房间空调器的设计计算.doc

目录1 制冷循环热力计算. 22 压缩机的选型计算. 43 蒸发器的设计计算. 6 3.1 基本参数的确定. 6 3.2 风量及风机的选择. 63.3蒸发器中空气状态参数的计算. 7 3.4蒸发器结构参数的初选和计算 . 8 3.5传热系数的计算. 93.5.1 空气侧干表面传热系数计算. 93.5.2 空气侧当量表面传热系数计算. 93.5.3 管内表面传热系数计算. 103.5.4 总传热系数的计算. 12 3.6 蒸发器所需的传热面积的计算. 13 3.7 空气侧的阻力计算. 134 毛细管的选择计算. 145 系统制冷剂充注量估算. 166 参考文献. 171制冷循环热力计算(1)名义工况干球（）湿球（）室内2719室外3524蒸发温度（）冷凝温度（）吸气温度()阀前液态温度()7.2501844(2)循环参数设计计算根据房间空调器的名义工况，确定制冷循环参数表1 制冷循环lg p-h图及热力状态参数状态点符号单位参数参数来源07.2根据确定蒸发压力，作等压线交饱和气体线得0点，查表或查图6.25116.251的等压线交，查lg p-h图0.0339981415.9332s79.054过1点作等熵线，与等压线交点2s，=445.9782由式，取=0.85.求得19.423451.269444等压线与过冷液态等温线交点4，=255.030表2 热力性能指标计算项目计算公式单位计算值备注单位质量制冷量160.963单位容积制冷量4025.987单位理论功29.985单位指示功35.276单位冷凝热196.239制冷剂质量流量冷凝热负荷6.872理论制冷系数5.368实际制冷系数4.563压缩机理论功率1.043压缩机指示功率1.227压缩机实际输气量压缩机理论输气量取压缩机输气系数压缩机轴功率1.363取机械效率电动机功率1.704取电机效率性能系数4.108能效比3.2862 压缩机的选型计算初步拟定选用凌达55系列压缩机，型号QX-40，额定制冷量6750W，输入功率2060W，工作容积，压缩机的润滑油用聚酯油。（1）理论容积输气量（2）等熵指数（3）相对余隙容积C=0.015（4）容积系数（5） 压力系数取1（6） 温度系数取0.926（7） 泄露系数取0.83（8） 回流系数取1（9） 容积效率 （10）实际容积输气量 （11）实际质量输气量 （12）压缩机在设定工况下的制冷量（13）压缩机指示功率 （14）压缩机输入电工功率 机械效率取0.9，电机效率取0.8 （15）能效比 所以经过校核，该滚动转子空调压缩机QX-40满足设计要求3蒸发器的设计计算3.1 基本参数的确定设计计算中可以假定进入蒸发器的空气状态即为室内空气状态。空气经过蒸发器的处理过程可用湿空气的h-d图表示，如图1所示。蒸发器进口处空气干球温度，湿球温度，查h-d图得蒸发器进口处湿空气的比焓值，含湿量，。hd223001m 图1 空气进过蒸发器时的状态变化3.2 风量及风机的选择风量的选择原则可按式计算，预估蒸发器的风量为： 如上表所示可选DF2.4离心式风机，风量为，全压110Pa，配用电动机功率P=90W。3.3蒸发器中空气状态参数的计算蒸发器进出口空气比焓差为:,取设蒸发器出口空气相对湿度，得干球温度，。 将h-d上的空气进，出口温度状态点1,2相连，延长与饱和线相交，得3点：蒸发器中的平均焓值：再查h-d图得 3.4蒸发器结构参数的初选和计算 采用强制对流的直接蒸发式蒸发器，选用的紫铜管，翅片选用的铝套片，翅片间距，管束按正三角形叉排排列，管间距，排拒，铝片的导热率。取沿气流方向管排数N=3，蒸发器高度方向为20排，预选风面风速为，蒸发器翅片选用波纹套片，其各参数如下表所示表3 蒸发器几何和结构参数计算项目计算公式单位计算值套片后管外径0.0103管内径0.009当量直径3.286每米管长翅片的外表面积0.4579每米管长翅片间的管子面积0.0299每米管长总外表面积0.4878每米管长外表面积0.03236每米管长内表面积0.02827每米管长平均直径处表面积0.03032肋化系数17.255肋通系数19.512净面比0.54393.5传热系数的计算3.5.1 空气侧干表面传热系数计算（1）空气的平均温度：，并查得空气在21.65时的物性： （2）最窄截面处的空气流速（3）干表面传热系数计算 由小型制冷装置设计指导得，当管排数位4时 因为本设计中N=3，故需修正3.5.2 空气侧当量表面传热系数计算对于正三角形叉排排列的平直套片管束，翅片效率 又叉排时翅片可视为六角形，且此时的长对边距和短对边距之比，且，故肋片折合高度为： 故在凝露工况下的翅片效率为 则当量表面传热系数由于本设计中采用的是波纹套片 故 3.5.3 管内表面传热系数计算 R22在时的物性为： 饱和压力 ； 饱和液体比定压热容； 饱和蒸汽比定压热容； 饱和液体密度； 饱和蒸汽密度； 汽化潜热 ； 表面张力 ； 液体黏度 ； 蒸汽动力黏度 ； 液体导热率； 蒸汽导热率； 液体普朗特数 已知R22进入蒸发器入口干度，出口干度，则R22的总质量流量为 作为迭代计算的初值取管内的热流密度 ，管内质量流速 则流通截面积为 每根管子的有效截面积 蒸发器分路数 取Z=4，则每一分路中R22的质量流量为 每一分路的实际流速 沸腾特征数 对流特征数 液相弗劳德数液相雷诺数 液相单独流过管内的表面传热系数 实验数据表明：当时， ，对于R22，取2.2，则管内沸腾的两相表明传热系数3.5.4 总传热系数的计算传热温差的计算，对数平均温差 由于R22与聚酯油互溶，故管内污垢热阻可忽略，聚文献介绍翅片侧热阻，管壁导热热阻及翅片与管壁间的接触热阻之和（）可取传热系数 核算假设的值，以外表面面积为基准的热流密度 以内表面面积为基准的热流密度 与假设的比相差0.073%，假设有效。3.6 蒸发器所需的传热面积的计算 内部： 外部：蒸发器所需的传热管长 所需迎风面面积 蒸发器高，宽B取0.45m，则实际迎风面积 传热管的实际总长度 传热管的实际换热面积 管内 管外 由此，, 各部分都保持了一定的裕量。3.7 空气侧的阻力计算凝露工况下，气体横向流过整体套片的叉排管族时，阻力可按下式计算 对于粗糙翅片表面取A=0.0113，当量直径，气流方向蒸发器，空气密度取，而的值与析湿系数有关，可由下表查取1.00.90.80.70.61.01.051.101.181.28因为=1.17，则=0.855，故 取1.073H(110 Pa)由此，所选风机满足要求。4 毛细管的选择计算 （1）设计参数：制冷剂 R22冷凝压力 蒸发压力 节流阀前温度 冷凝剂循环量 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非常复杂，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，敬修正后才能获得最佳尺寸。为简化计算，假定由冷凝器出口至毛细管进口前的总六点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 由和值查图1得标准毛细管的通流量 流量系数 再查图2 可选毛细管内径 两根 图1. 毛细管进口状态和流量的关系图图2.毛细管相对流量系数与内径及长度L的关系5系统制冷剂充注量估算 系统中制冷剂的充注量不等于制冷剂的循环量，它应根据系统的容积大小，制冷剂在系统各处的状态，干度等分别加以计算。根据有关资料介绍，对制冷剂为R22，小型空冷式空调而言，系统的制冷剂充注量可用下式计算 式中 G-系统制冷剂充注量，单位kg； -蒸发器容积，单位 ； -冷凝器容积，单位 ；由前面的计算可知，蒸发器总管长为27m。冷凝器总管长为44.64m，考虑到弯管等因素，现取蒸发器，冷凝器的总管长分别为30m，50m相应各自的容积分别为: 按上式计算。该系统制冷剂充注量为： 应该指出，充注量对系统性能的影响因素是多方面的，也与毛细管的长度有关。在毛细管长度一定的情况下。存在一个最佳充注量，它与确定毛细管尺寸的情况类似，也应该通过在实际装置中进行实验后确定。参考文献1张小松，王铁军等.质量技术与装置设计.重庆：重庆大学出版社，20082杨世铭，陶文铨.传热学（第三版）.北京：高等教育出版社，1999