2600W家用分体挂壁式空调设计说明

word文档可自由复制编辑毕业设计说明书题目：2600W家用冷暖空调设计计算学院：专业：学号：姓名：指导教师：完成日期：2013年5月28日目录TOC\o"1-4"\h\z\u摘要 IAbstract II第一章绪论 11.1空调设计的背景及意义 11.2家用空调的发展历程 11.3家用空调的国内外研究状况 11.4分体挂壁式空调的结构组成及工作原理 21.5空调主要部件介绍 21.6研究的主要内容及目标 3第二章分体挂壁式空调设计的总体方案 42.1设计任务： 42.2设计目的： 42.3设计步骤： 4第三章工况选择及计算 53.1设计工况选择 53.1.1室内外空气状态参数确定 53.1.2房间空调器运行参数的确定 53.2制冷循环的热力计算 53.2.1制冷循环及压焓图 53.2.2热力计算 63.3压缩机的选择 93.3.1压缩机类型的选择 93.3.2压缩机型号的选择 93.4热泵循环热力计算 9第四章冷凝器设计计算 114.1冷凝器介绍及选择 114.2冷凝器计算 114.2.1有关温度参数及冷凝热负荷确定各有关温度参数 114.2.2翅片管蔟结构参数选择及计算 114.2.3传热计算 13第五章蒸发器介绍及设计计算 175.1蒸发器进口空气状态参数 175.2风量及风机的选取 175.3蒸发器进、出口焓差及出口处空气焓值 175.4选定蒸发器的结果参数 175.5设计几何参数 185.6计算空气侧干表面传热系数 195.6.1空气的物性 195.6.2最窄截面处空气流速 195.6.3干表面传热系数 195.7确定空气在蒸发器内的状态变化过程 205.8循环空气量的计算 205.9空气侧当量表面传热系数的计算 215.10管内R22蒸发时表面传热系数的计算 215.11传热温差的初步计算 245.12传热系数的计算 245.13核算设定的值 255.14蒸发器结构尺寸的确定 25第六章其他辅助设备选择及计算 266.1节流装置的选择计算 266.1.1毛细管的选择计算 266.2四通换向阀的选择 276.2.1四通换向阀的容量和选用 276.3风机及配用电机的选择 276.3.2室外风机（选择轴流式风机） 276.3.3室内风机（选用贯流式） 286.4制冷剂充满量的计算 286.5热泵空调器热力经济性指标核算 296.6管路及辅助设备的选择 296.6.1管路系统选型 296.6.2干燥过滤器选型 306.6.3气液分离器选型 30第七章设计成果 317.1压缩机 317.2冷凝器 317.3蒸发器 327.4节流装置 327.5四通换向阀 327.6风机及备用风机 32总结 34参考文献 35致谢 36附录 37附图一：R22压焓图 37附录一：英文翻译 38附录二：翻译原文 50word文档可自由复制编辑2600W家用冷暖空调设计计算摘要空调设计不断更新换代，技术也在不断完善和发展，本文通过R22小型家用空调实例的设计来介绍空调的基本相关设计计算，让相关人员更清楚的了解小型家用空调的设计计算过程。本文通过对空调的各个重要的零件分别计算，如蒸发器、冷凝器、压缩机、节流装置，对于具体部件的选用采用国家相关的技术标准，结合热力计算及系统的装配，通过计算得出R22小型分体挂壁式空调的关键部件。采用R22制冷剂设计相关的制冷循环系统，结合相关的物性参数，得出计算结果。最后通过对空调的经济性能指标的核算确定空调的设计是否符合要求。这是一种小型家用空调，安装简单，操作方便，而且设计过程清晰，可以满足大众需求，发展空间大，与其他的空调设计相比显得更简单明了。关键词：分体壁挂式空调；蒸发器；冷凝器；R22

Adesignandcalculationof26GWhouseholdairconditionerAbstractThedesignofairconditionerisupgradingandupdatingcontinuously,andthetechnologyisdevelopedandimproved,either.Thistextisfocusedonthebasicdesigncalculationofairconditionerbyofferingthedesigncaseofhouseholdairconditioner.Theprimarygoalistolettherelatedpersonnelknowmoreclearlyaboutthedesigncalculationprocessofsmall-sizedhouseholdairconditioner.ThistextistocalculatethecriticalcomponentofR22small-sizedfissionwall-mountedhouseholdairconditionerbycalculatingrespectivelyeverysignificantcomponentofairconditionersuchasevaporimeter,condenser,compressor,andthrottlinggear,employingtherelevantnationaltechnicalstandardtochoosethespecificcomponentandcombiningwiththethermodynamiccalculationandsystematicassembletocalculate.ThistextistoemploytherefrigeratingcyclesystemrelatedtotheR22refrigeratingfluiddesign,combiningwiththerelevantphysicalpropertyparametertogetthecomputationresult.Finally,thistextistoensurethatthedesignofairconditionerisinlinewiththedemandbyadjustingaccountsoftheairconditioners’economicperformanceindex.Thisisatypeofsmall-sizedhouseholdairconditioner.Itiseasytoinstallandoperate,andthedesignprocessisclear.Theairconditionercansatisfythepublicneedandhasgreatdevelopmentspace.Thedesignismoreconciseandexplicitthanothers’.Keywords:Fissionwall-mountedair-conditioner;evaporator;condenser;R22第一章绪论1.1空调设计的背景及意义能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。近年来我国在经济发展的同时，也面临着资源匮乏，环境恶化等严峻挑战。人民对生活环境的舒适和健康要求越来越高。而且随着人们生活水平的提高，居住条件也在不断改善，越来越多的人们开始选用和使用家用空调，空调也走进了千家万户。空调的种类很多，但是大部分家用空调还是以分体挂壁式为主。分体挂壁式空调以其体积小，外形美观，使用灵活，噪声低，不影响室内采光，安装检修方便等优点被广泛的应用于家居之中。并且随着人们对生活环境的要求越来越高，空调所提供的舒适度也相应提高，所以本设计针对分体式空调进行了基本的设计计算。1.2家用空调的发展历程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：AircoolChiller，简称为Chiller.1988年中国第一台国产分体壁挂机KF-19G1A在华宝空调器厂诞生，开启了我国家用空调器行业的一个新时代；20世纪八十年代中国空调市场一直以进口为主；2005年推出了光面板系列空调产品，此后一直使用至今。在原有的技术手段上，随着不断的创新和改进，在如今形成了系统完善的生产过程。从压缩机、热交换器。精细阀和电子控制装置等都有了明显的改进。而且空调技术也在如今社会不断的提高，为人们营造更加舒适的环境。1.3家用空调的国内外研究状况在90年代的中国，从先进国家吸收了较大型空调设备的先进高新技术，并与多数是美国的大公司组成合资企业。如今，中国已经是一个顶级国家，中国主要工厂和合资企业制造了大量SRAC和SPAC以满足增长的国内市场出口需要。制冷剂是制冷机中的工作流体，它在制冷机系统中循环流动，通过自身热力状态的循环变化不断与外界发生能量交换，达到制冷的目的。在上世纪30年代成功研发的“氟利昂”系列制冷剂的危害开始被人们所认知，人们开始更加关注氟利昂的破坏作用，并开始寻找替代品。现在市面上以R410a使用最为普遍，并占主要地位。但是这种制冷剂仍然含有少量的氟，只能算过度性产品。人们越来越多的把眼光放到了天然工质制冷剂上，主要有碳氢化合物，氨和二氧化碳。但是这类制冷剂仍然存在很多问题，所以一直未得到普遍应用。杜邦，霍尼韦尔，大金这三大公司已R134a为主，在中国，有些行业我们采用自主研发的R600a制冷剂。分体式空调的其他方面如在制冷过程中产生的冷凝水，一般的做法是将冷凝水直接通到室外，但是这容易损坏建筑物，污染环境。国内对于冷凝水回收利用的研究，基本还处在理论分析阶段。目前对于出现的冷凝水回收几乎大部分是将冷凝水对室内空气所释放的焓值从新从冷凝器中补充，从而达到降低散热器效果节约能源的作用。1.4分体挂壁式空调的结构组成及工作原理挂壁式空调的室内机组主要由换热器、贯流风扇、电动机、自动风向系统、排水系统等组成。室外机组主要由全封闭式压缩机、室外换热器、四通换向阀、毛细管、轴流风扇、电动机等组成。家用分体挂壁式空调的制冷量一般比较小，在1860-4300W之间，容量小，故其室外机组均为单个风扇类型。制冷过程：低温低压的制冷剂蒸汽被压缩机压缩成高温高压蒸汽，然后进入冷凝器对外放热变成低温高压液体，接着通过节流装置变成低温低压气液混合物，然后进入蒸发器，吸收房间内的热量变成低温低压气体，在压缩机的吸力进入压缩机从新开始新的循环。制热过程：制热过程整好与制冷过程相反。制冷剂通过四通换向阀改变其流路，使其流路与制冷过程的整好相反，这样来实现制热。工作原理如图1图1分体空调原理图1.5空调主要部件介绍压缩机：压缩机分活塞压缩机，螺杆压缩机，离心压缩机，他们的主要作用是将低温低压的制冷剂压缩成高温高压制冷剂蒸汽。冷凝器：空调机根据冷凝形式可分为：水冷式和空冷式两种，是一种通过散热把气体转化成液体的装置。蒸发器：蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝液体通过蒸发器，与外界空气进行热交换，气化吸热，达到制冷的效果。节流阀：节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。在空调器中，通过节流阀来控制流体改变流体的温度和压强，但是保持焓值不变，即等焓变化。1.6研究的主要内容及目标已知条件：名义制冷量，名义制热量,制冷剂R22。根据已知条件设计工况，确定设计参数，计算制冷循环热，设计蒸发器和冷凝器。预计达到的目标：通过计算设计出空调重要部件，确定制冷循环方案，设计出符合国家标准的家用空调，满足家庭调温要求。第二章分体挂壁式空调设计的总体方案2.1设计任务：设计一台KFR-26GW分体壁挂式家用冷暖空调，名义制冷量=2600W，名义制热量=3600W，制冷剂R22。2.2设计目的：通过独自进行空调的相关设计，了解和明白空调器的原理。加深对空调器的理解。结合大学所学相关知识，初步掌握空调器的相关设计，了解技术的发展和社会的需求，为以后的工作积累经验。2.3设计步骤：1）设计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）制冷剂的充灌量的计算11）家用冷暖空调热力经济性指标合算12）管路及铺设设备的选择第三章工况选择及计算3.1设计工况选择3.1.1室内外空气状态参数确定根据GB/T7725-1996中的4.2.4，因为工作环境温度为-7℃～43℃，所以选取参数如下所示：制冷:室内干球温度27℃，室内湿球温度19.5℃室外干球温度35℃，室外湿球温度24℃制热：室内干球温度20℃，室内湿球温度15℃室外干球温度-7℃，室外湿球温度-8℃3.1.2房间空调器运行参数的确定根据文献[6]P283表7-11和P284表7-14，选取窗式空调器的参数如下：蒸发温度=7.2℃冷凝温度=54.4℃有效过热温度5℃有效过冷温度5℃吸气温度20℃3.2制冷循环的热力计算3.2.1制冷循环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℃室外干球温度35℃，湿球温度24℃。根据条件绘制循环的p-h图，如图1所示：图3-1循环过程在p-h图上的表示查R22热力性质表，得各特征点的状态参数如下表所示：表3-1R22热力性质状态点10.6252.1462.1467.215208854.446.1414418451269257.90.041′1″23453.2.2热力计算（1）、基础性能指标的计算①单位质量制冷量（kJ/kg）②单位理论功（KJ/㎏）③制冷系数④容积系数式中，c—相对余隙容积，取为1.2%—冷凝压力（排气压力）（pa）—蒸发压力（吸气压力）（pa）K—膨胀系数，取为1.05⑤压力损失系数⑥温度系数式中，—冷凝温度—蒸发温度—压缩机前吸气温度对于R22，,所以，⑦泄露系数近似取⑧输气系数⑨压力比（2）根据总制冷量，选配压缩机①制冷剂的循环量②压缩机实际输气量③压缩机理论输气量求出的的数值可以作为选择压缩机的依据。（3）计算压缩机的功率①压缩机的理论功率②压缩机的指示功率式中，—吸入点比体积，单位—压力比—吸、排气阀平均压力降，单位为pa－压缩开始及终了时的比焓，单位为J/kgK—膨胀系数取K=1.05，则，=0.717③压缩机的机械效率取④压缩机的指示功率⑤压缩机的轴功率⑥电动机效率取=0.88⑦电效率⑧输入电功率（4）实际制冷系数3.3压缩机的选择3.3.1压缩机类型的选择本设计采用的是全封闭式滚动转子压缩机，因为其结构紧凑，无轴封装置，体积小，噪声低，重量轻，而且被广泛应用与小型空调机组中。3.3.2压缩机型号的选择根据额定制冷量，通过查文献[6]p286表7-16，选用西安庆安压缩机厂生产的空调用YZ—23全封闭滚动转子式压缩机，额定制冷量为2740W，电机的输出功率为750W，属电容运转型（PSC），电影为50HZ—220V，质量为13.4㎏。3.4热泵循环热力计算通过四通换向阀改变空调中制冷剂的流动方向来实现制冷和制热之间的相互转化，所以计算方法参照文献[7]P21。3.4.1单位吸热量3.4.2单位理论功3.4.3单位实际功3.4.4电机输入单位理论工3.4.5压缩机实际排气状态焓值3.4.6单位制热量3.4.7循环制热系数3.4.8压缩机质量流量3.4.9热泵制热量3.4.10压缩机的轴功率3.4.11电机输入功率第四章冷凝器设计计算4.1冷凝器介绍及选择①冷凝器介绍冷凝器有空气冷却式冷凝器和水冷冷凝器两种。空气冷却时冷凝器分为强制通风式和自然对流式两种。强制通风的空气冷却式冷凝是以空气为冷却介质节约了水资源，所以被广泛的应用于窗式空调和分体式空调器，冷凝柜、车用空调等以氟利昂为制冷剂的小型制冷装置；自然对流空气冷却式冷凝器与强制通风的空气冷气式冷凝器相比，没有风机，因而节省了功率消耗但是只适用于制冷量小于0.5KW的小型氟利昂制冷机中，例如家用冰箱等。水冷冷凝器分为套管式和卧式壳管式冷凝器两种，现如今主要被应用于大型工厂或者设备中，来满足其需要的很大的制冷量。②冷凝器选型根据以上的因素，综合考虑，因为空冷式冷凝器是通过风机鼓吹空气使制冷剂降温，所以在换热管壁不会有水垢生成，干净，而且拆装维修方便，适合家用。所以选用空冷式冷凝器。4.2冷凝器计算4.2.1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4-1表4-1冷凝器温度参数表项目参数值（℃）项目参数值（℃）冷凝温度54.4进出口空气温差10进口空气干球温度35进出口空气干球温度45对数平均温差由文献②图6—1查的，R22在时的冷凝负荷系数，则冷热负荷4.2.2翅片管蔟结构参数选择及计算选用紫铜管为传热管，尺寸为，翅片是厚度为的波纹行整张铝制套片。翅片节距，迎风面管心距，管蔟排列采用正三角形叉排。每米管长各有关传热面积计算分别如下：i、每米管长翅片侧面面积注：翅片一般有一边翻边，且利用翻边保证均匀的翅片节距，则翅片的根部外沿直径，又波纹片侧面积与平片侧面积误差很小，按平面计算。ii、每米管长翅片间官面面积iii、每米管长翅片侧总面积因翅片厚度较小，翅顶面积忽略不计，则iv、每米管长管内面积由文献[8]P201附录8干空气的热物理性质（），查得空气在平均温度条件下在进风温度条件下，冷凝器所需空气体积流量选取迎风风速，则迎风面积4.2.3传热计算空气侧传热系数有文献[6]公式（6－11）乘以1.1再乘以1.2进行计算。取冷凝器在空气流通方向上的管排数n=4，侧翅片宽度微元最窄截面的当量直径最窄截面风速因为查文献①P90表3-19和表3-19得则空气侧表面传热系数因为，查文献[6]P536附表4R22饱和液物性值可得则物性集合系数B式中，—冷凝液的导热系数—冷凝液的密度—制冷剂的比潜热—冷凝液的动力粘度所以，则氟利昂在管内凝结的表面传热系数翅片相当的高度由文献[7]公式6—16计算得，式中，C=1.063是由于按等边三角形叉排排列取铝片热导率，由文献[7]公式6－15计算翅片参数由文献[7]公式6—14算翅片效率，即表面效率由文献[6]公式6—13计算得，即忽略各有关污垢热阻及接触电阻的影响，则，将计算所得有关各值代如文献[6]公式3—20式中，—壁面平均温度—外避面温度—空气进出口平均温度，所以，选取适当的，使上式左右两边相等，用试凑法，解上式得代入文献[7]公式6—17中，则R22在管内的凝结表面传热系数为取管壁与翅片间接触电阻，空气侧尘埃层热阻，紫铜管热导率文献[6]公式6—21计算冷凝器的总传热系数式中，—紫铜管壁厚—紫铜管每米管长平均面积所以冷凝器的所需传热面积所需有效翅片管总长空气流通方向上的管排数有效单管长、迎风面高度H、迎风面管排数N、空气流通方向管排数n进行计算，得出多个方案，如表3-2所示表3-2方案项目来源与计算公式方案一方案二方案三方案四方案五方案六有效单管长l（m）选取0.70.650.60.550.50.45迎风面高度H(m)7迎风面上管排数N77891011空气流通方向管排数n444444根据室外机组的送风量和查阅相关的生产经验的出方案5符合标准。因此，迎风面上的管排数为10，所以冷凝器迎风面高度第五章蒸发器介绍及设计计算蒸发器通常分为两类：一是按制冷剂的蒸发（沸腾）是在壳侧进行还是在管内进行来分类，在壳侧进行的称为满液式蒸发器，在管内进行的称为干式蒸发器，另一类分类方法是根据蒸发器所冷却的介质来分，可以分为冷趋势空气式蒸发器和冷去液体式蒸发器。空调器（机）中蒸发器均为翅片管蔟换热器，制冷剂在管内直接蒸发，用风机强制通风，使管外空气降温去湿。5.1蒸发器进口空气状态参数根据蒸发器进口处空气干球温度，湿球温度，查的，空气的h—d图，得蒸发器进口处湿空气的相对湿度，比焓值（干空气），含湿量（干空气）。5.2风量及风机的选取蒸发器所需风量一般按每kw冷量取0.05的风量，故蒸发器的风量为5.3蒸发器进、出口焓差及出口处空气焓值蒸发器进、出口空气焓差蒸发器出口处空气焓值设蒸发器出口处空气的相对湿度，则，蒸发器出口处空气的干球温度含湿量，查《空气调节》将h—d图上的空气进出口状态点1、2相连，并延长与饱和线相交，得5.4选定蒸发器的结果参数采用强制对流的直接蒸发式蒸发器，连续式整体式铝套片。紫铜管为Φ10mm×0.5mm，翅片选用的铝套片，翅片间距。管束按正三角形叉排排列，垂直于流动方向管间距，铝片热导率。图4-1计算单元5.5设计几何参数翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为以图4-1示出的计算单元为基础进行计算，沿气流流动方向的管间距为每米管长翅片的外表面积每米管长翅片间的管子表面积每米管长的总外表面积每米管长的外表面积由以上计算可得每米管长的内表面积肋画系数肋助系数它是指每米肋管外表面积与迎风面积之比，即净面比它是指最窄流通断面积与迎风面积之比，即5.6计算空气侧干表面传热系数5.6.1空气的物性空气的平均温度为由文献[8]附录8干空气的热物理性质（）查得空气在22℃下的物性为：5.6.2最窄截面处空气流速迎风面风速，则最窄截面处流速为5.6.3干表面传热系数干表面传热系数可用文献[6]式（6—47）计算5.7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由湿空气的h—d图可得，,在图4-2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相交于点，该点的参数是。在蒸发器中空气的平均年龄比焓为在h—d图上按过程线与线的交点读得，。析湿系数可由下式确定：21d(g/kg)kJ/kg图4-25.8循环空气量的计算进口状态下干空气的比体积可由下式确定故循环空气的体积流量为5.9空气侧当量表面传热系数的计算当量表面传热系数对于三角形叉排排列的平直套片管束，翅片效率可由文献[6]式（6—52）计算，叉排时翅片可视为六角形，而且此时翅片的长边距离和短边距离之比,且故肋片折合高度为故在凝露工况下的翅片效率为当量表面传热系数为5.10管内R22蒸发时表面传热系数的计算查文献[8]附录和文献[6]，得R22在时的物性为：饱和液体比定压热容饱和液体焓饱和蒸汽焓饱和液体密度饱和蒸汽密度汽化热饱和压力液体黏度液体热导率液体普朗特数R22在管内蒸发的表面传热系数可有文献[6]P115式（4—5）计算。式中，—管内沸腾的两相表面传热系数，单位—液相单独流过管内的表面传热系数，单位—对流特征数—沸腾特征数—液相弗劳德数—质量流率，单位—干度—管内径，单位为mm—液相动力黏度，单位为—液相热导率，单位—液相普朗特数—气相密度，单位为—液相密度，单位为—热流密度，单位为—气化潜热，单位为取决于制冷剂性质的无量纲系数，按文献②表4—2各种制冷剂值的取值，所以取上式中为常数，他们的值取决于的大小当当以下开始代数计算：首先计算R22进入蒸发器时的干度，可由文献⑤P218式7—5计算R22在蒸发器入口处的，，则出口干度，则R22的总质量流量为作为迭代计算的初值，取。R22在管内的质量流速，则总流通截面为每根管子的有效流通截面蒸发器的分路数取Z=2，则每一分路中的R22的质量流量为每一分路中R22在管内的实际质量流量于是所以5.11传热温差的初步计算5.12传热系数的计算式中，—考虑外表面积灰等所形成的附加热阻，对于空调用蒸发器，可取，所以取，故5.13核算设定的值计算表明，假设的与核算的较接近，偏差小于2.5%，故假设有效。5.14蒸发器结构尺寸的确定蒸发器所需的表面传热面积蒸发器所需传热管总长迎风面积取蒸发器宽B=550mm，高H=230mm，则实际迎风面积垂直于气流方向的管间距为，故垂直于气流方向的每排管子数为故取深度方向（沿气流流动方向）为两排，供布置18根传热管，传热管的实际总长度为则最终设计的蒸发器的高为实际迎风面积蒸发器宽（即沿气流方向的平板长）第六章其他辅助设备选择及计算6.1节流装置的选择计算初步选定毛细管作为节流装置，因为毛细管使用于工况比较稳定的制冷系统中，而且现在被广泛的应用与家用冰箱和中小型空调器，比较适合于家用空调器。6.1.1毛细管的选择计算毛细管的选择计算中，应根据给定工况，确定其长度和内径，然后再进行试验，确定其最佳的尺寸。对于R22制冷剂，且无回热的情况，选取图解法来初步确定毛细管的尺寸。①初步估算毛细管的内径和长度选择毛细管时，首先应计算毛细管的相对流量系数，。式中,—毛细管的相对流量系数—每根毛细管的实际流量—标准毛细管流量制冷剂循环量蒸发器的分路数则每根毛细管的实际流量的数值由标准毛细管图查的。根据查文献[6]P224图6—42，得所以，在作一水平线，在图中找到A,B,C,D,E,F,H,8个点，这8个点分别表示在供液能力相同的情况下的8组毛细管尺寸，列表5-1如下表6-1点号A1.75003.4B1.88002.25C1.913001.46D2.016001.25E2.228000.7857F2.421001.14G2.669000.38H2.882000.34经过比较，选取B组的毛细管尺寸，。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。6.2四通换向阀的选择家用分体壁挂式冷暖空调的制冷和制热之间的转换是通过四通换向阀改变制冷剂的流向来实现的。6.2.1四通换向阀的容量和选用我们选用是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[9]P162表7—8四通换向阀型号规格，考虑到名义制热量为3600W，选择型号为DHF5的四通换向阀，名义容量为4500W，进气接管外径尺寸8mm，排气接管外径尺寸10mm6.3风机及配用电机的选择6.3.1概述在房间空调器中，为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。表6-2风机特点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，适用于分体式空调机组中的室内机组6.3.2室外风机（选择轴流式风机）根据冷凝器的迎风面宽度为H=500mm，高度H=262.5mm，所以平行安装一条风机比较适宜。查文献[10]P201表6-34小型轴流式风机系列参数和P255表6-62FZL型系列轴流式通风机性能表，选用350FZL-02型轴流式通风机，其主要技术参数如表6-3表6-3轴流式风机参数表型号风机电动机风量风压风叶直径声功率级质量㎏电压V相数频率Hz功率W转速r/min350FZL-02180098350582.722015010014006.3.3室内风机（选用贯流式）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。根据有关资料，选择GL40×260型贯流式通风机两台，叶轮名义直径40mm，叶轮长度260。电机输入功率15W。6.4制冷剂充满量的计算对于小型空调器而言，由于没有贮液器，故系统内制冷剂的充满量对制冷机的经济、安全运行起着重要作用。充满量少，蒸发量减少，吸气压力降低，蒸发器出口制冷剂过热度增加，影响压缩机的使用寿命，充灌量过多，不仅蒸发器内积液过多，致使蒸发器压力升高，转热温差减小，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小，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，系统内存在一个最佳充满量问题。据文献[6]P331介绍，对制冷剂为R22的小型空冷式空调器而言，系统的制冷剂冲注量可用下式估算：式中，—系统制冷剂充灌量，单位㎏—蒸发器容积，单位L—冷凝器容积，单位L由前面的计算可得，蒸发器的总传热管长为9.9m冷凝器的总传热管长为16.5m考虑到弯管等其他因素，故取蒸发器，冷凝器的总传热管长为13m和20m，则各自容积为所以，制冷剂充灌量为6.5热泵空调器热力经济性指标核算通过制冷压缩机的性能系数COP和性能比EER这两个指标来评价压缩机能量消耗方面的先进性。热泵空调器在制冷和制热运行时的热力经济性分别为能效比EER和性能系数COP本设计中的制冷量为,制热量为，根据文献[11]表3的要求，EER2.3，COP2.3才能符合要求。具体算法如下：1、能效比EER式中，—房间空调器的制冷量—房间空调器总输入功率,符合要求2、性能系数COP式中，—房间空调器制冷量—房间空调总输入功率符合要求6.6管路及辅助设备的选择在空调器的制冷系统中，除了前面所设计的压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器、离心风机和轴流（或贯流）风机外，还有干燥器、气液分离器、电磁阀等辅助设备。每个设备之间通过管道相连，构成一个封闭的系统。所以对空调器来说每个设备的选择都是有规定的。6.6.1管路系统选型管路的设计应合理选择管材、管径，尽量的缩短管线长度，来减少管路阻力损失，防止制冷剂产生“闪气”现象。根据已知条件（冷凝温度、蒸发温度、制冷量、管道当量长度、允许药理损失和制冷剂类型）直接从有关图标中查出管道内经和管内制冷剂流速。常用紫铜管的规格见表5-4.制冷剂管道管径的配置也可根据各设备的进、出口口径的大小适当选配。表5-4规格壁厚（mm）净断面积（）每米长外表面积（㎡）6×960.01896×0.750.750.1596×110.1258×850.02528×0.750.750.3328×110.28210×360.013410×0.750.750.56710×110.50512×0.750.750.8660.037812×110.7356.6.2干燥过滤器选型干燥器被装在节流机构前的液体管路上，用来吸附制冷剂中所含的水分。6.6.3气液分离器选型在热泵式空调器中，为了防止压缩机发生液击现象，在压缩机入口处都装有气液分离器。选用管道型气液分离器。，第七章设计成果7.1压缩机选用的是西安安庆压缩机厂生产的空调用YZ-23全封闭滚动转子式压缩机。相关参数如下：名义制冷量：2740W电机输出功率：750W电源：50HZ~220V额定电流：6.5A电机类型：属电容运转型（PSC）质量：13.4kg7.2冷凝器本设计选用强迫对流空冷式冷凝器。其结构示意图如图1所示。参数如下：传热管：紫铜管，φ10mm×0.5mm翅片：厚度，0.15mm,波纹型整张铝制套片节距，2mm迎风面管心距=25mm管蔟排列采用正三角形叉排冷凝器长：500mm冷凝器宽：86.6mm冷凝器高：262.5mm空气流通方向上的管排数n:4迎风面上管排数N:10冷凝器传热系数：31.4W／·K图2-1空冷式冷凝器主体结构示意图7.3蒸发器本设计采用强制对流的直接蒸发式蒸发器。结构与蒸发器相近，在出液处增加积液管。参数如下：传热管：紫铜管，φ10mm×0.5mm翅片：厚度0.15mm，连续整体式铝套片节距，1.8mm迎风面管心距=25mm管蔟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：9蒸发器分路数：2路蒸发器传热系数：44.86W／·K7.4节流装置本设计采用毛细管作为节流装置。参数如下：=1.8mm,L=0.8mm(图解法选型)7.5四通换向阀本设计采用型号为DHF5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：10mm7.6风机及备用风机（1）室外风机，本设计选用轴流式风机。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：1800／h(30／min)全压：98pa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：1频率：50HZ（2）室内风机，本设计采用贯流式风机，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2-2和图2-3。图2-2轴流风机示意图图2-3贯流风机示意图总结本问设计的KFR—26GW分体挂壁式家用冷暖空调是根据老师提出的题目，通过查找相关资料及文献完成相关的设计计算。本设计中首先查阅相关资料结合所学知识对分体挂壁式空调整体进行分析和构思，详细的了解分体挂壁式空调的各组成部分和其功能。把设计中的关键数据和对应的零部件的计算和选型对应起来，通过反复的计算与校核再加上相关参考资料的技术参数设计出符合要求的各部分零件。其次分别设计了其主要组成部分蒸发器、冷凝器、压缩机、四通换向阀、风机（室内、外）和节流装置。先选取空调工作的工况参数，然后具体部件根据不同的工况参数先进行设计计算，然后根据设计计算所得结果查阅相关文献进行选型，最后对所选的部件进行校核验算，达到相关规定的要求。同时，在这次设计中，我也发现了自己的许多不足。首先，对整个制冷循环系统的距离流程不是很明白，查阅了大量的相关资料，走了不少的弯路。其次就是在具体设计的时候发现对空调的整体构成不是很清楚，导致在设计的时候进度缓慢。再次，我应该多掌握些相关知识，不断的充实自己，提高自己的能力。参考文献[1].杭州和平空调维修中心.分体式空调的优点./article/cs-164.html.2013年5月12日.[2].中央空调和家用空调的发展历史.58空调网.2012[3].彦启森.空气调节用制冷技术.第二版.北京：中国建筑工业出版社.1987[4].曾善伟.关于制冷剂研究现状的报告/view/601a5b126c175f0e7cd1379e.html.2010年10月28日[5].家用分体式空调无滴水可调湿节能技术的开发研究/view/0983097d31b765ce05081493.html.2011年12月27日[6].吴叶正.小型制冷装置设计指导.第一版.北京：机械工业出版社，2001[7].蒋能照.空调用热泵技术及应用.北京：机械工业出版社，1999[8].杨世铭、陶文铨.传热学.第四版.北京：高等教育出版社，2006[9].韩宝奇、李树林.制冷空调原理及应用.第二版.北京：机械工业出版社.2002[10].沈维道、江智敏、童钧耕.工程热力学.第三版.北京：高等教育出版社.2002[11].GB/T7725-1996.房间空气调节器[12].韩宝奇，李树林，制冷空调原理及应用。第二版.北京：机械工业出版社.2002[13].夏云铧.空调器应用安装与维修从入门到精通.第一版.北京：北京科学技术出版社.2003[14].彦启森.空气调节用制冷技术.第二版.北京：中国建筑工业出版社.1987[15].赵荣义、范存养、薛殿华、钱以明.空气调节.第四版.北京：中国建筑工业出版社，2011[16].海尔集团.海尔空调器原理与维修.北京：人民邮电出版社.2000[17].《空气调节设计手册编写组》编写组.空气调节设计手册.北京：中国建筑工业出版社.1983致谢附录附图一：R22压焓图附录一：英文翻译汽车空调系统的蒸汽特性和性能王素君，顾俊杰，TimDickson，JenniferDexter，IanMcGregor加拿大安大略省渥太华市K1S5B6卡尔顿大学机械部门和航空航天工程，开车1125上校。K8N5T6加拿大安大略省贝尔维尔，360号大学路，加拿大空调有限公司。2004年10月31日收到：2005年3月14日接受摘要本文报道了一项关于测量汽车空调系统蒸汽特性和性能的研究结果。为了定量的测量储液器出口的蒸汽性能（两相流动），用一个大直径管插入储能器和压缩机之间从液态制冷剂和润滑油的混合物中分离出制冷剂蒸汽。测量和分析蒸发器和冷凝器中的制冷剂在每个部位（进口和出口）的性能系数，蒸发器冷却能力，压缩机功耗，总质量流量，蒸汽质量流量，液体质量流率和循环油量，压力和温度随着外界温度的变化以及压缩机的速率，制冷剂充注量和润滑油的充注量。从实际的测试系统中得出的试验结果描述了以上各参数间的相互关系。在汽车空调系统中，这些参数信息构成了汽车空调设计和分析的一个有效资源。蒸汽干度（两相流）测量方法的实现对诊断系统性能提供了一个极其重要的工具。关键词汽车空调：蒸汽质量，两相流，性能，R-134a制冷剂：试验设备1.引言术语COP制冷系数下标m质量流量㎏/hc低温热源，蒸发器T温度K或者℃g状态P压力Pah高温热源，冷凝器Q冷负荷Kwinlet压缩机进口r压缩比outlet压缩机出口W压缩机输入功率Kwt总计x质量与其他的空调系统相比较，汽车空调系统有一些显著的特殊特点。汽车A/C系统目前的挑战在那些被固定的A/C系统中如用于建筑物的A/C系统中通常不会遇到。例如，A/C面板出去口气流方向，体积，速度和温度必须在很宽的气候和行车条件范围内可调节。压缩机的转速常常直接关系到急剧改变的车辆的速度。透过挡风玻璃和侧窗的太阳负载远远大约透过建筑物的。A/C系统必须能偶快速的冷却乘客舱内的热空气，而且必须舒适。所有的这方面使得分析汽车A/C系统分比一个静止的A/C系统更复杂，就如Bhatti[1]和Kargilis[2]所描述的。在过去的20年里，汽车A/C系统已经被工业和研究机构引进经历了全球重大的进展。在分析汽车A/C系统中，实验分析方法和模拟方法都是一种有效的方法.Rubas和Bullard[3]提供了一个在A/C系统中制冷剂循环分析和他在性能系数上的一般意义（COP）。Joudi等[4],Lee和Loo[5],Kaynakli和Horuz[6],Buck[7],Kim等.[8]andFlavio等[9]使用不同的试验方法分析了空调系统的性能。RattsandBrown[10]去分析汽车空调系统COP，关注COP、压缩机运转和车速之间的关系。Kiatsiriroat和Euakit[11]分析R12/R124/R152a混合制冷剂汽车A/C系统的COP。SaizIabardo等[12]分析一个变化的压缩机容量的汽车A/C系统。Schwarz等[13]研究汽车空调系统储能器内的流量，该储能器对COP系统，润滑和压缩机安全至关重要。Gu等[14]用试验方法确定蒸发器内的两相流，并且注意到它对蒸发设备转热性能的影响。Wang和Gu[17]测量储能器内部的两相流和它对汽车空调A/C系统性能的影响。在这项工作中，通过使用一个定制的气液分离器和两个科里奥利质量流量计测量蒸汽质量（两相流）。数据分析将定量的确定汽车A/C系统中蒸汽质量的影响，在以前的研究中的知识是不足的2、试验装置的描述有两种主要类型的汽车空调：一个是热力膨胀阀（TXV）系统，该系统是通过传感物感应蒸发器出口管温度来调节制冷剂流入蒸发器。另一种是离合器循环孔管系统（CCOT），该系统是通过打开或者关闭压缩机离合器循环开关来控制蒸发器的温度。一个CCOT汽车空调系统包括压缩机，冷凝器，一个膨胀装置，一个蒸发器和一个储能器。制冷剂在系统内流动，并且与环境进行热交换。系统的能量由通过汽车发动机驱动压缩机把低压制冷蒸汽要锁成高压过热蒸汽提供的。然后在冷凝器中，制冷剂对环境放热，改变状态变成高压低温液体。通过鼓吹冷凝器周围环境空气来实现散热。制冷剂冷凝后通过膨胀装置，少量的制冷剂液体蒸发，变成气液混合物，流入蒸发器。在蒸发器中，大部分液体制冷剂通过吸收蒸发器上方车辆乘客舱内的热量蒸发。随之而来的通过液体制冷剂吸收乘客舱内空气中的热量使其阵法。包含少量液体的制冷剂蒸汽进入累加器中，然后回流到压缩机中，接着再一次压缩成高压高温气体重复循环。总的来说，压缩机出口和膨胀装置之间的部分被称为“高侧”或“排出侧”，蒸发器出口与压缩机入口之间的部分被称为“低侧”或“吸侧”。在蒸发器和压缩机中间的储能器最初被设计用来包含多余的液体和定量供油给压缩机。到目前为止，没有发现在公开文献中有设计方法。在现在R134a制冷剂汽车A/C系统中，压缩机是由聚亚烷基二醇（PAG）油润滑，这种油完全溶于R-134a，并且和制冷剂一起在系统中循环。为了使压缩机充分润滑，在压缩机进口处液体制冷剂和润滑油混合物到制冷蒸汽需要一个合适的比率。如果液体制冷剂和润滑油的比例太小，压缩机不能充分润滑。如果液体制冷剂和润滑油的比例太大，COP会降低，在一种极端情况下可能损坏压缩机。图1试验装置注：Evaporator—蒸发器Accumulator—蓄能器SightGlass—监视口Separator—分离器VaporMassFlowmeter—蒸汽质量流量计VaporFlow—蒸汽流向LiquidFlow—液体流向Compressor—压缩机ExpansionValve—膨胀阀TotalMassFlowmeter—总质量流量计WaterCooledCondenser—水冷冷凝器这个实验研究的实验装置示意图如图1所示。它是一个封闭的制冷循环系统由R-134a作为工作流体，构建操作一个离合器循环孔管（CCOT）系统。主要部件是一个压缩机站，一个水冷冷凝器站，一个蒸发器站，练个质量流量计，一个蓄能器，一个分离器和各种控制仪表。这些组成部分使得接受服务和改变系统部件变得简单。压缩机部分由一个被10马力变速电动机驱动的典型的汽车防波版型压缩机组成。一对一的滑轮比被用于连接电动机和压缩机。水冷冷凝器不封由一个直径半英寸的螺旋线圈铝管作为冷凝器，一个水浴，一个水泵，一个阀门，和温度控制器。温度控制器被用来把水保持在一个设定的温度，通过控制阀门的打开和关闭让冷水浴有一个恒定的温度。质量流量计被安装在冷凝器的出口用来测量液态制冷剂PAG流动的总质量流量。观察孔放置在流量计的出口，来确保流量计内部充满了单相冷却后的液体制冷剂PAG。一个孔管被用作膨胀装置（节流阀）吧高压冷却液态制冷剂变成低压低温气液混合制冷剂。蒸发器部分包括一个汽车蒸发器，一个电热水去，一个鼓风机让风管中的空气在模拟环境中循环流通，和一个温度控制器，保持空气在一个特定的温度。蒸发器部分被很好地绝缘以便于认为加热器的输入功率等于制冷量。蒸发器内，制冷器从外界空气和液态制冷剂蒸发中吸收热量。蓄能器部分包括一个蓄能器，一个模拟环境温度的电加热器，一个保持特定温度的温度控制器和一个包含这些的绝缘盒。一个观察孔被安放在蓄能器的出口来观察制冷剂PAG的流动（两相流）。一根铝管，1.2米长，直径51毫米，放置在观察孔的后面，来让环流减速并分离。在气液分离器中流束被完全分离开。分离器垂直放置，这样，蒸汽在上部并从较高的出口出来，而液体在下部，从地处的出口流出。制冷剂蒸汽流过较大的质量流量计，这样就能测出气体流速。一个观察孔被放置在较大的质量流量计的出口来确保质量流量计中只充满制冷剂蒸汽，然后，制冷剂蒸汽和液态制冷剂PAG在压缩机的进口处混合。建立一个控制和测量系统来控制数据采集和处理，控制A/C系统的操作，这个系统由热电阻，敏感元件，传感器，数据采集系统，信号调节扩展设备和电脑模拟仪器软件。通过这个系统，每个组件的温度和压力，质量流量，功率，和压缩机速率用模拟信号来测量，然后模拟信号被转变为数字型号被发送到计算机中，直接在模拟系统屏幕中呈现出来或者处理成其他参数。所有的数据都被几率在Excel中，时间间隔为一秒。这个系统也能控制空调系统的操作，例如接通或者关闭电源，设定蒸发器和冷凝器的温度，或者调解压缩机的转速。两个压力计放置在压缩机的吸入口和出气口来显示这两个地方的压力。3、试验结果和讨论这个试验在不同的制冷剂，蒸发器空气进口温度，冷凝水温度，和压缩机转速的情况下实验。一些参数进行了测量，绘制，并且在接下来的段落中进行了讨论，比如制冷量，压缩机能耗，总流速，气体流速，压缩机进气口的质量（R-134a和PAG），压缩机的吸气和排气压力。3.1.制冷剂充注量的影响在汽车空调系统中，制冷剂的渗透通过弹性软管和配件久而久之导致一个负载损失。实际的解决方案是让系统负载过量，并且让蓄能器储存备用制冷剂。在系统充电的时候制冷剂完全渗透。制冷剂充注量对操作系统的影响如图2到图4所示。图2制冷剂容量对总质量流量，气体流率和质量的影响图2冷负荷、压缩机电源输入和COP对制冷剂容量的影响图4制冷剂容量对压缩机排气压力、吸气压力和压缩比的影响在这个实验中，蒸发器的进气口温度为30℃，冷凝器的水温为25℃，要所及的转速是2000转。如图2所示，总质量流量（R134a和PAG油）增加缓慢，气体流率保持在一个恒定值或者有轻微的减少，蓄能器出口处蒸汽总质量随着制冷剂充注量的增加而缓慢减少。在这里，规定蒸汽流率与总质量流量之比为气体质量（包括润滑油）：，（1）式中：是总气体流率是总质量流率。蒸汽质量的传统定义是蒸汽质量流量与制冷剂总质量流量之比（2）式中：是制冷剂总质量流量。因为几乎不可能准确的测量出纯制冷剂成分的质量，所以在这个研究中用总蒸汽的质量（下一个蒸汽质量代表总蒸汽质量）。预计那个质量对压缩机的润滑油一个主要的影响。蒸汽的质量由蓄能器控制，在蓄能器中，气态R134a和液态R134a和PAG油分隔开，在制冷剂R134a中的PAG油测量后回到压缩机。R134a蒸汽高速流动会产生液态残留物（R134a和PAG油）。当制冷量增加，更多的制冷剂就会储存在蓄能器中，并且产生更多液态残留物。回油机制将在一个单独的项目中讨论。图3表明冷负荷和压缩机输入功率增长缓慢，但是COP随着制冷量的增加逐渐减小。COP等于冷负荷与压缩机输入功率之比，公式为：，（3）式中：Q是冷负荷，W是压缩机输入功率。质量的减少如图3所示，这意味着相对较少的气体在压缩机中被压缩，这导致了COP的减少。图4显示随着制冷量的增加，压缩机的排气压力和吸气压力也缓慢的增加，但是压缩比随着制冷量的增加而减少。压缩比等于排气压力和吸气压力之比，公式为：（4）式中：和分别是压缩机的排气压力和吸气压力。压缩比直接影响压缩机的容积效率。压缩机的容积效率等于实际输送气体体积减去汽缸体积。当压缩比增加，实际输送气体体积减少。因此，统计效率随着压缩比增加而减少，因