分体式热泵空调机设计Word文档格式.doc
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7.4低压液管及回气管 49
8.其他设备的选择 50
8.1干燥过滤器 50
8.2电磁阀选择 51
8.3气液分离器的选择 52
8.4消声器的选取 53
8.5四通阀的选择 55
9．设计冬季室外除霜方案 57
9.1除霜循环 57
9.2热气旁通阀的选择 59
10.热泵系统图及室内外机结构设计 60
10.1热泵系统图 60
10.1.1热泵系统图 60
10.1.2热泵系统图描述 61
10.2室内外机结构 62
10.2.1室内机结构 62
10.2.2室外机结构 63
10.2.3蒸发器结构 64
10.2.4冷凝器结构 65
11.设计感想 66
12.参考文献 67
分体式热泵空调机说明书2012级热能06班20123811朱瑞
前言
制冷空调的水平是一个国家现代化的重要标志。
在现代社会中，在国民经济各个行业，如：
高科技、建筑水利、医疗卫生、日常生活等各个方面，制冷空调都已经成为必不可少的部分。
因此，学习《制冷与低温技术原理》课程显得异常重要。
制冷与低温原理课程设计是《制冷及低温技术原理》课程的重要教学环节之一，通过这一环节达到了解制冷系统的设计内容、程序和基本原则，学习设计计算方法，巩固所学知识，培养学生运用所学知识解决工程问题的能力。
通过课程设计要求学生了解制冷装置设计的一般步骤，培养运用设计规范和设计手册的能力，能正确的应用所学知识进行设计计算，并掌握绘制装置图纸的能力。
本次课程设计的设计内容为——设计分体热泵型房间空调器。
根据设计参数进行制冷/热泵系统的方案设计和热力计算，选配制冷压缩机，设计室外和室内换热器，完成辅助设备的计算和选用，以及制冷系统管路设计。
1.设计目的和要求
1.1目的
本课程设计是“制冷及低温技术原理”的重要教学环节之一，通过这一环节达到了解制冷系统的设计任务、设计步骤和基本原则，学习设计计算方法，巩固所学知识，培养学生运用所学知识解决工程问题的能力。
1.2要求
1）了解制冷装置设计的一般步骤；
2）培养运用设计规范、设计手册的能力；
3）能正确应用所学知识进行设计计算；
4）初步具备绘制装置图纸的能力。
2.设计任务
设计一台分体式热泵空调器，使其额定制冷能效比EER不小于3.0。
制冷剂采用R22。
进行热泵空调器的方案设计、热力计算、选配制冷压缩机（定频或变频）、设计室外和室内换热器、完成辅助设备的计算和选用、制冷系统管路设计、根据设计规范命名空调器的型号，并确定其能效等级。
室内外机均采用翅片管式换热器，气候类型为T1（温带气候），室外气象资料查规范《房间空气调节器GBT7725-2004》[9]。
室内机采用挂壁式。
3.设计依据
1.《房间空气调节器GBT7725-2004》[9]
2.《GB12021.3-2010房间空气调节器能效限定值及能效等级》[10]
3.《压缩机选型设计规范》[7]
4.《流路设计规范》
5.《毛细管冷媒量匹配设计规范》
6.《制冷系统保护设计规范》[8]
7.设计原始资料
3.1设计原始资料
类型：
气候环境T1（温带气候）
使用地区：
重庆
房间类型：
家居卧室
房间面积：
15m2
结构形式：
分体式F
主要功能：
热泵型R
冷却方式：
风冷式
压缩机控制方式：
定频型
制冷剂:
R22
房间面积、使用类型、使用地区见表1。
表1空调房间的基本资料
房间面积（m2）
房间类型
所在地区
15
家居卧室
重庆
根据我国主要城市的室外空气气象参数表查得，重庆地区气象参数见表2。
表2重庆地区气象参数
季节
大气压力（kPa）
室外计算干球温度（0C）
室外计算干球相对湿度（%）
室外平均风速（m/s）
夏
97.32
36.5
75
1.4
冬
99.12
2
82
1.2
根据“采暖、制冷、冷热负荷设计估算指标”，查得重庆地区冷热负荷经验值：
家居卧室冷负荷180-200W/m2,家居卧室房间热负荷为70-110W/m2。
现取单位面积热负荷100W/m2，单位面积冷负荷200W/m2，则总冷负荷QL和总热负荷QR分别为：
QL=3000W
QR=1500W
表1-1列出改设计说明书中常用的参数符号说明，其他符号将在计算过程中进行说明。
表1-1常用符号说明
应用场合
参数名称
符号
单位
蒸发器
要求制冷量
Q0r
W
制冷量（蒸发器热负荷）
Q0
单位质量制冷量
q0
kJ/kg
蒸发温度
T0
℃
冷凝器
要求制热量
Qkr
制热量（冷凝器热负荷）
Qk
单位质量制热量
qk
冷凝温度
tk
热力循环图
蒸发温度下饱和气相温度
T1
蒸发温度下饱和气相比焓
h1
蒸发器出口温度
T1'
蒸发器出口比焓
h1’
压缩机吸气口温度
T1"
压缩机吸气口比焓
h1"
压缩机吸气口比体积
v1”
m3/kg
压缩机排气口温度
T2
压缩机排气口比焓
h2
压缩机排气口比体积
v2
冷凝温度下饱和液相温度
T3
冷凝温度下饱和液相比焓
h3
冷凝器出口温度
T4
冷凝器出口比焓
h4
蒸发器进口温度
T5
蒸发器进口比焓
h5
制冷剂理论质量流量
qmt
kg/s
制冷剂实际质量流量
qma
制冷剂理论体积流量
qvt
m3/s
制冷剂实际体积流量
qva
容积系数
ηv
压力比
ε
压缩机功率
理论比功
wt
理论功率
Pt
kW
指示功率
Pi
轴功率
Pe
电功率
Pel
电效率
ηel
性能系数
COP
其他参数
水的比热容
C
kJ/（kg·
℃）
传热温差
Δt
热水器的热负荷
Qw
加热水所需热量
Qw’
kJ
加热水时间
τ
min
换热面积
A
m2
传热系数
K
W/（m2·
K）
热流密度
q
W/m2
4．热力计算
4.1夏季单独制冷
制冷循环在p-h图上的循环曲线如4-1图所示：
图4-1制冷循环图
根据该循环，分别讨论不同工况下制冷循环的各项热力循环参数，计算如下文所示。
根据图4-1所示的蒸发温度5℃、冷凝温度45℃。
过热度：
5℃
过冷度：
从p-h图上查的各点的参数如表4-1所示：
各点数据如下所示：
序号
温度T（℃）
压力P（MPa）
比焓h（kJ/kg）
比体积v（m3/kg）
5
0.5838
406.970
0.040171
1
10
410.860
0.041464
67.6
1.7290
438.643
3
40
249.674
4
表4-1p-h图各点参数
热力计算过程如下：
（1）由上表数据得单位质量制冷量
q0=h0－h4=406.970－249.674=157.296（kJ/kg）
（2）制冷剂理论循环的质量流量
qm=Q0/q0=3000/157.296=0.0190723（kg/s）
单位容积制冷量
qzv=q0/v0=3915.66055kJ/m3
（3）实际输气量与理论输气量
qvs=qm×
v1=9.53616×
10-3×
0.041464=0.7908×
10-3m3/s
qvh=qvs/λ=0.3954×
10-3/0.9=0.8786×
10-3m3/s（λ为容积效率=0.9）
（4）冷凝器入口处制冷剂的比焓值h2s
h2s=h1+（h2-h1）/ηi=441.730kJ/kg
冷凝器热负荷
Qk=qm×
（h2s-h3）=0.0190723×
441.730=3664W
（5）压缩机理论比功
w=h2-h1=438.643kJ/kg-406.970kJ/kg=31.673kJ/kg
指示比功（取ηi=0.9）
wi=w/i=31.673kJ/kg÷
0.9=35.192kJ/kg
压缩机理论功率
P=qm×
w=0.0190723×
31.673=0.6040KW
压缩机指示功率
Pi=qm×
wi=0.0190723×
35.192=0.6712KW
压缩机轴功率（机械效率0.9）
Pe=Pi÷
ηm=0.6712÷
0.9=0.7458KW
压缩机电功率
Pel=Pe÷
ηmo=0.7458÷
0.9=0.8286KW
（6）性能系数
理论值
指示值
（7）热力学完善度
逆卡诺循环的性能系数为
COPc=TL/（TH-TL）=（273+5）/（45-5）=6.95
因此指示循环效率为
η=COPi/COPc=0.66
4.2制热工况
通过查《采暖通风与空气调节设计规范GBJ19-87》[6]（15页舒适性空调相关参数的确定和129页室外气象参数），确定冬季舒适性空调室内温度范围为18℃-22℃，相对湿度应采用40-60%，风速应不大于0.2m/s。
并查得重庆地区冬季采暖温度为2℃；
室内20℃（干球温度）。
蒸发温度设为-3℃，冷凝温度设为40℃；
过冷度5℃，过热度10℃。
制冷循环图如下：
蒸发温度:
t0=-3℃,tk=40℃
过冷度5℃，过热度10℃。
循环特征点的状态参数：
-3
0.4507
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