 psm、pdm吸、排气阀平均压力降，单位Pa h1、h2压缩开始及终了时的比焓，单位为J/kg k工质的等熵指数取k=1.33, psm=0, pdm=0.1p

10、k则i=0.8127压缩机的机械效率m取m=0.95压缩机的指示功率PiPi=Pti=0.630.8127=0.775KW压缩机的轴功率PePe=Piim=0.7750.8127×0.95=1.003KW电动机效率mo取mo=0.88电效率elel=immo=0.679输入电功率PelPel=Ptel=0.630.679=0.928KW（4）实际制冷系数s的计算s=0im=4.14×0.8127×0.95=3.19（三）压缩机的选择1、压缩机类型的选择由于滚动转子式压缩机效率高，可靠性高，零部件少。功耗小，省电，综合起来，更适合空调器的需要。因此，本设计选用滚动转

11、子式压缩机。2、压缩机型号选择因为本设计的设计工况与压缩机的测试工况一致，所以所选压缩机不用在经过测试。根据额定制冷量，查文献，选用西安庆安制冷设备股份有限公司的空调用A系列YZC-A090RY2全封闭滚动转子式压缩机，针对工质R410A，额定制冷量为2850W，电源为DC3600rpm，均能满足设计要求。（四）热泵循环热力计算空调机由制冷向制热的转变主要是靠四通换向阀改变制冷剂在系统中的流路，故其计算参照制冷循环热力计算。计算方法参照文献8P21。1、 单位吸热量qe(kJ/kg)qe=h1-h5=433-284=149kJ/kg2、 单位理论功0(kJ/kg)0=h2-h1=475-439

12、=36 kJ/kg3、 单位实际功e(kJ/kg)e=eim=360.8127×0.95=46.61 kJ/kg4、电机输入单位理论功elel=0m0=46.610.88=52.97 kJ/kg5、压缩机实际排气状态焓值h2(kJ/kg)h2=h1+el =439+52.97×0.9=486.7 kJ/kg6、单位制热量qh(kJ/kg)qh=h2-h4=486.7-284=202.7 kJ/kg7、循环制热系数hh=qh'el=202.752.97=3.828、压缩机质量流量qma(kJ/kg)qma=qvtvvse=2.6×0.98213600

13、5;0.029=0.02kg/s9、热泵制热量Qh(W) Qh= qma qh=0.02×202.7=4.054KW=4054W10、压缩机的轴功率Pe(W)Pe= qmae=0.02×46.61=0.9322KW=932.2W11、电动机输入功率Pel(W)Pel= qmael=0.02×52.97=1.059KW=1059W(五)冷凝器设计计算1、冷凝器类型选择本次设计选用强迫对流空冷式冷凝器（如图2）。其原因如下：首先，空冷式冷凝器不需要用水，冷却系统更为简单，省去了水处理及除水垢方面的费用。因此，随着近年来，水资源日趋紧张，所以已经大量使用空冷式冷凝器。其

14、次，强制对流用于小型空调制冷装置，空气以2 3m/s的迎面风速横向掠过管束带走制冷剂的冷凝热，由于空气侧的放热系数极低，为强化传热，在传热管上加有肋片。2、冷凝器计算由有关温度参数及冷凝热负荷确定各有关温度参数其取值见表二 表2 冷凝器温度参数表项目参数值（）项目参数值（）冷凝温度tk54.4进出口空气温差ta2-ta110进口空气干球温度ta135出口空气干球温度ta245对数平均温差m=(ta2-ta1)/ (tk-ta1)/(tk-ta2)=(45-35)/ (54.4-35)/(54.4-45)=13.8根据R410A的压焓图，将冷凝的焓差与蒸发的焓差相比得到冷凝负荷系数，C0=1.2

15、3，则冷凝负荷Qk=C0Q0=1.23×2850W=3619.5W翅片管簇结构参数选择及计算选择10×0.5的紫铜管为传热管，选用的翅片是厚度=0.15的波纹型整张铝制套片。取翅片节距S=2，迎风管心距S1=25，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：1、每米管长翅片侧面面积aaf=2S1S2-(/4)Dd2/Sf =2(0.0252×32-4×0.01032)/0.002m2/m=0.4579m2/m注：翅片一般有一次翻边，且利用翻边保证均匀的翅片节距，则翅片根部外沿直径db=d0+2d =10+2×0.15=10.3;又波

16、纹片侧面积与平片侧面积误差很小，按平面计算。2、每米管长翅片间管面面积abab=db(Sf-f)/Sf =×0.0103×(0.002-0.00015)/0.002m2/m =0.0299m2/m3、每米管长翅片侧总面积a0f因翅片厚度f较小，翅顶面积忽略不计，则a0f= af+ ab=0.4579+0.0299m2/m=0.4878m2/m4、每米管长管内面积aiai=di=×0.009m2/m=0.0283m2/m由文献5P201附录8干空气的热物理性质（p=1.01325×105）查得空气在平均温度tm=4，该条件下，Cpa=1005J/(kg&#

17、183;k)、 a=0.0276W/(m·k) 、a=16.96×10-6m2/s,在进风温度ta1=35条件下，a=1.1465kg/m3冷凝器所需空气体积流量qv=Qk/a Cpa(ta1-ta2)=3619.5/(1.1465×1005×10)= 0.3141m3/s选取迎面风速y=2.5m/s,则迎风面积Ay=qv/y=0.3141/2.5=0.12m2取冷凝器迎风面宽度即有效单管长l，则冷凝器的迎风面高度H=Ay/l,对叉排管簇，迎风面上的管排数分别为N=H/S1-1/2由于冷凝器有效单管长l、迎风面高度H、迎风面排管数N这三个量互相联系，且它

18、们的值影响到后面流通方向管排数n的校核，所以留到后面与流通方向管排数n一起计算，这里只列出公式。进行传热计算确定所需传热面积Aof、翅片总管长L及空气流通方向上管排数n，若采用整张波纹翅片及密翅片的叉排管簇，则空气侧传热系数由文献3公式（6-11）乘以1.1再乘以1.2进行计算。预计冷凝器在空气流通方向上的管排数n=4，则翅片宽度b=4S1cos30°=4×0.025×32m=0.0866m微元最窄截面的当量直径de=2(S1-db)(Sf-f)/(S1-db)+ (Sf-f)=2×(25-10.3)(2-0.15)/(25-10.3)+(2-0.15)

19、=3.3=0.0033m最窄截面风速max=S1Sfy/(S1-db)(Sf-f)=25×2×2.5/(25-10.3)(2-0.15)=4.6m/s因为b/de=0.0866/0.0033=26.24Ref=max de/a=4.6×0.0033/(17.4×10-6)=872.4查文献3表6-25和表6-26，用插入法求得=0.15，n=0.623,C=1.151,m=-0.210,则空气侧表面传热系数aef=CadeRefn(bde)m×1.1×1.2 =1.151×0.15×0.02760.0033

20、5;872.40.623×(26.4)-0.210×1.1×1.2 =64.09W/(m2·k)因为tk=54.4，通过软件制冷剂物性参数计算可得R410A的饱和液物性：=0.073W/（m·），=870.78kg/m3,=162.71×103J/kg, =0.75×10-4Pa·s则物性集合系数BB=（32g/）0.25式中，冷凝液的导热系数 冷凝液的密度 制冷剂的比潜热 冷凝液的动力黏度所以，B=（0.0733×870.782×9.81×162.71×1030.75

21、15;10-4）0.25 =1582.9则制冷剂在管内凝结的表面传热系数ki=0.683Bdi-0.25(tk-twi)-0.25 =0.683×1582.9×0.009-0.25×(54.4- twi)-0.25 =3510（54.4- twi)-0.25翅片相当的高度由文献3公式6-16计算得，h=d0/2(S1/d0-1)1+0.35(C S1/d0)式中，C=1.063是由于按等边三角形叉排排列h=0.012(0.0252-1)1+0.35(1.0630.0252)m=0.01m取铝片热导率=203W/m·K,由文献3公式6-15计算翅片参数m，

22、即m=2aoff=2×64.69203×0.00015=64.88m-1由文献3公式6-14计算翅片效率即f=th(mh')mh'=th(64.88×0.01)64.88×0.01=0.88表面效率由文献3公式6-13计算得即0=（aff+ab）/(af+ab) =(0.4579×0.88+0.0299)/(0.4579+0.0299) =0.887忽略各有关污垢热阻及接触电阻的影响，则twi=tw0=tw,将计算所得有关各值代入文献3公式6-20kiai(tk-tw)= of0aof(tw-tm)式中，tw壁面平均温度 tw0

23、外壁面温度 twi内壁面温度 tm空气进出口平均温度tm=（ta1+ta2）/2=(35+45)/2=39所以，3510×0.0283（54.4-tw）0.75=64.88×0.887×0.4878(tw-39)(54.4-tw)0.75=0.2826(tw-39)选取适当的tw，使上式左右两边相等，用试凑法，解上式得tw=49.9代入文献3公式6-17中，则R410A在管内的凝结表面传热系数为ki=3510(54.4-49.9)-0.25W/m2·K=2409 W/m2·K取管壁与翅片间接触电阻rb=0.004m2·K/W,空气侧尘

24、埃垢层热阻r0=0.0001 m2·K/W,紫铜管热导率=393W/（m·K）文献3公式6-21计算冷凝器的总传热系数K0=1/(1/ki)(aof/ai)+( /)(aof/am)+r0+rb+1/(of0)式中，紫铜管壁厚 am紫铜管每米管长平均面积am=2(di+d0)= 2(0.009+0.01)m=0.0298所以K0=112409×0.48780.0283+0.0005393×0.48780.0298+0.0001+0.004+164.09×0.887W/m2·K =34.64 W/m2·K冷凝器的所需传热面积A

25、of=Qk/(K0m)=3619.5/(34.64×13.8)=7.57m2所需有效翅片管总长L=Aof/aof=7.57/0.4878=15.5m空气流通方向上的管排数n=LlN对有效单管长l、迎风面高度H、迎风面管排数N、空气流通方向管排数n进行组合计算，计算结果，列于表3表3 组合计算结果项目来源或计算公式方案1方案2方案3方案3方案5方案6有效单管长l(m)选取0.700.650.600.550.500.45迎风面高度H（m）H=Ayl 0.170.180.200.210.240.26迎风面上管排数NN=HS1-126788910空气流通方向管排数nn=LlN3.73.43.

26、23.50.43.4分析组合计算所得出的结果和实际生产经验可知，为了保证室外机组的轴流式风机给冷凝器送风均匀，宜选取方案6，且方案6的外形更加美观。因此，迎风面上的管排数为10，所以最终所设计的冷凝器迎风面高H=10×25+12.5=262.5mm=0.2625m(六)蒸发器设计计算本设计采用直接蒸发式空气冷却器，并采用强制对流方式。其主要优点如下：1、 结构紧凑，安装尺寸小；2、 不用载冷剂，而直接靠液态制冷剂的蒸发来冷却空气，冷损失少，且房间降温速度快，启动运行时间短。3、 管理方便，易于实现运行过程自动化。1、蒸发器进口空气状态参数蒸发器进口处空气干求温度t1g=27，湿球温度

27、t1s=19.5，查得，空气的h-d图，得蒸发器进口处湿空气的相对湿度=48%，比焓值h1=56kJ/kg（干空气），含湿量d1=11.3g/kg（干空气）。2、风量及风机的选择蒸发器所需风量一般按每KW冷量取0.05m3/s的风量，故蒸发器风量为 qv=2.85×0.05=0.1425m3/s=513 m3/h3、蒸发器进、出口空气焓差及出口处空气焓差值蒸发器进、出口空气焓差h=h1-h2=Q0/(qv)=2.85/(1.2×0.22)=10.79kJ/kg蒸发器出口处空气焓值h2=h1-h=56-10.76 kJ/kg = 45.21kJ/kg设蒸发器出口处空气的相对湿

28、度2=90%，则蒸发器出口处空气的干球温度t2g=17.05，含湿量d2=11.05/kg。将h-d图上空气的进、出口状态点1、2相连，并延长与饱和线相交，得t3=，h3=kJ/kg。4、选定蒸发器的机构参数采用强制对流的直接蒸发式蒸发器，连续整体式铝套片。紫铜管为10×0.5mm，翅片选用f=0.15mm的铝套片，翅片间距Sf=1.8mm。管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向管间距S1=25mm,铝片热导率=203W/（m·K）。5、计算几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为db=D0+2f=(10+2×0.15)mm=10.3mm以图6-1示出的计算单

29、元为基准记性计算，沿气流流动方向的管间距为S2=S1cos30°=25×32mm=21.56mm每米管长翅片的外表面积a f=2(S1·S2-4db2) ×11000sf =225×26.15-4×(10.3)2 ×11000×1.8m2/m =0.5088 m2/m每米管长翅片间的管子表面积ab=db(Sf-f) ×11000Sf =×10.3×(1.8-0.15) ×11000×1.8 m2/m=0.0321 m2/m每米管长的总外表面积aof=af+ab=0.

30、5088+0.0321 m2/m=0.5409 m2/m每米管长的外表面积ab0=db×1=×0.0103×1 m2/m=0.0324 m2/m由以上计算可得aof/ab0=0.5409/0.0324=16.694每米管长的内表面积ai=di×1=×0.009×1 m2/m=0.0283 m2/m肋化系数= aof/ai=0.5409/0.0283=19.11肋通系数它是指每米肋管外表面与迎风面积之比，即a= aof/S1=0.5409/0.025=21.64净面比它是指最窄流通断面积与迎风面积之比，即=(S1-db)(S f-f)/

31、（S1Sf）=（0.025-0.0103）（0.0018-0.00015）0.025×0.0018=0.5396、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为tf=(ta1+ta2)/2=(27+17.05)/2=22由文献6附录5大气压力（p=1.01325×105Pa）下干空气的热物理性质查得空气在22下的物性为：f=1.197kg/m3Cpf=1005J/(kg·K)prf=0.7026vf=15.25×10-6m/s(2)最窄截面处空气流速取迎风风速f=2.5m/s,则最窄面处流速为max=f/=2.5/0.539m/s=4.6m/s

32、(3)干表面传热系数干表面传热系数可用文献3公式6-47计算4=0.0014+0.2618（maxd0/vf）-0.4(aof/ab0)-0.15=0.0014×0.2618×（4.6×0.0103）/（15.25×10-6）×16.694-0.15=0.008280=4fmax Cpf/（ prf）2/3 =0.00828×1.197×4.6×1005/0.70260.667W/(m2·K)=58.05 W/(m2·K)7、确定空气在蒸发器内的状态变化过程根据给定的空气进出口温度湿空气的h-d

33、图（图6-2）可得，h1=56kJ/kg,h2=45.21kJ/kg,d1=11.3g/kg,d2=11.05g/kg。在图6-2上连接空气的进出口状态点1和点2，并延长与饱和空气线（=1.0）相交于点，该点的参数是h=43.3kJ/kg, t=15.4，d=10.7g/kg。在蒸发器中空气的平均比焓为hm=h+(h1-h2)/ (h1-h)/(h2- h) =43.3+(56-45.21)/ 56-43.345.21-43.3=48.99kJ/kg 在h-d图上按过程线与hm=48.99kJ/kg线的交点读得tm=20.5，dm=11.1g/kg。析湿系数可由下式确定=1+2.46（dm-d

34、）/(tm-t)=1+2.4611.1-10.720.5-15.4=1.198、循环空气量的计算qm,da=Q0/(h1-h2)=2.85×360056-45.21kg/h=950.88 kg/h进口状态下干空气的比体积可由下式确定v1=RaT1(1+0.0016d1)/Pb=287×(273+27)(1+0.0016×11.3)101325m3/kg=0.865 m3/kg故循环空气的体积流量为qv,a=qm,dav1=950.88×0.865m3/h=822.51 m3/h9、空气侧当量表面传热系数的计算当量表面传热系数j=0(faf+ab)/(af

35、+ab)对于三角形叉排排列的平直套片管束，翅片效率可由文献3公式6-25计算，叉排是翅片可视为六角形，而且此时翅片的长边距离和短边距离之比AB=1。且m=B/db=25/10.3=2.4,故=1.27mAB-0.3=1.27×2510.31-0.3=2.579肋片折合高度为h=db2(-1)(1+0.35) =10.32×(2.579-1)(1+0.352.579)mm=10.828mmm=20ff=2×58.05×1.09237×0.15×10-3m-1=62.34m-1故在凝露工况下的翅片效率为f=th(mh')mh

36、9;=th(58.28×10.828×10-3)58.28×10.828×10-3=0.8714当量表面传热系数为j=1.09×58.05×(0.8854×0.5088+0.03210.5088+0.0321)W/(m2·K)=60.72 W/(m2·K)10、管内R410A蒸发时表面传热系数的计算查文献5附表8，得R410A在t0=7.2时的物性为：饱和液体比定压热容Cpl=1.5604kJ/kg·K饱和液体焓hl=212.29kJ/kg饱和蒸汽焓hg=424.51J/kg饱和液体密度l=11

37、40 kg/m3饱和蒸汽密度g=38kg/m3汽化热=210.04kJ/kg饱和压力Ps=1.001×103kPa液体黏度l=155.51×10-6Pa·s液体热导率l=0.099W/(m·K)液体普朗特数Prl=2.19R410A在管内蒸发的表面传热系数可由文献1P115公式4-5计算i=lC1(C0)C2(25Fr1)C5+C3(b0)C4Ffll=0.023g1-xDl0.8Prl0.4lDiC0=(1-xx)0.8(gl)0.5B0=qgrFr1=g29.8l2Di式中，i管内沸腾的两相表面传热系数，单位为W/（m2·K）l液相单独流过

38、管内的表面传热系数，单位为W/（m2·K）C0对流特征数B0沸腾特征数Frl液相弗劳德数g质量流率，单位为kg/(m2·K)x干度Di管内径，单位为mml液相动力黏度，单位为Pa·sl液相热导率，单位为W/（m·K）Prl液相普朗特数g气相密度，单位为kg/m3l液相密度，单位为kg/m3q热流密度，单位为W/m2r汽化潜热，单位为J/kgFfl取决于制冷剂性质的无量纲系数，按文献1表4-2，各种制冷剂Ffl的取值，所以取Ffl=2.2上式中C1、C2、C3、C4和C5为常数，它们的值取决于C0的大小当C00.65 C1=1.1360 C2=-0.9 C

39、3=667.2 C4=0.7 C5=0.3当C00.65 C1=0.6683 C2=-0.2 C3=1058.0 C4=0.7 C5=0.3以下开始代数计算：首先计算R410A进入蒸发器是的干度x1，可由文献7P84 3-53计算hs=hgx1+(1-x1)h1R410A在蒸发器入口处的hs=284kJ/kg,t0=7.2，则x1=（hs-hl）/(hg-hl) =(284-212.29)/(424.51-212.290) =0.338又知出口干度x2=1.0，则R410A的总质量流量为qm=Q0×3600(x2-x1)=2.85×3600210.04×(1-0.

40、338)=73.78kg/h作为迭代计算得初值，取qi=12000W/m2。R410A在管内的质量流速g=125kg/(m2·s),则总流通截面积为A=qmg×3600=73.78125×3600=1.639×10-4m2每根管子的有效流通截面Ai=di24=×0.0092/4m2=6.35×10-5m2蒸发器的分路数Z=AAi=1.639×10-46.35×10-5=2.58去Z=3，则每一分路中R410A的质量流量为qm,d=qm/Z=73.78/3kg/h=24.59kg/h每一分路中R410A在管内的实际质

41、量流速gi=qm,d3600×Ai=24.593600×6.35×10-5kg/(m2·s)=111.5 kg/(m2·s)于是，B0=qigi=12111.5×210.04kg/(m2·s)=5.124×10-4C0=(1-xx)0.8×(gl)0.5=(1-x1+x22x1+x22)0.8×(gl)0.5 =(1-0.6690.669)0.8×(381140)0.5 =0.1040.65所以 C1=1.1360 C2=-0.9 C3=667.2 C4=0.7 C5=0.3Frl=g

42、i2l2gdi=111.5211402×9.81×0.009=0.108349Rel=gi(1-x)dil=111.5×(1-0.669)×0.009155.51×10-6=2135.9l=0.023(Rel)0.8(Prl)0.4ldi =0.023×(2135.9)0.8×(2.19)0.4×0.0990.009=159.57i=159.57×1.1360×(0.104)-0.9×(25×0.108349)0.3+667.2×(5.124×10-4)0

43、.7×2.2 W/(m2·K) =3039.34W/(m2·K)11、传热温差的初步计算m=ta1-ta2ta1-t0ta2-t0=27-17.0527-7.217.05-7.2=14.2512、传热系数的计算K0=1i+rf+1j式中，rf考虑外表面积积灰等所形成的附加热阻，对于空调用蒸发器，可取rf=0.0003-0.0001m2·K/W,所以取rf=0.0002 m2·K/W,故K0=119.113039.34+0.0002+153.86W/(m2·K)=43.56 W/(m2·K)13、核算设定的qi值q0=K0m=

44、43.56×14.25W/m2=620.73 W/m2qi=q0=19.11×620.73=11862 W/m2偏差qi-qi'qi×100%=12000-1186212000×100%=1.15%计算表明，设定的qi初值12000W/m2与核算的11788W/m2较接近，偏差小于2.5%，故设定有效。14、蒸发器的结构尺寸的确定蒸发器所需的表面传热面积Ai=Q0qi=285012000m2=0.2375 m2Ao=Q0qo=2850620.73m2=4.6m2蒸发器所需传热管总长lt=A0'f=4.60.5409=8.5m迎风面积Af=

45、qv,af=822.512.5×3600m2=0.1m2取蒸发器长（即每根肋管的有效长度）L=550mm，蒸发器高H=230mm。已选定垂直于气流方向的管间距为S1=25mm,故垂直于气流方向的每排管子数为N=HS1=23025=9.2 取为9则最终所设计的蒸发器的高为H=9×25+12.5=237.5mm实际迎风面积Af=0.55×0.2375=0.13m2深度方向（沿气流流动方向）为2排，共布置18根传热管，传热管的实际总长度为lt=0.55×18=9.9m蒸发器宽（即沿气流方向的平板长）B=2S2=2×21.65=43.3m(七)节流装置

46、的选择计算毛细管是最简单的节流装置，它无运动部件，不易发生故障，运行可靠。适合于蒸发温度变化范围很小、负荷比较稳定的制冷设备，如家用冰箱、房间空调器、除湿机等小型全封闭式制冷装置。因此，本设计选用毛细管作为节流装置。1、毛细管的选择计算为制冷设备选配节流用毛细管时，一定要使毛细管的长度、内径与制冷装置的工况条件相匹配。目前选配毛细管的方法，一般用计算法或图解法初步估算毛细管的内径和长度，然后用实验方法确定毛细管最佳尺寸。在本设计中由于条件有限，不能够进行实验，所以只能选用图解法进行初步估算初步估算毛细管的内径和长度实际应用中，选择毛细管时，首先计算毛细管的相对流系数，表示每根毛细管的实际流量q

47、m与标准毛细管流量qma之比值，即=qm/qma。式中，毛细管的相对流系数qm每根毛细管的实际流量qma标准毛细管流量qm的数值由热力计算中求得的制冷剂循环量除以蒸发器的分路数而获得，由前面的计算可知，制冷剂循环量qm=17.4×10-3kg/s=62.64kg/h蒸发器分路数Z=3则，每根毛细管的实际流量qm=62.643kg/h=20.88kg/hqma的数值由标准毛细管图可查得。在本设计中，pl=0.625MPa=6.25×105Pa，to=5，查文献3P244图6-42，得qma=17kg/h所以，=20.8817=1.2在=1.2做一水平线，在图中找到A、B、C、

48、D、E、F、G、H、I，9个点，这9个点分别表示在供液能力相同的情况下的9组毛细管尺寸，列表4如下表4 毛细管尺寸表点号di(mm)L(mm)(mm)A1.50.5333B1.60.8500C1.71.2706D1.81.7944E1.92.21158F2.031500G2.24.82182H2.47.43083I2.6103846经过比较，实际经验取值，选取D组的毛细管尺寸，di=1.8mm，L=1.7mm。实际调试后，在综合原材料规格及运行效果调整并确定毛细管尺寸。（八）四通换向阀的选择本设计为热泵型分体挂壁式空调，必须装有四通换向阀以实现夏季制冷和冬季制热的转换。1、四通换向阀的容量和选

49、用我们选用时要选用推荐最大容量略大于本设计制冷量、制热量的产品。根据以上选用原则，查文献8P162表7-8四通换向阀型号规格，选择型号为DFH5的四通换向阀，名义容量4500W，进气接管外径尺寸8mm，排气管外径尺寸10mm。（九）风机及配用电机的选择1、概述在房间空调器中，为了强化管外空气侧的换热，增加气侧换热系数，对冷凝器和蒸发器均采用强迫对流，见表5。表5 风机列表风机类型特点轴流式风机效率较高，风量大，噪声大，风压较低，适用于配用空冷式冷凝器贯流式风机它的转子较长，出风均匀，风压低，噪声小，使用于分体式空调机组中的室内机组本设计的任务就是给室内、室外机组选择合适的风机及配用电机。室外风

50、机（选择轴流式）由于冷凝器的迎风面宽度为L=500mm，高度H=262.5mm，所以平行安装一台风机比较适宜。查文献1P315表7-37 FZL型系列轴流式通风机性能表选用350FZL-02型轴流式通风机，主要技术参数，见表6。表6 轴流风机参数表型号电动机风机电压V相数频率Hz功率W转速r/min风量m3/min风压Pa声功率级dB质量kg350FZL-02220150100140030100582.7室内风机（选择贯流式）由于蒸发器长L=550mm,宽B=43.3mm，所以串联连接两台贯流式风机为宜，中间以电动机相连查文献1P316，选取GL40×260型贯流式通风机两台，叶轮名

51、义直径40mm，叶轮长度260mm。电机输入功率15W（十）制冷剂充灌量的计算采用毛细管后制冷系统的制冷剂充灌量一定要准确，因为毛细管的阻力值与充灌量有密切关系。对于小型空调器而言，由于没有贮液器，故系统内制制冷剂的充注量对制冷剂的经济、安全运行起着重要作用。充注量过少，蒸发器只有部分管壁得到湿润，蒸发器面积不能得到充分利用，蒸发量下降，吸气压力降低，蒸发器出口制冷剂过热度增加，这不仅使循环的制冷量下降，而且还会使压缩机的排气温度升高，传热温差减小，严重时甚至会产生压缩机的液击现象，而且会使冷凝器内冷凝后的制冷剂液体不能及时排出，使冷凝器的有效传热面积减少，导致冷凝压力升高，压缩机耗功增加。由此可知，在一定工况下，系统内存在