電冰箱的設(shè)計

通過絲管式冷凝器和平板式蒸發(fā)器的優(yōu)化設(shè)計，借助制冷系統(tǒng)壓縮機.冷凝器.蒸發(fā)器負荷匹配和毛細管制冷機流量匹配，通過提升冷凝器和蒸發(fā)器的熱交換能力，借助兩大換熱器（冷凝器和蒸發(fā)器）中制冷劑管道的合理布置，從而提高系統(tǒng)制冷量，根據(jù)大學(xué)四年對制冷原理和制冷系統(tǒng)的學(xué)習(xí)理解進行了此設(shè)計，內(nèi)容包括冰箱熱負荷計算，壓縮機選型，冷凝器的設(shè)計，蒸發(fā)器的設(shè)計，毛細管的長度計算等。此設(shè)計系統(tǒng)地闡述家用小型冰箱的設(shè)計過程和設(shè)計內(nèi)容。通設(shè)計該冰箱的參數(shù)如下：有效容積為201L,工質(zhì)為：R134a,溫帶型雙門；使用條件：冰箱周圍環(huán)境溫度為18°C，相對濕度申=75土5%。箱內(nèi)溫度：冷凍室溫度t不高于T8oc，冷藏室平均溫度為4C。箱內(nèi)有效容積：總?cè)莘e為201L,n其中冷凍室為60L，冷藏室為141L,采用上部冷藏室下部冷凍室的方式布置，制冷系統(tǒng)為單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)，冷卻方式采用直冷式，冷凍室蒸發(fā)器采用平板式，冷藏室蒸發(fā)器也采用平板式，冷凝器采用絲管式冷凝器，采用毛細管作為節(jié)流元件。電冰箱的總體布置1） 使用條件：冰箱周圍環(huán)境溫度ta=18，相對濕度廠75土5%。2） 箱內(nèi)溫度：冷凍室溫度t不高于T8oc，冷藏室平均溫度tm=4°Cn3） 箱內(nèi)有效容積：總?cè)莘e為201L，其中冷凍室為60L,冷藏室為141L4） 制冷系統(tǒng)為單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)，冷卻方式采用直冷式，冷凍室蒸發(fā)器采用平板式，冷藏室蒸發(fā)器采用平板式，冷凝器采用絲管式冷凝器，采用毛細管作為節(jié)流元件。5） 箱體結(jié)構(gòu)：外形尺寸為580mmX669mmX1479mm（寬X深X高）絕熱層采用聚氨酯發(fā)泡。其厚度根據(jù)理論計算和冰箱廠的實踐經(jīng)驗選取，其值如表所示：箱體結(jié)構(gòu)圖 點 箱體結(jié)構(gòu)圖 點 1-1冷凍冷藏箱個面的絕熱層厚度（mm）箱面頂面?zhèn)让姹丑w門體底面冷凍室9393939393冷藏室6060606093選用R134a做工質(zhì)1）潤滑油選用合成的聚酯油作為系統(tǒng)的潤滑油。2）干燥過濾器選用XH7型干燥過濾器。

2.1冷凍室熱負荷QF冷凍室箱體漏熱量Q2.1冷凍室熱負荷QF冷凍室箱體漏熱量Q1F1)箱體隔熱層漏熱量Qa包括箱體隔熱層漏熱量Q和門縫條漏熱量Qab箱外空氣對箱體外表面的傳熱系數(shù)a=11.3W/(m2.k)，1箱內(nèi)壁表面對箱內(nèi)空氣的傳熱系數(shù)a=1.1W/(m2.k)，隔熱層材料的導(dǎo)熱系數(shù)為入2入=0.023W/(m.k)。有式Q=KA(t-1)

aanK——傳熱系數(shù)A——箱體外表面積單位(m2K——傳熱系數(shù)1 8 1++-

a 九 a121-2冷凍室箱體各表面的傳熱量箱面計算值、、頂面?zhèn)让姹趁骈T面底面面積A/m20.2860.6190.2930.2880.279傳熱系數(shù)k/W/(m2.k)0.1720.2010.2010.2010.201傳熱溫差/°C2236463636傳熱量Q/W1.0824.4792.7092.8042.019箱體的隔熱層漏熱量為以上各箱面漏熱量的總和Q=(1.082+4.479+2.709+2.084+2.019)W=12.373Wa2)通過門與門封條的漏熱量QbQbQb=0.15Qa=ba0.15X12.373W=1.856W冷凍室箱體的漏熱量Q1F Q1F =Qa+Qb12.373+1.856）=14.229W(2)冷凍室開門漏熱量Q 電冰箱的冷凍室內(nèi)容積v取0.060m3，開門次數(shù)2FB為每小時一次，空氣的比體積v=0.9m3/k，進入箱內(nèi)的空氣達到規(guī)定溫度時的ag降溫降濕比焓差^h值如下式：△h=hi8C75%-h一18。。100%=[43-（-16.75）]kJ/kg=59.75kJ/kg冷凍室開門漏熱量為：q=VB.n.Ah/3.6Va=0.06X1X59.75/3.6X0.9=1.106W2FBa=(3)儲物熱量Q水的初始溫度t二25oC，實冰的溫度t=-2oC，水的質(zhì)量3F 1 2m=60X0.005=0.300kg則cQ=(McCtl+Mcr-McCCbt2)/2X3.6=(0.3X4.19X25+0.3X333-0.33FX2X-2)/2X3.6=18.406W式中c，r，C——水的比熱容、水的融化熱、冰的比熱容。b其它熱負荷不計，則冷凍室的熱負荷：Q=Q+Q+Q=(14.229+1.106+18.406)W=33.741WF1F2F3F2.2冷藏室熱負荷QR冷藏室箱體的漏熱量Q1R箱體隔熱層漏熱量Qa箱外空氣對箱體外表面的傳熱系數(shù)a=11.0W/(m2.k)，箱內(nèi)壁表面對箱內(nèi)空1氣的傳熱系數(shù)a=1.1W/(m2.k)，隔熱層材料的導(dǎo)熱系數(shù)入=0.023W/(m.k)。有式2Q=KA(t-1)a am

K——傳熱系數(shù)A——箱體外表面積單位(mK——傳熱系數(shù)箱面計算值頂面?zhèn)让姹趁骈T面底面面積A/m20.3160.4730.4040.4040.316傳熱系數(shù)k/W/(m2.k)0.2770.2770.2770.2770.172傳熱溫差/oC14142414-22傳熱量Q/W1.2253.6682.6861.567-1.1961 8 1++-a 九 a121-3冷藏室箱體各表面的傳熱量箱體的隔熱層漏熱量為以上各箱面漏熱量的總和Q=(1.225+3.668+2.686+1.567-1.196)W=7.950Wa通過門與門封條的漏熱量QbQbQb=0.15Qa=ba0.15X7.950W=1.193W冷藏室箱體的漏熱量Q1R Q1R =Qa+Qb(7.950+1.193)W=9.143W冷藏室開門漏熱量Q電冰箱的冷凍室內(nèi)容積v取0.141m3，開門次數(shù)為

2R B每小時二次，空氣的比體積V=0.9m3/k，進入箱內(nèi)的空氣達到規(guī)定溫度時的降ag溫降濕比焓差△h值如下式△h=h18r.75%-h4r.100%=(43-17.2)kJ/kg=25.8kJ/kg冷藏室開門漏熱量為：Q=VB.n.Ah/3.6Va=0.141X2X25.8/3.6X0.9=2.246W2R Ba=儲物熱量Q水的初始溫度t二25oc，實冰的溫度t=-2oC，水的質(zhì)量3R 12m=141X0.005=0.705kg則RQ=Q=(McCtl+Mcr-McCCbt2)/2X3.6=(0.705X4.19X25+0.705X3R 3F333-0.705X2X-2)/2X3.6=42.47W式中c，r，C——水的比熱容、水的融化熱、冰的比熱容。b其它熱負荷不計，則冷藏室的熱負荷：Q=Q+Q+Q=(9.143+2.246+42.47)W=53.859WR1R 2R3R電冰箱的總熱負荷:Q=1.1(QF+QQ=1.1(QFR箱體外表面凝露校核3.1.冷凍室冷凍室絕熱層最薄處在頂面，取箱外空氣對箱體外表面的傳熱系數(shù)a為011.63W/(m2.k)，傳熱系數(shù)K值為0.376W/(m2.k)，環(huán)境溫度t為32°c，箱內(nèi)空氣a溫度t為-18oC。則外表面溫度nK0.201t二t-(t-1)二［18- x(18+18)］二17.34oCw1aan11.00在環(huán)境溫度18oC，相對濕度75%下查空氣的h-d圖，其露點溫度為12.6oC，由此可見冷凍室絕熱層厚度最薄處的頂表面溫度大于露點溫度，故不會凝露。.冷藏室冷藏室兩側(cè)和底面的厚度最薄，取傳熱系數(shù)K值為0.277w/(m2k)，環(huán)境溫度t為18oC，箱內(nèi)空氣溫度t為4oC，其余參數(shù)與冷凍室校核計算相同。則外am表面溫度：K 0.277t二t-(t-1)二［18- x(18-4)］二17.65oCw1aam11.00可見冷藏室底部和兩側(cè)都不會凝露。根據(jù)計算可知，采用以上所設(shè)計的厚度絕熱層的冰箱的外表面不會出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。

制冷系統(tǒng)的熱力計算（單位oC）電冰箱制冷系統(tǒng)的壓（單位oC）電冰箱制冷系統(tǒng)的壓焓圖如下JLgp（kPa）工況參數(shù)冷凝溫度tk蒸發(fā)溫度t0回氣溫度tG過冷溫度ts設(shè)計例值40.4-23.318（80）3參數(shù)來源t,=18+22.4環(huán)境溫度k加上冷凝傳熱溫差t0=-18-5.3上箱要求溫度減去傳熱溫差蒸氣進入壓縮機殼體前狀態(tài)（實際吸入氣缸前的過熱蒸氣）t=18-15環(huán)境溫s度減去過冷度t=18oCp3'I432k2皿2〃 t3'=3p3'I4t'=18oC1t''=80oC1h（kJ/kg）相關(guān)值的計算如表1-5h（kJ/kg）參數(shù)名稱符號單位參數(shù)來源計算值冷凝壓力pkMPa「=40.4oC查熱力性質(zhì)表k1.0277蒸發(fā)壓力p0MPat0=-23.3oC查熱力性質(zhì)表0.115出蒸發(fā)器時飽和蒸氣的比焓hikJ/kgt0=-23.3oC查熱力性質(zhì)表383.27進壓縮機前過熱蒸氣的比焓h'ikJ/kg18oC查熱力性質(zhì)圖423.5進壓縮機前過熱蒸氣的比體積v'1m30/kg18oC查熱力性質(zhì)圖0.215進入氣缸前過熱蒸氣的比焓h〃1kJ/kg80oC查熱力性質(zhì)圖476.0進入氣缸前過熱蒸氣的比體積〃v1m30/kg80oC查熱力性質(zhì)圖0.251排除過熱蒸氣溫度t2soCT二（作）（K-1）/K?（t'+273）2 p 10371.89冷凝溫度下的過熱蒸氣比焓h2kJ/kg「=40.4oC查熱力性質(zhì)表k420.4排除過熱蒸氣比焓h〃2kJ/kg「h'-h''h=h+ 1—2 1 耳1563.7制冷劑過冷至32oC時的比焓h3kJ/kgT=40.4oC查熱力性質(zhì)圖k230.0毛細管節(jié)流前液體比焓（17oC）h'3kJ/kgt=40.4oC查熱力性質(zhì)圖k218.0蒸發(fā)器入口制冷劑比焓h4kJ/kgh=h'4 3218.0定熵壓縮蒸氣比焓值（32oC）h2skJ/kgT=40.4oC查熱力性質(zhì)圖k482.0定熵壓縮蒸氣比焓值（80oC）h'2skJ/kgT=40.4°C查熱力性質(zhì)圖k540循環(huán)各性能指標計算如下1）單位制冷量q=h-h=383.27-218kJ/kg=165.27kJ/kg0 1 42）單位體積制冷量qv=予=寧=富kJ/m=768?69kJ/m113）單位等熵壓縮功w=h-h'=(482-423.5)kJ/kg=58.5kJ/kgi 2s 14）制冷系數(shù)e=仃=2土=也=2.825wh-h58.5i 2s 1h'=h'=h+c(tf-1)kJ/kg=528?28kJ/kg22p22q=h'-h=(528.28-230.0)kJ/kg=298.28kJ/kgk236)制冷劑循環(huán)量Q96.36x3.67G= = kg/h=2.098kg/haq165.270式中Q——電冰箱的總熱負荷（7）冷凝器熱負荷3600Q=G?q=G?(h‘-h)=2.098X沁8X1°3=173.83Wkaka2 33600（8）壓縮機實際吸入的過熱蒸氣量V=G-v'=2.098x0.215m3/h=0.451m3/h

壓縮機選型及熱力計算.設(shè)計工況下的輸氣系數(shù)參數(shù)參見表1-4,其輸氣系數(shù)九等于容積系數(shù)九、壓力系數(shù)九、溫度系數(shù)九vpt和泄露系數(shù)九的乘積。l容積系數(shù)九v九=i-c[(卩】。+△卩】。)i-1]v p0其中相對余隙容積c取0.025，膨脹系數(shù)m取1，冷凝壓力p取1027.7kp，蒸ka發(fā)壓力p取115kp，排氣壓力損失^p取0?1p，則容積系數(shù)：0 a k k115九=1-0.025x[(1027.7+0.1x1027.7)；—1]=0.779v115壓力系數(shù)九p. .1+CaP九=1— ?——0p九PV0其中進氣閥的壓力損失*=0.05p，其余取值同容積系數(shù)，則壓力系數(shù):00“1- ?°.°5X115二0.934p0.779 115溫度系數(shù)九tT"九= 1 taT+bOk1313?4K,蒸發(fā)溫度t取-23.3oc，壓縮機吸入前過熱度0系數(shù)a取1.15,b1313?4K,蒸發(fā)溫度t取-23.3oc，壓縮機吸入前過熱度0K0=T"-(t+273)=353-(-23.3+273)K=103.3K10九= =0.914t1.15x313.4+0.25x103.3(4)泄露系數(shù)九l九(4)泄露系數(shù)九ll

則輸氣系數(shù)為九二九?則輸氣系數(shù)為九二九?九?九?九二0.779x0.934x0.914x0.99二0.658vptl).理論輸氣量Vh實際輸氣量V為0.628m3/h，s=牆=%58m3/h.壓縮機的制冷量Q0Q=q?V?九二768.69x0.685x0.658kJ/h=96.24kw0四).壓縮機的功率理論功率P0Gw 2.098x58.5P=—ai= kw=34kw0 3600 3600指示功率piG-G-w—a iniP=—0=ini式中n式中ni指示效率T249.7二r+b-1二 +0.0025x(-23.3)二0.738To313.4K上式中的t為采用攝氏溫度為單的蒸發(fā)溫度，系數(shù)b憑經(jīng)驗取值。則指示率0P34P=—o= kw=46kwin0.738i摩擦功率pmP?VP=—mhm36其中取P為平均摩擦壓力，取0.65mp，V為0.685m3/h，則摩擦功率m ah0.685x0.65P= =12.4kwm3.6

壓縮機的軸功率pep=p壓縮機的軸功率pep=p+p=(46+12.4)W=58.4Weim電功率p和電動機效率耳elmo取耳=0.82，則mop=p/qelemop=58.4el0.82=71.22W根據(jù)以上求取的壓縮機理論輸氣量、壓縮機制冷量、電功率等參數(shù)，參照按R134a制冷工質(zhì)設(shè)計的壓縮機有關(guān)規(guī)格參數(shù)表，選擇意大利生產(chǎn)的低回壓R134a冰箱壓縮機，型號為PB9，額定制冷量98W，電源電壓220/240V、50HZ。冷凝器的設(shè)計冷凝器采用絲管式冷凝器，冷凝管采用復(fù)合鋼管(邦笛管)d=5x1.0mm，b鋼絲直徑d二1.5mm，管間距s二46mm鋼絲間距s二6mm。冷凝器的總熱負荷值在wbw熱力計算中已經(jīng)求得為173.83W,冷凝溫度為40.4°C，壓縮機機殼出口制冷機蒸汽溫度可假設(shè)為80C，箱體底部化霜水盤中，不設(shè)預(yù)冷盤管，設(shè)置旁門框防露管，制冷劑出防露管的溫度為18oC空氣溫度為18oC。一).過熱段及飽和段熱負荷查制冷劑R134a的熱力性指表，運用線性插值法可求得過熱蒸氣比焓h。2k當(dāng)溫度t二80oC，壓力p=1027.7KPa時，比焓h'二463.5J/kg;同時查熱力性指表2k也能查得t=40.4oC，壓力p=1027.7KPa時的飽和蒸氣比焓h二420.40kJ/kg和2t=18oc似的過冷液體比焓h二230kJ/kg。過熱段熱負荷占總熱負荷的百分數(shù)：3二18.46%463.50一二18.46%463.50-230.0現(xiàn)取防露管中放出的熱量占總熱負荷熱40%，而過熱段熱負荷占總熱負荷的18.46%，則飽和段熱負荷占總熱負荷的41.54%。根據(jù)冷凝器總熱負荷值可求得過熱段熱負荷Q=173.83x18.46%=32.09W，飽和段的熱負荷Q〃=173.83x41.54%=72.20W。.過熱段和飽和段的傳熱溫差(1)過熱段的傳熱溫差。moC=38.89oC=38.89oC:~~80-18In40.4—18(2)飽和段的傳熱溫差°p9=(t—t)oC=(40.4—18)oC=22.4oCpka

三）.自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a0f九(s—d)(s—d)

a二0.94亠[ bbww ]0.155-(P-G)0.260f d(s—d)2+(s—d)2 ffebb ww式中九——空氣的熱導(dǎo)率，單位W/(m.K)；f當(dāng)量直徑，單位（m）；PrfPrf空氣的普朗特數(shù)；空氣的格拉曉夫數(shù)。d空氣的格拉曉夫數(shù)。d=s[s-eb(Grf1）過熱段的自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)過熱段的定性溫度t=t+19=(18+1x38.89)oC=37.45°C,空氣的熱導(dǎo)率九查2m2f表得t=40°C時，九二2.76x10-2W/(m-K)；t=30°C時，九二2.67x10-2W/(m-K)；用線性內(nèi)插法得t二37.45°C時，九=2.737x10-2W/（m-K）?？諝獾钠绽侍財?shù)P=0.698,f rf空氣的格拉曉夫數(shù)：G=g?卩-d3/v2

rf me1丄異d1+2-bw

sd

w b ]4

s sdb)0.25+2—bw

2.76d sd fb wb式中g(shù) 重力加速度，g=9.81m/s20 空氣的體積膨脹系數(shù)，0=1/T=1/(273+37.45)=1/310.45f9——對數(shù)平均溫差，9=38.89°Cmm空氣的運動粘度，t=37.45°c時，v=16.715x10—6m3/sd 當(dāng)量直徑，單位（m）；e耳——肋效率，對冰箱用絲管式冷凝器，取耳=0.85。ff

0.0460.0015TOC\o"1-5"\h\z1+2x xd=0.046x[ 0°05 ]4m=0.059me / 0.046 0.0460.0015/( )0.25+2x x x0.852.76x0.005 0.006 0.005X38.89X38.89X(0.059)3/(16.715x10-6)2=903357.314G=9.81x -—rf 310.45過熱段對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a'0fa'=0.94x0.0282x[(46—5)X(6—1.5)]0.155x(0.698x903357.314)0.26W/(m2-K)0f 0.0619 (46-5)2+(6-1.5)2=9.77W/(m2-K)(2)飽和段對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a〃0f飽和段的定性溫度t二(t+1)/2=(40.4+18)/2=29.2oc，查表由內(nèi)插法得fka空氣的熱導(dǎo)率九〃=2.666x10-2W/(m-K)，空氣的普朗特數(shù)P=0.699,空氣的運動f rf粘度v=15.98x10-6m2/s，空氣的格拉曉夫數(shù)叮g站p-仆2=9?81x(573T29.2)x224x0.0593/(15^x10-6)2=58482°.5125飽和段對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a，0fa"=0.94x0.0278x[(46-5)x(6-1.5)]0.155x(0.699x584820.5125)0.26W/(m2-K)0f 0.0619(46-5)2+(6-1.5)2=7.565W/(m2-K).輻射傳熱系數(shù)a=5.67￡化/100)4:(Ta/100)4or 0式中s——黑度，黑漆s=0.97；T——壁面的平均熱力學(xué)溫度，單位KwT——空氣的熱力學(xué)溫度，單位K；a傳熱溫差，單位oC。1)過熱段的輻射傳熱系數(shù)過熱段壁溫t不是定值，現(xiàn)取t二t+9二18+38.89二56.89°C，而t=18oC。則w wam a過熱段的輻射傳熱系數(shù)273+56.89 273+18( )4-( )4a'=5.67x0.97x型 型 =6.6079W/(m2?K)or 38.892)飽和段的輻射傳熱系數(shù)飽和段的壁面溫度t=t+9=18+22.4=40.4oC，其余參數(shù)同過熱段。則飽和pwa段的輻射傳熱系數(shù)273+54.4 273+18( )4-( )4a"=5.67x0.97x 100 =6.079W/(m2-K)or10010022.4五).冷凝器傳熱面積A(1)冷凝器過熱段傳熱面積A=, ,(a'+a')?耳?9ofor0m式中A，(單位m2)為過熱段傳熱面積，過熱段自然對流傳熱系數(shù)a'二9.77W/(m2?K)，過熱段的輻射傳熱系數(shù)a'=6.608W/(m2?K)，過熱段的傳熱溫0f 0r差9=38.89°C，過熱段的熱負荷Q=32.09W，其中耳為表面效率：0a+a?耳耳二—b w 0a+abw式中每米管長管面的面積，a二nX0.005m2/m；b每米管長上鋼絲的外表面積。則表面效率12a=2x( +1)kds=( +2)兀ds(m2/m)w s wbs wbww0.005兀+「+2)x0.0015兀x0.046x0.85警 =0.850.005k+(—— +2)x托x0.046x0.0015兀0.006過熱段的傳熱面積A'=,,(a'+a')?耳-0

oforo2)冷凝器飽和段傳熱面積32.09= m2=0.05927m2(9.77+6.6079)x0.85x38.89mA' 飽和段的傳熱面積QA''= Q(a''+a'')?耳-0ofor0p單位m2)，飽和段自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a''=7.565W/(m2?K)，飽和段的輻射傳熱系數(shù)a''=6.079W/(m2?K)，飽和段的傳0f0r熱溫差0=22.4oC，飽和段的熱負荷q''=72.2W，表面效率耳=0.85，則P072.2A''= = m2=0.2779m2(a"+a'')f-0 (6.079+7.565)x0.85x22.4oforoP所以冷凝器的傳熱面積A=A'+A〃=0.05927+0.2779m2=0.337m2六).冷凝器整體尺寸絲管式冷凝器的冷凝管長度L(m)L=Aa+abw由于冷凝器的積灰以及水平排數(shù)增加時傳熱系數(shù)減小，所以設(shè)計值比理論計算大,取設(shè)計值比理論值大40%冷凝器的設(shè)計面A=1.4x0.337m2=0.472m2;2a=0.0157m2/m，a=(—bw0.006則：+2)xnx0.0015x0.046m2/m=0.07265m2/m。0.472L= m=5.342m0.0157+0.07265取冷凝器的有效寬度b=0.4m，則冷凝器冷凝管水平根數(shù)N=L/b'=5.342/0.4=13.355，制冷劑從同一側(cè)進出，取N=15根。每根的實際長度L=15x0.4m=6.0m。冷凝器的的高度H''=N-S=15x0.046=0.69m，冷凝器鋼絲焊接b時兩頭個露出0.01m。則冷凝器的實際高度H=(0.69+0.01x2)m=0.71m。蒸發(fā)器的設(shè)計）.冷凍室蒸發(fā)器本設(shè)計采用平板式蒸發(fā)器，是一種自然對流空氣冷卻是蒸發(fā)器，由蒸發(fā)板蒸發(fā)管.板孔等構(gòu)成，蒸發(fā)板為鋁板，采用將蒸發(fā)管緊緊轂在蒸發(fā)板上的方式再打板孔增加空氣的自然對流。（1）制冷劑在管內(nèi)的表面?zhèn)鳠釘?shù)a（當(dāng)制冷劑工質(zhì)位R12時）ia二G『qT二0.95-B-g0.2-q0.6/d0.2W/(m2.K)

i d0.6 iii式中G——每根管內(nèi)制冷劑的流量，單位kg/s；dg 制冷劑的質(zhì)量流量，單位kg/（m2-s）；B——于制冷劑種類和蒸發(fā)溫度有關(guān)，t為-23.3oc時，B=0.9523；o蒸發(fā)管內(nèi)徑，單位mm,熱流量，單位為W/m蒸發(fā)管內(nèi)徑，單位mm,d 蒸發(fā)管內(nèi)徑，單位mm,d=6mm。ii制冷劑在管內(nèi)的溫度t -23.3oC，而冷凍室內(nèi)的平均溫度t一18oC熱流量q；owQq= f——in-d-Li式中Q 冷凍室熱負荷，單位為W；FL――冷凍室蒸發(fā)器長度，對于本設(shè)計蒸發(fā)管長度為6.84m。33.741則熱流量q為33.741qi二爲=3.14x矗6x6.84W/m2二261.83W/m2制冷劑的循環(huán)量G為2.098kg/h,化為質(zhì)量流量a2.098g=—2.098g=—兀3600x—xd24i2.098x43600x3.14x0.0062kg/(m2-s)=20.62kg/(m2-s)當(dāng)制冷劑為R12時，在管內(nèi)沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為a=0.95-B-g0.2-q0.6/當(dāng)制冷劑為R12時，在管內(nèi)沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為a=0.95-B-g0.2-q0.6/d0.2W/(m2.K)=0.95x0.9523x20.620.2x261.830.6/O.OO60.2WIgK)i ii=139.79W/(m2.K)采用R134a制冷劑時在管內(nèi)沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比R12高35%?45%,取42%,則 a=138.79x1.42=197.08W/(m2.K)i(2)平板式蒸發(fā)器空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)ao平板式蒸發(fā)器空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a:acaact—t=1.28-A-(-a一)1/4do式中A沿高度方向管排的修正系數(shù),此設(shè)計蒸發(fā)器為三層擱架形式,查表可得A=1.168；冷凍室空氣的平均溫度為-18oC；-――板管式蒸發(fā)器內(nèi)R134a的蒸發(fā)溫度為-23.3oC；0管外徑，單位為mm,d=6.5mm。0d0則平板式蒸發(fā)器空氣側(cè)傳熱系數(shù)_18+233

a=1.28x1.168x(-- )i/4W/(m2-K)=7.989W/(m2-K)ac 0.0065在冷卻排管外表面對空氣的換熱過程中,自然對流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較小(一般1小于10W/(m2?K))，因此輻射換熱相對來說不可忽略，空氣側(cè)的表面輻射換熱系數(shù)：C[(10O)4—C[(10O)4—■a]4cr式中T 冷凍室空氣平均溫度(單位K),T二273-18二255K；aaT——蒸發(fā)器管子表面溫度，因為蒸發(fā)器的管壁很薄，則內(nèi)外表面溫差w不大，管子的外表面溫度可視為與蒸發(fā)器管內(nèi)的R134a的蒸發(fā)溫度相同，T二273—23.3二249.7K。wC 輻射系數(shù)，對于結(jié)霜表面去5.46W/(m2-K4)則氣側(cè)的表面輻射換熱系數(shù)255 249.75.46x[(一)4—( )4]—18—(—23.3)a= 100 100 W/(m2-K)=—18—(—23.3)cr空氣側(cè)的傳熱系數(shù)aOa=a?￡+a?屮式中a,a式中a,aaccr空氣側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和輻射傳熱系數(shù)，單位(W/(m2-K4))。屮——曝光系數(shù)，對于平板可取1.0 。g――析濕系數(shù)，取1.167則空氣側(cè)的傳熱系數(shù)a二a?￡+a?屮二(7.989x1.167+3.51x1.0)W/(m2?K)二12.83W/(m2?K)Oac cr(3)冷凍室蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K0冷凍室蒸發(fā)器管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a二139.79W/(m2.K)，空氣側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)ia二12.83W/(m2?K)?？諝鈧?cè)的傳熱系數(shù)遠小于制冷劑側(cè)的傳熱系數(shù)，因此0K=e?a?耳

0os式中e——考慮管內(nèi)阻和管外霜層的修正系數(shù)。e=0.8?0.9翅片管的表面效率。取n=0.98s

K=e-a-n二0.90x12.83x0.98W/(m2-K)二11.32W/(m2-K)0os(4)冷凍室蒸發(fā)器的傳熱面積A33.741冷凍室熱負荷33.741W,蒸發(fā)溫度為-23.3oC冷凍室溫度為T8oC。33.741A= —= m2=0.56m2K-9 11.32x[—18-(-23.3)]0k電冰箱總體布置中冷凍室內(nèi)傳熱面長度為394mm，深度為483mm，故實際的傳熱面積：A'二3x0.394x0.483二0.57冷凍室傳熱面積的實際設(shè)計值大于冷凍室傳熱面積計算值，滿足設(shè)計要求).冷藏室蒸發(fā)器：本設(shè)計采用平板式蒸發(fā)器，是一種自然對流空氣冷卻是蒸發(fā)器，設(shè)計為多回彎式?；貜潪?0次總長度為5.8m。(1)制冷劑在管內(nèi)的表面?zhèn)鳠釘?shù)a(當(dāng)制冷劑工質(zhì)位R12時)ia二G『qT二0.95-B-g0.2-q0.6/d0.2W/(m2.K)id0.6 iii式中G——每根管內(nèi)制冷劑的流量，單位kg/s；dG 制冷劑的質(zhì)量流量，單位kg/(m2-s)；B——于制冷劑種類和蒸發(fā)溫度有關(guān)，t為-23.3oc時，B=0.9523；o蒸發(fā)管內(nèi)徑，單位mm,熱流量，單位為W/m蒸發(fā)管內(nèi)徑，單位mm,d——蒸發(fā)管內(nèi)徑，單位mm,d=6mm。ii制冷劑在管內(nèi)的溫度t-23.3oC，而冷藏室內(nèi)的平均溫度t二4oC熱流量q；o w iQq二 f——in-d-L式中Q 冷凍室熱負荷，單位為W；FL――冷凍室蒸發(fā)器長度，對于本設(shè)計蒸發(fā)管長度為5.8m。則熱流量q為i53.859qi二缶=3.14X0.006x5.8W/*2二⑼皿/*2i制冷劑的循環(huán)量G為2.098kg/h,化為質(zhì)量流量ag= = kg/(m2-s)=20.62焙/(*2-s、3600xlxd2 3600x3.14x0.00624i2.098x4當(dāng)制冷劑為R12時，在管內(nèi)沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為a=0.95-B-g0.2-q0.6/d0.2W/(m2.K)=0.95x0.9523x20.620.2x493.170.6/0.0060.2W/(m2.K)i i i二190.335W/(m2.K)采用R134a制冷劑時在管內(nèi)沸騰的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比R12高35%?45%,取42%,2)a=138.79x1.42二197.08W/(m2.K)i平板蒸發(fā)器空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a平板式蒸發(fā)器空氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)ao ac式中t—t

a=1.28-A-(-a o)1/4ac doA――沿高度方向管排的修正系數(shù)，此設(shè)計蒸發(fā)器為回彎形式，查表可得A=1.45；冷藏室空氣的平均溫度為4oC；t――板管式蒸發(fā)器內(nèi)R134a的蒸發(fā)溫度為-23.3oC；0d 管外徑，單位為mm,d=6.5mm。00則平板蒸發(fā)器空氣側(cè)傳熱系數(shù)4+233

a=1.28x1.45x( )1/4W/(m2-K)=14.94W/(m2-K)ac 0.0065在冷卻排管外表面對空氣的換熱過程中，自然對流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較小(一般1小于10W/(m2?K))，因此輻射換熱相對來說不可忽略，空氣側(cè)的表面輻射換熱系C[(10O)4—C[(10O)4—■a]4cr式中T 冷藏室空氣平均溫度(單位K),T二273+4二277K；aaT——蒸發(fā)器管子表面溫度，因為蒸發(fā)器的管壁很薄，則內(nèi)外表面溫差w不大，管子的外表面溫度可視為與蒸發(fā)器管內(nèi)的R134a的蒸發(fā)溫度相同，T二273—23.3二249.7K。wC 輻射系數(shù)，對于結(jié)霜表面去5.46W/(m2-K4)則氣側(cè)的表面輻射換熱系數(shù)277 249.71004—(—23.3)5.46x[(一)41004—(—23.3)a=理地 W/(m2-K)=4.086W/(m2-K)cr空氣側(cè)的傳熱系數(shù)a0a=a?￡+a?屮式中a,aaccr式中a,aaccr空氣側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和輻射傳熱系數(shù)，單位(W/(m2-K4))。屮——曝光系數(shù)，對于平板可取1.0 。g――析濕系數(shù)，取1.167則空氣側(cè)的傳熱系數(shù)a二a?￡+a?屮二(14.94x1.167+4.086x1.0)W/(m2?K)二21.52W/(m2?K)0ac cr(3)冷藏室蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K0冷藏室蒸發(fā)器管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a二190.335W/(m2.K)，空氣側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)ia二21.52W/(m2?K)?？諝鈧?cè)的傳熱系數(shù)遠小于制冷劑側(cè)的傳熱系數(shù)，因此0

式中考慮管內(nèi)阻和管外霜層的修正系數(shù)。e=0.8~0.9式中翅片管的表面效率。取n=0.98s4)冷藏室蒸發(fā)器的傳熱面積AK=e-a-n二0.90x21.52x0.98W/(m2-K)二18.98W/(m2-K)0 4)冷藏室蒸發(fā)器的傳熱面積A53.859冷凍室熱負荷53.859W,蒸發(fā)溫度為-23.3oC冷藏室溫度為4oC。53.859A=—^f—= m2=0.11m2K-9 18.98x[4-(-23.3)]0k電冰箱總體布置中冷藏室內(nèi)傳熱面長度為700mm，寬度為549mm，故實際的傳熱面積：A'=0.700X0.549=0.3843冷凍室傳熱面積的實際設(shè)計值大于冷凍室傳熱面積計算值，滿足設(shè)計要求。毛細管長度的計算采用R12做制冷劑吋壓力差△p=p-p=(1027.7-115)kPa=912.7kPa；查其飽和狀態(tài)k0下的熱力性質(zhì)白表，溫度對液體比體積的的影響不大，取溫度為冷凝溫度與蒸發(fā)溫度的平均值，即t=8.5oC，查得液體比體積"=0.7264x10-3m3/kg蒸汽比體積v〃=0.0354m3/kg，取干度x二0.1。則平均比體積v=(0.7264x10-3x0.9+0.0354x0.1)m3/kg=4.21x10-3m3/kg其密度P=1= kg/m3=237.53kg/m3v 4.21x10-38.5oC下液體粘度『=0.235x10-Pa-S，而氣體粘度『=12.43x10-3Pa-S，則平均粘度卩=0.217x10-3Pa-S。已知制冷工致循環(huán)量G=2.098kg/h，選用內(nèi)徑0?65mm的毛a細管，則制冷工質(zhì)的流速:WGv 2.098x4.21x10-3二一= m/s=10.12m/s兀 314d2 x(0.00065)2x360044雷諾數(shù)值為wdp10.12x0.00066x237.53R= = =7311.10e 卩 0.217x10-3則毛細管長度PR0.025d912.7x106x7311.100.25x0.00066L=e= m=1.95m0.158w2p 0.1582x10.122x237.55當(dāng)采用R134a做制冷劑時其流量約減小10%?20%,所以毛細管的長度需增加,取毛細管的長度增加20%，則毛細管的長度為：L=1.95x1.2m=2.24m

盤管總阻力計算烏越邦和等的試驗表明，在其他條件相同的條件下，R134a在管內(nèi)的流動阻力比R12要高岀百分之十l).R134a在冷凍室蒸發(fā)器內(nèi)的流動阻力：△PR1△PR12=5.986xlO-5x(qigi)0.91xl/di=5.986xlO-5x(261.83x2O.62)o.9i6.840.006=0.17kp△PR134a= aPR12X1-1=0-187kp由于在蒸發(fā)溫度-23?3°C時R134a的飽和壓力為112?897KPa,故流動阻力損失僅占飽和壓力的1.5%，因此流動阻力引起的蒸發(fā)溫度的變化可忽略不計。2).R134a在冷藏室蒸發(fā)器內(nèi)的流動阻力：■△PR△PR12=5.986x10-5x(qigi)0.91xl/di=5.986x10-5x(493.17x20.62)0.915.80.006=0.256kp△PR134a=aPR12%1.1=0-2816kP由于在蒸發(fā)溫度4°C時R134a的飽和壓力為