KF-25GW分体空调制冷毕设

1、华中科技大学文华学院毕业设计(论文)KF-25GW挂壁式分体空调制冷系统设计2021年5月22日目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc32531 摘要1 HYPERLINK l _Toc11298 ABSTRACT2 HYPERLINK l _Toc2258 前言3 HYPERLINK l _Toc2134 1. 方案论证4 HYPERLINK l _Toc17790 1.1流程选择4 HYPERLINK l _Toc9629 1.2换热器的选择4 HYPERLINK l _Toc7787 1.2.1冷凝器的选择4 HYPERLINK l _Toc2226 1.2.2

2、蒸发器的选择4 HYPERLINK l _Toc11065 1.2.3制冷剂的选择4 HYPERLINK l _Toc16704 1.3节流装置的选择5 HYPERLINK l _Toc24908 1.4压缩机的选择5 HYPERLINK l _Toc2544 2. 过程论述6 HYPERLINK l _Toc10262 2.1参数6 HYPERLINK l _Toc11805 2.1.1制冷循环的lg p-h图6 HYPERLINK l _Toc16526 2.1.2单供冷工况6 HYPERLINK l _Toc2522 2.2制冷循环热力计算6 HYPERLINK l _Toc8587 2

3、.2.1单位质量制冷量6 HYPERLINK l _Toc24427 2.2.2单位容量制冷量7 HYPERLINK l _Toc14306 2.2.3单位理论功7 HYPERLINK l _Toc21868 2.2.4制冷系数7 HYPERLINK l _Toc12398 2.2.5制冷循环卡诺系数7 HYPERLINK l _Toc19251 2.2.6制冷剂的质量流量7 HYPERLINK l _Toc25460 2.2.7压缩机理论功率7 HYPERLINK l _Toc23854 2.2.8单位冷凝热7 HYPERLINK l _Toc29693 2.3冷凝器的设计计算7 HYPER

4、LINK l _Toc333 2.3.1冷凝器的结构规划及有关参数7 HYPERLINK l _Toc2838 2.3.2空气侧传热系数计算8 HYPERLINK l _Toc9153 2.3.3管内R22冷凝时外表传热系数计算10 HYPERLINK l _Toc5665 2.3.4计算所需传热面积11 HYPERLINK l _Toc11915 2.3.5风侧阻力的计算11 HYPERLINK l _Toc26778 2.4 蒸发器的设计计算11 HYPERLINK l _Toc31415 2.4.1 初步的结构规划12 HYPERLINK l _Toc25844 2.4.2 翅片管各局部

5、传热面积的计算12 HYPERLINK l _Toc24628 2.4.3 确定空气流经蒸发器时的状态变化过程13 HYPERLINK l _Toc11647 2.4.4 计算空气侧传热系数14 HYPERLINK l _Toc424 2.4.5 计算制冷剂管内外表传热系数16 HYPERLINK l _Toc9600 2.4.6 计算管内传热面积17 HYPERLINK l _Toc7092 2.4.7 求所需传热管的长度17 HYPERLINK l _Toc3025 2.4.8 壁温校核18 HYPERLINK l _Toc7041 2.4.9 风侧阻力18 HYPERLINK l _To

6、c970 2.5节流装置的计算与选型18 HYPERLINK l _Toc7825 2.6压缩机的计算与选型19 HYPERLINK l _Toc17994 2.7结果分析20 HYPERLINK l _Toc20000 3 结论21 HYPERLINK l _Toc17423 4 参考文献22 HYPERLINK l _Toc23201 5 致谢23 HYPERLINK l _Toc3005 6 附录24 HYPERLINK l _Toc16414 附录1 整机系统布置图24 HYPERLINK l _Toc6477 附录2 冷凝器总装图25 HYPERLINK l _Toc635 附录3

7、计算机编程与运行26KF-25GW挂壁式分体空调制冷系统设计摘要 家用空调正日益成为国民生活所不可或缺的一种家用电器，它在国民的生活和整个国民经济中有着不可替代的作用。未来随着中低收入居民人均收入的持续提高，将推动未来家电消费的普及升级。城镇市场消费升级明显，节能、舒适、美观的高端产品占比逐渐增加，城市第一批空调普及已进入更新期，未来更新需求也将放量增长。 城镇化水平有望继续提升，制度变迁推动城镇化走向深化，促进城镇农民工家电消费水平提升。可以肯定的是随着家用空调的普及与增长，这将竭力的拉动我国整体的国民经济，使我国的国民经济到达一个新的台阶。目前我国的经济开展方式继续改变，必须从主要依靠出口

8、转向主要依靠扩大内需，因此，我们家用空调必将在经济开展中占有一席之地。通过此次毕业设计，把所学的理论知识和实际技能有机的结合起来，加以运用和稳固，并培养综合运用所学的根底理论、根本知识和根本技能解决工程技术问题的能力，提高绘图、计算和查阅文献资料包括有关标准、标准、手册、标准图和其他资料的能力，进一步提高工程设计能力、科学研究能力。关键词：分体空调;制冷系统设计计算;冷凝器设计与计算;蒸发器的设计与计算。Refrigeration system design of KF-25GW split air conditioning ABSTRACT Family expenses air condi

9、tioning is increasingly becoming an indispensable part of the national life a kind of household appliances, it in the national life and the whole national economy in having the effect that cannot replace. The future with low-income residents per capita income in the continuous improvement of, will p

10、romote the popularity of future home appliance consumption upgrade. Town market consumption upgrade obvious, energy saving, comfortable, beautiful of the high-end product than increase gradually, the city the first air conditioning popularity has entered the update period, the future update demand w

11、ill also be peatlands growth. The level of urbanization is expected to continue to ascend, system vicissitude promote urbanization deepened, promote the urban workers home appliance consumption level. You can be sure the family expenses air conditioning with the popularization and the growth, this w

12、ill strive hard to pull our overall national economic, make our national economy to a new level. At present our countrys economic development way to continue to change, must rely on exports from the main to rely mainly on the expansion of domestic demand, therefore, we family expenses air conditioni

13、ng will in the economic development of the place . Graduated from design through this,theoretical knowledge and practicalskills of organic combine,use and consolidate and develop the integrated use of the basic theory,basic knowledge and skills the ability to solve engineering problems and improve t

14、he graphics the ability of calculated and literature data(including the relevant standards, specifications,manuals,standard drawings and other information)to further enhance the ability of engineering design,scientific research capacity. Key Words: Family air-condition; Refrigeration system design c

15、alculation； The calculation of the condenser；The design and calculation of the evaporator. 前言家用空调作为众多电子产品之一，在现代人民生活中的作用是明显的。随着人们生活水平的提高，家用空调已经变成一个不可或缺的家用电器。在家用空调中有窗式，柜式以及挂壁式，而现在使用最为普遍的是挂壁式分体空调。而空调在国内的开展也是十分迅速。1988年，第一台国产分体壁挂机KF-19G1A在华宝空调器厂诞生，当时华宝还给它取了个很有诗意的名字雪莲。雪莲的诞生开启了我国家用空调器行业的一个新时代，此后，春兰也拥有了自己的挂

16、机生产线。20世纪80年代中国空调市场是进口机一统天下，甚至在1991-1995年，进口机仍然占据着举足轻重的作用，进口机为中国家用空调行业的开展起到了启蒙作用，许多国产品牌的生产就是引进配件加以组装，这种启蒙作用也包括对我国家用空调器产品室内机外观的改变。此次的设计是针对挂壁式分体空调，其制冷量为2500W，制冷剂采用R22。具体的设计过程主要是几大主要部件的选型以及相关的设计计算。 1.方案论证1.1流程选择 压缩式蒸气制冷循环是目前应用最广泛的一种制冷方式。这类制冷机设备比拟紧凑，可以制成大、中、小型，以适应不同场合的需要，能到达的制冷温度范围比拟宽广，而在普通制冷温度范围内具有较高的循

17、环效率。吸收式制冷循环的制冷机的工质通常是采用两种不同沸点的物质组成的二元溶液，通常的工质对有溴化锂水溶液和氨水溶液；而气体涡流制冷是要借助涡流管得作用使高速气流产生旋涡别离出冷、热两股气流，从而利用冷气流获得制冷量的方法；热电制冷器是一种不用制冷剂、没有运动件的电器。所以，挂壁式空调的流程应选用压缩式蒸气制冷循环。1.2换热器的选择冷凝器的选择通过对各种冷凝器的比拟，选择一种适合于家用空调的冷凝器。 冷凝器一般分为水冷式冷凝器，空气冷却式冷凝器，蒸发式冷凝器。水冷式用水作为介质带走制冷剂冷凝时放出的热量，用循环水时要配有冷却塔或冷水池；空冷式用空气作为介质吸收制冷剂蒸汽放出的热量，分为空气自

18、由流动和空气强制流动两种，而空气强制流动适用于小、中型氟利昂制冷装置，具有结构紧凑、换热效果好、制造简单等优点。蒸发式以水和空气作为冷却介质，利用水蒸发时吸收热量使管内制冷剂蒸汽凝结。综上所述，挂壁式空调的冷凝器应选用空气强制流动的空冷冷凝器。1.2.2蒸发器的选择通过对各种蒸发器的比拟，选择一种适合于家用空调的蒸发器。 蒸发器根据供液方式分为满液式、干式、循环式等。满液式蒸发器在管内走水，制冷剂在管簇外面蒸发，所以传热面根本上都是与液体制冷剂接触；干式蒸发器即非满液式蒸发器的制冷剂在管内流动，水在管簇外流动，干式又分为冷却液体介质型和冷却空气介质型，而冷却空气型又分为冷却自由运动空气和冷却强

19、制流动两类，冷却自由运动空气的传热系数低一般用于食品的冷藏，冷却强制流动空气多用于空调和大型冷藏库；循环式多用于大型的液泵供液和重力供液冷库系统。所以挂壁式空调选用强制对流空气冷却式蒸发器。1.2.3制冷剂的选择通过对各种制冷剂的比拟，选择一种适合于家用空调的制冷剂。现在普遍使用的制冷剂也就R22、R123和R134a等几种。目前空调制冷行业普遍R22，其主要原因是R22在空调温区内具有优越的物理特性和制冷性能，而且性能稳定，技术成熟，价格低HCF类物质由于对臭氧层无破坏作用，被认为是将来替代HCFC的首选物质。用来替代R22的主要物质有R134a、R407c及R410a，但是这些HCF类物质

20、由于物理特性的限制，很多技术问题尚悬而未决，均不是R22最理想的替代物。所以挂壁式空调的制冷剂选择R22。1.3节流装置的选择 通过对各种节流装置的比拟，选择一种适合于家用空调的节流装置常用的节流机构有以下几种：手动式膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力式膨胀阀以及毛细管等四种，而空调机中常用的节流装置热力式膨胀阀和毛细管。浮球式膨胀阀多用于满液式蒸发器，这种蒸发器结构简单，但是浮球室的液面波动较大，对阀芯的冲击力也较大，阀芯容易损坏；除此之外，还需要较大口径的平衡管。与浮球式膨胀阀不同，热力式膨胀阀不是通过控制液位，而是控制蒸发器出口气态制冷剂的过热度来控制供入蒸发器的制冷剂流量。因为有一局部蒸发器的

21、面积必须用来使气态 制冷剂过热，所以它广泛的用于空调或低温设备内尤其是氟利昂制冷设备的所有非满液式蒸发器。热力式膨胀阀因平衡方式不同，或是说蒸发压力引向模片下内腔内的方式不同，可有内平衡式和外平衡式两种。手动式膨胀阀要手动调整膨胀阀的开度，因此，管理麻烦，且需要较高的经验，在最近多采用自动膨胀阀，而手动膨胀阀只用在旁通管上，作为辅助作用。毛细管是根据“液体比气体非常容易通过这原理工作的。它的供液能力主要取决于毛细管入口处制冷剂的状态以及毛细管的几何尺寸。随着入口压力的提高毛细管的供液能力增加，毛细管的长度增加，内径缩小，相应地使供液能力减小，而它存在的缺点是它的调节性能很差，它的供液能力不能随

22、工况的波动而调节。所以挂壁式空调该选择毛细管节流。1.4压缩机的选择 通过对各种压缩机的比拟，选择一种适合于家用空调的压缩机。压缩机分为往复式、滚动转子式、涡旋式、螺杆式、容积式、离心式等。往复式适应较宽的能量范围、能量可调、热效率高、压力高适用于多种制冷剂、加工容易、造价低；滚动转子式结构简单，有完善的冷却系统和润滑系统广泛的应用于家用空调和小型的制冷装置中；涡旋式是一种新型的压缩机，效率高、体积小、重量轻、噪音低、结构简单等特点；螺杆式压缩机气量大、压缩比小、能量调节广、运行周期长，但是它噪音高、油耗量大、油路系统和辅助设备复杂，适用于大、中型制冷装置；离心式压缩机体积小、运行平稳制冷量大

23、、维护简单，但是设备制造精度高、效率低、有高频噪音、操作不当会有喘振、密封油易泄漏，适用于大型制冷装置。家用挂壁式空调选用全封闭式滚动转子式压缩机。过程论述2.1参数2.1.1制冷循环的lg p-h图2.1.2单供冷工况制冷量：2500w，制冷剂：R22蒸发温度：5,冷凝温度：50，膨胀阀前液体温度：45,过冷度：5，吸气温度：15；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，进风温度：=37，出风温度：=43迎面风速：2.2制冷循环热力计算2.2.1单位质量制冷量查R22热力性质表和图得： /MPa/MPa/50.584501.9241040815/4140.

24、05475.35475.1645256.4单位质量制冷量：=-=2.2.2单位容量制冷量单位容量制冷量：=2.2.3单位理论功单位理论功：=2.2.4制冷系数制冷系数：=2.2.5制冷循环卡诺系数2.2.6制冷剂的质量流量=kg/s=2.2.7压缩机理论功率=2.2.8单位冷凝热2.3冷凝器的设计计算2.3.1冷凝器的结构规划及有关参数制冷剂：R22，制冷量：2500w；进风温度：=37，出风温度：=43；传热管选用的纯铜管，,，肋片选用平直翅片铝片，片厚.管排方式采用正三角形排列，管间距，排间距，肋片节距，沿气流方向的管排数，片宽。管外肋片单位面积为 由得肋间管外单位外表积为 管外总单位外表

25、积为 管内单位外表积为 肋化系数为 2.3.2空气侧传热系数计算空气进出冷凝器的温差及风量温差 =6平均温度 =40风量 平均温度下空气物性参数为：密度;比定压热容;运动粘度，热导率.肋片效率及空气侧传热系数。 根据肋片参数，冷凝器的空气最窄流通面积与迎风面积之比取迎面风速,那么最小流通面的风速 当量直径 空气的雷诺数 单元空气流道长径比 根据表D-1中流体通过整张平套片管管簇时的换热公式，有 平直翅片的管外外表传热系数为 对于叉排管有 其中 所以肋片当量高度 肋片特性参数 其中 肋片效率 冷凝器外外表效率 当量外表传热系数 2.3.3管内R22冷凝时外表传热系数计算首先设管壁的温度,那么平均

26、温度 根据R22管内冷凝换热有关公式 其中，,代入上式中，那么 由热平衡可得管壁温度平衡方程 整理得 由试凑法得时，等式成立。与设定值近似相等，证明适宜。得 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和.以管外面积为基准的传热系数为 平均温差为 所需关外面积及结构参数：管外面积 所需的肋片管总长度 冷凝器每列管数12根，总管数为36根，单管有效长度，总有效管长为，裕度为。冷凝器高度，实际迎风面积，实际迎面风速，与初取值接近，设计合理。 2.3.5风侧阻力的计算顺排时 ，系数 叉排时 2.4 蒸发器的设计计算2.4.1 初步的结构规划进口空气的干球温度

27、：，湿球温度：,制冷剂为R22，蒸发温度，当地大气压力蒸发器制冷量,由热力循环计算可知蒸发器进口干度,出口干度传热管选用的纯铜管，肋片选用缝隙式的铝片，肋片节距。条缝高度，条缝宽度。管簇为正三角形排列，管间距；沿气流方向的管排数排，那么肋片宽度。 2.4.2 翅片管各局部传热面积的计算管外肋片面积为 肋间管外外表积为管外总外表积为 管内外表积为 肋化系数为 当量直径为最窄流通面积与迎风面积之比为 2.4.3 确定空气流经蒸发器时的状态变化过程由给定的进风参数查图，得，。依照风量选择原那么取设计风量，由可知进入湿空气的比体积为 空气的质量流量为 进出口空气的比焓差为 出口空气的比焓为 假设传热管

28、壁面温度，查得。取得空气处理饱和过程的饱和状态点，连接与线交于2点，得到蒸发器出口空气状态干球温度，含湿量空气的平均温度空气在此温度下的物性为：。蒸发器中空气的平均比焓为那么线与线交于m点，同时查得空气的平均状态参数：，。 2.4.4 计算空气侧传热系数取蒸发器迎面风速，单管有效长度为，蒸发器的高度为 由此可得蒸发器的列数为 最窄通风面风速为 雷诺数为 管外空气外表传热系数的计算，按附录的计算公式，由于,那么 其中 于是 W/()析湿系数为 肋片效率为 其中 ，其中 式中，、分别为长对边距离和短对边距离。所以 故 空气侧当量外表传热系数为 2.4.5 计算制冷剂管内外表传热系数R22在时的物性

29、通过附录和查表计算得：饱和液体的密度 饱和蒸汽的密度 汽化热 液体的动力粘度 液体的热导率 液体的普朗特常数 平均干度 制冷剂质量流量 每根管子的有效流通横截面积 蒸发器的分路线数取，设热流密度为，那么的质量流速 选用附录中在管内沸腾换热公式计算，那么 于是 1973.9 由于，那么：经计算得 2.4.6 计算管内传热面积取管内传热污垢热阻、管外污垢热阻、接触热阻以及导热热阻之和为，那么以管外面积为基准的传热系数为 平均传热温差 管内热流密度： 故 2.4.7 求所需传热管的长度 有效管长 实际总管长 裕度 满足换热条件。 2.4.8 壁温校核 由 得 比设定的略低，设计合理2.4.9 风侧阻

30、力干工况阻力为：顺排时 ，系数 故湿工况下 叉排时 2.5节流装置的选型 1设计参数 制冷剂： 冷凝压力： 蒸发压力： 节流阀前温度： 制冷剂循环量： 蒸发器分路数： 2)毛细管尺寸估算 制冷剂在毛细管内的两相流动过程十分复杂，难以精确计算。用图解法选出的毛细管尺寸都要经过在实际装置中的运行试验，经修正后才能获得最正确尺寸为简化计算，假定由冷凝器出口至毛细管进口前的总流动阻力损失相当于饱和温度降低了1.5,因此进毛细管时液体制冷剂的过冷度为 由、值查图得标准毛细管的流通量。流量系数 查图，如选毛细管内径，那么毛细管长度，共两根 2.6压缩机的选型实际输气量 输气系数 其中：容积系数；压力系数；

31、温度系数；泄露系数取压缩机的理论输气量 压缩机理论功率 压缩机指示功率取压缩机的指示效率，压缩机指示功率 压缩机轴功率取压缩机的摩擦功率,压缩机的轴功率 根据计算结果查表选用空调用全封闭滚动转子式压缩机。额定制冷量为,电机输出功率。该压缩机在名义工况下的制冷剂质量流量为 2.7结果分析 任务书规定制冷量为2500w,制冷剂选用R22。按照挂壁式分体空调的标准，查看对应的压焓图，取冷凝温度，蒸发温度。考虑到夏天室外的最高温度，以及空气进出口温差一般为,取进风温度为，出风温度。在冷凝器的设计计算中，传热管选用的纯铜管，,，肋片选用平直翅片铝片，片厚.管排方式采用正三角形排列，管间距，排间距，肋片节

32、距，沿气流方向的管排数，片宽。由于迎面风速一般取,在此取为，最终算得实际迎面风速，与初取值接近，设计合理。在蒸发器的设计计算中，传热管选用的纯铜管，肋片选用缝隙式的铝片，肋片节距。条缝高度，条缝宽度。管簇为正三角形排列，管间距；沿气流方向的管排数排，那么肋片宽度。假设传热管壁面温度为，根据空气处理过程图，最后算出，比设定的略低，设计合理。 3 结论压缩式蒸气制冷循环是目前应用最广泛的一种制冷方式。这类制冷机设备比拟紧凑，可以制成大、中、小型，以适应不同场合的需要，能到达的制冷温度范围比拟宽广，而在普通制冷温度范围内具有较高的循环效率，因此选择压缩蒸汽式；空冷式用空气作为介质吸收制冷剂蒸汽放出的热量，分为空气自由流动和空气强制流动两种，而空气强制流动适用于小、中型氟利昂制冷装置，具有结构紧凑、换热效果好、制造简单等优点,因此选择空气强制流动的