房間空調(diào)器的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、目錄1 制冷循環(huán)熱力計(jì)算. 22 壓縮機(jī)的選型計(jì)算. 43 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算. 6 3.1 基本參數(shù)的確定. 6 3.2 風(fēng)量及風(fēng)機(jī)的選擇. 63.3蒸發(fā)器中空氣狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算. 7 3.4蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)參數(shù)的初選和計(jì)算 . 8 3.5傳熱系數(shù)的計(jì)算. 93.5.1 空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算. 93.5.2 空氣側(cè)當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算. 93.5.3 管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算. 103.5.4 總傳熱系數(shù)的計(jì)算. 12 3.6 蒸發(fā)器所需的傳熱面積的計(jì)算. 13 3.7 空氣側(cè)的阻力計(jì)算. 134 毛細(xì)管的選擇計(jì)算. 145 系統(tǒng)制冷劑充注量估算. 166 參考文獻(xiàn). 171制冷循環(huán)熱力計(jì)算(1)名義

2、工況干球（）濕球（）室內(nèi)2719室外3524蒸發(fā)溫度（）冷凝溫度（）吸氣溫度()閥前液態(tài)溫度()7.2501844(2)循環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)房間空調(diào)器的名義工況，確定制冷循環(huán)參數(shù)表1 制冷循環(huán)lg p-h圖及熱力狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)點(diǎn)符號(hào)單位參數(shù)參數(shù)來源07.2根據(jù)確定蒸發(fā)壓力，作等壓線交飽和氣體線得0點(diǎn)，查表或查圖6.25116.251的等壓線交，查lg p-h圖0.0339981415.9332s79.054過1點(diǎn)作等熵線，與等壓線交點(diǎn)2s，=445.9782由式，取=0.85.求得19.423451.269444等壓線與過冷液態(tài)等溫線交點(diǎn)4，=255.030表2 熱力性能指標(biāo)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式單位

3、計(jì)算值備注單位質(zhì)量制冷量160.963單位容積制冷量4025.987單位理論功29.985單位指示功35.276單位冷凝熱196.239制冷劑質(zhì)量流量冷凝熱負(fù)荷6.872理論制冷系數(shù)5.368實(shí)際制冷系數(shù)4.563壓縮機(jī)理論功率1.043壓縮機(jī)指示功率1.227壓縮機(jī)實(shí)際輸氣量壓縮機(jī)理論輸氣量取壓縮機(jī)輸氣系數(shù)壓縮機(jī)軸功率1.363取機(jī)械效率電動(dòng)機(jī)功率1.704取電機(jī)效率性能系數(shù)4.108能效比3.2862 壓縮機(jī)的選型計(jì)算初步擬定選用凌達(dá)55系列壓縮機(jī)，型號(hào)QX-40，額定制冷量6750W，輸入功率2060W，工作容積，壓縮機(jī)的潤滑油用聚酯油。（1）理論容積輸氣量（2）等熵指數(shù)（3）相對余隙容

4、積C=0.015（4）容積系數(shù)（5） 壓力系數(shù)取1（6） 溫度系數(shù)取0.926（7） 泄露系數(shù)取0.83（8） 回流系數(shù)取1（9） 容積效率 （10）實(shí)際容積輸氣量 （11）實(shí)際質(zhì)量輸氣量 （12）壓縮機(jī)在設(shè)定工況下的制冷量（13）壓縮機(jī)指示功率 （14）壓縮機(jī)輸入電工功率 機(jī)械效率取0.9，電機(jī)效率取0.8 （15）能效比 所以經(jīng)過校核，該滾動(dòng)轉(zhuǎn)子空調(diào)壓縮機(jī)QX-40滿足設(shè)計(jì)要求3蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 基本參數(shù)的確定設(shè)計(jì)計(jì)算中可以假定進(jìn)入蒸發(fā)器的空氣狀態(tài)即為室內(nèi)空氣狀態(tài)?？諝饨?jīng)過蒸發(fā)器的處理過程可用濕空氣的h-d圖表示，如圖1所示。蒸發(fā)器進(jìn)口處空氣干球溫度，濕球溫度，查h-d圖得蒸發(fā)器進(jìn)口

5、處濕空氣的比焓值，含濕量，。hd223001m 圖1 空氣進(jìn)過蒸發(fā)器時(shí)的狀態(tài)變化3.2 風(fēng)量及風(fēng)機(jī)的選擇風(fēng)量的選擇原則可按式計(jì)算，預(yù)估蒸發(fā)器的風(fēng)量為： 如上表所示可選DF2.4離心式風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為，全壓110Pa，配用電動(dòng)機(jī)功率P=90W。3.3蒸發(fā)器中空氣狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算蒸發(fā)器進(jìn)出口空氣比焓差為:,取設(shè)蒸發(fā)器出口空氣相對濕度，得干球溫度，。 將h-d上的空氣進(jìn)，出口溫度狀態(tài)點(diǎn)1,2相連，延長與飽和線相交，得3點(diǎn)：蒸發(fā)器中的平均焓值：再查h-d圖得 3.4蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)參數(shù)的初選和計(jì)算 采用強(qiáng)制對流的直接蒸發(fā)式蒸發(fā)器，選用的紫銅管，翅片選用的鋁套片，翅片間距，管束按正三角形叉排排列，管間距，排拒，鋁片

6、的導(dǎo)熱率。取沿氣流方向管排數(shù)N=3，蒸發(fā)器高度方向?yàn)?0排，預(yù)選風(fēng)面風(fēng)速為，蒸發(fā)器翅片選用波紋套片，其各參數(shù)如下表所示表3 蒸發(fā)器幾何和結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式單位計(jì)算值套片后管外徑0.0103管內(nèi)徑0.009當(dāng)量直徑3.286每米管長翅片的外表面積0.4579每米管長翅片間的管子面積0.0299每米管長總外表面積0.4878每米管長外表面積0.03236每米管長內(nèi)表面積0.02827每米管長平均直徑處表面積0.03032肋化系數(shù)17.255肋通系數(shù)19.512凈面比0.54393.5傳熱系數(shù)的計(jì)算3.5.1 空氣側(cè)干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算（1）空氣的平均溫度：，并查得空氣在21.65時(shí)的物性： （

7、2）最窄截面處的空氣流速（3）干表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算 由小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)得，當(dāng)管排數(shù)位4時(shí) 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中N=3，故需修正3.5.2 空氣側(cè)當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算對于正三角形叉排排列的平直套片管束，翅片效率 又叉排時(shí)翅片可視為六角形，且此時(shí)的長對邊距和短對邊距之比，且，故肋片折合高度為： 故在凝露工況下的翅片效率為 則當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由于本設(shè)計(jì)中采用的是波紋套片 故 3.5.3 管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算 R22在時(shí)的物性為： 飽和壓力 ； 飽和液體比定壓熱容； 飽和蒸汽比定壓熱容； 飽和液體密度； 飽和蒸汽密度； 汽化潛熱 ； 表面張力 ； 液體黏度 ； 蒸汽動(dòng)力黏度 ； 液體導(dǎo)熱率； 蒸汽導(dǎo)熱率；

8、液體普朗特?cái)?shù) 已知R22進(jìn)入蒸發(fā)器入口干度，出口干度，則R22的總質(zhì)量流量為 作為迭代計(jì)算的初值取管內(nèi)的熱流密度 ，管內(nèi)質(zhì)量流速 則流通截面積為 每根管子的有效截面積 蒸發(fā)器分路數(shù) 取Z=4，則每一分路中R22的質(zhì)量流量為 每一分路的實(shí)際流速 沸騰特征數(shù) 對流特征數(shù) 液相弗勞德數(shù)液相雷諾數(shù) 液相單獨(dú)流過管內(nèi)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：當(dāng)時(shí)， ，對于R22，取2.2，則管內(nèi)沸騰的兩相表明傳熱系數(shù)3.5.4 總傳熱系數(shù)的計(jì)算傳熱溫差的計(jì)算，對數(shù)平均溫差 由于R22與聚酯油互溶，故管內(nèi)污垢熱阻可忽略，聚文獻(xiàn)介紹翅片側(cè)熱阻，管壁導(dǎo)熱熱阻及翅片與管壁間的接觸熱阻之和（）可取傳熱系數(shù) 核算假設(shè)的值，以外

9、表面面積為基準(zhǔn)的熱流密度 以內(nèi)表面面積為基準(zhǔn)的熱流密度 與假設(shè)的比相差0.073%，假設(shè)有效。3.6 蒸發(fā)器所需的傳熱面積的計(jì)算 內(nèi)部： 外部：蒸發(fā)器所需的傳熱管長 所需迎風(fēng)面面積 蒸發(fā)器高，寬B取0.45m，則實(shí)際迎風(fēng)面積 傳熱管的實(shí)際總長度 傳熱管的實(shí)際換熱面積 管內(nèi) 管外 由此，, 各部分都保持了一定的裕量。3.7 空氣側(cè)的阻力計(jì)算凝露工況下，氣體橫向流過整體套片的叉排管族時(shí)，阻力可按下式計(jì)算 對于粗糙翅片表面取A=0.0113，當(dāng)量直徑，氣流方向蒸發(fā)器，空氣密度取，而的值與析濕系數(shù)有關(guān)，可由下表查取1.00.90.80.70.61.01.051.101.181.28因?yàn)?1.17，則=

10、0.855，故 取1.073<H(110 Pa)由此，所選風(fēng)機(jī)滿足要求。4 毛細(xì)管的選擇計(jì)算 （1）設(shè)計(jì)參數(shù)：制冷劑 R22冷凝壓力 蒸發(fā)壓力 節(jié)流閥前溫度 冷凝劑循環(huán)量 蒸發(fā)器分路數(shù) （2）毛細(xì)管尺寸估算制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)的兩相流非常復(fù)雜，難以精確計(jì)算。用圖解法選出的毛細(xì)管尺寸都要經(jīng)過在實(shí)際裝置中的運(yùn)行試驗(yàn)，敬修正后才能獲得最佳尺寸。為簡化計(jì)算，假定由冷凝器出口至毛細(xì)管進(jìn)口前的總六點(diǎn)阻力損失相當(dāng)于飽和溫度降低了1.5，因此進(jìn)毛細(xì)管時(shí)液體制冷劑的過冷度為 由和值查圖1得標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管的通流量 流量系數(shù) 再查圖2 可選毛細(xì)管內(nèi)徑 兩根 圖1. 毛細(xì)管進(jìn)口狀態(tài)和流量的關(guān)系圖圖2.毛細(xì)管相對流量系數(shù)

11、與內(nèi)徑及長度L的關(guān)系5系統(tǒng)制冷劑充注量估算 系統(tǒng)中制冷劑的充注量不等于制冷劑的循環(huán)量，它應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的容積大小，制冷劑在系統(tǒng)各處的狀態(tài)，干度等分別加以計(jì)算。根據(jù)有關(guān)資料介紹，對制冷劑為R22，小型空冷式空調(diào)而言，系統(tǒng)的制冷劑充注量可用下式計(jì)算 式中 G-系統(tǒng)制冷劑充注量，單位kg； -蒸發(fā)器容積，單位 ； -冷凝器容積，單位 ；由前面的計(jì)算可知，蒸發(fā)器總管長為27m。冷凝器總管長為44.64m，考慮到彎管等因素，現(xiàn)取蒸發(fā)器，冷凝器的總管長分別為30m，50m相應(yīng)各自的容積分別為: 按上式計(jì)算。該系統(tǒng)制冷劑充注量為： 應(yīng)該指出，充注量對系統(tǒng)性能的影響因素是多方面的，也與毛細(xì)管的長度有關(guān)。在毛細(xì)管長度一定的情況下。存在一個(gè)最佳充注量，它與確定毛細(xì)管尺寸的情況類似，也應(yīng)該通過在實(shí)際裝置中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后確定。參考文獻(xiàn)1張小松，王鐵軍等.質(zhì)量技術(shù)與裝置設(shè)計(jì).重慶：重慶大學(xué)出版社，20082楊世銘，陶文銓.傳熱學(xué)（第三版）.北京：高等教育出版社，19993吳業(yè)正.小心制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)